微差压变送器选型应注意的问题

2019/3/29 4:03:05 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址:/tech/2417.html

微差压变送器用于检测小于1000Pa的微压力和微差压,微差压变送器在现场长期稳定可靠运行,工程师必须把微差压变送器稳定性和温度漂移考核放在首位,方原柏在本文介绍微差压变送器选型应注意的问题。

随着传感器技术和微处理器技术的发展,中压、高压、中差压、高差压通用量程压力变送器可在较大量程比范围内保持0.04%精度,唯独微差压变送器例外,微差压变送器保证精度的量程比范围较小,高精度微差压变送器精度为0.1%。在实际应用中,微差压变送器的使用精度往往达不到使用者预期值,很多厂商的微差压变送器稳定性和实际使用精度受到用户诟病。笔者也曾了解到某钢铁公司为寻求高稳定性差压变送器与匀速管差压式流量计配套测量流量,用同一根测速管配了三个厂家微差压变送器进行欧宝电竞平台精度和稳定性试验,以选择性能最佳的微差压变送器。基于以上原因,微差压变送器选型在压力变送器的选型中应该是一个特殊的问题。


笔者对微差压变送器选型和微压变送器选型做了一些研究,通过对比分析不同厂家提供的压力变送器数据,深入阐述微差压变送器选型应注意的问题。同时通过这些数据分析的结果,也给广大仪表工建立一个“对微差压变送器选型问题要认真对待、绝不能马虎”的概念。


在此特别说明:分析所引用的数据来自各压力变送器厂家选型样本或根据压力变送器选型样本提供的精度计算公式计算得出的结果,这些数据可能与微差压变送器在实际应用时的情况会有一定程度差别,但不影响分析的客观性。


常见压力变送器精度

笔者根据美国摩尔工业(MOORE)、美国?怂共(FOXBORO)、美国霍尼韦尔(HONEYWELL)、美国Smar、德国西门子(SIEMENS)、日本横河(YOKOGAWA)、美国罗斯蒙特(ROSEMOUNT)、瑞士ABB、德国恩德斯豪斯(E+H)、陕西鼓风机集团西安仪表有限责任公司(原西安仪表厂)和昌晖仪表制造有限公司压力变送器选型样本摘录了压力变送器精度数据。 

表1  常见压力变送器的精度

常见压力变送器的精度

这些品牌数kPa以上的中压、高压、中差压、高差压通用量程压力变送器精度为大家熟悉,同时也不难看出这些品牌的微差压变送器精度都低于常用量程压力变送器的精度。所以大家在微压微差压变送器选型时,首先应关注微差压变送器精度是否比常用量程低。


微差压变送器实际使用精度

压力变送器实际使用精度往往与量程比有关(尤其大量程比的压力变送器),在一定量程比范围内压力变送器实际使用精度等于规定精度,超过这一量程比范围,变送器实际使用精度将降低。多数厂家压力变送器选型样本上对此都有说明。大多数变压力送器在常用量程范围内保证精度的量程比为10:1,但在小于1000Pa测量范围内部分厂家的微差压变送器和微压变送器往往远低于10:1的量程比,表2、表3分别列出了微压变送器和微差压变送器保证精度的测量范围。 

表2  不同品牌微压压力变送器保证精度的测量范围
微压压力变送器保证精度的测量范围

表3  微压差变送器保证精度的测量范围

微压差变送器保证精度的测量范围
仔细对比分析表2和表3的数据,笔者发现以下问题:

①微压力的测量甚至低压力的测量对很多厂家欧宝电竞平台是空白
如HONEYWELL压力变送器的最小量程是140kPa,YOKOGAWA压力变送器的最小量程是30kPa,霍尼韦尔和横河公司没有比这更低量程的压力变送器。

②在使用横河、罗斯蒙特、摩尔等公司变送器时,测量微压、低压需要用差压变送器

从保证精确度的实际使用量程来说,YOKOGAWA压力变送器的最小量程是300kPa,其它公司的欧宝电竞平台量程要低得多,如ROSEMOUNT早期的3051为6.22kPa,SIEMENS为10kPa,MOORE为11.25kPa,但上述变送器的量程均不属微压,也就是说,在使用这些公司的变送器时,微压、低压甚至一部分中压量程都需要改用差压变送器来测量。还有几个厂有属于微压的欧宝电竞平台,但保证精确度的量程范围仍较高,如E+H公司为1kPa,FOXBORO为0.75kPa,ABB为0.6kPa,ROSEMOUNT最新欧宝电竞平台3051S为0.415kPa,当测量更低压力而精确度要求较高的时候,也需要改用差压变送器来测量。

③微差压变送器量程比低于10:1时测量较低微差压量程的精度过低

微差压变送器中大部分厂家保证精确度的量程比范围是10:1,但几个最常见的变送器生产厂的欧宝电竞平台,如艾默生公司、横河公司、摩尔公司的微差压变送器保证精确度的量程比是2~3:1,即保证精确度的测量范围很窄,因而造成较低微差压量程的检测精确度过低,在选用这ROSEMOUNT、MOORE和YOKOGAWA公司微差压变送器时一定要留意这一点。

