實(shí)際差壓變送器的應(yīng)用中，零點(diǎn)遷移的介紹

零點(diǎn)遷移(偏移) zero shift當(dāng)輸入處于范圍下限值時(shí)，由于某些影響量引起的輸出值的變化。當(dāng)下限值不為零值時(shí)，亦稱為始點(diǎn)遷移(偏移)。以儀表的輸入信號(hào)(被測(cè)量)相對(duì)于量程作為橫坐標(biāo)，以輸出信號(hào)相對(duì)于信號(hào)范圍作為縱坐標(biāo)，則可以畫出儀表的輸入/輸出特性曲線，設(shè)其為直線關(guān)系。特性曲線平移而曲線斜率不變稱為零點(diǎn)遷移。以儀表的輸入信號(hào)(被測(cè)量)相對(duì)于量程作為橫坐標(biāo)，以輸出信號(hào)相對(duì)于信號(hào)范圍作為縱坐標(biāo)，則可以畫出儀表的輸入/輸出特性曲線，設(shè)其為直線關(guān)系。

特性曲線平移而曲線斜率不變稱為零點(diǎn)遷移。應(yīng)用差壓變送器測(cè)量液面時(shí)，如果差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)處在同一水平面上，就不需要遷移。而在實(shí)際應(yīng)用中，出于對(duì)設(shè)備安裝位置和便于維護(hù)等方面的考慮，測(cè)量?jī)x表不一定都能與取壓點(diǎn)在同一水平面上;又如被測(cè)介質(zhì)是強(qiáng)腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質(zhì)引入測(cè)壓儀表，必須安裝隔離液罐，用隔離液來傳遞壓力信號(hào)，以防被測(cè)儀表被腐蝕。這時(shí)就要考慮介質(zhì)和隔離液的液柱對(duì)測(cè)壓儀表讀數(shù)的影響。差壓變送器測(cè)量液位安裝方式主要有三種，為了能夠正確指示液位的高度，差壓變送器必須做一些技術(shù)處理——即遷移。遷移分為無遷移、負(fù)遷移和正遷移。

無遷移

將差壓變送器的正、負(fù)壓室與容器的取壓點(diǎn)安裝在同一水平面上。設(shè)A點(diǎn)的壓力為P-，B點(diǎn)的壓力為P+，被測(cè)介質(zhì)的密度為ρ，重力加速度為g，則ΔP= P+- P-=ρgh+ P-- P-=ρgh;如果為敞口容器，P-為大氣壓力，ΔP=P+=ρgh，由此可見，如果差壓變送器正壓室和取壓點(diǎn)相連，負(fù)壓室通大氣，通過測(cè)B點(diǎn)的表壓力就可知液面的高度。當(dāng)液面由h=0變化為h=hmax時(shí)，差壓變送器所測(cè)得的差壓由ΔP=0變?yōu)棣=ρghmax，輸出由4mA變?yōu)?0mA。假設(shè)差壓變送器對(duì)應(yīng)液位變化所需要的儀表量程為30kPa，當(dāng)液面由空液面變?yōu)闈M液面時(shí)，所測(cè)得的差壓由0變?yōu)?0kPa。

負(fù)遷移

為了防止密閉容器內(nèi)的液體或氣體進(jìn)入差壓變送器的取壓室，造成引壓管線的堵塞或腐蝕，在差壓變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離液罐，并充以隔離液，其密度為ρ1 。當(dāng)H=0時(shí)，P+=ρ1gh1 P-=ρ1g(H+h1)ΔP= P+- P-=-ρ1gH當(dāng)H=Hmax時(shí)，P+=ρ1gh1 +ρgH P-=ρ1g(H+h1)ΔP= P+- P-=ρgH-ρ1gH=(ρ-ρ1)gH當(dāng)H=0時(shí)，ΔP=-ρ1gH，在差壓變送器的負(fù)壓室存在一靜壓力ρ1gH，使差壓變送器的輸出小于4mA。當(dāng)H=Hmax時(shí)，ΔP=(ρ-ρ1)gHmax，由于在實(shí)際工作中ρ1?ρ，所以，在最高液位時(shí)，負(fù)壓室的壓力也遠(yuǎn)大于正壓室的壓力，使儀表輸出仍小于實(shí)際液面所對(duì)應(yīng)的儀表輸出。這樣就破壞了變送器輸出與液位之間的正常關(guān)系。為了使儀表輸出和實(shí)際液面相對(duì)應(yīng)，就必須把負(fù)壓室引壓管線這段H液柱產(chǎn)生的靜壓力ρ1gH消除掉，要想消除這個(gè)靜壓力，就要調(diào)校差壓變送器,也就是對(duì)差壓變送器進(jìn)行負(fù)遷移，ρ1gH這個(gè)靜壓力叫做遷移量。

