洛丁森技術(shù)研發(fā)視角：差壓變送器的靜壓影響分析（上）
以下是洛丁森技術(shù)研發(fā)中心對(duì)于差壓變送器的靜壓影響的論述，歡迎各位閱讀。
1.引言
差壓變送器在線性校準(zhǔn)時(shí)，通常是在負(fù)壓室通大氣的條件下進(jìn)行的。也就是說靜壓為1個(gè)大氣壓，但是一旦安裝到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)，往往會(huì)在正負(fù)壓室加上一定的工作壓力，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)零位產(chǎn)生了偏移，滿位輸出也出現(xiàn)一定的偏移（滿位偏移一般要通過與標(biāo)準(zhǔn)儀器比對(duì)讀出）。這種當(dāng)加上工作靜壓，導(dǎo)致變送器的零位和滿位輸出與大氣校驗(yàn)時(shí)的零位和滿位發(fā)生偏移的稱為靜壓影響誤差。
2.靜壓影響對(duì)變送器性能的影響和現(xiàn)場(chǎng)舉例
差壓變送器的靜壓誤差直接影響到其綜合精度。差壓變送器的綜合精度（%）一般有3個(gè)因素組成，它們是精度（%）、環(huán)境溫度變化影響（%/30o）、靜壓變化影響（%/7MPa）。它們的計(jì)算公式為：
由此可見，靜壓誤差對(duì)差壓變送器的綜合精度來說，是一個(gè)非常重要的因素。
這點(diǎn)，洛丁森在各個(gè)實(shí)際的應(yīng)用工況中也得到了印證。
比如，差壓變送器應(yīng)用到孔板流量檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的時(shí)候，在管道內(nèi)部裝上孔板或噴嘴等節(jié)流件，由于節(jié)流件的孔徑小于管道內(nèi)徑，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，流束截面突然收縮，流速加快。經(jīng)節(jié)流件后，后端流體的靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生了靜壓壓差，該靜壓壓差與流體的流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系、符合Q=K。
用差壓變送器測(cè)量節(jié)流件前后的差壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的測(cè)量。
見圖1所示：
當(dāng)應(yīng)用在電廠測(cè)高壓蒸汽流量時(shí)，如果對(duì)靜壓影響不作校正或補(bǔ)償，將會(huì)給流量測(cè)量帶來較大誤差，尤其是在相對(duì)流量較小時(shí)，影響更可觀。例如一臺(tái)金屬電容型差壓變送器同節(jié)流裝置一起組成差壓式流量計(jì)，在32MPa工作靜壓條件下其滿量程靜壓誤差為≤±2％FS ，雖然其零位誤差，可以通過調(diào)零來消除，但是滿位輸出誤差總是無法避免的，因此此誤差直接影響流量的測(cè)試，并且影響量很大。在這種應(yīng)用工況下，差壓變送器的靜壓性能顯得尤為重要，如果靜壓誤差經(jīng)過補(bǔ)償，或其本身靜壓誤差極小，則其測(cè)量精度將會(huì)得到大幅提高。
3 金屬電容傳感器靜壓影響產(chǎn)生的原因
金屬電容式傳感器是一種結(jié)構(gòu)型傳感器，它的靜壓影響尤其突出。這與其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。
工作原理介紹：
介質(zhì)壓力通過隔離膜片和硅油傳遞給位于“δ”室中心的測(cè)量膜片，測(cè)量膜片隨它兩邊的差壓而變形。測(cè)量膜片的位移，與差壓成正比，最大位移為0.1mm。由它兩側(cè)的電容極板檢測(cè)，再經(jīng)電子轉(zhuǎn)換線路把測(cè)量膜片和電容極板之間的差動(dòng)電容轉(zhuǎn)換為二線制4～20mADC輸出信號(hào)。
從圖5可以看出，當(dāng)對(duì)傳感器兩側(cè)施加靜壓時(shí)，金屬電容式的兩側(cè)曲面坐同時(shí)受壓。而曲面坐由金屬和玻璃組成，在外力作用下，會(huì)產(chǎn)生微小變形。因此其兩側(cè)曲面坐的厚度L1和L2隨著靜壓力P的增大而線性縮小。從而，導(dǎo)致兩側(cè)電容極板的極距H1和H2增大。
根據(jù)電容的定義，對(duì)于平行板電容器的電容為： C=εo × S / H
因此，當(dāng)電容的極距H增大后，傳感器的兩級(jí)電容C1、C2將變小。根據(jù)電容傳感器的工作原理，由電子轉(zhuǎn)換線路把測(cè)量膜片和電容極板之間的差動(dòng)電容轉(zhuǎn)換為二線制4～20mADC的輸出信號(hào)也隨之變小。最終導(dǎo)致測(cè)量誤差的產(chǎn)生，靜壓影響誤差的出現(xiàn)，并且靜壓影響絕對(duì)誤差與所加的工作靜壓有一定的線性關(guān)系，工作靜壓越大，其量程的靜壓誤差就越大。
從以上靜壓影響產(chǎn)生的兩個(gè)原因分析，金屬電容傳感器在工作靜壓的影響下，不可避免地會(huì)產(chǎn)生測(cè)量漂移誤差，對(duì)于滿位的漂移和工作靜壓存在一定的線性關(guān)系，對(duì)于零位的漂移則具有方向不確定性。
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