④尽量不用微差压变送器替代微压压力变送器

用微差压变送器代替微压力变送器技术上是可行的,但在实际应用时存在这样两个问题:一是差压变送器的价格通常要比压力变送器高,投资要增加;二是差压变送器有正压、负压两个测孔,用来测压力时只用到其中一个测孔,另一个测孔暴露在外,容易受到外界因素的干扰,造成测量值波动,影响检测精确度,微压测量范围越小,相对影响越大。所以作为用户,如果能用微压变送器检测微压力,就最好不用差压变送器来替代;作为压力变送器生产厂,应该让压力变送器的量程尽量向低压、微压方面延伸。像YOKOGAWA公司EJA压力变送器,后期的430A与早期的430相比,最低可测压力从60kPa降低到30kPa,再如ROSEMOUNT新推出的欧宝电竞平台3051S,其可测微压从原3051的0.622kPa降低到0.12kPa,其保证精确度的测量微压值从原3051的6.22kPa降低到0.415kPa,可见压力变送器的量程向低压、微压方面延伸是变送器发展的一种趋势。

几个量程微差压变送器的实际使用精确度

这里所说的微差压变送器实际使用精度指的是根据压力变送器厂家提供的不同量程时精度计算公式计算的结果。笔者列举了不同厂家几个量程微差压变送器的实际使用精确度表4,便于读者有一个直观的认识。 

表4   不同品牌微差压变送器几个量程的实际使用精度
不同品牌微差压变送器几个量程的实际使用精度

①>500Pa的量程,各品牌微差压变送器精度相差不大,绝大多数微差压变送器实际使用精度与指标精度相同。


②<500Pa的量程,各品牌微差压变送器实际使用精度差别较大

以200Pa量程为例,最大误差可达0.4648%,100Pa量程最大误差可达0.4063%,并且仅有E+H、西安仪表厂、ABB、昌晖仪表等几家公司达到原有精确度指标。50Pa量程精确度的差别就非常明显了,ROSEMOUNT为0.675%(或0.75%),MOORE为0.499%,ABB精确度可达0.125%或0.1%。

③25Pa量程微差压变送器仅ROSEMOUNT生产,50Pa量程微差压变送器ROSEMOUNT、MOORE、ABB公可生产,100Pa量程微差压变送器(或稍大一点量程125Pa)绝大多数厂家能生产。


④在ROSEMOUNT公司3051的两个微差压欧宝电竞平台中,量程1(0.12-6.22kPa)应该在小量程时的精确度低于量程0(0.025-0.75kPa),但实际计算结果却相反,可见表中200Pa与100Pa两个量程中的数据,合理的解释是量程1保证精确度的量程比很大(15:1),而量程0保证精确度的量程比很小(2:1)。


⑤合理确定压力变送器品牌和量程范围

在大多数工程项目压力变送器选型通常会使用同一品牌,如需要测量<100Pa压力,如果所选微差压变送器无此量程,可考虑将实际使用量程加大,这样既利于变送器选型统一,又可使变送器精确度不一定比选用有低量程变送器的低。例如50Pa量程,虽然E+H、SIEMENS、西安仪表厂、昌晖仪表等公司无此量程,但如果将量程设定为100Pa(或125Pa),其实际使用精确度虽然赶不上ABB公司,但仍比有此量程的MOORE、ROSEMOUNT公司微差压变送器精度要高。再如25Pa量程,虽然只有ROSEMOUNT一家欧宝电竞平台可选,但其精确度太低,仅1.35%(或1.50%),如加大量程到50Pa,ABB公司欧宝电竞平台在25Pa量程中的实际使用精确度可达到0.25%或0.2%,即使选用E+H、SIEMENS公司微差压变送器,在25Pa量程中的实际使用精确度可达到0.4%或0.8%,仍比ROSEMOUNT微差压变送器的精确度要高。

几个微差压变送器选型特例

某些品牌的微差压变送器精度与使用材质、信号类型有关,大家在微差压变送器选型时应注意。表5列出了日本阿自倍尔公司ST3000 900变送器接液部的材质与精确度的关系,可见其绝大多数欧宝电竞平台的精确度与接液部的材质有关,同型号HONEYWELL的ST3000 900变送器在选型样本中也未见此要求。

表5 日本阿自倍尔ST3000 900变送器接液部的材质与精确度表

日本阿自倍尔ST3000 900变送器接液部的材质与精确度表

表6、表7列出了压力变送器输出信号类型与精度的关系,有差别,但差别不大。


表6  HONEYWELL压力变送器的信号类型与精度表


表7  FOXBORO压力变送器的信号类型与精度表

FOXBORO压力变送器的信号类型与精度表

综上所述,读者可能已经了解微压压力变送器选型和微差压变送器选型较常规压力变送器选型复杂,微差压变送器选型应注意的问题较多,需要花时间对比和了解多个品牌欧宝电竞平台情况,才能顺利完成微差压变送器选型。
作者:方原柏,湖北黄冈人,昆明有色冶金设计研究院教授级高级工程师,昆明仪器仪表学会副理事长,冶金自动化、衡器、自动化信息等杂志编委

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  1. 方老师这篇文章解决了我在单晶硅微差压变送器选型时的种种困惑,以前仪表圈内微差压变送器稳定性口碑好的是罗斯蒙特欧宝电竞平台,欧宝电竞平台选用了一批但在使用中性能表现并不好,现在才明白问题出在选型上

    匿名用户
    ?2019/4/1 1:02:54