大量程比的壓力變送器在量程可調(diào)范圍內(nèi)的實(shí)際使用精確度往往低于指標(biāo)精確度。通過指標(biāo)精確度、實(shí)際使用精確度、量程比和實(shí)際可使用量程比概念的介紹,分析壓力變送器在量程可調(diào)范圍內(nèi)的實(shí)際使用精確度往往低于指標(biāo)精確度的原因,對壓力變送器選型提供一些建議。
壓力變送器的精確度和量程比是兩個(gè)獨(dú)立的指標(biāo),似乎互不相關(guān),當(dāng)我們選定某個(gè)廠家某一量程的變送器時(shí),其精確度似乎也應(yīng)該是選型樣本上所標(biāo)明的那樣。比如早期我們選用羅斯蒙特公司1151型變送器,除了DR型微差壓變送器的精確度是0.5%以外,其余的大都是0.25%。早期的1151型變送器的量程比是6:1,以量程4為例,其量程可調(diào)范圍是0~6.22~37.3kPa,用戶實(shí)際使用時(shí),不管選用的量程是0~6.22kPa最小量程,還是0~37.3kPa最大量程, 其精確度指標(biāo)都是0.25%,而且在選型樣本“精確度” 一欄中特別注明的是“校準(zhǔn)量程的0.25%”,也就是說,早期變送器產(chǎn)品在其量程可調(diào)范圍內(nèi)的精確度是一致的。
壓力變送器的制造技術(shù)不斷發(fā)展, 產(chǎn)品的精確度已由0.25%提高到0.1%、0.075%、0.05%, 量程比已由6:1擴(kuò)大到10:1、15:1、20:1、40:1、100:1,甚至還有個(gè)別產(chǎn)品達(dá)到400:1、555:1。而我們腦子里精確度和量程比的關(guān)系卻仍然維持早期的概念,以為大量程比高精確度壓力變送器的精確度也是在全部可調(diào)量程范圍內(nèi)是一致的。我曾就大量程比高精確度變送器的精確度與實(shí)際使用量程的關(guān)系詢問過一些現(xiàn)場技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員、壓力變送器產(chǎn)品的營銷人員,其中絕大多數(shù)人的概念與筆者早期的想法是一樣的。
筆者因工程需要臨時(shí)補(bǔ)訂一臺(tái)MV 2000T差壓變送器, 量程要求0~600Pa,筆者選擇了量程代號(hào)C(量程為0~0.4~40kPa,不屬微壓,可不加價(jià)),但制造廠家不同意提供C量程,而要求我們改用B量程代號(hào)(量程為0~0.2~6kPa),理由是C量程變送器的穩(wěn)定性差,精確度低,而更詳細(xì)的說法沒有。選型樣本中找到小字體的說明“量程比>10:1時(shí), 附加±(0.005×最大量程/調(diào)節(jié)量程-0.05)”。這說明“調(diào)節(jié)量程”就是實(shí)際使用的量程, 筆者依此公式計(jì)算了C量程代號(hào)0~600Pa量程的誤差,結(jié)果是0.385%,幾乎是原有誤差的4.8倍,如果選其最小量程0~400Pa,誤差是0.525%,是原有誤差的7倍!再看溫度影響和溫度系數(shù),也是量程越小影響越大。隨后筆者查閱了能找得到的各類壓力變送器的資料, 發(fā)現(xiàn)只要量程比≥10:1的變送器, 幾乎都有這個(gè)問題。
造成概念錯(cuò)誤的原因固然有對選型樣本研究不仔細(xì)的內(nèi)因,但廠家產(chǎn)品宣傳中的某些“誤導(dǎo)”也是重要原因。筆者至少聽過大量程比變送器廠家產(chǎn)品介紹10次以上,怎么沒有一個(gè)廠家提醒過用戶要注意這個(gè)問題,怎么有印象的只是“一兩個(gè)量程就可以覆蓋全部使用量程”、“可大幅度減少備品備件數(shù)量”這些說法呢?在某公司智能變送器的選型樣本的第1頁就說“寬闊的測量范圍(可調(diào)比范圍):一種型號(hào)就可覆蓋很寬的測量范圍,這一特點(diǎn)在測量大量程時(shí)非常有效,并且可以減少備表的數(shù)量”。