压力变送器的检定与校准

LOGO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PressuerTransmitter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（0～10）mA、（4～20）mA的直流电流信号或（0～5）V、（1～5）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（20～100）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(15～35）℃,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20MΩ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(15～35）℃,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。压力变送器端子标称电压U/V试验电压（V）0＜U＜6050060≤U＜2501000计量性能要求准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。准确度等级最大允许误差/%电动气动0.05±0.05--0.1±0.1--0.2（0.25）±0.2（0.25）--0.5±0.5±0.51.0±1.0±1.01.5±1.5±1.52.0±2.0±2.02.5--±2.5注：最大允许误差是以输出值的百分数表示。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。准确度等级回程误差/%电动气动0.050.05--0.10.08--0.2（0.25）0.16（0.20）--0.50.40.251.00.80.51.51.20.752.01.61.02.5--1.25注：回程误差是以输出值的百分数表示。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：20℃±5℃，每10min变化不大于1℃相对湿度：45%RH～75%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，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4mA0kPa20mA100kPa20kPa40kPa60kPa80kPaI=k*P+47.2mA10.4mA13.6mA16.8mA检定方法检定/校准点的选择检定/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后读数。应用举例例：一差压变送器准确度等级为0.5级，量程（0～6）kPa，示值检定如下表标准压力点（kPa）输出理论值（mA）被检上行程输出值（mA）被检下行程输出值（mA）平均值（mA）基本误差（mA）回程误差（mA）04.0004.0034.00716.6676.5956.60729.3339.2859.290312.00011.98211.960414.66714.66314.654517.33417.29417.261620.00019.99219.991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=ΔPmax×100%/量程=ΔPmax×100%/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=ΔPmax×100%/量程=ΔPmax×100%/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=2.6667根据I=a+bx求出各点理论电流值检定后的示值误差的%=-0.072/16×100%=-0.45%检定后的回程误差的%=0.033/16×100%=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：115580036750815准确度等级：0.1级制造单位：Honeywell工作介质：氮气环境条件：温度20℃±2℃相对湿度：65﹪RH标准器名称：活塞式压力计编号：92-09数字多用表0644359原始记录原始记录填写方法压力检定/校准点（MPa）输出理论值（mA）实际输出值（mA）上行程下行程04.0004.0054.0050.15.6005.6055.6060.27.2007.2067.2060.38.8008.8068.8060.410.40010.40610.4060.512.00012.00712.0070.613.60013.60716.6070.715.20015.20815.2090.816.80016.80916.8090.918.40018.40918.010120.00020.01020.010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特点活塞式压力计数字压力计（数字压力校验仪）稳压速度稳压速度快稳压速度慢量程覆盖（0.1～60）MPa，低500kPa量程不能满足气体介质（0～6）MPa液体介质（0～250）MPa准确度等级读数误差，每一测量点准确度相对较高引用误差，每一测量点准确度相对较低介质要求只能是液体液体、气体环境条件不带温度补偿，现场环境要求高自带温度补偿，环境要求相对较低配套设施不带电性能测试功能带电性能测试功能轻便性相对笨重（带专用砝码）相对轻便现场检定/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