差压变送器检定方法的探讨

叶加星，邓艳琴，李夕强，李军

(江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102)

0 引言

现行通用的差压变送器检定时一般采用的是低压容室通大气压力，但由于差压变送器实际工作时低压容室通工作压力，因此会带来测量误差，在一些重要的场合如何选择合适的测量方法，显得尤为重要。

1 差压变送器工作原理

差压变送器是测量液体、气体两端压力之差的变送器，又分为气动差压变送器和电动差压变送器两种(本文只研究电动差压变送器)，可以将测量的压力变量转换为标准的直流信号输出，如0～5 V，4～20 mA(其原理框图见图1)。差压变送器与一般压力变送器不同点在于差压变送器有高压端与低压端两个压力测量接口，一般情况下只有当高压端压力大于低压端时仪表才能测量。

图1 差压变送器原理框图

差压变送器的主要是根据力矩平衡原理工作的，如图2所示。被测差压压力ΔP=P2-P1，此差压压力通过膜合1的带动将力“F”传导至杠杆2，使杠杆2以O为支点转动，再通过连接机构带动杠杆6转动，导致检测部件4产生位移，致使位移检测放大器5输出相应比例的直流电流信号，与该直流信号对应的磁钢7内的反馈线圈8会产生一个作用于杠杆6上的反作用力传导至检测部件4使之进行自我比对与调整，这样整个杠杆系统达到新的平衡状态。此时位移检测放大器5输出电流即为与被测差压成正比的直流电流I［1］。

图2 电动差压变送器工作原理图

2 差压变送器的检定

2.1 差压变送器检定标准

目前差压变送器的检定主要按照JJG 882-2004《压力变送器检定规程》。［2］该规程主要是以压力变送器为主，在某些检定项目中增加了部分差压变送器的内容，具体和差压变送器有关的主要是两个检定项目:基本误差和静压影响。

JJG 882-2004《压力变送器检定规程》中6.2.3.3条款规定，“首次检定、后续检定和使用中检验的差压变送器，静态过程压力可以是大气压力(即低压力容室通大气);强制检定的差压变送器，检定时的静态过程压力应保持在工作压力状态。”检定接线图见图3。

图3 差压变送器检定接线图

2.2 差压变送器的检定方法

现在绝大多数检定机构检定差压变送器时都采用的是压力控制器或者是活塞式压力计，其检定方法与压力变送器的检定并无区别，差压变送器的静态过程压力不能保持在工作压力状态。主要是由于很少有厂家研发可以同时输出不同压力值的设备，同时使用两台设备检定差压变送器给检测工作带来很多困难。由此一般工况下使用的差压变送器还勉强符合规程要求，但强制检定的差压变送器的基本误差的检定无法按照规程要求。

另外静压影响的检定也需要在差压变送器的低压力容室输入静态过程压力，由于检定设备的局限，因此静压影响检定中的量程变化的检定还无法开展。

2.3 差压变送器不同检定方法结果对比

为了完全按照检定规程的要求，作者自己研制了带多路输出的高低压合体压力检测系统，该系统可以同时输出两路压力，用于解决检定差压变送器时，低压容室无法同时输入静态过程压力的情况。

本文以某厂家3只6 MPa差压变送器为例分别以低压力容室通大气压力和工作压力两种不同的检定方法对其进行检定，比对其检定结果。

2.3.1 采用低压容室通大气的检定方法

选用3只0.2级的差压变送器，按照JJG 882-2004《压力变送器检定规程》的要求，在环境温度20℃±5℃，相对湿度:45%～75%的检定条件下放置2 h，按照图3进行连接(图中标准压力1悬空，为大气压力)后开始检测。选取5个检定点，从0 MPa开始平稳地输入压力信号到1.5，3，4.5，6 MPa各检定点。为了方便结果的比较，我们采用正行程数据。见表1。

表1 采用压力控制器的检定结果(低压容室通大气)

2.3.2 采用低压容室通工作压力的检定方法

用表1中的3只差压变送器按照JJG 882-2004《压力变送器检定规程》的要求，在环境温度20℃±5℃，相对湿度:45%～75%的检定条件下放置2h，按照图3进行连接(图中标准压力1接工作压力4 MPa)后开始检测。选取5个检定点，从0 MPa开始平稳地输入压力信号到1.5，3，4.5，6 MPa各检定点;同样记录正行程数据。结果见表2。

表2 采用带多路输出的高低压合体压力检测系统的检定结果(低压容室通工作压力)

2.3.2 用专业标准方法评定Z值

我们用评定Z值的方法评定现行采用的低压容室通大气的检定方法检定差压变送器其结果的满意度。以公式(1)计算Z值。

式中:XLAB为采用低压容室通大气的检定结果;XREF为采用低压容室通工作压力的检定结果;Δ为差压变送器的允许误差。

接受准则:Z≤1，表明测量结果满意，可以接受;

拒绝准则:Z＞1，表明测量结果不满意，必须查找原因并迅速采取纠正措施;

临界预防准则:0.7＜Z≤1，表明测量结果接近临界，基本满意，必须查找原因并采取适当预防措施。

我们选取差压“变送器2”对现行检定方法Z值的评定［3-6］。结果见表3。

表3 Z值的评定

从表3中我们得知:测量点6 MPa时分别采用两种不同方法测量的差压变送器的结果“Z值”虽然符合接受准则，但已经达到了临界预防准则的的判定标准。

3 总结

从两种检定方法的结果我们可以得知，当检定时采用低压容室通大气压力比低压容室通工作压力检定结果最大相差0.023 mA，由于其满量程为16 mA，而现在基本上差压变送器都为0.2级，最大允许误差为0.032 mA，相当于准确度降低了一大半，其检定结果带来的误差是非常大的，对于精度要求非常高的场合，差压变送器的检定方法的选择就需要注意了［7-8］。

［1］曹秀敏.差压变送器的应用和发展［J］.山西电力技术，2001(4):63-64.

［2］国家质量监督检验检疫总局.JJG 882-2004压力变送器检定规程［S］.北京:中国计量出版社，2013.

［3］国家质量技术监督局.JJF 1059-2012测量不确定度的评定与表示［S］.北京:中国计量出版社，2012.

［4］叶加星.压力变送器测量结果的不确定度评定［J］.计测技术，2014，34(S2):92-94.

［5］汪治人.差压变送器输出值误差的不确定度评定［J］.电源技术应用，2012(10):110-111.

［6］宋少英，穆晶.压力(差压变送器)示值误差测量不确定度评定［J］.计量与测试技术，2006(33):40-42.

［7］周尚富.电容式差压变送器的误差分析［J］.计量与测试技术，2006(3):22.

［8］中国计量测试学会组编.一级注册计量师基础知识及专业实务［M］.北京:中国质检出版社，2009.