在實(shí)際使用差壓變送器的過程中，經(jīng)常考慮它的維護(hù)和安裝。為便于操作，取壓點(diǎn)與測(cè)量?jī)x表之間會(huì)有水平差，或當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性、粘度過高等限制因素時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)壓力測(cè)量過程造成一定障礙，甚至可能影響儀器的測(cè)量精度。因此，為了盡可能地實(shí)現(xiàn)差壓變送器的精確測(cè)量，通常采用差壓變送器零點(diǎn)遷移技術(shù)。

差壓變送器零點(diǎn)遷移分類

本質(zhì)上講，零點(diǎn)遷移共包括3種形式，分別是無遷移、正遷移和負(fù)遷移，其中正遷移和負(fù)遷移較為常見，以下則是對(duì)這兩種遷移的介紹。

1. 正遷移

變送器安裝位置與測(cè)量液位水平高度不同是實(shí)際測(cè)量中的普遍現(xiàn)象，如圖1所示為一種遷移形式。

圖1 變送器正遷移原理圖(來自工控論壇，下同)

根據(jù)觀察，該容器為敞口容器，h為變送器安裝位置與測(cè)量液位的水平高度差，進(jìn)而可以得到與壓力差ΔP相關(guān)函數(shù)關(guān)系式ΔP=ρgH+ρgh。

當(dāng)差壓變送器輸出壓力大于4mA時(shí)，除保證差壓變送器正壓室內(nèi)留有一部分靜壓外，并假定差壓變送器的安裝位置與測(cè)量液位保持在同一水平，即H為0;所以當(dāng)H取最大值時(shí)，就又能得到ΔP=ρgH+ρgh的等式，此時(shí)變送器的輸出壓力已經(jīng)超出了極限值20mA，由此說明，由ρgh產(chǎn)生的靜壓力屬于多余部分，，必須消除冗余部分，才能得到一種遷移類型，稱為正遷移。

2. 負(fù)遷移

如圖2所示為負(fù)遷移的原理圖，如果使用差壓變送器的取壓室，將密閉容器中的液體或氣體注入取壓室，測(cè)量管線會(huì)受到很大程度的損壞，甚至嚴(yán)重腐蝕，為了密閉容器內(nèi)的液體或者氣體流竄。因此，將隔離罐分別安裝到了差壓變送器的正負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間，并且注入了密度為ρ1的隔離液。

圖2 變送器負(fù)遷移原理圖

如果分別假設(shè)H為0和最大值時(shí)，那么就可以得到壓力差ΔP兩種不同的數(shù)值情況，這也恰恰說明了當(dāng)H為0時(shí)，4mA為差壓變送器的極限值，而但H為最大值時(shí)，隔離液實(shí)際密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)想值。

因此，當(dāng)液位計(jì)處于最高位置時(shí)，由于負(fù)壓室壓力高于正壓室壓力，液位計(jì)的實(shí)際輸出壓力與理論計(jì)算不符，嚴(yán)重影響液位與變送器輸出壓力的平衡。經(jīng)分析，為了保持實(shí)際液位與儀表的關(guān)系，最根本的措施是消除負(fù)壓室吸入管的靜壓，在此過程中需要采用差壓變送器的負(fù)遷移技術(shù)。

差壓變送器零點(diǎn)遷移故障探討

1.正遷移故障

在判斷正遷移狀態(tài)下差壓變送器的測(cè)量精度時(shí)，會(huì)遇到以下兩個(gè)問題：一是儀表輸出錯(cuò)誤。如果安裝了正常操作順序，應(yīng)先關(guān)閉差壓變送器三閥組的正、負(fù)壓測(cè)量，然后打開平衡閥，排空儀表塞，4mA的極限值應(yīng)遠(yuǎn)高于儀器的輸出值。如果儀表輸出值高于極限值，說明操作裝置被堵塞，最可能的故障部位是三閥組和正壓室引線;二是偏移或零位顯示異常。

當(dāng)正壓室測(cè)壓點(diǎn)和放空開關(guān)依次關(guān)閉和打開時(shí)，儀表輸出正常時(shí)，儀表輸出應(yīng)為4mA。如果偏移或零位很小，儀器的輸出值將明顯低于4mA。相反，如果儀器的輸出值大于4mA，此時(shí)零位或遷移也會(huì)增加。此外，隔離液外漏或者是未裝滿會(huì)導(dǎo)致正負(fù)壓室有隔離液滲入現(xiàn)象的發(fā)生。

2.負(fù)偏移故障

在判斷正遷移狀態(tài)下差壓變送器的測(cè)量精度時(shí)，一般有兩種操作：一是關(guān)閉差壓變送器三閥組正、負(fù)壓測(cè)量，然后打開平衡閥，放空儀表塞。此時(shí)，20mA應(yīng)為儀表輸出值;之后將正壓室取壓點(diǎn)和放空開關(guān)依次進(jìn)行關(guān)閉、打開操作后，4mA應(yīng)該是儀表輸出值，兩次操作過后，儀表輸出值均與實(shí)際不符的話，那么問題可能出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①遷移量發(fā)生改變;②零位沒找準(zhǔn);③正負(fù)壓室引線不流通;④隔離液滲漏。