压力变送器的检定与校准.ppt

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1、中国测试技术研究院流量所2014年7月,压力变送器检定/校准,概论,压力变送器 Pressuer Transmitter 压力变送器是一种将压力变量转化为可传输的标准化输出信号的仪表，而且其输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系（通常为线性函数）。主要用于工业过程中压力参数的测量和控制。,概论,电动压力变送器与气动压力变送器的区别电动压力变送器 人们通常说的压力变送器，标准化输出信号主要为（010）mA、（420）mA的直流电流信号或（05）V、（15）V的直流电压信号。气动压力变送器 比较少见，标准化输出信号主要为（20100）kPa。,概论,电动压力变送器与气动压力变送器的区别电动压力

2、变送器 由于电气化的发展，被广泛使用。虽然其输出信号只能用作测量，但配合其他电气设备能实现比气动压力变送器更高精度的控制。被各行业大规模使用。气动压力变送器 输出信号为控制信号，通常用作流量控制，逐步被其它控制设备取代。,概论,气动压力变送器的工作原理分为单变量杆式和双变量杆式两种。在气源压力变化时，喷嘴流量变化，带动主杠杆，通过反馈装置调节输出气压。,气动压力变松器原理图,概论,电动压力变送器的工作原理 感压单元（压力传感器）在压力变化时，输出电压信号,经过信号处理和转换输出标准信号。,电动压力变送器原理图,概论,电动压力变送器（以下简称变送器）的分类 感压原件：电容式、谐振式、压阻式、电感

3、式、应变式、陶瓷式等压力量程：正压、负压、压力真空和绝压信号类型：电流型、电压型接线方式：两线制、三线制和四线制,概论,常用变送器外观图,棒式压力变送器,概论,常用变送器外观图,带散热片,管螺纹式,隔膜式,静压式,数据线延长（测量液位）,带阀组差压式,概论,常用变送器外观图,单法兰式,双法兰式,通用技术要求,标志 变送器的铭牌应完整、清晰，并具有以下信息：产品名称、型号规格、测量范围、准确度等级、额定工作压力、等主要技术指标；制造厂的名称或商标、出厂编号、制造年月、制造计量器具许可证标志及编号；防爆产品还应有相应的防爆标志。差压变送器的高、低压容室应有明显标记。,通用技术要求,外观 变送器零部

4、件应完好无损，紧固件不得有松动和损伤现象，可动部分应灵活可靠。有显示单元的变送器，数字显示应清晰，不应有缺笔画现象。,通用技术要求,密封性 压力变送器的测量部分在承受测量压力上限时（差压变送器为额定工作压力），不得有泄漏现象。,通用技术要求,绝缘电阻 在环境温度为(1535）,相对湿度为45%75%时，变送器各组端子（包括外壳）之间的绝缘电阻应不小于20M,注：两线制变送器只进行输出端子对外壳试验。,通用技术要求,绝缘强度 在环境温度为(1535）,相对湿度为45%75%时，变送器各组端子（包括外壳）之间施加下表所规定的频率50Hz的试验电压，历时1min应无飞弧和击穿现象。,计量性能要求,准

5、确度等级 压力变送器的准确度等级可分为0.05级、0.1级、0.2(0.25）级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级。,计量性能要求,测量误差 变送器测量误差按准确度等级划分，测量误差的最大值应不超过下表的规定。,计量性能要求,回程误差 首次检定的压力变送器回程误差应不超过下表的规定，后续检定和使用中检验的压力变送器，其回程误差应不超过最大允许误差的绝对值。,检定条件,检定标准器 压力标准一般选用活塞式压力计和数字压力计；电性能标准一般选用带有直流电流、电压表功能的数字多用表或数字压力校验仪。所组成的成套设备在检定时引入的扩展不确定度U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值

