摘要：通過實驗研究分析了影響某型差壓變送器性能的因素。從安裝傾斜角度、環(huán)境溫度、靜態(tài)壓力、流體溫度等角度設計模擬實驗，掌握了各因素對該型號差壓變送器實際工作性能影響的大小和規(guī)律。實驗結果表明本型號變送器實際工作性能不滿足該測點的測量精度要求，通過選用實際工作性能更優(yōu)的變送器將問題徹底解決，#后給出了變送器合理選型的建議。89V壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
一、引言
某核電站 ARE 使用量程為 0~1300mbar 的差壓變送器配合孔板來測量管道內(nèi)的主給水流量，要求差壓測量誤差不大于 0.1%。四臺機組在 2008 年以前在該測點配置某型差壓變送器，在使用過程中發(fā)現(xiàn)該型號差壓變送器的穩(wěn)定性較差，校驗后投入工作不久準確度就下降至合格范圍的邊緣，不得不把校驗頻率提高到 3 個月一次，比廠家tuijian 12 個月一次的校驗頻率高 4 倍。為了徹底查清變送器頻繁超差的原因，解決這一困擾電站多年的疑難問題，選取六臺同型號的差壓變送器，追溯歷史校驗數(shù)據(jù)，設計模擬試驗，測試了投運操作方式、安裝傾斜角度、環(huán)境溫度、管道過程靜態(tài)壓力等多方面因素對變送器的影響。
二、歷年來校驗的情況
選取 6 臺現(xiàn)場使用的該型號差壓變送器，查閱歷史校驗記錄，將每臺變送器零位輸出值的變化情況整理如圖 1、圖 2。由圖 1、圖 2 可以看出：
（1）變送器的變化情況確實復雜，難于找到影響因素和規(guī)律。
（2）大部分的變送器是在小范圍內(nèi)超差，個別變送器是大范圍超差，數(shù)值起伏十分明顯。
（3）#大誤差的變化曲線形狀與零位變化曲線形狀大體吻合，零位以上各點的變化情況與零點變化情況相似，說明變送器的線性良好。
（4）變送器在實驗室校驗完畢后合格，由工作人員手持至現(xiàn)場，安裝投運過程均符合工作程序要求，因此可以排除這一過程對變送器的影響。
三、安裝傾斜角度對變送器的影響
安裝傾斜角度是指變送器在安裝到現(xiàn)場之后，變送器中軸線與鉛垂線之間的夾角。根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品選型說明，由安裝位置影響零點#多漂移±0.31kPa，換算至該量程，零點電流輸出#多漂移±0.0382mA。由圖 3 可以看出：
（1）安裝傾斜角度對變送器零位影響較大， 傾斜超過 10°零位變化就已達到顯著水平（0.0074mA）；
（2）如果安裝傾斜角度達到 90°，零位降低了 0.0352mA，已達到不可接受的水平，但仍在廠家標稱范圍內(nèi)，而且可以在現(xiàn)場安裝完畢后使用 HART375 手操器修正掉；
（3）變送器實際安裝于現(xiàn)場時是垂直向上的，不存在可以覺察的傾斜，因此可以排除這一因素對變送器的影響。
四、環(huán)境溫度對變送器的影響
根據(jù)該產(chǎn)品的選型說明，變送器在-40℃~85℃范圍內(nèi)可以工作。在量程比小于 1:5 的情況下，每變化 28℃，變 送 器 產(chǎn) 生 的 變 化 不 超 過 ±
（0.0125%URL+0.0625%F.S.），換算到 該 型 號 就 是 ±0.11225kPa （ 或±0.0138mA）。實際試驗發(fā)現(xiàn)，將變送器放置在 50℃左右的環(huán)境 2 小時后，零位會比 22℃左右的環(huán)境下高0.0030mA 左右，變化不明顯，沒超出廠家標稱的范圍。夏季現(xiàn)場溫度不超過 50℃，因此這一因素對變送器的影響是可以接受的。
