Можно ли изменить диапазон измерения регулируемого датчика дифференциального давления на месте эксплуатации?

Возможность изменения диапазона измерения регулируемого датчика дифференциального давления непосредственно на объекте нельзя оценивать однозначно: это прежде всего зависит от наличия у изделия функций настройки. Преобразователи дифференциального давления с интеллектуальной связью, настройкой кнопками или магнитным пером обычно позволяют в установленных пределах повторно задать нулевую точку, верхний предел диапазона и способ выхода; для обычных датчиков дифференциального давления с фиксированным диапазоном невозможно изменить их фактический диапазон измерения только посредством операций на месте эксплуатации.

Под «изменением диапазона» на объекте обычно подразумеваются два аспекта: первый — изменение интервала дифференциального давления, соответствующего выходу от 4mA до 20mA, второй — изменение фактически измеряемого прибором диапазона дифференциального давления. Первое может быть реализовано интеллектуальным преобразователем посредством настройки параметров, тогда как второе ограничено чувствительным элементом, перегрузочной способностью, классом точности и конструкцией и не может выходить за пределы установленного изготовителем диапазона регулирования.

Например, интеллектуальный преобразователь дифференциального давления с номинальным диапазоном от 0kPa до 10kPa и коэффициентом перенастройки 10:1 может быть настроен, в зависимости от условий эксплуатации, на диапазоны от 0kPa до 10kPa, от 0kPa до 5kPa или от 0kPa до 2kPa. Однако установка диапазона от 0kPa до 20kPa либо эксплуатация в условиях, превышающих номинальное статическое давление или давление перегрузки, может привести к искажению измерений, смещению нуля и даже повреждению датчика.

Распространённые способы настройки диапазона на месте эксплуатации

Настройка по интеллектуальному каналу связи

Интеллектуальные преобразователи дифференциального давления, поддерживающие HART, RS485, Modbus или другие протоколы цифровой связи, позволяют войти в меню параметров с помощью ручного коммуникатора, программного обеспечения верхнего уровня или локальной панели индикации. Оператор может задать нижнее значение диапазона LRV, верхнее значение диапазона URV, время демпфирования, единицы измерения, а также соответствие выхода от 4mA до 20mA.

Этот способ подходит для случаев, когда требуется адаптация к различным технологическим участкам, различной высоте уровня или различным диапазонам расхода. Например, при измерении расхода с помощью диафрагмы после снижения технологического расхода можно в допустимых пределах сузить диапазон выходного сигнала дифференциального давления, повысив разрешающую способность сигнала системы управления.

После записи параметров следует считать текущие установленные значения преобразователя и обеспечить их соответствие инженерному диапазону в DCS, PLC или интеллектуальном цифровом индикаторе-регуляторе. Изменение только полевого прибора без синхронного изменения диапазона системы управления может привести к отклонениям отображаемых значений, значений сигнализации и логики блокировок.

Локальная настройка кнопками или магнитным пером

Некоторые регулируемые датчики дифференциального давления оснащаются локальными кнопками, кнопкой нулевой точки или зоной настройки с магнитной индукцией. Такие функции позволяют выполнить перенос нуля, подтверждение точки 4mA или точки 20mA без средств связи, однако логика операций существенно различается в зависимости от модели, поэтому необходимо руководствоваться инструкцией по эксплуатации и параметрами на шильдике изделия.

При настройке кнопками на объекте необходимо сначала убедиться, что стороны высокого и низкого давления находятся в одинаковом состоянии давления. Для преобразователей дифференциального давления, установленных на трёхвентильном или пятивентильном блоке, обычно требуется в соответствии с регламентом закрыть отсечные вентили и открыть уравнительный вентиль, а затем проверить нулевую точку, чтобы избежать ошибочной калибровки из-за остаточного давления с одной стороны.

Настройка нуля не заменяет калибровку диапазона. Смещение нуля можно устранить при отсутствии перепада давления или в известном опорном состоянии, тогда как настройка верхнего предела требует проверки стандартным источником давления или высокоточным калибратором дифференциального давления. Для измерений с классом точности 0.5 и выше не рекомендуется выполнять прямую настройку на основании опыта.

