隨著傳感器技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展，中壓、高壓、中差壓、高差壓通用量程壓力變送器可在較大量程比范圍內(nèi)保持0.04%精度，唯獨(dú)微差壓變送器例外，微差壓變送器保證精度的量程比范圍較小，高精度微差壓變送器精度為0.1%。在實際應(yīng)用中，微差壓變送器的使用精度往往達(dá)不到使用者預(yù)期值，很多廠商的微差壓變送器穩(wěn)定性和實際使用精度受到用戶詬病。筆者也曾了解到某鋼鐵公司為尋求高穩(wěn)定性差壓變送器與勻速管差壓式流量計配套測量流量，用同一根測速管配了三個廠家微差壓變送器進(jìn)行產(chǎn)品精度和穩(wěn)定性試驗，以選擇性能最佳的微差壓變送器。基于以上原因，微差壓變送器選型在壓力變送器的選型中應(yīng)該是一個特殊的問題。
筆者對微差壓變送器選型和微壓變送器選型做了一些研究，通過對比分析不同廠家提供的壓力變送器數(shù)據(jù)，深入闡述微差壓變送器選型應(yīng)注意的問題。同時通過這些數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，也給廣大儀表工建立一個“對微差壓變送器選型問題要認(rèn)真對待、絕不能馬虎”的概念。
在此特別說明：分析所引用的數(shù)據(jù)來自各壓力變送器廠家選型樣本或根據(jù)壓力變送器選型樣本提供的精度計算公式計算得出的結(jié)果，這些數(shù)據(jù)可能與微差壓變送器在實際應(yīng)用時的情況會有一定程度差別，但不影響分析的客觀性。
常見壓力變送器精度
筆者根據(jù)美國摩爾工業(yè)(MOORE)、美國?？怂共_(FOXBORO)、美國霍尼韋爾(HONEYWELL)、美國Smar、德國西門子(SIEMENS)、日本橫河(YOKOGAWA)、美國羅斯蒙特(ROSEMOUNT)、瑞士ABB、德國恩德斯豪斯(E+H)、陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)西安儀表有限責(zé)任公司(原西安儀表廠)和昌暉儀表制造有限公司壓力變送器選型樣本摘錄了壓力變送器精度數(shù)據(jù)。
表1 常見壓力變送器的精度
這些品牌數(shù)kPa以上的中壓、高壓、中差壓、高差壓通用量程壓力變送器精度為大家熟悉，同時也不難看出這些品牌的微差壓變送器精度都低于常用量程壓力變送器的精度。所以大家在微壓微差壓變送器選型時，首先應(yīng)關(guān)注微差壓變送器精度是否比常用量程低。
微差壓變送器實際使用精度
壓力變送器實際使用精度往往與量程比有關(guān)(尤其大量程比的壓力變送器)，在一定量程比范圍內(nèi)壓力變送器實際使用精度等于規(guī)定精度，超過這一量程比范圍，變送器實際使用精度將降低。多數(shù)廠家壓力變送器選型樣本上對此都有說明。大多數(shù)變壓力送器在常用量程范圍內(nèi)保證精度的量程比為10:1，但在小于1000Pa測量范圍內(nèi)部分廠家的微差壓變送器和微壓變送器往往遠(yuǎn)低于10:1的量程比，表2、表3分別列出了微壓變送器和微差壓變送器保證精度的測量范圍。
表2 不同品牌微壓壓力變送器保證精度的測量范圍
表3 微壓差變送器保證精度的測量范圍
仔細(xì)對比分析表2和表3的數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)以下問題：
①微壓力的測量甚至低壓力的測量對很多廠家產(chǎn)品是空白
如HONEYWELL壓力變送器的最小量程是140kPa，YOKOGAWA壓力變送器的最小量程是30kPa，霍尼韋爾和橫河公司沒有比這更低量程的壓力變送器。
②在使用橫河、羅斯蒙特、摩爾等公司變送器時，測量微壓、低壓需要用差壓變送器
從保證精確度的實際使用量程來說，YOKOGAWA壓力變送器的最小量程是300kPa，其它公司的產(chǎn)品量程要低得多，如ROSEMOUNT早期的3051為6.22kPa，SIEMENS為10kPa，MOORE為11.25kPa，但上述變送器的量程均不屬微壓，也就是說，在使用這些公司的變送器時，微壓、低壓甚至一部分中壓量程都需要改用差壓變送器來測量。還有幾個廠有屬于微壓的產(chǎn)品，但保證精確度的量程范圍仍較高，如E+H公司為1kPa，F(xiàn)OXBORO為0.75kPa，ABB為0.6kPa，ROSEMOUNT最新產(chǎn)品3051S為0.415kPa，當(dāng)測量更低壓力而精確度要求較高的時候，也需要改用差壓變送器來測量。
③微差壓變送器量程比低于10:1時測量較低微差壓量程的精度過低
微差壓變送器中大部分廠家保證精確度的量程比范圍是10:1，但幾個最常見的變送器生產(chǎn)廠的產(chǎn)品，如艾默生公司、橫河公司、摩爾公司的微差壓變送器保證精確度的量程比是2~3:1，即保證精確度的測量范圍很窄，因而造成較低微差壓量程的檢測精確度過低，在選用這ROSEMOUNT、MOORE和YOKOGAWA公司微差壓變送器時一定要留意這一點(diǎn)。
④盡量不用微差壓變送器替代微壓壓力變送器