6、的1/4；对0.1级和0.05级的被检压力变送器由此引入的U95应不不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/3。检定用标准器的量程应能覆盖被检压力变送器测 量范围的上、下限。,检定条件,环境条件环境温度：205，每10min变化不大于1 相对湿度：45%RH75%RH机械振动：压力变送器所处环境应无影响输出稳 定的机械振动外磁场：压力变送器周围除地磁场外，应无影响 其正常工作的外磁场。,检定条件,其他条件电源：交流供电的压力变送器，其电压变化不 超过额定值的1%、频率变化不超过额 定值的1%；直流供电的压力变送器，其电压变化不超过额定值的1%。气源：气动压力变送器的气源压力为140kPa，

7、变化不超过1%。气源应无油无灰尘，露点稳定并低于压力变送器壳体10。,检定方法,接线方法 压力变送器接线方式分为以下三种 1、两线制（只能用作电流输出）2、三线制（可以用作电流、电压输出）3、四线制（可以用作电流、电压输出）,检定方法,接线方法 两线制接线图,两线制压力变送器电气连接,诚信 超越 求实 创新,两线制压力变送器电气连接,使用Const273进行两线制压力变送器电气连接,诚信 超越 求实 创新,两线制压力变送器电气连接,诚信 超越 求实 创新,检定方法,接线方法 三线制接线图,检定方法,接线方法 四制接线图,检定方法,计算理论值 压力变送器的输出通常为电信号，因此在检定/校准压力变

8、送器时第一步需要做的是计算某一测量点时对应的输出理论值。在计算理论值时把握以下两点：1、首先对应零位和满量程；2、其余中间点的输出为线性输出。即压力 上升a%,对应的理论值增加a%。,计算理论值,变送器在应用中含有一定的压力输出对应于电流，它们的关系是：I=a+bP I:电流 a：零位电流或电压 b：斜率 P：压力,注：以上公式中压力量程为测量上限值减去测量下限值。（而非测量上限）,计算理论值,诚信 超越 求实 创新,4mA,0kPa,20mA,100kPa,20kPa,40kPa,60kPa,80kPa,I=k*P+4,7.2mA,10.4mA,13.6mA,16.8mA,检定方法,检定/校

9、准点的选择 检定/校准点的选择应按量程基本均匀分布，一般应包括上限值、下限值（或其附近10%输入量程以内）在内的不少于5个点。优于0.1级和0.05级的压力变送器应不少于9个点。,检定方法,示值误差 压力变送器的示值误差为某一测量点实际输出值与理论值之差，具体方法为：1、将压力测量值分别由低至高升于规定测量值 的各点，到达满量程以后再由高至低降于各 规定点。2、记录下实际输出压力在各个点的对应值。3、计算基本误差。实际输出压力与计算值之间 的差 对输出压力的范围的百分率即是基本 误差。,检定方法,回程误差 与示值误差检验同时进行，压力变送器的回程误差为某一测量点实际输出值正、反行程之差。具体方

10、法为：在进行示值误差检验时，实际检验结果为由低至高和由高至低两个行程。在某一测量点的回程误差为在该点的正行程输出值和反行程输出值之差的绝对值。,检定方法,数字显示单元和集成系统的检定/校准 以下两种情况的检定/校准，还需要依据JJG875-2005数字压力计计量检定规程：1、表头部分具有数字显示单元的，数字显示部 分的检定/校准；2、检定/校准压力变送器配套二次仪表所组成 的测量系统。,检定方法,绝缘电阻 断开压力变送器电源，将电源端子和输出端子分别短接，用绝缘电阻表（兆欧表）分别测量电源端子与接地端子（外壳）、电源端子与输出端子、输出端子与接地端子（外壳）之间的绝缘电阻。测量时，稳定5s后读

11、数。,应用举例,例：一差压变送器准确度等级为0.5级，量程（06）kPa，示值检定如下表,应用举例,1、先算出各点正反行程的平均值，填入表格。2、求各测试点与标准值差值较大的一个填入表格中。3、求出各检定点的回程误差填入表格中。4、在表格示值误差一栏选一最大值除以满量程乘以100%，测试后 压力变送器的实际准确度=Pmax100%/量程=Pmax100%/16=%5、在表格回程误差栏选一最大值除以满量程乘以100%为检定后回程误差的准确度 回程误差准确度=Pmax100%/量程=Pmax100%/16=%6、其它检定项目是否满足要求以规程数据为准判断。,应用举例,斜率：b=16/6=2.666

