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识别气压、安装和漂移对压力变送器性能的影响以及解决问题的方法

返回列表发布日期:2019-07-15 13:07:44    |    


      压力变送器通常首先表现良好,然后落在可接受的性能范围之外。这种错误经常被归类为漂移,而实际上还有其他的力量在起作用。本文回顾了气压、安装和漂移对压力变送器性能的影响。
气压
      气压变化对密封压力变送器有特定影响;这包括绝对和密封压力类型的压力变送器。它不会对排气压力类型产生任何影响,例如压力表、复合压力表和真空压力测量。大气压力的影响与压力变送器的压力范围成反比。压力范围越大,气压压力变化对压力变送器输出的影响就越小。在较低的范围内,它可以对压力变送器输出产生实质性影响。
      图1显示了在一年的时间内,每天15-PSI量程压力变送器的气压对压力变送器输出的影响。该图显示了输出的平均值与输出平均值的变化??梢钥闯?,性能的变化在某种程度上是季节性周期性的,但每天都会有很大差异。变化的幅度变化很大,但往往会在一定范围内移动。
      该效果还将受到使用它们区域天气模式的影响。这意味着虽然图1从0.25摆动到-0.23 PSI,但它不一定代表它将在所有区域中产生的影响,并且不表示压力变送器输出的最大变化范围。
      气压变化的变化和不可预测性使得对于试图保持设备校准的专业人员来说非常令人沮丧。我曾经说过这样一个不高兴的人,他说他必须每周至少重新校准一次压力变送器,有时甚至每两天一次。在研究了这个问题之后,我确定他正在尝试校准气压变化并打一场失败的战斗。
      如果气压的变化导致压力测量不准确,则应检查应用以确定是否可以使用通风压力变送器或是否可以增加压力范围而不损害所需的输出分辨率。除了在购买时提供的不同压力类型选项之外,这是压力变送器制造商无法修复并且将这样的压力变送器返回到制造商以进行更换的问题将不会纠正根本问题。
      另一种可能的解决方案是差压测量。实质上,这种方法使用两个变压表面,其中一个用于过程测量,另一个用作参考。测量结果记录为两个读数之间的差异,导致输出归一化为大气压。存在的压力变送器既可以在一个单元中提供,也可以用两个独立的压力变送器来完成。
安装班次
      图2显示了安装班次的表示在一年期间的表现。请注意,除了换档本身之外,压力变送器输出保持相当稳定。该图表基于15-PSI量程压力变送器的安装位移。随着压力范围的增加,安装偏移也会减小。由于安装导致的输出转换通常是一次性转换。但是,如果由于某种原因(即清洁,重新安置设备)卸载压力变送器,那么可以再次实现这种转变。应该理解的是,每次安装压力变送器时,输出的安装偏移并不总是相同的大小。
      移位的大小受到所使用的传感方法或技术的影响。直接固定在压力变送器膜片上(或有时称为湿润表面)的变压元件更容易受到安装偏移的影响。变压元件与压力变送器膜片分离或分离的压力变送器与输出的安装效果完全隔离。
      发生的事情是在安装过程中施加在压力变送器安装螺纹上的扭矩力在某种程度上传递到压力变送器膜片。扭矩力对压力变送器膜片的影响通常因压力变送器和每个安装而异。由于扭矩力随每个装置而变化,因此输出偏移的幅度也是如此。
      可以通过在安装期间使用扭矩扳手来控制特定压力变送器上的输出幅度的变化。将扭矩扳手设置为压力变送器制造商推荐的安装或安装扭矩,并且每次都以相同的设置使用。管理安装班次的最常用方法是在安装后调整或校准输出。如果压力变送器设计为可以在现场调节的“零”调节,则可以使用实际压力变送器完成此操作。如果没有,则可以通过将偏移编程到压力变送器控制器中来管理。一般来说,安装效果最好在最终用户级别处理。
漂移
      压电电阻压力测量会随着时间的推移而漂移,所有压力变送器都会出现这种情况。漂移引起的压力变送器输出的幅度或变化率是值得关注的,因为漂移率越快,压力变送器就会越早偏离规范。理想情况下,这需要数年才能实现。真漂移的特征在于输出随着时间的推移在同一方向上不断漂移。图3显示了在15-PSI压力变送器上漂移365天的压力变送器。
      虽然每个压力变送器的输出变化都不同,但图3清楚地显示了输出增加的趋势。这是漂移行为的特征。图表上的起伏是由其他来源引起的。您正在寻找的是随着时间的推移,输出向同一方向(正面或负面)移动的趋势。与气压或安装对输出的影响不同,漂移与压力变送器的压力范围无关。这就是所有这些影响经常聚集在一起并称为漂移的原因。如果高压范围的压力变送器具有输出变化,则它几乎总是与漂移相关。
      压力变送器漂移的根本原因基本上是设计水平问题,下面将对一些注意事项进行综述。压力变送器粘合层,变送元件与压力变送器膜片或压力变送器配件之间的连接方法是主要的原因。
      粘合层需要固化以使压力变送器输出变得稳定。这种固化应在工厂生产压力变送器时进行??梢园阉胂蟪尚枰匣哪汤一蛴胖势咸丫?,以达到预期的特性和质量水平。粘接层随着使用老化越多,输出就越稳定。
      老化需要在整个压力范围和温度范围内严格操作压力变送器。这当然继续在现场发生。旧的压力变送器变得没有持续损坏,它们通常相对于漂移率变得越稳定。

