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          識別氣壓、安裝和漂移對壓力變送器性能的影響以及解決問題的方法

          返回列表發布日期:2019-07-15 13:07:44    |    


                壓力變送器通常首先表現良好,然后落在可接受的性能范圍之外。這種錯誤經常被歸類為漂移,而實際上還有其他的力量在起作用。本文回顧了氣壓、安裝和漂移對壓力變送器性能的影響。
          氣壓
                氣壓變化對密封壓力變送器有特定影響;這包括絕對和密封壓力類型的壓力變送器。它不會對排氣壓力類型產生任何影響,例如壓力表、復合壓力表和真空壓力測量。大氣壓力的影響與壓力變送器的壓力范圍成反比。壓力范圍越大,氣壓壓力變化對壓力變送器輸出的影響就越小。在較低的范圍內,它可以對壓力變送器輸出產生實質性影響。
                圖1顯示了在一年的時間內,每天15-PSI量程壓力變送器的氣壓對壓力變送器輸出的影響。該圖顯示了輸出的平均值與輸出平均值的變化??梢钥闯?,性能的變化在某種程度上是季節性周期性的,但每天都會有很大差異。變化的幅度變化很大,但往往會在一定范圍內移動。
                該效果還將受到使用它們區域天氣模式的影響。這意味著雖然圖1從0.25擺動到-0.23 PSI,但它不一定代表它將在所有區域中產生的影響,并且不表示壓力變送器輸出的最大變化范圍。
                氣壓變化的變化和不可預測性使得對于試圖保持設備校準的專業人員來說非常令人沮喪。我曾經說過這樣一個不高興的人,他說他必須每周至少重新校準一次壓力變送器,有時甚至每兩天一次。在研究了這個問題之后,我確定他正在嘗試校準氣壓變化并打一場失敗的戰斗。
                如果氣壓的變化導致壓力測量不準確,則應檢查應用以確定是否可以使用通風壓力變送器或是否可以增加壓力范圍而不損害所需的輸出分辨率。除了在購買時提供的不同壓力類型選項之外,這是壓力變送器制造商無法修復并且將這樣的壓力變送器返回到制造商以進行更換的問題將不會糾正根本問題。
                另一種可能的解決方案是差壓測量。實質上,這種方法使用兩個變壓表面,其中一個用于過程測量,另一個用作參考。測量結果記錄為兩個讀數之間的差異,導致輸出歸一化為大氣壓。存在的壓力變送器既可以在一個單元中提供,也可以用兩個獨立的壓力變送器來完成。
          安裝班次
                圖2顯示了安裝班次的表示在一年期間的表現。請注意,除了換檔本身之外,壓力變送器輸出保持相當穩定。該圖表基于15-PSI量程壓力變送器的安裝位移。隨著壓力范圍的增加,安裝偏移也會減小。由于安裝導致的輸出轉換通常是一次性轉換。但是,如果由于某種原因(即清潔,重新安置設備)卸載壓力變送器,那么可以再次實現這種轉變。應該理解的是,每次安裝壓力變送器時,輸出的安裝偏移并不總是相同的大小。
                移位的大小受到所使用的傳感方法或技術的影響。直接固定在壓力變送器膜片上(或有時稱為濕潤表面)的變壓元件更容易受到安裝偏移的影響。變壓元件與壓力變送器膜片分離或分離的壓力變送器與輸出的安裝效果完全隔離。
                發生的事情是在安裝過程中施加在壓力變送器安裝螺紋上的扭矩力在某種程度上傳遞到壓力變送器膜片。扭矩力對壓力變送器膜片的影響通常因壓力變送器和每個安裝而異。由于扭矩力隨每個裝置而變化,因此輸出偏移的幅度也是如此。
                可以通過在安裝期間使用扭矩扳手來控制特定壓力變送器上的輸出幅度的變化。將扭矩扳手設置為壓力變送器制造商推薦的安裝或安裝扭矩,并且每次都以相同的設置使用。管理安裝班次的最常用方法是在安裝后調整或校準輸出。如果壓力變送器設計為可以在現場調節的“零”調節,則可以使用實際壓力變送器完成此操作。如果沒有,則可以通過將偏移編程到壓力變送器控制器中來管理。一般來說,安裝效果最好在最終用戶級別處理。
          漂移
                壓電電阻壓力測量會隨著時間的推移而漂移,所有壓力變送器都會出現這種情況。漂移引起的壓力變送器輸出的幅度或變化率是值得關注的,因為漂移率越快,壓力變送器就會越早偏離規范。理想情況下,這需要數年才能實現。真漂移的特征在于輸出隨著時間的推移在同一方向上不斷漂移。圖3顯示了在15-PSI壓力變送器上漂移365天的壓力變送器。
                雖然每個壓力變送器的輸出變化都不同,但圖3清楚地顯示了輸出增加的趨勢。這是漂移行為的特征。圖表上的起伏是由其他來源引起的。您正在尋找的是隨著時間的推移,輸出向同一方向(正面或負面)移動的趨勢。與氣壓或安裝對輸出的影響不同,漂移與壓力變送器的壓力范圍無關。這就是所有這些影響經常聚集在一起并稱為漂移的原因。如果高壓范圍的壓力變送器具有輸出變化,則它幾乎總是與漂移相關。
                壓力變送器漂移的根本原因基本上是設計水平問題,下面將對一些注意事項進行綜述。壓力變送器粘合層,變送元件與壓力變送器膜片或壓力變送器配件之間的連接方法是主要的原因。
                粘合層需要固化以使壓力變送器輸出變得穩定。這種固化應在工廠生產壓力變送器時進行??梢园阉胂蟪尚枰匣哪汤一騼炠|葡萄酒,以達到預期的特性和質量水平。粘接層隨著使用老化越多,輸出就越穩定。
                老化需要在整個壓力范圍和溫度范圍內嚴格操作壓力變送器。這當然繼續在現場發生。舊的壓力變送器變得沒有持續損壞,它們通常相對于漂移率變得越穩定。

