CN113483947B - 一种差压变送器静压指标检测装置及方法 - Google Patents

一种差压变送器静压指标检测装置及方法 Download PDF

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CN113483947B CN202110723928.2A CN202110723928A CN113483947B CN 113483947 B CN113483947 B CN 113483947B CN 202110723928 A CN202110723928 A CN 202110723928A CN 113483947 B CN113483947 B CN 113483947B
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Abstract

本申请属于差压变送器领域，特别涉及一种差压变送器静压指标检测装置及方法。装置包括：压力控制器、参考变送器、被检样件、控制计算机、数字繁用表、直流稳压电源。压力控制器包括第一控制模块以及第二控制模块，第一控制模块具有第一输出端口，第二控制模块具有第二输出端口，第一输出端口与第二输出端口通过管路连接，管路上设置有截止阀；参考变送器的高压端口与第一输出端口连接，参考变送器的低压端口与第二输出端口连接；被检样件的高压端口与第一输出端口连接，被检样件的低压端口与第二输出端口连接；控制计算机与压力控制器电连接；数字繁用表分别与参考变送器以及被检样件电连接；直流稳压电源分别与参考变送器以及被检样件电连接。

Description

一种差压变送器静压指标检测装置及方法
技术领域
本申请属于差压变送器领域，特别涉及一种差压变送器静压指标检测装置及方法。
背景技术
差压变送器在不同的静压下表现为不同的输出特性。在压力计量领域，由于静压指标检定操作困难，在变送器后续检定和使用中检查工作未列入应检项目，甚至在最新版压力变送器检定规程JJG882-2019《压力变送器》中已删减了量程变化的检定要求。但在实际的工作中，某些工况下差压变送器静压指标非常重要，某型号发动机试车过程中就曾发生过因滑油压差变送器静压输出错误而引发了发动机报警故障。因此，快速有效地对差压变送器静压下输出特性检测获取变得尤为重要。
目前，检定差压变送器静压指标一般使用的是差压式活塞压力计，差压式活塞压力计由两个可相互隔离的活塞压力计组成，通过两活塞压力计的压力差实现对差压变送器静压影响指标的检定。然而，差压式活塞式压力计使用中有以下几方面缺点：差压式活塞压力计是由两台独立的活塞系统，有各自独立的油水分离器和调节机构，两套系统通过带有截止阀的气路相连，活塞压力计精度高，在检测初期要实现两活塞同时平衡操作难度大、效率低，该种方法的工作原理就使差压变送器静压指标不适合大量检测工作；差压变送器在不同静压下表现为不同的输出形式，经验证，差压变送器在4MPa静压下输出和6MPa静压输出完全不同，因此检测差压变送器在实际工况下输出特性显得尤为重要，但活塞压力计能够模拟现实工况的分辨率不够，因此与实际工况存在一些差异；两活塞压力计的出口分与被检测样件高低端相连，如测试气路突然断开，由于突然的压降会损坏被检样件，静压下加载的砝码突然降落会对活塞杆产生相当大的冲击。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种差压变送器静压指标检测装置及方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种差压变送器静压指标检测装置，包括：
压力控制器，所述压力控制器包括第一控制模块以及第二控制模块，所述第一控制模块具有第一输出端口，所述第二控制模块具有第二输出端口，所述第一输出端口与所述第二输出端口通过管路连接，且所述管路上设置有截止阀；
参考变送器，所述参考变送器具有高压端口以及低压端口，所述参考变送器的高压端口与所述第一输出端口连接，所述参考变送器的低压端口与所述第二输出端口连接；
被检样件，所述被检样件具有高压端口以及低压端口，所述被检样件的高压端口与所述第一输出端口连接，所述被检样件的低压端口与所述第二输出端口连接；
控制计算机，所述控制计算机与所述压力控制器电连接，用于实现所述压力控制器的输出控制；
