知識/差壓變送器零點遷移
本文以差壓變送器零點遷移技術為研究對象，針對差壓變送器零點遷移問題進行了探索，希望本專業知識能對大家使用中的差壓變送器的功能發揮奠定更加堅實的保障。
對于差壓變送器應用來說，如果在測量條件滿足的情況下，一般是不需要進行遷移技術處理的。然而在實際過程中，差壓變送器使用過程中往往會融入維護、安裝等環節考慮，為了便于操作，就會導緻取壓點與測量儀表之間存在水平面差異，或者是當被測介質存在某些限制因素時，比如具有強腐蝕性、粘稠度過大等，這時就會對整個測壓過程造成一定的阻礙，甚至會影響到儀表測量精确度的問題。由此，為了盡可能實現差壓變送器的準确測量，通常會進行差壓變送器零點遷移技術處理，本文将對差壓變送器零點遷移問題進行具體的分析和研究。
1、差壓變送器的零點遷移
1.1 零點遷移概念
所謂零點遷移，就是在測量時，為了确保變送器基本量的有效性，基本量主要包括量程、測量精度等，進而以測量起點為核心，實施一種數值改變保障措施。零點調整與零點遷移有極大的相似之處，意義就是促使變送器測量信号與輸入信号二者的下限制相吻合，零點調整與零點遷移的區分取決于Xmin是否為0，當Xmin為0時，則是零點調整，反之則是零點遷移。遷移一般分為兩類，一是正遷移，此時的遷移起始點選擇為末端，且數值為0，如果末端測量值逐漸呈現正值時，那麼就可看作是正遷移，否則那就是第二種遷移形式，稱之為負遷移。
圖1 差壓變送器零點遷移輸入-輸出特性
1.2 變送器零點遷移特性
如圖1所示表示的是變送器在零點遷移整個過程中的輸入輸出特性描述，通過圖1中所示情況可以得知，變送器在進行零點遷移後，變送器斜率并沒有發生變化，隻是變送器的輸入-輸出特性稍稍在距離上進行了平移，總體來講變化效果不明顯，也就是說變送器的量程仍然處于不變狀态。那麼假設在采用零點遷移的基礎上，進行量程壓縮操作，那麼變送器的敏感程度以及測量精度自然也就得到了鞏固。
1.3 變送器遷移量的确定
遷移量的确認是變送器零點遷移技術處理的首要前提，特别是在變送器使用範圍不同的條件下，遷移量自然也就出現了大小的區别。通過了解，現階段變送器遷移量的确認基本已經在衆多生産廠家中形成了标準，那就是将變送器最大量程的百分比視作變送器的遷移量。
拿零點正負遷移為最大量程的正負100%變送器來說，假設0kPa-179.4kPa和0kPa-29.3kPa為變送器的兩個基本使用範圍，那麼如果将0kPa-179.4kPa範圍内的任意壓力值注入到變送器高低壓入口時，都可以得到5mA的變送器遷移量。但是179.4kPa的壓力對于變送器高壓注入口來說已經達到了極限，如果說把遷移量從零在調節成5mA，此時高壓已經變為了超壓，而且對于變送器的零點遷移技術處理而言已經達到了極限。
由此可見，差壓變送器正遷移時測量範圍的大小取決于使用量程與零點遷移量的總和。如果是換做負遷移的話，由于變送器引入口注入的是負壓，因此注入壓力隻要維持在0kPa-179.4kPa範圍内，測量限制就永遠會在差壓與零點遷移量總和之外，也就是說差壓變送器負遷移不存在零點遷移極限。
2、零點遷移分類
本質上講。零點遷移共包括3種形式，分别是無遷移、正遷移和負遷移，由于無遷移較為少見，所以本文隻對差壓變送器正負遷移進行了介紹。
2.1 正遷移
變送器安裝位置與測量液位水平高度不同是實際測量中的普遍現象，如圖2所示為一種遷移形式。
圖2 變送器正遷移原理圖
根據觀察，該容器為敞口容器，h為變送器安裝位置與測量液位的水平高度差，進而可以得到與壓力差ΔP相關函數關系式ΔP=ρgH+ρgh。假設要想差壓變送器輸出壓力大于4mA，那麼除了保證一部分靜壓力存留在差壓變送器正壓室中以外，還要假想差壓變送器安裝位置與測量液位保持在同一水平面上，也就是H為0；那麼當H取為最大值時，就又能得到ΔP=ρgH+ρgh的等式，此時變送器的輸出壓力已經超出了極限值20mA，由此說明，由ρgh産生的靜壓力屬于多餘部分，必須進行消除，進而得到了遷移的一種類型，被稱為正遷移。
2.2 負遷移
如圖3所示為負遷移的原理圖，如果差壓變送器的取壓室在運用過程中，密閉容器内的液體或者是氣體注入到取壓室中，那麼測量管線就将會遭受很大程度的損害，甚至會遭受嚴重的腐蝕，為了密閉容器内的液體或者氣體流竄。因此，将隔離罐分别安裝到了差壓變送器的正負壓室與取壓點之間，并且注入了密度為ρ1的隔離液。