12、7根据 I=a+bx 求出各点理论电流值 检定后的示值误差的%=-0.072/16100%=-0.45%检定后的回程误差的%=0.033/16100%=0.21%符合0.5级。,检定周期,压力变送器的的检定周期可根据使用环境条件、频繁程度和重要性来确定，一般不超过1年。,原始记录,原始记录填写方法型 号：STD924S-E1 测量范围：（0 1)MPa 编 号：1155 80036750815 准确度等级：0.1级 制造单位：Honey well 工作介质：氮气 环境条件：温度 202 相对湿度：65RH 标准器名称：活塞式压力计 编 号：92-09 数字多用表 0644359,原始记录,原始

13、记录填写方法,原始记录,原始记录填写方法允许误差：0.016mA 最大误差：0.010mA 允许回差：0.016mA 最大回差：0.001mA 测量误差：0.062%回程误差：0.006%检定结论：0.1级合格 检定员：核验员：,现场检定/校准注意事项,现场检定/校准压力变送器的优势 大量压力变送器在工业生产过程控制中使用在生产现场，多数情况检定都在现场进行。现场检定/校准压力变送器有以下优势：1、检定/校准耗费时间短，几乎不影响生产；2、由于不用拆卸，安装位置带来的零点偏移误 差几乎为零；3、可与二次仪表（计算机采集）一同检定/校 准，减小系统误差。,现场检定/校准注意事项,现场检定/校准压

14、力变送器的劣势 同样现场检定/校准压力变送器有以下劣：1、由于现场环境条件复杂（现场温度、湿度、振动带来的影响偏大）；2、由于现场条件的限制，通常使用液体介质检 定/校准时需要计算液柱差。,现场检定/校准注意事项,标准器的选择 现场检定/校准选择标准器由为重要，合理的选择标准器可控制系统误差，使测量结果更加可靠。压力变送器检定/校准时，压力部分通常选择活塞式压力计和数字式压力计，这两种标准器相比，哪种更适合现场检定/校准呢？,现场检定/校准注意事项,标准器的比较,现场检定/校准注意事项,标准器的选择 根据上表可得出，现场检定/校准中首先要根据被检变送器的量程确定使用哪种标准器，当两者都能满足时

15、，可根据具体情况选择。,现场检定/校准注意事项,压力变送器与二次仪表 压力变送器通常输出信号为电信号，不能直接读数，因此需要与二次仪表配套使用，常用的二次仪表有数显表头、巡检仪、计算机数据采集系统和各种控制系统。由于使用时最终得到的是一个压力参数，因此二次仪表准确与否，直接关系到测量结果的准确性。,现场检定/校准注意事项,压力变送器与二次仪表 压力变送器的检定/校准类型有以下三种：1、单独检定/校准压力变送器；2、压力变送器、二次仪表分别单独检定/校准；3、检定/校准整个系统。,现场检定/校准注意事项,压力变送器与二次仪表 1、单独检定/校准压力变送器 可保证压力变送器的准确性，但二次仪表的准

16、确性无法保证。2、分别单独检定/校准压力变送器和二次仪表 可保证压力变送器和二次仪表的准确性。3、系统整体检定/校准 可保证整个系统的准确性,注：系统整体检定/校准时可依据JJG875-2005数字压力计 计量检定规程。,现场检定/校准注意事项,压力变送器与二次仪表 单独检定/校准压力变送器时，应注意：可采用系统供电，但必须把压力变送器输出端断开，将输出端接到电信号标准器上，而不可将电信号标准器直接串联或并联。,现场检定/校准注意事项,压力变送器的调试 根据生产厂商的不同，压力变送器的调试方式有以下四种：1、电位器式；2、按键式（通信协议基础上外置一键调试）；3、程序菜单式；4、通信协议式。,