数字繁用表，所述数字繁用表分别与所述参考变送器以及所述被检样件电连接，用于采集所述参考变送器以及所述被检样件的输出信号；
直流稳压电源，所述直流稳压电源分别与所述参考变送器以及所述被检样件电连接，用于为所述参考变送器以及所述被检样件供电。
可选地，所述参考变送器包括具有不同量程的第一参考变送器以及第二参考变送器，所述第一参考变送器的高压端口、第二参考变送器的高压端口以及所述第一输出端口之间通过第一三通阀连接，所述第一参考变送器的低压端口、第二参考变送器的低压端口以及所述第二输出端口之间通过第二三通阀连接。
可选地，所述数字繁用表与所述控制计算机电连接，用于将获取的所述参考变送器以及所述被检样件的输出信号发送给所述控制计算机。
可选地，所述数字繁用表与所述控制计算机通过RS485/USB转换器电连接。
本申请的第二个方面提供了一种差压变送器静压指标检测方法，基于如上所述的差压变送器静压指标检测装置，包括：
获取参考变送器的静压工况输出特性，将参考变送器与压力控制器连接；
接通截止阀使第一控制模块与第二控制模块接通，调整第一控制模块为控制状态；
调节第一控制模块的输出为被检样件的实际工作静压压力点，待第一控制模块的压力输出稳定，记录第二控制模块的测量值；
调节第一控制模块的输出，使得第二控制模块的测量值达到第二控制模块的目标值，调整第二控制模块为控制状态，关闭截止阀；
调节第一控制模块的压力输出为1/2被检样件的量程，通过与参考变送器输出进行比较，计算得到被检样件的实际输出值，将被检样件的实际输出值与理论输出值作差，若作差结果小于变送器的2倍基本允许误差，则被检样件的静压指标检测合格，反之则为不合格。
可选地，通过差压式活塞压力计获取参考变送器的静压工况输出特性，具体包括：
在参考变送器的量程范围内均匀选取多个检定点；
在预定静压条件下，从参考变送器下限检定点开始，逐点平稳的升压至上限检定点，依次记录各检定点的正行程输出值；
逐点降压至测量范围下限检定点，倒序记录各检定点反行程输出值，往复三个循环测得该静压条件下的参考变送器输出特性；
重复上述步骤获取参考变送器的不同静压工况下的输出特性数据；
将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线。
可选地，所述将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线包括：
计算各检定点的正行程输出值以及反行程输出值的算术平均值：
Figure BDA0003137786180000031
Figure BDA0003137786180000032
i＝1，2，……，m
j＝1，2，……，n
其中，
m为检定点数量；
n为循环检定次数；
Figure BDA0003137786180000041
为正行程第i个检定点，第j次检定输出值；
Figure BDA0003137786180000042
为反行程第i个检定点，第j次检定输出值。
计算各检定点的正行程输出值和反行程输出值的算术平均值：
Figure BDA0003137786180000043
获取最小二乘法拟合直线方程：
yLS＝a'+b'p
式中：
Figure BDA0003137786180000044
Figure BDA0003137786180000045
其中，
yLS为参考变送器电信号输出值；
a'为参考变送器拟合直线截距；
b'为参考变送器拟合直线斜率；
p为参考变送器实测压力值。
可选地，所述参考变送器包括第一参考变送器以及第二参考变送器，根据被检样件的量程选择将第一参考变送器或第二参考变送器中的一个与压力控制器连接。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的差压变送器静压指标检测装置，可以模拟任一实际工况下差压变送器静压指标检测，工作效率高，操作难度低。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的差压变送器静压指标检测装置示意图；
图2是本申请一个实施方式的差压变送器静压指标检测装置的气路连接示意图；
图3是本申请一个实施方式的参考变送器各静压值下的输出直线；
图4是本申请一个实施方式的检测原理图。
其中：
