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压力变送器的精度规格和不同的精度组件

作者:发表时间:2020-01-10


      压力变送器广泛用于过程工业,广告宣传现代的压力变送器的精度规格变得越来越准确。无论如何,广告准确性指标通常仅包括部分事实,它也包括影响您在实际应用中可以期望压力变送器获得的总精度的一些精度组件。在此文章中,我将研究压力变送器的精度规格和不同的精度组件,例如:重新量程、环境温度、安装位置、静压力、长期漂移、振动、电源等的影响,我将通过一些示例简短地解释这些组件是什么以及它们的含义。

压力变送器的精度规格

      我们看到“数字游戏”正在按照某些发射器的规范进行播放,在这些数字中,它们宣传的准确性数字只是事实的一部分,即它只是您应考虑的众多准确性成分之一。在某些情况下,这些广告可能会造成混淆,并给您在应用程序中获得的总体实用准确性带来错误的印象。最好的精度数字的竞争可能导致了这种情况,一些制造商制定了一个“有限的”精度数字,并将其放在手册的封面上,并在其网站上进行宣传,而完整的规格可在以下网站中找到用户手册。

      通常,压力变送器的规格包括几个精度组件,在考虑总精度时应考虑这些组件。如前所述,此文章将回顾一些流行的压力变送器的规格,以使您了解应考虑并注意的重要因素。此外,我将列出一些针对不同部分精度组件的典型规格编号,我绝不是要降低或贬值任何变送器。

      由于压力变送器的精度会影响校准设备的精度,因此我们也会从客户那里收到这些精度问题。当然,校准器应该比您使用它校准的压力变送器更准确,但是这两者之间的准确率是不同的人有不同的看法。无论如何,您应该了解校准的总体不确定性,并在校准过程中进行记录。压力变送器公差的选择均应基于过程要求,而不是基于该位置所安装压力变送器的规格。 

压力变送器的精度组件

“参考精度”

      通常,通常在手册封面或网站上会提到单独的“有限”准确性声明,这可以称为“参考精度”或类似的东西,仅包括精度的某些部分,而不是所有部分,它仅包括线性、滞后和可重复性。此“最佳情况下的精度”不包括您应考虑的所有实际精度组件(安装位置、环境温度等),因此,当您在过程中安装该规范时,请不要以为该规范实际上是您对压力变送器的期望。对于最精确的压力变送器而言,最精确的压力范围这种“最佳情况精度”可以是例如量程的0.04%或什至0.025%。

不同压力范围

      通常,最佳(参考)精度仅对某些压力范围有效,而不对所有可用范围有效。同样,它可能随压力类型而变化,即,绝对范围可能不同于表压范围。虽然最佳范围甚至可以具有0.04%的范围精度,但是同一压力变送器型号的其他某个范围可能具有0.1%的精度。对于不同的压力范围,精度指标可能会翻倍或翻三番。因此,请确保您知道所使用的确切压力范围/模型的精度是多少。

重新调整范围

      压力变送器可以以较大的比例进行重新设置。通常,您可以以100:1甚至更高的量程比重新设置变送器的量程。准确度指标通常提供给整个范围,或者具有有限的调节比。如果将压力变送器(具有mA输出)重新设置为比整个范围小的量程,通常会降低精度。因此,如果您将压力变送器的量程重新设置为小于最大量程的量程,请确保您确定是否发现多少误差会增加精度。

环境温度影响

      在过程中,大多数压力变送器都在变化的环境条件下使用。同样,压力介质的温度在使用过程中可能会发生很大变化。与大多数测量设备一样,压力变送器通常具有某种温度系数,即存在取决于环境温度的精度分量。温度依赖性似乎经常以一种很难理解的格式指定,但是请尝试理解这一点,并询问供应商您是否无法解决。无论如何,查看不同的发射器,这可能会从量程的0.01%甚至量程的0.5%变化,最差的模型似乎将温度影响指定为范围的1%以上。如果过程中的温度变化很大,则应考虑到这一点。

静(线)压效应

      压力变送器可在静态管线压力条件下使用,这意味着两个输入都具有一定的压力,压力变送器正在测量两个输入之间的差。与相对于大气压测量压力的压力变送器或相对于全真空测量压力的绝对变送器相比。理想的压力变送器只能测量输入之间的差异,但实际上,共模静态线路压力会对输出产生一定影响。如果两个输入都打开到大气压,则压差自然为零。同样,如果您对两个输入施加了相同的压力(例如50 bar / psi),则压差仍为零。实际上,该静压会对压力变送器的输出产生一定的影响。因此,当管路压力发生变化时,输出也会有所变化。通常,取决于变送器型号,管路压力影响可能会从量程的0.025%上升到量程的0.4%。

      通常,管路压力主要改变压力变送器的零位,但不会对跨度产生重大影响。因此,在校准中,您可以通过对两个输入施加相同的压力(低压和高压)来测试此效果,并查看零值变化了多少。管路压力也可能对压力变送器的量程产生一定的影响,这使得操作和校准更加困难,它需要差压标准进行校准。