筆者又查閱了一些雜志,看到一篇介紹ST3000壓力變送器的文章,文中說:“差壓變送器的基型品種的量程比為400:1,測量范圍是0~0.25~100kPa,其測量范圍覆蓋面相當(dāng)于其他類型變送器4~5種規(guī)格的覆蓋面,導(dǎo)致應(yīng)用中品種規(guī)格數(shù)減少,大大減少了訂貨手續(xù),也節(jié)省了維修用的備品備件種類”。另一篇文章介紹了3051型變送器,也提到100:1的量程比帶來了很多優(yōu)點(diǎn),如“工藝條件的變化基本不影響變送器的型號(hào),大大減少了修改的工作量”、“大大減少了工程中所用的壓力變送器的種類(差壓變送器2種、壓力變送器3種),和普通壓力變送器相比,種類要減少1/3”?,F(xiàn)在看來,上述說法都是很片面的。
為了說清楚這個(gè)問題,筆者想先就量程比和精確度中的一些概念進(jìn)行討論,后對幾個(gè)有代表性的產(chǎn)品具體進(jìn)行分析,最后歸納了幾個(gè)要點(diǎn)。
1、幾個(gè)概念
①指標(biāo)精確度和實(shí)際使用精確度
如果把壓力變送器類產(chǎn)品選型樣本中所列精確度稱之為“指標(biāo)精確度”,那么我們可以把壓力變送器實(shí)際使用時(shí)所能達(dá)到的精確度稱之為“實(shí)際使用精確度”。
實(shí)際使用精確度通??梢罁?jù)壓力變送器選型樣本中所列與量程比有關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算,個(gè)別選型樣本中沒有列出保證達(dá)到指標(biāo)精確度的量程比范圍和超出該量程比范圍時(shí)的實(shí)際使用精確度計(jì)算公式(實(shí)在不應(yīng)該),還需向制造廠專門去函索取,選型時(shí)我們至少也應(yīng)該了解保證達(dá)到指標(biāo)精確度的量程比范圍。
通過后文所舉的一些例子,我們可以看到對大量程比的壓力變送器來說,在某一量程比范圍內(nèi),指標(biāo)精確度和實(shí)際使用精確度是一致的,如超過這一量程比, 實(shí)際使用精確度將低于指標(biāo)精確度, 而且降低的幅度是相當(dāng)大的。
②量程比和實(shí)際可使用量程比
雖然大量程比變送器的可調(diào)量程范圍很大, 但當(dāng)實(shí)際使用的量程比值很大時(shí), 實(shí)際使用精確度也下降得很厲害, 所以大量程比變送器的真正可使用的量程比并不大。筆者提出實(shí)際可使用量程比的概念, 指的就是在這個(gè)范圍內(nèi),變送器的指標(biāo)精確度與實(shí)際使用精確度相等,超出實(shí)際可使用量程比的范圍,壓力變送器的實(shí)際使用精確度將低于指標(biāo)精確度, 精確度降低是用戶和廠家都不希望看到的結(jié)果。
對用戶來說, 特別應(yīng)該注意的是:在壓力變送器選型時(shí),要使壓力變送器的工作量程在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi),這樣可使變送器的實(shí)際使用精確度等于指標(biāo)精確度,否則用戶花錢買的是高精確度變送器,而實(shí)際得到的是低精確度變送器。當(dāng)然,在某些特殊情況下,如利用庫存設(shè)備或在現(xiàn)場臨時(shí)修改量程時(shí),如果依據(jù)廠家提供的誤差計(jì)算公式計(jì)算出來的誤差仍能達(dá)到用戶要求,為節(jié)省購買壓力變送器的投資,此時(shí)實(shí)際量程不在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi)也應(yīng)該是允許的。但如果在設(shè)計(jì)、訂貨時(shí)壓力變送器的實(shí)際量程不在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi),應(yīng)該說是選型 、訂貨有誤。筆者在幾個(gè)工廠調(diào)查時(shí),都發(fā)現(xiàn)有不少壓力變送器的實(shí)際使用量程超出了實(shí)際可使用量程比。