1-压力控制器；2-参考变送器；3-被检样件；4-控制计算机；5-数字繁用表；6-直流稳压电源。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种差压变送器静压指标检测装置，包括：压力控制器1、参考变送器2、被检样件3、控制计算机4、数字繁用表5以及直流稳压电源6。
具体的，压力控制器1包括第一控制模块以及第二控制模块，第一控制模块具有第一输出端口，第二控制模块具有第二输出端口，第一输出端口与第二输出端口通过管路连接，且该连接管路上设置有截止阀；压力控制器1用于提供稳定的压力输出源，其具有较大的负载控制容腔，具有双路输出通道，各通道可独立工作。
参考变送器2为高精度、高稳定性的差压变送器，用于和被检样件3输出进行比较。参考变送器2具有高压端口以及低压端口，参考变送器2的高压端口与第一输出端口通过管路连接，参考变送器2的低压端口与第二输出端口通过管路连接；被检样件3具有高压端口以及低压端口，被检样件3的高压端口与第一输出端口通过管路连接，被检样件3的低压端口与第二输出端口通过管路连接。
在本申请的优选实施例中，参考变送器2包括具有不同量程的第一参考变送器以及第二参考变送器，第一参考变送器的高压端口、第二参考变送器的高压端口以及第一输出端口之间通过第一三通阀连接，第一参考变送器的低压端口、第二参考变送器的低压端口以及第二输出端口之间通过第二三通阀连接。通过两个三通阀实现对参考变送器选择，由于装置参考标准可在不同量程的第一参考变送器以及第二参考变送器进行选择，该种设计扩充了被检样件3的量程范围，使系统可开展检测工作范围扩充了一倍。
进一步，控制计算机4与压力控制器1电连接，用于实现压力控制器1的输出控制。控制计算机4能够运行差压变送器静压指标检测软件，软件设计使用引导操作理念，试验检测人员根据软件提示，按步骤完成被检样件静压指标检测。控制计算机4还具有气路防泄漏监控功能，智能判别管路状态，如有泄露快速执行应急处理方案。同时控制计算机4可以实现对压力控制器1的输出控制，参考变送器2与被检样件3的输出比较功能。
数字繁用表5分别与参考变送器2以及被检样件3电连接，用于采集参考变送器2以及被检样件3的输出信号，数字繁用表5还与控制计算机4电连接，用于将获取的参考变送器2以及被检样件3的输出信号发送给控制计算机4。在本申请的优选实施例中，数字繁用表5与控制计算机4通过RS485/USB转换器电连接。直流稳压电源6分别与参考变送器2以及被检样件3电连接，用于为参考变送器2以及被检样件3供电。
本申请的第二个方面提供了一种差压变送器静压指标检测方法，基于上述的差压变送器静压指标检测装置，包括以下步骤：
获取参考变送器2的静压工况输出特性，将参考变送器2与压力控制器1连接；
接通截止阀使第一控制模块与第二控制模块接通，调整第一控制模块为控制状态；
调节第一控制模块的输出为被检样件3的实际工作静压压力点，待第一控制模块的压力输出稳定，记录第二控制模块的测量值；
调节第一控制模块的输出，使得第二控制模块的测量值达到第二控制模块的目标值，调整第二控制模块为控制状态，关闭截止阀；此时，形成两套独立气压控制系统；
调节第一控制模块的压力输出为1/2被检样件3的量程，通过与参考变送器2输出进行比较，计算得到被检样件3的实际输出值，将被检样件3的实际输出值与理论输出值作差，若作差结果小于变送器的2倍基本允许误差，则被检样件3的静压指标检测合格，反之则为不合格。
本申请的差压变送器静压指标检测方法，根据被检样件3的量程范围，确定1/2被检样件3的量程压力点p为检测点，接下来根据参考变送器2特性输出曲线计算压力点为p时，参考变送器2的输出电信号值yLS，通过调节第一控制模块压力输出，使参考变送器2输出为yLS，将被检样件3的实际输出值与理论输出值3作差，根据作差结果与变送器的2倍基本允许误差做对比，最终给出判定结果。
本申请的差压变送器静压指标检测方法，参考变送器2的静压特性指标可以通过差压式活塞压力计测定，通过测定各静压工况下的数据采用最小二乘法拟合各静压值下的输出直线。还可以根据工作实际需要获得不同静压条件下的拟合直线，通过对历年拟合直线的稳定度进行分析，实现提前预判风险。
在本申请的优选实施例中，通过差压式活塞压力计获取参考变送器2的静压工况输出特性，具体包括：
在参考变送器2的量程范围内均匀选取多个检定点，本实施例中选取9个检定点；
在预定静压条件下，从参考变送器2下限检定点开始，逐点平稳的升压至上限检定点，依次记录各检定点的正行程输出值；