17、现场检定/校准注意事项,压力变送器的调试电位器式和按键式调试方法 首先将压力变送器压力端排空（与大气相通）调整零点电位器或长按零点调试键（通常标示为“Z”）；再将压力变送器升压至满量程，调整满量程电位器或长按满量程调试键（通常标示为“S”）。,注:电位器式调整方式为保证电位器不发生漂移，应在调试完 成后将电位器进行固定（可使用指甲油）。,现场检定/校准注意事项,压力变送器的调试程序菜单式调试方法 根据使用说明书介绍方法输入密码，进入调试菜单。将压力变送器压力端排空，进入零点调试界面调试零点；在将压力变送器升压满量程，进入满量程调试界面调试满量程，然后保存，退出。,现场检定/校准注意事项,压力变

18、送器的调试通信协议式调试方法 根据通信协议的不同选用对应的手操器，常用的通信协议有HART协议（ROSEMOUNT）和Brain协议(横河川仪)。HART协议常用的手操器有375、475等型号，Brain协议通常为BT200等型号，调试方法根据手操器的功能、界面不同各有不同。使用时需熟读使用说明。具体方式不再做详细描述。,现场检定/校准注意事项,压力变送器的调试 为保证长期稳定性，调试后，被检压力变送器的实际最大误差应控制在被检压力变送器最大允许误差限的1/3以内。,现场检定/校准注意事项,检定/校准结果的处理 目前市面上许多进口压力变送器的出厂准确度等级为本国的要求，如ROSMOUNT的30

19、51系列多为0.075%，日本横河EJX系列为0.04%，这类压力变送器在结果的处理时需要特别注意。根据计量法第十条规定，计量检定必须执行计量检定规程，而JJG875-2005压力变送器计量检定规程中并没有0.075和0.04这两个等级，因此在出具检定证书时，需要使准确度等级和规程规定的准确度一致。,常见故障分析,压力变送器现场使用时出现的故障，绝大多数是由于使用和安装方法不当引起的，归纳起来有以下几个方面。1、一次元件（孔板、远传测量接头等）堵塞 或安装形式不对，取压点不合理。2、引压管泄漏或堵塞，充液管里有残存气体 或充气管里有残存液体，变送器过程法兰 中存有沉积物，形成测量死区。,常见故

20、障分析,3、变送器接线不正确，电源电压过高或过低，指示表头与仪表接线端子连接处接触不 良。4、没有严格按照技术要求安装，安装方式和 现场环境不符合技术要求。,常见故障分析,以上出现的故障都会引起变送器输出不正常或测量不准确，但经过细心检查，严格按照技术要求使用和安装，及时采取有效措施，问题都可以排除，对不能处理的故障，应将变送器送到实验室或生产厂家做进一步检查。,应用举例,例1：某天然气公司配气站向某法定计量技术机构提出压力变送器的检定计划，由于现场为大型工业、民用配气站，如拆卸送检会造成大规模停气。考虑到以上因素，双方协商该机构到配气站现场进行压力变送器的检定工作，具体计量器具清单如下：,应

21、用举例,该机构根据清单拟定出现场检定计划1、所有量程该机构具有现场检测能力，予以受理；2、数量共8台，拟定工作时间1天内完成；3、均使用气体介质,使用标准器见下表。,应用举例,经计算标准器组成测量系统所带来的不确定度均小于被检设备最大允许误差绝对值的1/3，符合规程要求。（根据检定规程，0.075%的变送器检定证书只能出具0.1级，按0.1级计算。）询问配气站工作人员是对压力变送器单独检定，还是配计算机采集系统（输气管理系统）一配套检定。反馈消息，配气站担心输气数据丢失，对压力变送器进行单独检定。,应用举例,在现场检定过程中发现其中一台（060）kPa压力变送器满量程超差，需要调试。在与该站场