五、靜態(tài)壓力對變送器的影響
靜態(tài)壓力是指管道內(nèi)的流體在不流動時就具有的壓力，流體流動起來后，就會在孔板的兩側形成差壓，這一差壓是累加在靜態(tài)壓力上的。根據(jù)產(chǎn)品選型說明，由 137bar以下靜態(tài)壓力引入的零點誤差為±0.05%URL，換算至該型號變送器，為±0.124kPa(或±0.01526mA)，可以標定消除。設計模擬試驗驗證該型號變送器在這一方面的性能，試驗過程如下：
1、shou先常規(guī)檢定一次，記錄上行程和下行程的零位值；
2、將高、低壓側引壓口用耐壓軟管連通，緩慢加壓，模擬 ARE 系統(tǒng)管道內(nèi)的 70bar 靜壓，其間記錄靜壓達到 30bar、50bar、70bar 時的零位值；
3、保壓 24h，模擬變送器在該系統(tǒng)上長期工作，以得到靜壓對變送器長期影響后的效果；
4、記錄泄壓前的零位值，泄壓，記錄泄壓后 120min 內(nèi)零位值，模擬變送器從現(xiàn)場停運到實驗室校驗前的一段過程；
5、再次常規(guī)檢定一次，記錄上行程和下行程的零位值；
6、70bar 靜壓與 0bar 靜壓循環(huán)加載，模擬反復投運停運對變送器的影響；
圖 4 選取了一條典型的變送器實際曲線（▲）和平均曲線（×）來體現(xiàn)試驗結果。具體數(shù)據(jù)參見表 1。
通過以上靜態(tài)壓力，可以得出以下結論：
1、正常檢定（高壓側單側受壓 1300mbar）可使零位提高，平均提高 0.004769mA；
2、靜壓從 0bar 加至 70bar 的過程使零位連續(xù)降低，平均降幅達 0.01018mA，較為顯著，但仍在廠家的標稱范圍
0.01526mA 內(nèi)；
3、靜壓從 70bar 突降至 0bar 的過程零位回升，平均升幅0.0024mA ， 明 顯 小 于 降 幅 ， 即 受 壓 后 的 零 點 降 低 了0.0076mA；
4、靜壓突降后，30min 內(nèi)零位可穩(wěn)定下來，直至 4h 后，均無明顯變化；
5、靜壓循環(huán)沖擊試驗中，零位值隨壓力沖擊而震蕩；3個循環(huán)后，有 3 臺還能保持震蕩，5 臺的零位已不能再隨壓力保持震蕩，而改為持續(xù)下跌了。
6、大多數(shù)變送器的零位在靜壓增加后會下降，個別變送器會上升，這就拉平了靜壓循環(huán)沖擊試驗中零位值的震蕩幅度，而不如典型值那么明顯了。
六、管道內(nèi)液體溫度對變送器的影響
通過靜壓試驗發(fā)現(xiàn)有個別變送器的性能比較差，加70bar 靜壓后零位值下降幅度很大，超出廠家標稱的范圍。為了解釋這個現(xiàn)象，挑選了一臺表現(xiàn)#差的變送器，拆下它的共面法蘭后發(fā)現(xiàn)其低壓側膜片有受過高溫而發(fā)藍發(fā)黑的痕跡（見圖 5），可能是感壓膜盒內(nèi)填充的硅油部分氣化，導致靜壓影響指標超差。根據(jù)產(chǎn)品選型說明，本型號、充硅油、配共面法蘭的變送器的過程溫度極限是-40℃~121℃
該系統(tǒng)正常運行時，管道內(nèi)的壓力為 70bar，水溫約為220℃，仍為液態(tài)不飽和水。差壓變送器通過 1m 多長的引壓管連接在系統(tǒng)上。雖然平時引壓管中是常溫水，但在變送器校驗完畢、安裝就位后投運前，引壓管排污時會使高壓高溫水接觸到膜盒，造成高溫沖擊，使膜盒內(nèi)的硅油部分汽化，降低了變送器的性能。