用微差壓變送器代替微壓力變送器技術(shù)上是可行的，但在實際應(yīng)用時存在這樣兩個問題：一是差壓變送器的價格通常要比壓力變送器高，投資要增加；二是差壓變送器有正壓、負(fù)壓兩個測孔，用來測壓力時只用到其中一個測孔，另一個測孔暴露在外，容易受到外界因素的干擾，造成測量值波動，影響檢測精確度，微壓測量范圍越小，相對影響越大。所以作為用戶，如果能用微壓變送器檢測微壓力，就最好不用差壓變送器來替代；作為壓力變送器生產(chǎn)廠，應(yīng)該讓壓力變送器的量程盡量向低壓、微壓方面延伸。像YOKOGAWA公司EJA壓力變送器，后期的430A與早期的430相比，最低可測壓力從60kPa降低到30kPa，再如ROSEMOUNT新推出的產(chǎn)品3051S，其可測微壓從原3051的0.622kPa降低到0.12kPa，其保證精確度的測量微壓值從原3051的6.22kPa降低到0.415kPa，可見壓力變送器的量程向低壓、微壓方面延伸是變送器發(fā)展的一種趨勢。
幾個量程微差壓變送器的實際使用精確度
這里所說的微差壓變送器實際使用精度指的是根據(jù)壓力變送器廠家提供的不同量程時精度計算公式計算的結(jié)果。筆者列舉了不同廠家?guī)讉€量程微差壓變送器的實際使用精確度表4，便于讀者有一個直觀的認(rèn)識。
表4 不同品牌微差壓變送器幾個量程的實際使用精度
①＞500Pa的量程，各品牌微差壓變送器精度相差不大，絕大多數(shù)微差壓變送器實際使用精度與指標(biāo)精度相同。
②＜500Pa的量程，各品牌微差壓變送器實際使用精度差別較大
以200Pa量程為例，最大誤差可達(dá)0.4648%，100Pa量程最大誤差可達(dá)0.4063%，并且僅有E+H、西安儀表廠、ABB、昌暉儀表等幾家公司達(dá)到原有精確度指標(biāo)。50Pa量程精確度的差別就非常明顯了，ROSEMOUNT為0.675%(或0.75%)，MOORE為0.499%，ABB精確度可達(dá)0.125%或0.1%。
③25Pa量程微差壓變送器僅ROSEMOUNT生產(chǎn)，50Pa量程微差壓變送器ROSEMOUNT、MOORE、ABB公可生產(chǎn)，100Pa量程微差壓變送器(或稍大一點(diǎn)量程125Pa)絕大多數(shù)廠家能生產(chǎn)。
④在ROSEMOUNT公司3051的兩個微差壓產(chǎn)品中，量程1(0.12-6.22kPa)應(yīng)該在小量程時的精確度低于量程0(0.025-0.75kPa)，但實際計算結(jié)果卻相反，可見表中200Pa與100Pa兩個量程中的數(shù)據(jù)，合理的解釋是量程1保證精確度的量程比很大(15:1)，而量程0保證精確度的量程比很小(2:1)。
⑤合理確定壓力變送器品牌和量程范圍
在大多數(shù)工程項目壓力變送器選型通常會使用同一品牌，如需要測量＜100Pa壓力，如果所選微差壓變送器無此量程，可考慮將實際使用量程加大，這樣既利于變送器選型統(tǒng)一，又可使變送器精確度不一定比選用有低量程變送器的低。例如50Pa量程，雖然E+H、SIEMENS、西安儀表廠、昌暉儀表等公司無此量程，但如果將量程設(shè)定為100Pa(或125Pa)，其實際使用精確度雖然趕不上ABB公司，但仍比有此量程的MOORE、ROSEMOUNT公司微差壓變送器精度要高。再如25Pa量程，雖然只有ROSEMOUNT一家產(chǎn)品可選，但其精確度太低，僅1.35%(或1.50%)，如加大量程到50Pa，ABB公司產(chǎn)品在25Pa量程中的實際使用精確度可達(dá)到0.25%或0.2%，即使選用E+H、SIEMENS公司微差壓變送器，在25Pa量程中的實際使用精確度可達(dá)到0.4%或0.8%，仍比ROSEMOUNT微差壓變送器的精確度要高。
幾個微差壓變送器選型特例
某些品牌的微差壓變送器精度與使用材質(zhì)、信號類型有關(guān)，大家在微差壓變送器選型時應(yīng)注意。表5列出了日本阿自倍爾公司ST3000 900變送器接液部的材質(zhì)與精確度的關(guān)系，可見其絕大多數(shù)產(chǎn)品的精確度與接液部的材質(zhì)有關(guān)，同型號HONEYWELL的ST3000 900變送器在選型樣本中也未見此要求。
表5 日本阿自倍爾ST3000 900變送器接液部的材質(zhì)與精確度表
表6、表7列出了壓力變送器輸出信號類型與精度的關(guān)系，有差別，但差別不大。
表6 HONEYWELL壓力變送器的信號類型與精度表
表7 FOXBORO壓力變送器的信號類型與精度表
綜上所述，讀者可能已經(jīng)了解微壓壓力變送器選型和微差壓變送器選型較常規(guī)壓力變送器選型復(fù)雜，微差壓變送器選型應(yīng)注意的問題較多，需要花時間對比和了解多個品牌產(chǎn)品情況，才能順利完成微差壓變送器選型。
作者：方原柏，湖北黃岡人，昆明有色冶金設(shè)計研究院教授級高級工程師，昆明儀器儀表學(xué)會副理事長，冶金自動化、衡器、自動化信息等雜志編委
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