22、工作人员沟通，工作人员请示后决定对该变送器进行调试。检定员根据经验，该型号压力变送器有两种调试方式，按键式和通信协议式。该类型压力变送器应首先考虑按键式校准。,应用举例,按照调试方法先将该压力变送器进压端通大气，待输出稳定后长按零位按键（Z），此时输出值为4.001mA；将压力升至60kPa,待压力稳定后长按满量程键（S），此时输出值为20.004mA。调试完成后，对该压力变送器进行检定，检定结果最大测量误差为0.004mA,小于最大允许误差0.016mA的1/3，误差控制良好。完成检定任务，出具0.1级检定证书。,应用举例,现场检定照片,应用举例,例2：某CNG加气站向某法定计量技术机构提出

23、压力变送器的检定计划，由于该加气站所处县城仅此一家，若拆卸停气会造成CNG车辆大规模停运，考虑到以上因素，双方协商该机构到CNG加器站现场进行压力变送器的检定工作，提供清单如下：,应用举例,该机构根据清单拟定出现场检定计划1、所有量程该机构具有现场检测能力，予以受理；2、数量共12台，拟定工作时间1天内完成；3、考虑到该CNG加气站路负责接送车辆空间有限，为减 少携带设备，标准器使用活塞压力计和数字压力校 验仪,使用标准器见下表。,应用举例,经计算标准器组成测量系统所带来的不确定度均小于被检设备最大允许误差绝对值的1/3，符合规程要求。询问CNG加气站工作人员是对压力变送器单独检定，还是配计算

24、机采集系统（压缩机控制系统）一配套检定。反馈消息，为保证数据准确性实现精确控制，要求系统整体检定。得到反馈消息以后，需专门携带对讲机，方便压力变送器检定人员和控制系统读数人员之间的联系。,应用举例,在现场检定过程中发现多台压力变送器超差，需要调试；一台压力变送器所配套的显示单元报错。在与该加气站管理人员沟通后，决定对超差的压力变送器进行调试，对显示报错的压力变送器进行故障检查。检定员根据经验，该型号压力变送器调试方式为电位器式。,应用举例,以（040）MPa为例，按照调试方法先将压力变送器进压端通大气，输出稳定后调节零位电位器，此时二次仪表显示0.00MPa；将压力升至满量程,待压力稳定后调节

25、满量程电位器，此时二次仪表显示值为40.02MPa。,应用举例,调试完成后，对压力变送器进行检定，检定结果最大测量误差为0.05MPa,小于最大允许误差0.20MPa的1/3，误差控制良好。完成检定任务，出具0.5级检定证书,证书注明此次检定还依据JJG875-2005数字压力计计量检定规程。,应用举例,对显示部分报错的压力变送器进行故障检测，具体步骤如下：1、将压力变送器与二次仪表接线断开，单独将压力变送器进行测试，测试后发现该压力变送器电流输出值略微超差，但不是引起显示报错的主要原因；,应用举例,2、使用带有标准电流输出的校验仪对二次仪表进行检测，发现依旧报错，分析出故障部件为二次表头；3

26、、现场检定人员根据经验估计，报错原因为接线短路造成。检查线路，发现二次仪表与压力变送器接头部分焊点松动，电流测量端测线断开；,应用举例,4、随后对测线断开部分进行连接，将整个线路重新检查，并将压力变送器单独进行调试。5、调试后将系统恢复，对该系统进行整体检定/校准，结果最大示值误差控制在最大允许误差1/3 以内。完成修复工作。,应用举例,现场检定照片,归纳、总结,在现场检测前需要做好充分的准备，了解被检压力变送器基本信息（量程、准确度等级等）根据经验预先分析检定中可能遇到的问题，对预知可能发生的突发情况要有充分的应对措施。这样就可以避免到了工作现场由于标准器、配套设备、配件、工具、天气等原因造成无法检定的情况。,归纳、总结,在现场检定/校准会遇到各种各样的问题，只要运用专业知识认真分析，一般会找到问题所在。对于在现场检测影响因素太多和无法控制时，不应草率进行，应认真负责，向使用者说明原因，待条件允许时再进行检测，或带回实验室进行检测。,诚信 超越 求实 创新,测量不确定度分量,Thank You!,