但觀察其他超差的變送器，未發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象，那么，這臺變送器可視為受到非正常熱沖擊的個案，不是該型號變送器頻繁超差的根本原因。
七、提高差壓變送器測量精度的措施
1、針對安裝傾斜角度對變送器的影響：
如果在安裝完畢后發(fā)現(xiàn)零位值變壞，可以在引壓投運前，用 HART375 手操器對變送器進行 ZERO TRIM，改善其零位值。
2、針對靜態(tài)壓力對變送器的影響：
如果使用的變送器需要進行靜壓修正，則必須在使用前按照技術規(guī)范進行靜壓補償，將變送器的性能#優(yōu)化；
如果使用的變送器不需要進行靜壓修正，在引壓后、平衡閥關閉前，發(fā)現(xiàn)零位值變壞，可以使用 HART375 手操器對變送器進行 ZERO TRIM，改善其零位值。
3、針對管道內(nèi)高溫流體對變送器的影響：
在蒸汽或者其他高溫測量應用中，對于充硅油的變送器共面法蘭處的溫度不得超過 121℃，對于惰性液材料的變送器共面法蘭處的溫度不得超過 85℃。如果流體的實際溫度高于這個值，就要時刻確保引壓管內(nèi)充滿冷卻水，防止高溫流體與變送器膜片直接接觸，如果不能做到，就要考慮引壓管的改造了。
八、差壓變送器頻繁超差的原因
理論參考精度是指變送器在特定的參考條件下（環(huán)境溫度 20℃、靜壓 0bar、不考慮長期穩(wěn)定性）的相對示值誤差，實際工作性能是指變送器在實際工作條件下（環(huán)境溫度約40℃、靜壓約 70bar、穩(wěn)定性要求 1 年）的相對示值誤差，差壓變送器在 ARE 系統(tǒng)上的實際工作條件遠比參考條件惡劣。原產(chǎn)品生產(chǎn)廠家指出，該型差壓變送器的理論參考精度是0.075%，實際工作性能是 0.15%。
因此，受本文所述各種因素的綜合影響，該型差壓變送器的實際工作性能是達不到 0.1 級的，若將理論參考精度與實際工作性能這兩個概念混淆，則會誤將實際工作性超出理論參考精度理解為變送器超差。也就是說，本型號變送器不滿足本測點的測量精度要求，若要達到 0.1%的測量精度要求，需要選用實際工作性能更優(yōu)的變送器。
九、解決方案
2007 年，該變送器生產(chǎn)廠家又推出改進型產(chǎn)品，它在膜盒的設計和材料上有了新的突破，采用新的轉lijishu使差壓變送器的性能有了大幅提升，價格也隨之大幅提升。實驗證明：普通型和很好型的理論參考精度均可達到優(yōu)于 0.1 級的水平（很好型比普通型又有提升）；很好型的回程誤差有了明顯改善（減小到普通型的 20%左右）；很好型在靜壓影響方面有了突飛猛進的改善（減小到普通型的 5%左右），幾乎不受靜壓影響；很好型在安裝角度影響方面有了一些改善（減小到普通型的 50%左右），但仍然是#明顯的影響因素。
2008 年 4 月以后，作為機組熱功率測量的流量基準，四臺機組該流量測點的差壓變送器經(jīng)過重新選型，開頭所述問題得到徹底解決。
十、結論
隨著儀器儀表技術的飛速發(fā)展，儀器儀表的更新?lián)Q代和性能提高將越來越快，價格也翻倍提高。在工程建設、設備改造等進行儀器儀表選型時，須把握的原則是“不求#精、#好、#貴，只求#合適”。shou先明確測量要求（測量范圍、精度要求、響應速度要求、所處環(huán)境等），然后在現(xiàn)有各種型號的儀器儀表中選出能夠滿足測量要求的型號，#后選擇性價比#佳的產(chǎn)品。
