1 前言
壓力及差壓變送器是目前自動(dòng)化儀表中zui重要的一類產(chǎn)品，其使用非常廣泛。當(dāng)需要采購(gòu)變送器時(shí)，應(yīng)先確定所采用變送器的生產(chǎn)廠家及型號(hào)，然后根據(jù)使用要求確定變送器的量程。
壓力及差壓變送器的量程選擇是變送器選型中的一個(gè)重要內(nèi)容，選型時(shí)應(yīng)遵循量程上下可調(diào)、度zui高、原則綜合考慮。
2 量程上下可調(diào)原則
工藝專業(yè)要求的zui大壓力或差壓是量程選擇的基礎(chǔ)，通常按這個(gè)壓力或差壓值的1.5~2.0倍確定所選量程。
上世紀(jì)六十年代至七十年代末期，我們通常采用的是國(guó)產(chǎn)電動(dòng)II型、III型變送器，其壓力、差壓產(chǎn)品系列的量程見(jiàn)表1、表2（以廣東儀表廠產(chǎn)品為例）。
表1 壓力變送器量程系列
表2 差壓變送器量程系列
由表1、表2可見(jiàn)，這些早期的變送器產(chǎn)品量程比?。?.5~6：1），除少數(shù)量程范圍稍有交叉外（如表1中壓力變送器230、240、250、2300、2400、2500）,其余量程均不交叉，所需要的量程在哪個(gè)量程代號(hào)范圍內(nèi)就必須得選哪個(gè)量程，所以基本上不存在量程選擇問(wèn)題。
這里提到一個(gè)量程比的問(wèn)題，什么是量程比呢？以表1中DBY-220壓力變送器為例，0~2.5~10kPa量程范圍表示這臺(tái)變送器壓力測(cè)量滿量程值（上*程-下*程）的zui大值可以設(shè)定為10kPa （ 例如可以設(shè)定為0~10kPa，如變送器帶正負(fù)遷移功能，則還可以設(shè)定為-10~0kPa、-5~5kPa等等），滿量程值的zui小值可以設(shè)定為2.5kPa （ 例如可以設(shè)定為0~2.5kPa，如變送器帶正負(fù)遷移功能，則還可以設(shè)定為-10~-7.5kPa、-2.5~0kPa、-1.5~1.0kPa、7.5~10kPa等等），量程范圍中zui大值（URL，如本例中的10kPa）與zui小值（LRL，如本例中的2.5kPa）之比（URL：LRL，如本例中的10kPa：2.5kPa=4）則稱之為量程比。
上世紀(jì)八十年代初，西安儀表廠引進(jìn)生產(chǎn)的1151變送器成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，其量程比約為6：1，相鄰各量程間約有20%的交叉，如量程代號(hào)3、4、5的量程范圍分別為0~1.24~7.46kPa、0~6.22~37.3kPa、0~31.1~186.4kPa，量程代號(hào)3和4之間有6.22~7.46kPa的交叉，量程代號(hào)4和5之間有31.1~37.3kPa的交叉，在這個(gè)交叉量程范圍內(nèi)，您既可選上一量程代號(hào)，也可選下一量程代號(hào)。此時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)量程選擇為問(wèn)題，但如不刻意追求，似乎不管它也可以。
曾幾何時(shí)，變送器的制造技術(shù)飛躍發(fā)展，產(chǎn)品的量程比已增大到 10：1、 20：1、40：1、100：1，甚至還有個(gè)別產(chǎn)品達(dá)到400：1、555：1，這時(shí)某一實(shí)際使用量程可能為2~3個(gè)量程代號(hào)覆蓋，究竟選擇那一個(gè)量程代號(hào)，這可能關(guān)系到變送器實(shí)際使用的度、靈活性及價(jià)格，是值得我們討論的。
作者首先建議選型時(shí)一般不要走，不要將變送器的使用量程定在zui小量程（或非常接近zui小量程）或zui大量程（或非常接近zui大量程），因?yàn)樵谏a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，變更量程的事經(jīng)常發(fā)生，往往需要向上或向下調(diào)整量程，如果選型時(shí)已經(jīng)考慮了量程有上下可調(diào)的余地，碰到需要調(diào)整量程的時(shí)候就不至為難了。當(dāng)然，如果現(xiàn)場(chǎng)條件改變只可能是單向的，如只能向下調(diào)整，則選zui大量程也無(wú)妨。
3 度zui高原則
市場(chǎng)上一些中的變送器，其度達(dá)到0.2%、0.1%、0.075%、0.05%甚至0.04%。既然選用了高度的變送器，我們當(dāng)然希望所選用的變送器在使用時(shí)也能達(dá)到zui高的使用度。
