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摘 要：文章介绍了在核电站使用的罗斯蒙特压力变送器、差压变送器的主要性能及故障处理经验。此类变送器测得的流量、液位和压力参数参与自动控制系统的逻辑计算，使其控制生产现场各系统安全稳定地运行。文章结合变送器工作原理、关键性能进行分析，有零点迁移、开方功能、阻尼时间、静压修正、单向过压特性、正反向性能等。
关键词：量程比；零点迁移；静压修正；单向过压特性；正反向性能；小流量切除
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0165-04
1 应用概况
随着工业生产现场自动化水平不断提高，组成自动控制系统的重要一环测量信号（流量、液位和压力信号）的及时性和准确性直接影响到生产系统能否安全稳定运行。罗斯蒙特系列变送器应用于生产现场诸多重要系统中。作为仪控专业设备维修人员，熟练掌握此类变送器工作原理、故障分析和维修方法已经成为最基本的技能要求。
2 工作原理及结构
变送器感压部件压力容室结构图，如图1所示。固定电容极板和位于中心感压极板组成两个电容室，被测压力通过导压灌充液传导至感压极板，感压极板产生与压力基本成正比的位移。该位移使两电容室的差分电容值改变，差分电容由电子电路、放大及信号处理板，转换成4～20 mADC电流信号。其中将 4 mA用于零电平，是为了便于判断开路、短路或传感器损坏。
3051系列变送器主要部件，如图2所示。
现场使用的罗斯蒙特3051系列变送器采用二线制信号传输方式的接线原理，如图3所示。与四线制相比其优点是不易受沿线电阻压降和温漂的影响，节省电缆和安装费用；另外二线制环路，接受器电阻通常为250 Ω，不足以产生显著误差，可以允许电缆长度比电压遥测系统更长更远。
智能变送器还可连接手持终端，用于对变送器参数进行设置，如变送器量程、零点、输入信号选择、输出信号选择、工程单位选择、阻尼时间及自诊断等。
3 关键性能详解
在传统观念中变送器的好坏主要看它的测量精度、量程比和温度/静压修正系数，但这并不能完全体现变送器的全部性能。因为这些数据是分散的，每一个数据都不能单独反映变送器的综合性能。现场使用的变送器，应该更看重它长期的稳定性和可靠性。现针对各项性能进行详细分析。
3.1 零点迁移
在生产现场最常见一类缺陷是测量液体压力的变送器设置的零点与被测系统实际零点不一致。这主要是现场实际应用中，出于对设备便于维护、设备工作条件的考虑，变送器不一定能与取压口在同一水平面上。取压管内液柱静压力使得系统实际压力为零时，变送器测得的压力不为零。另外取压管内液体因温度变化导致密度、静压力发生变化，偏离理想工况下液柱静压力值，导致变送器处零点发生变化。这时就要考虑对变送器零点进行迁移。
零点迁移是在变送器量程不变的情况下把测量的起始点由零迁移到某一数值。当测量的起始点由零变为某一正值时，称为正迁移。当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。如果仅仅对变送器进行零点迁移，则其灵敏度不会发生变化。
零点正负迁移特性曲线对比，如图4所示，曲线2为没有进行零点迁移的输入/输出特性曲线，1是零点负迁移后的曲线，而3是零点正迁移后的曲线。从图中也可以看出，做零点迁移不会影响变送器的量程。3051变送器正迁移量最大可达最小调校量程的500%，负迁移可达600%。
另外需要注意的是，用差压变送器测量液位时，只在最初安装时根据现场实际零液位的差压值进行一次迁移，之后若因为维护的需要改变了变送器安装位置，则不需要再进行零点迁移。因为改变差压变送器安装位置，正负压侧有同样的液柱压力变化，二者差压不变，变送器零点不变。
3.2 量程调整
另外一种比较常见的异常现象是，变送器工作量程与工艺所要求的测量范围不一致，测量信号不能正确反映系统工况的变化。这主要是因为没有根据现场实际情况正确设定变送器量程。变送器的测量范围，是按规定精度进行测量的被测变量范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限。量程即变送器测量上下限的代数差。
要注意变送器量程和调校量程的区别。调校量程是根据工艺情况设定，对应于4～20 mA的量程，也是变送器的工作量程，是工艺所要求的测量范围，它小于变送器的量程。而变送器量程是变送器铭牌标注的量程，即变送器可以测量的最大范围，是变送器线性区最好的一段，由其自身的部件、结构决定。
另外一个重要参数是量程比，即变送器在满足精度要求的情况下所能测得的最大值和最小值之比。量程比大，可调整的余地就大，可在工艺条件改变时便于更改变送器的测量范围而不更换变送器。但并不是量程比越大变送器性能就越好，当量程比达到一定值后，变送器其他技术指标如精度、静压、单向性都会变坏，一般情况下量程比越大其测量精度就越低。
我们通过量程调整可以使变送器输出信号上限值与测量范围的上限值相对应。量程调整相当于改变变送器的输入输出特性曲线的斜率，即改变变送器输出信号与输入信号之间的比例系数。对变送器进行量程调整，其灵敏度会发生变化。在多个仪表组成的测量和控制系统中，灵敏度具有可传递性，如首尾串联的仪表系统，其总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。
量程调整前后曲线，如图5所示，曲线1和2分别表示变送器量程调整前后的输入输出特性，此图中曲线2调整后的量程小于曲线1的量程。
3.3 静压修正
静压对变送器测量的影响是大多数调试、维修人员最容易忽略的问题。当管道流体压力大且波动频繁的时候，变送器输入输出特性会发生变化，测量值与实际值不符。