      当粘合层受到持续的尖锐/震动冲击而受到干扰时,例如,当压力变送器以一定的力落在硬表面上或者尖头物体压在压力变送器膜片上时,就会遇到挑战。这导致粘合层内的断裂和应力。其效果是重置已经发生的老化并使其漂移,直到粘合层再次老化而停止。为了加速老化过程,需要随时间循环压力和温度。这就是为什么要特别注意确保压力变送器不被滥用以及避免物体进入压力端口而不是设计在那里的原因。
      过去在“知情的”用户中常见的是将诸如笔或铅笔之类的尖头物体对准压力变送器膜片的不同部分以调节压力变送器输出。在中心敲击会使输出向上移动,并且在侧面敲击会使其降低。已经发现的是,虽然这可以调整压力变送器输出,但它也会干扰粘接层并导致压力变送器输出开始漂移,输出可能是用户想要的地方,但它不会停留在那里。如果输出没有漂移到不再可能进行校准的程度,则可以通过循环温度和压力来模拟老化过程而无需将压力变送器返回制造商。在这两种影响中,温度对现场压力变送器的老化影响最大。这在生产过程中不一定如此,但是一旦膜片运行良好,温度循环就会在老化过程中起主导作用。
      用户可以在压力变送器的工作温度范围内尽可能接近地循环温度,确保不超过该范围,因为这样做可能导致压力变送器的额外损坏。用户可以从室温循环到压力变送器的最大额定值,允许它在极端温度下设置或浸泡一段时间。老化后,压力变送器应该稳定下来;如果没有,那么压力变送器应该返回给制造商。
故障排除
      表征变更的性质可以确定压力变送器性能发生变化的原因。了解对压力变送器施加何种类型的影响使操作员能够缩小根本原因并制定解决问题的方法。以下是完成此任务的过程。图4显示了上一个图表对输出的总组合效果。安装班次是最容易识别和最简单的修复。大多数情况下,它已经在安装后进行了补偿或调整。在图形上,这可以通过从所有后续压力变送器读数中减去安装偏移的大小来完成。如果性能在其他方面相当水平那么那就是问题所在。
      图5显示了当安装换档被移除时,气压和漂移对压力变送器输出的综合影响。在这个例子中,问题显然不仅仅是安装班次。接下来要做的是调整气压变化。大多数天气网站都有历史记录的气压数据,可供下载。通过访问这些,可以将测量值与气压变化标准化。在这种情况下,这样做会产生图3中所示的图形。
      不幸的是,在许多情况下,长期数据无法分析以确定问题的根本原因。在这些情况下,问题通常是由操作员通过频繁校准的需要而受挫,或者输出已经移动太多以至于压力变送器不能再被校准到可接受的范围内。
      在频繁校准导致挫折的情况下,如果每次执行校准,操作员都会记录输出需要调整的方向,在确定之前只需要几次校准(我建议不少于3次)可以。如果调整总是必须在同一方向进行,那么它可能会漂移;但如果方向改变,那么它可能是气压变化或安装班次的结果。在卸载压力变送器之前始终进行测量并在安装后进行校准,可以排除安装偏移。如果在这样做之后问题仍然存在,那么这是一个漂移问题;如果没有那么是安装转移问题。在无法再校准压力变送器输出的情况下,是压力变送器漂移或损坏问题。在这种情况下,最好的选择是在保修期内将其退回给供应商,如果不在保修范围内则将其丢弃。
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