逐点降压至测量范围下限检定点，倒序记录各检定点反行程输出值，往复三个循环测得该静压条件下的参考变送器2输出特性；
重复上述步骤获取参考变送器2的不同静压工况下的输出特性数据；
将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线。
本实施例中，将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线包括：
计算各检定点的正行程输出值以及反行程输出值的算术平均值：
Figure BDA0003137786180000081
Figure BDA0003137786180000082
i＝1，2，……，m
j＝1，2，……，n
其中，
m为检定点数量；
n为循环检定次数；
Figure BDA0003137786180000083
为正行程第i个检定点，第j次检定输出值；
Figure BDA0003137786180000084
为反行程第i个检定点，第j次检定输出值。
计算各检定点的正行程输出值和反行程输出值的算术平均值：
Figure BDA0003137786180000085
获取最小二乘法拟合直线方程：
yLS＝a'+b'p
式中：
Figure BDA0003137786180000086
Figure BDA0003137786180000087
其中，
yLS为参考变送器2电信号输出值；
a'为参考变送器2拟合直线截距；
b'为参考变送器2拟合直线斜率；
p为参考变送器2实测压力值。
在本申请的优选实施例中，参考变送器2包括第一参考变送器以及第二参考变送器，根据被检样件3的量程选择将第一参考变送器或第二参考变送器中的一个与压力控制器1连接。
本申请的差压变送器静压指标检测方法，参考变送器2各静压状态输出由差压式活塞压力计测得，为已知量，各静压输出直线如图3所示。
本申请的差压变送器静压指标检测方法，选取参考变送器2拟合直线作为参考，调节压力控制器1的输出，根据工作过程描述，调节管腔内压力达到指定的静压值。测得被检样件3输出1/2量程点的输出值。如被检样件3的输出值在该样件允许误差2倍范围内，则认为被检样件3静压指标检测合格，反之则为不合格。
在本申请的一个实施方式中，标称量程范围(0～100)kPa，输出范围(4～20)mA，准确度等级为0.25级差压变送器，检测7MPa下，该差压变送器的静压影响指标。检定过程如下：计算被检样件50kPa下理论输出为12.000mA，又该差压变送器准确度等级为0.25级，则静压指标检测结果在(12.000±0.080)mA范围内为合格；通过已知的参考变送器2拟合直线计算50kPa时参考变送器2的输出值，检测原理如图4所示；调节管路内差压值使参考变送器输出为XmA，读取被检样件3的输出值是否在确定的合格范围内，给出检测结论。
本申请的差压变送器静压指标检测装置及方法，解决了差压变送器实际工况输出特性检测问题，可以模拟任一工况静压下差压变送器静压指标检测。由于采用独立控制系统设计，被检样件和标准安全性得到保证。本申请可有效改进原技术的工作效率，降低了工作难度，使静压影响指标检测变的可行易行。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所用的检测装置包括：
压力控制器(1)，所述压力控制器(1)包括第一控制模块以及第二控制模块，所述第一控制模块具有第一输出端口，所述第二控制模块具有第二输出端口，所述第一输出端口与所述第二输出端口通过管路连接，且所述管路上设置有截止阀；
参考变送器(2)，所述参考变送器(2)具有高压端口以及低压端口，所述参考变送器(2)的高压端口与所述第一输出端口连接，所述参考变送器(2)的低压端口与所述第二输出端口连接；
被检样件(3)，所述被检样件(3)具有高压端口以及低压端口，所述被检样件(3)的高压端口与所述第一输出端口连接，所述被检样件(3)的低压端口与所述第二输出端口连接；
控制计算机(4)，所述控制计算机(4)与所述压力控制器(1)电连接，用于实现所述压力控制器(1)的输出控制；
数字繁用表(5)，所述数字繁用表(5)分别与所述参考变送器(2)以及所述被检样件(3)电连接，用于采集所述参考变送器(2)以及所述被检样件(3)的输出信号；
直流稳压电源(6)，所述直流稳压电源(6)分别与所述参考变送器(2)以及所述被检样件(3)电连接，用于为所述参考变送器(2)以及所述被检样件(3)供电；