                當粘合層受到持續的尖銳/震動沖擊而受到干擾時,例如,當壓力變送器以一定的力落在硬表面上或者尖頭物體壓在壓力變送器膜片上時,就會遇到挑戰。這導致粘合層內的斷裂和應力。其效果是重置已經發生的老化并使其漂移,直到粘合層再次老化而停止。為了加速老化過程,需要隨時間循環壓力和溫度。這就是為什么要特別注意確保壓力變送器不被濫用以及避免物體進入壓力端口而不是設計在那里的原因。
                過去在“知情的”用戶中常見的是將諸如筆或鉛筆之類的尖頭物體對準壓力變送器膜片的不同部分以調節壓力變送器輸出。在中心敲擊會使輸出向上移動,并且在側面敲擊會使其降低。已經發現的是,雖然這可以調整壓力變送器輸出,但它也會干擾粘接層并導致壓力變送器輸出開始漂移,輸出可能是用戶想要的地方,但它不會停留在那里。如果輸出沒有漂移到不再可能進行校準的程度,則可以通過循環溫度和壓力來模擬老化過程而無需將壓力變送器返回制造商。在這兩種影響中,溫度對現場壓力變送器的老化影響最大。這在生產過程中不一定如此,但是一旦膜片運行良好,溫度循環就會在老化過程中起主導作用。
                用戶可以在壓力變送器的工作溫度范圍內盡可能接近地循環溫度,確保不超過該范圍,因為這樣做可能導致壓力變送器的額外損壞。用戶可以從室溫循環到壓力變送器的最大額定值,允許它在極端溫度下設置或浸泡一段時間。老化后,壓力變送器應該穩定下來;如果沒有,那么壓力變送器應該返回給制造商。
          故障排除
                表征變更的性質可以確定壓力變送器性能發生變化的原因。了解對壓力變送器施加何種類型的影響使操作員能夠縮小根本原因并制定解決問題的方法。以下是完成此任務的過程。圖4顯示了上一個圖表對輸出的總組合效果。安裝班次是最容易識別和最簡單的修復。大多數情況下,它已經在安裝后進行了補償或調整。在圖形上,這可以通過從所有后續壓力變送器讀數中減去安裝偏移的大小來完成。如果性能在其他方面相當水平那么那就是問題所在。
                圖5顯示了當安裝換檔被移除時,氣壓和漂移對壓力變送器輸出的綜合影響。在這個例子中,問題顯然不僅僅是安裝班次。接下來要做的是調整氣壓變化。大多數天氣網站都有歷史記錄的氣壓數據,可供下載。通過訪問這些,可以將測量值與氣壓變化標準化。在這種情況下,這樣做會產生圖3中所示的圖形。
                不幸的是,在許多情況下,長期數據無法分析以確定問題的根本原因。在這些情況下,問題通常是由操作員通過頻繁校準的需要而受挫,或者輸出已經移動太多以至于壓力變送器不能再被校準到可接受的范圍內。
                在頻繁校準導致挫折的情況下,如果每次執行校準,操作員都會記錄輸出需要調整的方向,在確定之前只需要幾次校準(我建議不少于3次)可以。如果調整總是必須在同一方向進行,那么它可能會漂移;但如果方向改變,那么它可能是氣壓變化或安裝班次的結果。在卸載壓力變送器之前始終進行測量并在安裝后進行校準,可以排除安裝偏移。如果在這樣做之后問題仍然存在,那么這是一個漂移問題;如果沒有那么是安裝轉移問題。在無法再校準壓力變送器輸出的情況下,是壓力變送器漂移或損壞問題。在這種情況下,最好的選擇是在保修期內將其退回給供應商,如果不在保修范圍內則將其丟棄。
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