高度變送器往往也具有高量程比的特點(diǎn)，變送器的度和量程比是兩個(gè)獨(dú)立的指標(biāo)，似乎互不相關(guān)，當(dāng)我們選定某一廠家某一量程代號(hào)的變送器時(shí)，其度似乎也應(yīng)該是選型樣本上所標(biāo)明的那樣。比如早期我們選用1151型變送器，除了DR型微差壓變送器的度是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，以量程代號(hào)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)，不管你選用的量程是0～6.22kPazui小量程，還是0～37.3kPazui大量程，其度指標(biāo)都是0.25%，這在選型樣本“度”一欄中是特別注明的：度為“校準(zhǔn)量程的0.25%”，也就是說(shuō)，早期變送器產(chǎn)品在其量程可調(diào)范圍內(nèi)的度指標(biāo)是一致的。
所以我們腦子里度和量程比的關(guān)系一直維持早期的概念，以為大量程比高度變送器的度也是在全部可調(diào)量程范圍內(nèi)是一致的。我曾就大量程比高度變送器的度與實(shí)際使用量程的關(guān)系詢問(wèn)過(guò)一些現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員、變送器產(chǎn)品的營(yíng)銷人員，其中絕大多數(shù)人的概念與我早期的想法是一樣的。而這個(gè)概念實(shí)際上是錯(cuò)誤的（我想，這個(gè)錯(cuò)誤不能怪用戶，變送器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此項(xiàng)指標(biāo)未作規(guī)定，生產(chǎn)廠家也不刻意宣傳），大量程比變送器只是在一個(gè)小的量程比范圍內(nèi)可達(dá)到該產(chǎn)品宣傳的高度指標(biāo)。以 MV2000T 量程代號(hào)C壓力變送器為例，其量程范圍是0.4~40kPa，按產(chǎn)品樣本介紹，它在0~4 至0~40kPa之間調(diào)整量程時(shí)，度指標(biāo)可以達(dá)到該產(chǎn)品樣本所列度指標(biāo)（0.075% 或 0.05%），但在0~0.4 至0~4kPa之間調(diào)整量程時(shí)，度指標(biāo)就不是該產(chǎn)品樣本所列高度指標(biāo)，而需要按公式
±（0.005*zui大量程/調(diào)節(jié)量程—0.05）%
計(jì)算附加誤差（即在原有0.075% 或 0.05%基礎(chǔ)上增加這個(gè)附加誤差值）。如果選其zui小量程0～0.4kPa，按上式計(jì)算，附加誤差指標(biāo)是0.45%，對(duì)應(yīng)0.075% 或 0.05%度產(chǎn)品的總誤差是0.525%或0.5%，分別是原有誤差的7倍或10倍！再看溫度影響和溫度系數(shù)，也是量程越小影響越大。
高度變送器的量程比通常很大，但我在研究 3051 變送器產(chǎn)品樣本后發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：3051變送器的度一般為0.075%，量程比為100：1，但在3051系列產(chǎn)品中度zui高的3051P參考級(jí)壓力變送器度為0.05%，其量程比僅為10：1，除了其測(cè)量范圍既無(wú)微壓（無(wú)<6.22kPa的量程）、又無(wú)中高壓（無(wú)>2460kPa的量程）外，量程比小應(yīng)該是其度高的主要原因。
如上所述，對(duì)大量程比變送器來(lái)說(shuō)，實(shí)際使用過(guò)程中存在兩個(gè)度指標(biāo)。如果把變送器類產(chǎn)品選型樣本中所列度稱之為“指標(biāo)度”，那么我們可以把變送器實(shí)際使用時(shí)所能達(dá)到的度稱之為“實(shí)際使用度”。
實(shí)際使用度通?？梢罁?jù)變送器選型樣本中所列與量程比有關(guān)的度計(jì)算公式計(jì)算，個(gè)別選型樣本中沒(méi)有列出保證達(dá)到指標(biāo)度的量程比范圍和超出該量程比范圍時(shí)的實(shí)際使用度計(jì)算公式，還需向制造廠專門去函索取，選型時(shí)我們至少也應(yīng)該了解所選產(chǎn)品保證達(dá)到指標(biāo)度的量程比范圍。
我們可以看到：大量程比的變送器在某一量程比范圍內(nèi)指標(biāo)度和實(shí)際使用度是一致的，但超過(guò)這一量程比，實(shí)際使用度將低于指標(biāo)度，而且降低的幅度是相當(dāng)大的。如果您所使用的變送器也超過(guò)這一量程比，用戶可以動(dòng)手計(jì)算一下，看看變送器的實(shí)際使用度是多少。