长期稳定性

      随着时间的推移,所有测量设备将逐渐失去其准确性,压力变送器也是如此。一些压力变送器具有指定的1年稳定性,有些甚至具有5年或10年甚至更长的规格。例如,基准精度为量程的0.04%的变送器可以具有量程的0.2%的1年稳定性。根据重新校准压力变送器的频率,您应该考虑长期的稳定性影响,因为在下次重新校准(和可能的调整)之前,压力变送器可能会漂移很多。

安装位置(方向)效果

      安装位置通常会影响压力变送器的精度,大多数压力变送器都有安装位置的规范。通常,方向的更改会更改零并且不会影响跨度精度。实际上,发射器的方向在正常使用期间不会改变。如果首先在车间校准变送器,然后将其安装到过程中,或者将变送器从过程中取出进行重新校准,则无论如何都应考虑方向。当然,如果压力变送器的密封较远,毛细管的位置将对零值产生很大影响。同样,如果将压力变送器从安装位置移开,这并不是在正常使用期间不会改变的事情,但可能会影响校准。

震动效果

      许多压力变送器都有关于振动影响的规范,自然,只有在将压力变送器安装在振动的地方时才需要考虑这一点。振动对精度的影响通常相对较小,例如,可以指定为“小于范围的0.1%”。

电源效果

      压力变送器需要外部电源才能工作,通常,电源是24 VDC电源。压力变送器通常可以在很宽的电源电压范围内工作,甚至可以降至10 VDC。无论如何,如果电源电压在操作过程中发生变化,则对压力变送器的精度影响很小。电源电压的影响通常很小,例如,可以指定为“每1伏变化小于跨度的0.01%”。  实际上,如果您的电源正常,这不是问题。

总精度规格

      一些压力变送器具有某种“总精度”规范,其中包括一些常见的精度组件,这可以包括前面提到的“参考精度”以及环境温度效应和静态/管线压力效应。这种总精度具有更人性化的价值,因为它更接近于变送器可以期望的真实精度。例如,“总精度”指标可以是量程的0.14%,而参考值是0.04%。因此,一旦包括温度和管路压力影响,参考精度就会乘以3到4。另一个示例模型提供了0.075%的范围参考精度,当包含温度影响时,它会提高到0.2%,而当还包含静态压力影响时,它会达到范围的0.3%。如果压力变送器具有这种“总”精度规格,则可以帮助您更实际地了解您在实践中可以期望的精度。即使通常仍然缺少“总”精度,此处还是列出了一些精度组件。

使用中的污染

      在过程中使用压力变送器测量压力时,存在很大的危险,即压力变送器的膜会被压力介质或一些污物污染,这种污染会严重影响变送器的精度。当然,这不是可以指定的,但是在正常使用中无论如何都是很大的风险。特别是,如果您决定要有很长的重新校准周期,例如几年。因此,除了压力变送器的长期漂移规范外,还应在风险分析中考虑这一点。如果压力变送器非常脏,并开始严重测量错误,通常会在测量结果中看到这一点。但是,如果仅开始测量出轻微错误,则在正常使用中很难注意到。

最佳情况和最坏情况的例子

      当您将以上列出的所有不同精度规格加起来时,便得出了实际中可以期望的真实总精度规格。通常,当您组合独立的不确定性分量时,通用规则是使用“平方根和”(RSS)方法。在最坏的情况下,仅将所有组成部分加在一起作为一个笔直的总和将是一个最坏的情况,实际上,从统计学上讲,所有组成部分在同一方向上的可能性很小。因此,使用此统计RSS方法。为了获得最佳情况的总结,我们应该采用所有精度最低的组件,而忽略那些可能不相关的组件。对于最坏的情况,我们应将所有精度组件作为最大值,并假设它们都存在。

最佳情况下的准确性

为了获得最佳的精度,使用了以下假设:

      —选择最佳参考精度

      —选择最准确的型号和范围

      —不要重新调整范围->对精度没有影响

      —在接近环境温度的有限温度范围内使用压力变送器,选择最小的可用温度效果。

      —假设无静/线压力影响(用于仪表测量)->无影响。

      —假设没有振动效果->没有效果

      —假设电源良好->没有效果

      —包括一年的漂移

      在查看了压力变送器的规格后,似乎可以找到的最小组合精度使我下降到 量程的0.15%左右  。对于大多数其他型号,似乎最好的情况是其两倍左右,因此充其量约为  范围的0.3% ,还有许多型号的最佳情况精度更高。

最坏情况下的准确性

为了找到最坏情况的准确性,使用了以下假设:

      —选择精度规格最高的型号/压力范围

      —假设正在重新调整范围

      —使用温度影响更大的范围

      —假设使用静态/管线压力

      —假设振动效果小

      —假设电源供应量较小

      —包括一年的漂移

      再次,看看不同的规格,似乎加上这些最坏情况的精度规格,我们 得出的结果是最精确的压力变送器,大约  是量程精度的1%到1.5%。但是对于某些模型,这个数字也可以更高。

摘要

      如前所述,压力变送器是非常精确的仪器。无论如何,仔细阅读精度规格,包括影响精度的所有不同组件,都是一件好事。容易遗漏这些,只看营销和其他资料中显示的一种准确性,例如“参考准确性”。这篇文章的目的是提高您对不同事物的认识,这些事物会影响您在实践中可以期望的总体准确性。当然,所有测量设备都一样,不仅是压力变送器。最好阅读所有规范,包括所有带有小字体的脚注。


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