知识/差压变送器零点迁移

本文以差压变送器零点迁移技术为研究对象，针对差压变送器零点迁移问题进行了探索，希望本专业知识能对大家使用中的差压变送器的功能发挥奠定更加坚实的保障。

对于差压变送器应用来说，如果在测量条件满足的情况下，一般是不需要进行迁移技术处理的。然而在实际过程中，差压变送器使用过程中往往会融入维护、安装等环节考虑，为了便于操作，就会导致取压点与测量仪表之间存在水平面差异，或者是当被测介质存在某些限制因素时，比如具有强腐蚀性、粘稠度过大等，这时就会对整个测压过程造成一定的阻碍，甚至会影响到仪表测量精确度的问题。由此，为了尽可能实现差压变送器的准确测量，通常会进行差压变送器零点迁移技术处理，本文将对差压变送器零点迁移问题进行具体的分析和研究。

1、差压变送器的零点迁移
1.1 零点迁移概念
所谓零点迁移，就是在测量时，为了确保变送器基本量的有效性，基本量主要包括量程、测量精度等，进而以测量起点为核心，实施一种数值改变保障措施。零点调整与零点迁移有极大的相似之处，意义就是促使变送器测量信号与输入信号二者的下限制相吻合，零点调整与零点迁移的区分取决于Xmin是否为0，当Xmin为0时，则是零点调整，反之则是零点迁移。迁移一般分为两类，一是正迁移，此时的迁移起始点选择为末端，且数值为0，如果末端测量值逐渐呈现正值时，那么就可看作是正迁移，否则那就是第二种迁移形式，称之为负迁移。

图1 差压变送器零点迁移输入-输出特性
1.2 变送器零点迁移特性
如图1所示表示的是变送器在零点迁移整个过程中的输入输出特性描述，通过图1中所示情况可以得知，变送器在进行零点迁移后，变送器斜率并没有发生变化，只是变送器的输入-输出特性稍稍在距离上进行了平移，总体来讲变化效果不明显，也就是说变送器的量程仍然处于不变状态。那么假设在采用零点迁移的基础上，进行量程压缩操作，那么变送器的敏感程度以及测量精度自然也就得到了巩固。

1.3 变送器迁移量的确定
迁移量的确认是变送器零点迁移技术处理的首要前提，特别是在变送器使用范围不同的条件下，迁移量自然也就出现了大小的区别。通过了解，现阶段变送器迁移量的确认基本已经在众多生产厂家中形成了标准，那就是将变送器最大量程的百分比视作变送器的迁移量。

拿零点正负迁移为最大量程的正负100%变送器来说，假设0kPa-179.4kPa和0kPa-29.3kPa为变送器的两个基本使用范围，那么如果将0kPa-179.4kPa范围内的任意压力值注入到变送器高低压入口时，都可以得到5mA的变送器迁移量。但是179.4kPa的压力对于变送器高压注入口来说已经达到了极限，如果说把迁移量从零在调节成5mA，此时高压已经变为了超压，而且对于变送器的零点迁移技术处理而言已经达到了极限。

由此可见，差压变送器正迁移时测量范围的大小取决于使用量程与零点迁移量的总和。如果是换做负迁移的话，由于变送器引入口注入的是负压，因此注入压力只要维持在0kPa-179.4kPa范围内，测量限制就永远会在差压与零点迁移量总和之外，也就是说差压变送器负迁移不存在零点迁移极限。

2、零点迁移分类

本质上讲。零点迁移共包括3种形式，分别是无迁移、正迁移和负迁移，由于无迁移较为少见，所以本文只对差压变送器正负迁移进行了介绍。

2.1 正迁移
变送器安装位置与测量液位水平高度不同是实际测量中的普遍现象，如图2所示为一种迁移形式。

图2 变送器正迁移原理图
根据观察，该容器为敞口容器，h为变送器安装位置与测量液位的水平高度差，进而可以得到与压力差ΔP相关函数关系式ΔP=ρgH+ρgh。假设要想差压变送器输出压力大于4mA，那么除了保证一部分静压力存留在差压变送器正压室中以外，还要假想差压变送器安装位置与测量液位保持在同一水平面上，也就是H为0；那么当H取为最大值时，就又能得到ΔP=ρgH+ρgh的等式，此时变送器的输出压力已经超出了极限值20mA，由此说明，由ρgh产生的静压力属于多余部分，必须进行消除，进而得到了迁移的一种类型，被称为正迁移。