雖然大量程比變送器的可調(diào)量程范圍很寬，但當(dāng)實(shí)際使用的量程比值很大時(shí)，實(shí)際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。作者提出的“實(shí)際可使用量程比”的概念，它指的就是在這個(gè)范圍內(nèi)，變送器指標(biāo)度與實(shí)際使用度相等，超出實(shí)際可使用量程比的范圍，變送器雖然仍可以使用，但其實(shí)際使用度將低于指標(biāo)度，度降低這是用戶和廠家都不希望看到的結(jié)果，所以某個(gè)生產(chǎn)變送器的廠家在產(chǎn)品樣本上有這樣的內(nèi)容：“為使變送器性能*，建議選擇量程比≤10：1（注：該廠變送器保證達(dá)到指標(biāo)度的量程比為10：1）”，而這一段話在早半年的樣本上是沒(méi)有的，新的樣本添加了這段話，我很贊賞廠家的這一作法。而在某些資料中建議實(shí)際可使用量程比按度降低為指標(biāo)度的2.5倍考慮，如變送器保證達(dá)到指標(biāo)度的量程比為10：1，則實(shí)際可使用量程比約為25：1~40：1（對(duì)某些產(chǎn)品因保證精度的量程比值很小，則實(shí)際可使用量程比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此值）。在極限情況下，這相當(dāng)于將變送器的精度降低了一檔，例如0.1%度將降為0.25%，zui的0.04%度將降為只能列入中的0.1%。作者認(rèn)為太大的實(shí)際可使用量程比不合適，而且在多數(shù)情況下選太大的實(shí)際可使用量程比也無(wú)必要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)廠家的產(chǎn)品系列已經(jīng)保證了每一量程都可選到高精度的量程代號(hào)，如您選用的實(shí)際使用量程比已大于10，這*可選壓力或差壓較低一檔量程代號(hào)的產(chǎn)品（可參見(jiàn)表1）。
對(duì)用戶來(lái)說(shuō)特別應(yīng)該注意的是：在變送器選型時(shí)，要使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)際使用度等于指標(biāo)度。否則用戶花高價(jià)錢買的是高度變送器，而實(shí)際得到的是低價(jià)值低度變送器，實(shí)在是太不劃算了。當(dāng)然，在某些特殊情況下，如利用庫(kù)存設(shè)備或在現(xiàn)場(chǎng)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(lái)的誤差仍能達(dá)到用戶要求，為節(jié)省購(gòu)買變送器的投資，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)時(shí)、訂貨時(shí)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(shuō)是選型、訂貨有誤。我在幾個(gè)工廠調(diào)查時(shí)，都發(fā)現(xiàn)有不少變送器的實(shí)際使用量程超出了實(shí)際可使用量程比。
對(duì)制造廠家來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)品系列覆蓋全部量程應(yīng)該是個(gè)常識(shí)問(wèn)題，沒(méi)有一個(gè)廠家不是這樣做的。但我要提出的是另一個(gè)要求：產(chǎn)品系列的實(shí)際可使用量程比覆蓋全部量程。這也應(yīng)該是個(gè)常識(shí)問(wèn)題，因?yàn)檫@樣可使用戶在全量程范圍內(nèi)得到一致的高度。表3列出了某公司差壓變送器的實(shí)際使用量程。
表3 某公司差壓變送器的實(shí)際使用量程
由表3zui后一欄可見(jiàn)，該公司保證度的量程范圍是連續(xù)的，因而可使用戶在全量程范圍內(nèi)得到一致的高度，而且保證度的量程范圍是前后交叉的，用戶選擇的余地就更大一些。遺憾的是，部分生產(chǎn)廠家的大量程比高度變送器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就忽略了這一點(diǎn)，用戶如果將某些廠家的實(shí)際使用量程也列出像表3一樣的一張表來(lái)，有可能在zui后一欄發(fā)現(xiàn)保證度的量程范圍不是連續(xù)的。
前面已經(jīng)談到變送器的指標(biāo)度和實(shí)際使用度、量程比和實(shí)際可使用量程比的問(wèn)題，所以要想使所選變送器達(dá)到zui高的使用度，具體選型時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
*所選變送器的使用量程應(yīng)該在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi)，這樣才能使變送器達(dá)到產(chǎn)品的指標(biāo)度。某些產(chǎn)品因?yàn)榱砍滔盗写_定不合適，無(wú)法選在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi)，此時(shí)應(yīng)通過(guò)計(jì)算選擇實(shí)際使用度zui高的量程代號(hào)。
