现场压力变送器检测中环境温度影响分析
中国石化中原油田技术监测中心， 河南 濮阳 457001
【摘要】在油田现场应用的压力变送器因无备用表，拆卸、运输和安装过程易造成计量器具损坏等问题，使计量器具的无法按期开展检测或造成检测延迟，不能保证正常溯源。因此，计量检测工作需要到现场开展检测或比对，保证计量器具量值溯源或传递的可靠性。论文以压力变送器为例，分析环境温度对检测结果的影响。
【Abstract】The pressure transmitter used in the field of oil field is easy to cause the damage of measuring instruments due to the lack of spare table, dismantle, transportation and installation process, so that the measuring instruments can not be tested on time or cause the detection delay, and the normal traceability can not be guaranteed. Therefore, the measurement and testing work needs to be carried out on-site testing or comparison to ensure the reliability of traceability or transmission of measuring instruments. This paper takes the pressure transmitter as an example to analyze the influence of ambient temperature on the test results.
【关键词】压力变送器；检测；温度影响
【Keywords】pressure transmitter; detection; temperature influence
【中图分类号】TP212 【文献标志码】A
1 引言
随着智能化计量器具在现场的大量应用，对计量器具的现场检测成为大势所趋，但现场检测不能满足检定规程中对温度的控制，对检测结果会带来影响，无法保证计量数据的准确可靠。需要对环境温度的影响进行分析和修正。
在JJG882—2004《压力变送器》检定规程中明确规定，检定时环境温度要求控制在（20±5）℃，而现场环境难以控制在这个范围。温度变化对检测结果的影响，主要来源于标准器及被检压力变送器两方面。
2 温度对标准器及被检压力变送器影响的分析
2.1 温度对标准器的影响
JJG882—2004《压力变送器》检定规程规定“在现场条件下，经分析因标准器及配套设备引入的扩展不确定度U95仍不超过被检压力变送器允许误差绝对值的1/3～1/4时，方可进行现场检测。”这就需要在检测前，对标准器是否满足检测条件进行评价，也就是在进行测量不确定度分析时，对标准器输入的B类测量不确定度进行评定。其中，测量不确定度的来源主要有以下两种[1]。
第一，输入量
的标准不确定度的评定。① 的标准不确定度的主要来源是智能数字压力校验仪。在该量程的最大允许误差不超过±0.00125 MPa。按均匀分布估计，则
MPa=0.72 kPa。②环境温度的不确定度。温度变化从两个方面影响其输出：一是零点漂移，二是影响满量程输出。环境温度超过规定5℃时，温度影响引入的误差为：Δ（P2）=±0.001%FS×Δt=±0.00001×2.5×5=0.000125 MPa=0.125 kPa。按均匀分布估计，则：
kPa。
第二，输入量
的标准不确定度的评定。 的标准不确定度的主要来源是输出的直流电流的示值误差。输出直流电流的示值误差不超过±5 μA，按均匀分布估计，则
μA。合成标准不确定度的评定，由于
和
彼此间相互独立，因此合成标准不确定度
及有效自由度
分别为
μA，
注： ，取为∞。
由标准器带来的合成标准不确定度 为5.44 μA。合成标准不确定度 接近正态分布，同样可以查t分布得到
。因此校准时由标准器带来的扩展不确定度为
μA
被检压力变送器的允许误差为80 μA。规范中要求校准用标准及配套设备在校准中引入的扩展不确定度U95应不超过被校压力变送器允许误差绝对值的1/4，即20 μA，因此本评定中标准器的选择符合规范的要求。如果标准器选择不能满足要求，将会增大测量结果的不确定度[2]。
2.2 温度对被检压力变送器的影响
为了说明环境温度的变化对被检压力变送器的影响，需要通过大量的试验分析。首先需要选择试验的环境温度。环境温度的影响应在制造商规定的温度范围内测量，一般可参照使用说明书；若未规定温度值，根据GB/T 17214.1-1998《工业过程测量和控制装置 工作条件 第一部分：气候条件》中各种场所等级的气候条件参数和严酷度，选定温度限制范围。考虑各油气田所在区域温度情况，并参考17个压力变送器厂家的使用说明书，除去恶劣环境条件，选定在（-20～50）℃温度限值范围内开展试验。
利用允差为±2 ℃，环境温度的变化速率小于1 ℃/min的高、低温试验箱温度。试验标准压力值以规程规定为主，按量程一般均匀选取5～6个试验点（包括零点及满量程）。将压力变送器放入高、低温试验箱中，以10 ℃为间隔，逐渐升温（降温）至温度范围上（下）限，待温度稳定且保持不少于3 h后，进行温度影响示值误差试验。对参与试验的26块压力变送器，分别读取试验数据。根据试验数据计算不同温度下的压力示值误差，出现了具有代表性的三种结果，选出部分典型数据进行汇总后得出压力变送器的具有代表性的三种结果，分别是：①除20℃合格，其它温度点均不合格。出现这类问题最主要的原因是温度补偿装置出现问题。传感器是由金属材料和半导体材料制作而成的敏感元件，它的静特性与温度有非常密切的关系。②在所有的温度下均合格。该种压力变送器性能稳定、可靠，是系统计量中最期望的情况。③在-20 ℃时不合格，其它点均合格的压力变送器，在-10 ℃、-20 ℃不合格，其它点合格的压力变送器。
3 温度对检测结果影响的解决方法
标准器出厂时都有使用温度补偿范围，在规定的范围内，温度对其影响量较小，在进行标准器的不确定度评定后，基本能够满足要求；如果温度变化较大，标准器对测量结果已经产生了明显的影响，一是可以选择更高准确度等级的标准器，以减小B类不确定度评定时引入的不确定度分量；二是对每个检测点的检测结果给出测量不确定度。
通过温度对标准器与被检压力变送器影响的分析，建议开展现场检测时，环境温度在（0～40）℃的范围内开展检测工作。在规程规定的（15～25）℃的范围内，按检定规程开展检测工作。超出15～25℃时，压力变送器的零位及满量程最大允许误差应放宽并给出测量结果不确定度。
【参考文献】
【1】李英杰,朱媞媞.压力变送器测量结果的不确定度评定[J].工业计量,2010(S2):314-315.
【2】范为.修理气动绝对压力变送器应注意的几点问题[J].自动化与仪表,1988(02):23.