Возможности регулирования различных типов изделий

Технические условия, которые необходимо подтвердить перед изменением диапазона

Прежде всего необходимо сверить указанные на шильдике номинальный диапазон, минимальный устанавливаемый диапазон, коэффициент перенастройки, класс точности, рабочую температуру и допустимое статическое давление. Например, при коэффициенте перенастройки 5:1 прибор с диапазоном 100kPa теоретически может быть уменьшен примерно до 20kPa; при сужении диапазона ниже 10kPa он может выйти за пределы гарантируемой изготовителем точности.

Также необходимо оценить стабильность технологического перепада давления. Если фактический перепад давления длительное время составляет менее 10% от верхнего предела диапазона, помехоустойчивость сигнала снижается; если в нормальном режиме он близок к 90% верхнего предела, следует предусмотреть запас на колебания давления и кратковременные скачки. В инженерной практике обычно рекомендуется, чтобы нормальный рабочий перепад давления находился в пределах от 30% до 80% установленного диапазона.

Следует также проверить характеристики среды на сторонах высокого и низкого давления, а также состояние монтажа. Коррозионные среды, среды с частицами, высокотемпературный пар и среды, склонные к кристаллизации, могут вызвать засорение импульсных трубок, повреждение мембраны или изменение заполняющей жидкости. Даже повторная настройка диапазона не позволяет принципиально устранить погрешности измерения, вызванные такими проблемами.

Правильная процедура изменения и калибровки на месте эксплуатации

Перед выполнением работ на объекте необходимо оформить соответствующие разрешения на технологические и приборные работы, а также подтвердить, что оборудование допускается вывести из измерения или переключить на резервный контур. Для ключевых точек измерения, связанных с блокировочной защитой, давлением газа, давлением воздуха в котле, давлением химической реакции и т. п., перед изменением необходимо оценить влияние на безопасность производства и стратегию управления.

После изоляции, сброса давления или выравнивания следует выполнить поверку с использованием стандартного источника дифференциального давления, соответствующего требованиям по точности. Рекомендуется проверить не менее 5 точек: 0%, 25%, 50%, 75% и 100%, а также одновременно убедиться, что выходы 4mA, 12mA и 20mA точно соответствуют заданному перепаду давления. Протокол испытаний должен включать диапазон до и после регулировки, измеренное значение, выходное значение и результат по погрешности.

После успешной поверки необходимо вернуть отсечные и уравнительные вентили в нормальное рабочее состояние и проверить стабильность выходного значения и технологического тренда. При постоянном смещении нуля, скачкообразном изменении выхода, неправильном направлении положительного и отрицательного давления либо значительном расхождении с местным манометром следует немедленно прекратить эксплуатацию и проверить проводку, импульсные трубки, вентильный блок и состояние мембраны датчика.

Распространённые ошибки при настройке диапазона и рекомендации по выбору

Распространённая ошибка — понимать «регулируемый диапазон» как «возможность установки любого диапазона». В действительности функция регулирования интеллектуального преобразователя дифференциального давления представляет собой лишь повторную калибровку в пределах одного диапазона датчика и не может превысить физические возможности чувствительного элемента. Чем уже установленный диапазон, тем больше внимания необходимо уделять стабильности нуля, температурному воздействию и шуму сигнала.

Другая ошибка заключается в изменении только верхнего и нижнего пределов показывающего прибора. Интеллектуальный цифровой индикатор-регулятор может сопоставлять 4mA–20mA с различными инженерными величинами, однако это является лишь пересчётом отображения вторичного прибора и не изменяет фактический диапазон измерения датчика дифференциального давления. Диапазон датчика, выход преобразователя и инженерные единицы системы управления должны быть согласованы.

Для оборудования, диапазон которого часто изменяется, рекомендуется на этапе закупки чётко определить максимальный перепад давления, нормальный перепад давления, минимальный стабильный перепад давления, свойства среды, способ монтажа и требования к связи, а также выбрать интеллектуальный преобразователь дифференциального давления с достаточным коэффициентом перенастройки. Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. может предоставить техническую поддержку по расчёту диапазона датчиков дифференциального давления, настройке выхода, наладке на объекте и нестандартному изготовлению в соответствии с конкретными условиями эксплуатации, помогая пользователям определить возможность изменения диапазона на месте и подходящие пределы настройки.