變送器選型失誤的分析
概述
在某工程工業(yè)鍋爐項目儀表選型討論會上，筆者看到兩家公司的選型方案，其壓力、差壓變送器部分選用的是的EJA變送器，部分采用產(chǎn)品EJX，檔次是比較高的，總數(shù)約100多臺，涉及鍋爐煙氣系統(tǒng)微壓、微差壓（量程≦6kPa）的變送器達(dá)數(shù)十臺，約占總數(shù)的40%，其中有代表性的選型見表1。
表1 微壓、微差壓（量程≦6kPa）變送器選型
雖然從測量范圍上看，上述選型中要求的測量范圍均符合要求，但由于其測量范圍均處于該變送器可測量范圍的低端，量程比值均等于或大于16.7：1，從變送器選型要求量程比值應(yīng)盡量小（例如小于10：1）的原則來看，上表所列的選型顯然是不恰當(dāng)?shù)摹１疚膶膶嶋H使用度和溫度對測量度影響兩個方面分析為什么上述選型是不恰當(dāng)?shù)摹?br />
2 實際使用度分析
變送器類產(chǎn)品選型樣本中所列度我們通常稱之為“指標(biāo)度”，EJA110A的指標(biāo)度為0.075%，EJX110A的指標(biāo)度為0.04%（可選0.025%）。變送器實際使用（在環(huán)境溫度、靜壓、電源電壓相對穩(wěn)定）時所能達(dá)到的度我們稱之為“使用度”。
使用度通?？梢罁?jù)變送器選型樣本中所列與量程比有關(guān)的度計算公式計算，通過計算，我們可以看到對大量程比的變送器來說，在某一量程比范圍內(nèi)，指標(biāo)度和使用度是一致的，如超過這一量程比，使用度將低于指標(biāo)度，而且降低的幅度是相當(dāng)大的。
雖然大量程比變送器的可調(diào)量程范圍很大，但當(dāng)實際使用的量程比值很大時，使用度也下降得很厲害,所以大量程比變送器的真正可使用的量程比并不大。實際可使用量程比指的就是在這個范圍內(nèi)，變送器的指標(biāo)度與使用度相等，超出實際可使用量程比的范圍，變送器的使用度將低于指標(biāo)度，度降低這是用戶和廠家都不希望看到的結(jié)果。以表1為例，按廠家提供的資料，EJX110A的可測量范圍是0.1~10kPa，但保證度0.04%的實際可使用的量程比是5：1（即測量量程≥2kPa）；EJA110A的可測量范圍是1~100 kPa，保證度0.075%的實際可使用的量程比是10：1（即測量量程≥10kPa）。計算所得變送器的使用度見表2
表2 微壓、微差壓（量程≦6kPa）變送器使用度
由表3可見，同一測量量程雖然可選L、M兩個量程中的任何一個，但顯然選擇L量程更為恰當(dāng)，其影響量大約小一倍。
其次分析EJX110A，由于這幾個量程EJX產(chǎn)品的實際使用量程比較大，所以在環(huán)境溫度變化28℃時的影響量也較大，如果仍選用EJA產(chǎn)品中的120A（高度型HAC,度為0.1%），兩者在環(huán)境溫度變化28℃時的影響量的比較見表4。
表4 EJX110A的L量程與EJA120A的E量程環(huán)境溫度變化28℃時的影響量
由表4可見，同一測量量程雖然可選EJX110A的L量程、EJA120A的E量程兩個量程中的任何一個，但顯然選擇EJA120A的E量程更為恰當(dāng)。因為它不僅價格便宜，而且在溫度變化28℃時的影響量僅為EJX110A的L量程的1/4左右。這更進(jìn)一步說明了即使是型的、zui高度的變送器，如果選型不當(dāng)，用戶實際使用時的度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如相對老一點、指標(biāo)度低一點的產(chǎn)品。在上述量程變送器的使用環(huán)境中，有的環(huán)境溫度變化相當(dāng)大，例如測量汽包水位差壓變送器（表中量程1.58kPa）的環(huán)境溫度變化可能超過50℃，這種情況下變送器的穩(wěn)定性就變得非常差了。