2.2 负迁移
如图3所示为负迁移的原理图，如果差压变送器的取压室在运用过程中，密闭容器内的液体或者是气体注入到取压室中，那么测量管线就将会遭受很大程度的损害，甚至会遭受严重的腐蚀，为了密闭容器内的液体或者气体流窜。因此，将隔离罐分别安装到了差压变送器的正负压室与取压点之间，并且注入了密度为ρ1的隔离液。

图3 变送器负迁移原理图

如果分别假设H为0和最大值时，那么就可以得到压力差ΔP两种不同的数值情况，这也恰恰说明了当H为0时，4mA为差压变送器的极限值，而但H为最大值时，隔离液实际密度要远远超出预想值。因此，也为处于最高位置时，由于负压室压力要比正压室压力大，致使实际液面仪表输出压力值与理论推算不符，这样就严重影响到了液位与变送器输出压力间的平衡。经过分析，要想维持实际液面与仪表之间的关系，将来自负压室引压管线的静压力去除使最根本措施，这期间就需要用到差压变送器负迁移技术处理，其中迁移量可以看作是ρ1gh。

3、差压变送器零点迁移故障探讨
3.1 正迁移故障
在对处于正迁移状态差压变送器使用过程中的测量准确度进行判断时，将会遇到以下两种问题：一是仪表输出错误，如果安装正常的操作顺序，应该先对差压变送器三阀组的正负压测量时进行关闭，然后进行平衡阀打开和放空仪表堵头操作，4mA极限值应该远远高于仪表输出值，倘若仪表输出值大于极限值，那么则说明运行装置存在堵塞现象，最有可能发生故障的位置有三阀组和正压室引线；二是迁移量或者是零位显示不正常，如果将正压室取压点和放空开关依次进行关闭、打开操作后，仪表输出正常的情况下应该显示4mA，那么在迁移量或者是零位都较小时，仪表输出值将会明显低于4mA，反之，倘若仪表输出值大于4mA，此时零位或者是迁移量也会随之升高，此外，隔离液外漏或者是未装满会导致正负压室有隔离液渗入现象的发生。

3.2 负偏移故障
在对处于正迁移状态差压变送器使用过程中的测量准确度进行判断时，一般会进行两部分操作：先是应该先对差压变送器三阀组的正负压测量时进行关闭，然后进行平衡阀打开和放空仪表堵头操作，此时20mA应该为仪表输出值；之后将正压室取压点和放空开关依次进行关闭、打开操作后，4mA应该是仪表输出值，两次操作过后，仪表输出值均与实际不符的话，那么问题可能出现在以下几个方面：①隔离液渗漏；②正负压室引线不流通；③零位没找准；④迁移量发生改变。
液位的准确控制是生产装置稳定运行的前提保证，只有掌握了差压变送器测液面迁移的原理，才能在实际应用中灵活运用，及时准确的处理现场仪表出现的故障，以及对控制方案进行改进。

例：

测量示意图：

条件：

P为差压表受压

P+为差压表正压室受压

P-为差压表负压室受压

h为被测液体高度

h1为被测液体全高

h2为测量表至被测液体低位高度

ρ为被测液体密度

ρ1为双法兰表硅油密度

1、当引压管内为被测液体时

P= P+－P-=（hρg＋h2ρg）－（h1ρg＋h2ρg）

=（h－h1）ρg

差压表量程：

当h=0时P=－h1ρg

当h= h1时P=0

举例：如上图所示，被测液体全高h1为12米，被测液体密度ρ为0.86×103kg/m3,g为10m/s2,引压管内充满被测液体，试计算测量差压表的测量量程。

根据P=（h－h1）ρg

当h=0时为差压表测量量程下线

P下限=－h1ρg =-12m×0.86×103kg/m3×10N/kg =103200N/m2=103200pa=-103kp

当h= h1时为差压表测量量程上线

P上限=（h－h1）ρg =0×0.86×103kg/m3×10N/kg =0kp

此表的量程为-103kp到0kp

2、当差压表为双法兰引压管内为硅油时

P= P+－P-=（hρg＋h2ρ1g）－（h1ρ1g＋h2ρ1g）

=hρg－h1ρ1g

差压表量程：

当h=0时P=－h1ρ1g

当h= h1时P=（ρ－ρ1）h1g

举例：如上图所示，被测液体全高h1为12米，被测液体密度ρ为0.86×103kg/m3,g为10m/s2,引压管内充满被测液体，试计算测量差压表的测量量程。

根据P= hρg－h1ρ1g

当h=0时为差压表测量量程下线

P下限=－h1ρ1g =-12m×0.94×103kg/m3×10N/kg =112800N/m2=112800pa=-112.8kp

当h= h1时为差压表测量量程上线

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

此表的量程为-112.8kp到-9.6kp