*所選變送器的使用量程應(yīng)該在該變送器使用量程范圍內(nèi)盡量接近其zui大量程。因?yàn)樽兯推鞯暮芏嘀笜?biāo)是與zui大量程有關(guān)，計(jì)算誤差值時(shí)也是按zui大量程的百分比值確定的，如零點(diǎn)位置影響、環(huán)境溫度影響、靜壓影響、溫度系數(shù)等等。以 MV2000T 差壓變送器選型為例，變送器的使用量程若為 0~30 kPa，則C （0~0.4~40kPa） 、D （0~2.5~250kPa） 兩個(gè)量程代號(hào)均可選，這兩個(gè)量程代號(hào)的實(shí)際可使用量程比范圍分別為4~40kPa、25~250kPa，按理說(shuō)兩個(gè)量程代號(hào)均可用，但計(jì)算結(jié)果表明：溫度對(duì)零點(diǎn)的影響值C量程代號(hào)為40Pa，而D量程代號(hào)為250Pa，靜壓對(duì)零點(diǎn)的影響C量程代號(hào)為20Pa/10MPa，而D量程代號(hào)為125Pa/10MPa，兩者相差6.25倍。顯然，我們應(yīng)該選擇的是C量程代號(hào)，因?yàn)?~30kPa 與C量程代號(hào)的zui大量程40kPa更接近，而與D量程代號(hào)的zui大量程250kPa相距較遠(yuǎn)。
*測(cè)量微壓力或低壓力時(shí)，很多公司的壓力變送器產(chǎn)品系列不完整，無(wú)微壓力、低壓力甚至中等壓力測(cè)量量程，用戶無(wú)法使用壓力變送器測(cè)量微壓力或低壓力，或雖可測(cè)量但量程不在實(shí)際可使用量程比范圍內(nèi)，測(cè)量度降低，此時(shí)只能用差壓變送器來(lái)代替。如某廠家壓力變送器的zui小測(cè)量量程為30~3000kPa，但保證測(cè)量度的實(shí)際可使用量程為300~3000kPa，因此當(dāng)zui大壓力測(cè)量值小于300kPa（這個(gè)壓力實(shí)際仍在中等壓力值范圍內(nèi)）時(shí)，為保證測(cè)量度，應(yīng)該選用差壓變送器代替壓力變送器來(lái)測(cè)量壓力。
*某些公司的產(chǎn)品在微壓或微差壓量程的度較低，如實(shí)際使用量程在度有變化的兩個(gè)量程代號(hào)內(nèi)，則需計(jì)算實(shí)際使用度才能知道究竟在那一個(gè)量程代號(hào)內(nèi)其度zui高。如EJA差壓變送器120A量程為0.1~1kPa，度有0.1%、0.2%兩種可選，保證度指標(biāo)的量程比為3.33:1；110A量程為0.5~10kPa,度為0.075%,保證度指標(biāo)的量程比為2.5:1。若實(shí)際使用0.5、1.0 kPa兩個(gè)量程，選用110A時(shí)，其實(shí)際使用度分別為0.375%、0.175%，選用120A時(shí)，兩個(gè)量程的使用度是一樣的，但根據(jù)度選擇分別為0.1%、0.2%。由此我們可以得出一個(gè)傾向性的意見(jiàn)：0.5kPa量程選120A較好，其度選擇可按需要定為0.1%或0.2%; 1.0kPa量程；按度zui高原則依次應(yīng)選120A的0.1%度、110A、120A 的0.2%度，但按量程上下可調(diào)原則，則應(yīng)選110A,按下面所述原則，也應(yīng)是110A。
4 原則
這里指的是說(shuō)在確定廠家及具體型號(hào)后在量程選擇時(shí)應(yīng)遵循的原則。
如上所述，某一實(shí)際使用量程可能兩個(gè)量程代號(hào)都合適，按度zui高原則通常應(yīng)該選與zui大量程接近的量程代號(hào)。但在個(gè)別情況下，由于這兩個(gè)量程代號(hào)價(jià)格相差較大，也可以這樣綜合考慮：犧牲一點(diǎn)度，選用量程更大的量程代號(hào)。如MV2000T差壓變送器選型時(shí)，變送器的使用量程若為0~800Pa，則A （50~1000Pa） 、B （200~6000Pa） 兩個(gè)量程代號(hào)均可選，這兩個(gè)量程代號(hào)的實(shí)際可使用量程比范圍分別為100~1000Pa、600~6000Pa，按理說(shuō)兩個(gè)量程代號(hào)均可用。但從度zui高原則考慮，應(yīng)選A量程代號(hào)，但從原則考慮，微差壓量程加價(jià)幅度高，應(yīng)選B量程代號(hào)。zui后選用哪一個(gè)量程代號(hào)，應(yīng)綜合這兩個(gè)因素確定。
再如測(cè)量微壓力或低壓力時(shí)，也有壓力變送器和差壓變送器兩種選擇，依作者的觀點(diǎn)，在保證度的情況下應(yīng)盡量選用壓力變送器，原因是壓力變送器的價(jià)格通常要比同量程的差壓變送器低一兩千元（因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取壓口也只一個(gè)），同時(shí)差壓變送器作壓力測(cè)量時(shí)多余的取壓口有時(shí)受環(huán)境氣流的影響（如風(fēng)吹過(guò)），將帶來(lái)附加誤差。
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