除此之外，靜壓的影響也與溫度影響相似，用戶實際使用時的量程比越大，靜壓的影響也越大，實際使用的度則越低。
EJX產(chǎn)品樣本中還有一組數(shù)據(jù)更形象地說明了實際使用時的量程比與度的關(guān)系：
資料中給出了整體度（Total Accuracy）的概念，它是衡量變送器整體性能的綜合指標(biāo)，包含了實際裝置所有主要因素導(dǎo)致的測量誤差，它提供了實際運行時總的誤差和所能達(dá)到的真實綜合度。資料提供的計算公式如下：
對EJX110A M量程 0.04%度的產(chǎn)品來說，當(dāng)量程比為1：1，即所選量程為zui大量程（0~100kPa）時，橫河公司給出的整體度指標(biāo)是±0.12%；當(dāng)量程比為5：1時，即所選量程為1/5zui大量程（0~20kPa）時，給出的整體度指標(biāo)是±0.25%。這就告訴我們，廠家宣傳的度指標(biāo)是在恒溫、恒靜壓等條件下的測試結(jié)果，并不是在實際使用條件下可以真正達(dá)到的度。這同時也讓我們知道，即使在實際可使用量程比范圍內(nèi)，所選量程越接近zui大量程，其實際使用度越高。
首先分析EJA110A的選型，1~100 kPa的量程代號為M ,如果選上面一檔L，其可測量范圍是0.5～10kPa，保證度0.075%的實際可使用的量程比是3.33：1（即測量量程≥3kPa）。對應(yīng)1、1.58、2、3、4、6 kPa測量量程的使用度分別為0.175%、0.12%、0.1%、0.075%、0.075%、0.075%，均優(yōu)于M量程，這說明選用M量程是不合適的。
其次分析EJX110A，由于EJX系列暫時未推出zui大量程僅為1kPa的120A產(chǎn)品，而在EJA系列中目前已經(jīng)有量程為0.1~1kPa的120A產(chǎn)品，雖然表面上看EJX度比EJA高得多，但由于這幾個量程EJX產(chǎn)品的實際使用量程比較大（約為33：1~20：1），所以使用度較低，如果仍選用EJA產(chǎn)品中的120A（高度型HAC度為0.1%），則不僅價格降低，而且實際使用度與EJX基本相當(dāng)，這是因為EJA120A的zui大量程僅為1kPa，所以這幾個量程EJA產(chǎn)品的實際使用量程比較小（約為3.3：1~2：1），較為接近zui大量程。經(jīng)計算，對應(yīng)0.3、0.4、0.5kPa量程的使用度分別為0.117%、0.1%、0.1%。如果再加上下一節(jié)所介紹的溫度對測量度產(chǎn)生的影響，選用EJA120微差壓變送器將明顯優(yōu)于EJX。
3 環(huán)境溫度對測量度影響分析
前面分析的度指標(biāo)是在環(huán)境溫度、靜壓、電源電壓相對穩(wěn)定時所能達(dá)到的度，而在實際生產(chǎn)過程中，環(huán)境溫度、靜壓、電源電壓等參數(shù)都可能變化。在這樣的條件下，度指標(biāo)還會降低。下面以環(huán)境溫度變化的影響為例進(jìn)行分析。
我們知道，周圍環(huán)境條件對測量度的影響是以滿量程的相對值表示，例如當(dāng)環(huán)境溫度變化28℃（50℉）時，EJA110A的L量程的計算公式為：
±（0.08%量程+0.09%URL）
M量程為：
±（0.07%量程+0.02%URL）
式中：URL為zui大量程，對L、M量程分別為10 kPa、100 kPa。
經(jīng)計算，對1kPa、1.58kPa、2kPa、3kPa、4kPa、6 kPa的測量量程，環(huán)境溫度變化28℃時的影響量對比見表3。
表3 EJA110A的L、M量程環(huán)境溫度變化28℃時的影響量
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