以差压变送器为例，静压就是变送器正负压侧同时承受的系统压力。如测量管道流量的变送器，管道流体压力为15 MPa，经过文丘利管或喷嘴降压后压力为14.9 MPa，则变送器的静压是15 MPa，差压约为0.1 MPa。
关键词：量程比；零点迁移；静压修正；单向过压特性；正反向性能；小流量切除
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0165-04
1 应用概况
随着工业生产现场自动化水平不断提高，组成自动控制系统的重要一环测量信号（流量、液位和压力信号）的及时性和准确性直接影响到生产系统能否安全稳定运行。罗斯蒙特系列变送器应用于生产现场诸多重要系统中。作为仪控专业设备维修人员，熟练掌握此类变送器工作原理、故障分析和维修方法已经成为最基本的技能要求。
2 工作原理及结构
变送器感压部件压力容室结构图，如图1所示。固定电容极板和位于中心感压极板组成两个电容室，被测压力通过导压灌充液传导至感压极板，感压极板产生与压力基本成正比的位移。该位移使两电容室的差分电容值改变，差分电容由电子电路、放大及信号处理板，转换成4～20 mADC电流信号。其中将 4 mA用于零电平，是为了便于判断开路、短路或传感器损坏。
3051系列变送器主要部件，如图2所示。
现场使用的罗斯蒙特3051系列变送器采用二线制信号传输方式的接线原理，如图3所示。与四线制相比其优点是不易受沿线电阻压降和温漂的影响，节省电缆和安装费用；另外二线制环路，接受器电阻通常为250 Ω，不足以产生显著误差，可以允许电缆长度比电压遥测系统更长更远。
智能变送器还可连接手持终端，用于对变送器参数进行设置，如变送器量程、零点、输入信号选择、输出信号选择、工程单位选择、阻尼时间及自诊断等。
3 关键性能详解
在传统观念中变送器的好坏主要看它的测量精度、量程比和温度/静压修正系数，但这并不能完全体现变送器的全部性能。因为这些数据是分散的，每一个数据都不能单独反映变送器的综合性能。现场使用的变送器，应该更看重它长期的稳定性和可靠性。现针对各项性能进行详细分析。
3.1 零点迁移
在生产现场最常见一类缺陷是测量液体压力的变送器设置的零点与被测系统实际零点不一致。这主要是现场实际应用中，出于对设备便于维护、设备工作条件的考虑，变送器不一定能与取压口在同一水平面上。取压管内液柱静压力使得系统实际压力为零时，变送器测得的压力不为零。另外取压管内液体因温度变化导致密度、静压力发生变化，偏离理想工况下液柱静压力值，导致变送器处零点发生变化。这时就要考虑对变送器零点进行迁移。
零点迁移是在变送器量程不变的情况下把测量的起始点由零迁移到某一数值。当测量的起始点由零变为某一正值时，称为正迁移。当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。如果仅仅对变送器进行零点迁移，则其灵敏度不会发生变化。
零点正负迁移特性曲线对比，如图4所示，曲线2为没有进行零点迁移的输入/输出特性曲线，1是零点负迁移后的曲线，而3是零点正迁移后的曲线。从图中也可以看出，做零点迁移不会影响变送器的量程。3051变送器正迁移量最大可达最小调校量程的500%，负迁移可达600%。
另外需要注意的是，用差压变送器测量液位时，只在最初安装时根据现场实际零液位的差压值进行一次迁移，之后若因为维护的需要改变了变送器安装位置，则不需要再进行零点迁移。因为改变差压变送器安装位置，正负压侧有同样的液柱压力变化，二者差压不变，变送器零点不变。
3.2 量程调整
另外一种比较常见的异常现象是，变送器工作量程与工艺所要求的测量范围不一致，测量信号不能正确反映系统工况的变化。这主要是因为没有根据现场实际情况正确设定变送器量程。变送器的测量范围，是按规定精度进行测量的被测变量范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限。量程即变送器测量上下限的代数差。
要注意变送器量程和调校量程的区别。调校量程是根据工艺情况设定，对应于4～20 mA的量程，也是变送器的工作量程，是工艺所要求的测量范围，它小于变送器的量程。而变送器量程是变送器铭牌标注的量程，即变送器可以测量的最大范围，是变送器线性区最好的一段，由其自身的部件、结构决定。
另外一个重要参数是量程比，即变送器在满足精度要求的情况下所能测得的最大值和最小值之比。量程比大，可调整的余地就大，可在工艺条件改变时便于更改变送器的测量范围而不更换变送器。但并不是量程比越大变送器性能就越好，当量程比达到一定值后，变送器其他技术指标如精度、静压、单向性都会变坏，一般情况下量程比越大其测量精度就越低。
我们通过量程调整可以使变送器输出信号上限值与测量范围的上限值相对应。量程调整相当于改变变送器的输入输出特性曲线的斜率，即改变变送器输出信号与输入信号之间的比例系数。对变送器进行量程调整，其灵敏度会发生变化。在多个仪表组成的测量和控制系统中，灵敏度具有可传递性，如首尾串联的仪表系统，其总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。
量程调整前后曲线，如图5所示，曲线1和2分别表示变送器量程调整前后的输入输出特性，此图中曲线2调整后的量程小于曲线1的量程。
3.3 静压修正
静压对变送器测量的影响是大多数调试、维修人员最容易忽略的问题。当管道流体压力大且波动频繁的时候，变送器输入输出特性会发生变化，测量值与实际值不符。
以差压变送器为例，静压就是变送器正负压侧同时承受的系统压力。如测量管道流量的变送器，管道流体压力为15 MPa，经过文丘利管或喷嘴降压后压力为14.9 MPa，则变送器的静压是15 MPa，差压约为0.1 MPa。