检测装置对应的检测方法包括：
获取参考变送器(2)的静压工况输出特性，将参考变送器(2)与压力控制器(1)连接；
接通截止阀使第一控制模块与第二控制模块接通，调整第一控制模块为控制状态；
调节第一控制模块的输出为被检样件(3)的实际工作静压压力点，待第一控制模块的压力输出稳定，记录第二控制模块的测量值；
调节第一控制模块的输出，使得第二控制模块的测量值达到第二控制模块的目标值，调整第二控制模块为控制状态，关闭截止阀；
调节第一控制模块的压力输出为1/2被检样件(3)的量程，通过与参考变送器(2)输出进行比较，计算得到被检样件(3)的实际输出值，将被检样件(3)的实际输出值与理论输出值作差，若作差结果小于变送器的2倍基本允许误差，则被检样件(3)的静压指标检测合格，反之则为不合格。
2.根据权利要求1所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，通过差压式活塞压力计获取参考变送器(2)的静压工况输出特性，具体包括：
在参考变送器(2)的量程范围内均匀选取多个检定点；
在预定静压条件下，从参考变送器(2)下限检定点开始，逐点平稳的升压至上限检定点，依次记录各检定点的正行程输出值；
逐点降压至测量范围下限检定点，倒序记录各检定点反行程输出值，往复三个循环测得该静压条件下的参考变送器(2)输出特性；
重复上述步骤获取参考变送器(2)的不同静压工况下的输出特性数据；
将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线。
3.根据权利要求2所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所述将不同静压工况下的输出特性数据采用最小二乘法拟合出各静压值下的输出直线包括：
计算各检定点的正行程输出值以及反行程输出值的算术平均值：
Figure FDA0004019604740000021
Figure FDA0004019604740000022
i＝1，2，……，m
j＝1，2，……，n
其中，
m为检定点数量；
n为循环检定次数；
Figure FDA0004019604740000031
为正行程第i个检定点，第j次检定输出值；
Figure FDA0004019604740000032
为反行程第i个检定点，第j次检定输出值；
计算各检定点的正行程输出值和反行程输出值的算术平均值：
Figure FDA0004019604740000033
获取最小二乘法拟合直线方程：
yLS＝a'+b'p
式中：
Figure FDA0004019604740000034
Figure FDA0004019604740000035
其中，
yLS为参考变送器(2)电信号输出值；
a'为参考变送器(2)拟合直线截距；
b'为参考变送器(2)拟合直线斜率；
p为参考变送器(2)实测压力值。
4.根据权利要求3所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所述参考变送器(2)包括第一参考变送器以及第二参考变送器，根据被检样件(3)的量程选择将第一参考变送器或第二参考变送器中的一个与压力控制器(1)连接。
5.根据权利要求1所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所述参考变送器(2)包括具有不同量程的第一参考变送器以及第二参考变送器，所述第一参考变送器的高压端口、第二参考变送器的高压端口以及所述第一输出端口之间通过第一三通阀连接，所述第一参考变送器的低压端口、第二参考变送器的低压端口以及所述第二输出端口之间通过第二三通阀连接。
6.根据权利要求1所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所述数字繁用表(5)与所述控制计算机(4)电连接，用于将获取的所述参考变送器(2)以及所述被检样件(3)的输出信号发送给所述控制计算机(4)。
7.根据权利要求6所述的差压变送器静压指标检测方法，其特征在于，所述数字繁用表(5)与所述控制计算机(4)通过RS485/USB转换器电连接。
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