對制造廠家來說,其產(chǎn)品系列覆蓋全部量程應(yīng)該是個(gè)常識(shí)問題,沒有一個(gè)廠家不是這樣做的。但值得注意的是,廠家的產(chǎn)品是否符合“產(chǎn)品系列的實(shí)際可使用量程比覆蓋全部量程”這個(gè)要求呢? 這也應(yīng)該是個(gè)常識(shí)問題,因?yàn)檫@樣可使用戶在全量程范圍內(nèi)得到一致的高精確度。遺憾的是,部分生產(chǎn)廠家的大量程比高精確度變送器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就忽略了這一點(diǎn),筆者曾就EJA變送器量程設(shè)置的合理性提出過質(zhì)疑,理論依據(jù)之一就是EJA變送器產(chǎn)品系列的實(shí)際可使用量程比并沒有覆蓋全部量程。以其差壓變送器為例, 5個(gè)量程組成的全系列雖然可以保證覆蓋100Pa~14MPa 的量程范圍,但5個(gè)量程中保證指標(biāo)精確度的量程范圍分別是0.4~1、3~10、10~100、100~500、1400~14000kPa,在這5個(gè)量程之間出現(xiàn)了兩個(gè)空白區(qū)域:1~3 、500~1400kPa,如果用戶選擇的量程在空白區(qū)域內(nèi), 其精確度就達(dá)不到EJA變送器的指標(biāo)精確度0.075%(或1kPa以下量程的指標(biāo)精確度0.1%),其中最低精確度約為0.175%。
2、應(yīng)注意的問題
由上述分析, 可以得出以下結(jié)論, 值得注意:
①在大量程比壓力變送器量程范圍內(nèi)調(diào)整使用量程,其實(shí)際使用精確度并不一定能達(dá)到其指標(biāo)精確度;
②大量程比壓力變送器只是在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi),其實(shí)際使用精確度等于指標(biāo)精確度;
③大量程比壓力變送器的使用量程如果超出了實(shí)際可使用量程比范圍,其實(shí)際使用精確度將低于甚至大大低于指標(biāo)精確度;
④各個(gè)廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的變送器,各個(gè)型號(hào)變送器的各個(gè)量程,其實(shí)際可使用的量程比可能不同,超出了實(shí)際可使用量程比范圍時(shí)的實(shí)際使用精確度的計(jì)算公式也可能不一樣;
④大量程比壓力變送器的量程比雖然很大,但這個(gè)指標(biāo)并沒有太大的實(shí)際意義。因?yàn)樵谶@個(gè)量程可調(diào)范圍內(nèi)小量程的實(shí)際使用精確度往往低得使用戶不能接受,所以用戶幾乎不可能使用其中的小量程;
⑤用戶選用大量程比壓力變送器時(shí),應(yīng)該盡量將量程選在實(shí)際可使用量程比的范圍內(nèi),如遇特殊情況超出此范圍,應(yīng)按廠家提供的實(shí)際使用精確度計(jì)算公式計(jì)算,看結(jié)果是否能滿足使用要求;
⑥對某些特殊量程(如微壓、微差壓)的壓力變送器,應(yīng)通過實(shí)際使用精確度的計(jì)算公式對各個(gè)廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的變送器進(jìn)行實(shí)際使用精確度計(jì)算,根據(jù)結(jié)果確定最佳選型;
⑦國產(chǎn)高精確度變送器的開發(fā)目標(biāo)不要追求大量程比,不要搞50:1、100:1甚至更大量程比的高指標(biāo),大量程比并不實(shí)用,20:1、10:1的量程比就足夠了。關(guān)鍵是可使用量程比要大,如能統(tǒng)一作到10:1最好;
⑧壓力變送器的生產(chǎn)廠在確定變送器的量程系列時(shí),不僅要使其可調(diào)量程覆蓋全部使用量程,而且應(yīng)該保證實(shí)際可使用量程比的量程范圍也能覆蓋全部使用量程,以使用戶在全部量程范圍內(nèi)所用變送器的精確度都能達(dá)到一致的高精確度。
作者:方原柏
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