圖3 變送器負遷移原理圖
如果分别假設H為0和最大值時，那麼就可以得到壓力差ΔP兩種不同的數值情況，這也恰恰說明了當H為0時，4mA為差壓變送器的極限值，而但H為最大值時，隔離液實際密度要遠遠超出預想值。因此，也為處于最高位置時，由于負壓室壓力要比正壓室壓力大，緻使實際液面儀表輸出壓力值與理論推算不符，這樣就嚴重影響到了液位與變送器輸出壓力間的平衡。經過分析，要想維持實際液面與儀表之間的關系，将來自負壓室引壓管線的靜壓力去除使最根本措施，這期間就需要用到差壓變送器負遷移技術處理，其中遷移量可以看作是ρ1gh。
3、差壓變送器零點遷移故障探讨
3.1 正遷移故障
在對處于正遷移狀态差壓變送器使用過程中的測量準确度進行判斷時，将會遇到以下兩種問題：一是儀表輸出錯誤，如果安裝正常的操作順序，應該先對差壓變送器三閥組的正負壓測量時進行關閉，然後進行平衡閥打開和放空儀表堵頭操作，4mA極限值應該遠遠高于儀表輸出值，倘若儀表輸出值大于極限值，那麼則說明運行裝置存在堵塞現象，最有可能發生故障的位置有三閥組和正壓室引線；二是遷移量或者是零位顯示不正常，如果将正壓室取壓點和放空開關依次進行關閉、打開操作後，儀表輸出正常的情況下應該顯示4mA，那麼在遷移量或者是零位都較小時，儀表輸出值将會明顯低于4mA，反之，倘若儀表輸出值大于4mA，此時零位或者是遷移量也會随之升高，此外，隔離液外漏或者是未裝滿會導緻正負壓室有隔離液滲入現象的發生。
3.2 負偏移故障
在對處于正遷移狀态差壓變送器使用過程中的測量準确度進行判斷時，一般會進行兩部分操作：先是應該先對差壓變送器三閥組的正負壓測量時進行關閉，然後進行平衡閥打開和放空儀表堵頭操作，此時20mA應該為儀表輸出值；之後将正壓室取壓點和放空開關依次進行關閉、打開操作後，4mA應該是儀表輸出值，兩次操作過後，儀表輸出值均與實際不符的話，那麼問題可能出現在以下幾個方面：①隔離液滲漏；②正負壓室引線不流通；③零位沒找準；④遷移量發生改變。
液位的準确控制是生産裝置穩定運行的前提保證，隻有掌握了差壓變送器測液面遷移的原理，才能在實際應用中靈活運用，及時準确的處理現場儀表出現的故障，以及對控制方案進行改進。
例：
測量示意圖：
條件：
P為差壓表受壓
P+為差壓表正壓室受壓
P-為差壓表負壓室受壓
h為被測液體高度
h1為被測液體全高
h2為測量表至被測液體低位高度
ρ為被測液體密度
ρ1為雙法蘭表矽油密度
1、當引壓管内為被測液體時
P= P+－P-=（hρg＋h2ρg）－（h1ρg＋h2ρg）
=（h－h1）ρg
差壓表量程：
當h=0時P=－h1ρg
當h= h1時P=0
舉例：如上圖所示，被測液體全高h1為12米，被測液體密度ρ為0.86×103kg/m3,g為10m/s2,引壓管内充滿被測液體，試計算測量差壓表的測量量程。
根據P=（h－h1）ρg
當h=0時為差壓表測量量程下線
P下限=－h1ρg =-12m×0.86×103kg/m3×10N/kg =103200N/m2=103200pa=-103kp
當h= h1時為差壓表測量量程上線
P上限=（h－h1）ρg =0×0.86×103kg/m3×10N/kg =0kp
此表的量程為-103kp到0kp
2、當差壓表為雙法蘭引壓管内為矽油時
P= P+－P-=（hρg＋h2ρ1g）－（h1ρ1g＋h2ρ1g）
=hρg－h1ρ1g
差壓表量程：
當h=0時P=－h1ρ1g
當h= h1時P=（ρ－ρ1）h1g
舉例：如上圖所示，被測液體全高h1為12米，被測液體密度ρ為0.86×103kg/m3,g為10m/s2,引壓管内充滿被測液體，試計算測量差壓表的測量量程。
根據P= hρg－h1ρ1g
當h=0時為差壓表測量量程下線
P下限=－h1ρ1g =-12m×0.94×103kg/m3×10N/kg =112800N/m2=112800pa=-112.8kp
當h= h1時為差壓表測量量程上線
P=（ρ－ρ1） P上限= （ρ－ρ1）h1g=12×（0.86×103kg/m3-0.94×103kg/m3） ×10N/kg =-9600N/m2=-9600pa=-9.6kp
此表的量程為-112.8kp到-9.6kp
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