ConST125智能多通道壓力檢定裝置的研究和應(yīng)用

陸新星，劉方雷

（1.國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán) 東部原油儲(chǔ)運(yùn)有限公司，江蘇 徐州 221003；2.北京康斯特儀表科技股份有限公司，北京 100094）

0 引言

壓力變送器是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)踐中常用的儀表之一，在各種工業(yè)環(huán)境和控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，有效地保證其工作的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)智能控制、工業(yè)生產(chǎn)、安全防護(hù)等具有重要的意義。ConST125 智能多通道壓力檢定裝置，配合ConST171/171S 自動(dòng)壓力發(fā)生裝置、ConST822/836 智能壓力控制器、ACAL 壓力檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件，通過軟件控制對(duì)被檢儀表自動(dòng)掃描，實(shí)現(xiàn)被檢壓力儀表數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)壓力變送器的全自動(dòng)檢定[1]。

1 裝置組成的方案

1.1 多通道壓力檢定裝置

圖1 ConST125智能多通道壓力檢定裝置（氣壓版和液壓版）Fig.1 Const125 Intelligent multi-channel pressure verification device (pneumatic version and hydraulic version)

圖2 ConST101-1自動(dòng)氣液分離器和ConST101-2自動(dòng)回零器Fig.2 Const101-1 automatic gas liquid separator and Const101-2 automatic zero return device

裝置可將單路壓力轉(zhuǎn)換為6 個(gè)通道，每通道均配置M20×1.5 內(nèi)螺紋快速接頭。當(dāng)使用氣體作為傳壓介質(zhì)進(jìn)行檢定時(shí)，在前端配置ConST101-1 自動(dòng)氣液分離器，被檢表殘余液體在每次檢定時(shí)均能有效排空，有效避免校驗(yàn)系統(tǒng)被污染或腐蝕。當(dāng)使用液體作為傳壓介質(zhì)進(jìn)行檢定時(shí)，配置ConST101-2 自動(dòng)回零器，有效提高全自動(dòng)檢定時(shí)的液體回零能力。

裝置使用分線器解決復(fù)雜的接線問題，各通道的電測(cè)指標(biāo)由智能壓力控制器保證，6 路通道都配置24V 直流電源。通道切換時(shí)，采用短時(shí)并聯(lián)供電的實(shí)現(xiàn)方式，確保變送器持續(xù)工作，通道掃描速度可達(dá)1 通道/s，一個(gè)升降壓過程即可完成全部6 臺(tái)變送器正反行程的數(shù)據(jù)采集。對(duì)于HART 智能壓力變送器，軟件在首次通訊后即自動(dòng)記憶各變送器的通信地址等信息，保證各被檢數(shù)據(jù)的快速采集。

裝置內(nèi)置顆粒過濾器，有效阻止顆粒物進(jìn)入控制器系統(tǒng)管路，可快速與康斯特壓力控制器和ACAL 壓力檢定校準(zhǔn)軟件組成6 通道全自動(dòng)檢定系統(tǒng)，支持設(shè)備多臺(tái)級(jí)聯(lián)，可輕松完成更多儀表同時(shí)檢測(cè)工作。

1.2 壓力源及壓力標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)壓力源部分包含氣壓發(fā)生裝置、智能壓力控制器、壓力模塊及連接軟管、壓力接頭等附件。

氣壓發(fā)生裝置采用電動(dòng)工作方式，以空氣為傳壓介質(zhì)，可輕松發(fā)生（-0.095 ～7）MPa 內(nèi)的壓力，壓力和真空部分相互獨(dú)立，為智能壓力控制器提供穩(wěn)定、可靠的壓力源。

智能壓力控制器的控壓穩(wěn)定性小于0.003%FS，帶載能力不小于500mL，配合CDP 模塊式壓力校驗(yàn)儀工作，模塊準(zhǔn)確度等級(jí)0.05 級(jí)、0.02 級(jí)或0.01 級(jí)，可根據(jù)用戶設(shè)定，自動(dòng)輸出（-0.09 ～60）MPa 范圍內(nèi)所需壓力值，實(shí)現(xiàn)各設(shè)定點(diǎn)的精確控制。同時(shí)，智能壓力控制器還可以自定義壓力上升和下降速率，在檢定壓力開關(guān)時(shí)，通過快速控壓到動(dòng)作點(diǎn)附近位置，然后緩慢通過設(shè)定點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)壓力開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)的準(zhǔn)確捕獲。它具有Lan、WiFi、RS232 通信方式，可與ACal 檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件通信，將系統(tǒng)內(nèi)壓力值實(shí)時(shí)傳送給軟件，并根據(jù)軟件設(shè)定，輸出指定壓力值或執(zhí)行指定控壓速率。

1.3 電測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

圖3 分線器Fig.3 Splitter

圖4 內(nèi)置過濾器Fig.4 Built in filter

電測(cè)標(biāo)準(zhǔn)由智能壓力控制器提供，其直流電流測(cè)量范圍是（-30 ～30）mA，測(cè)量年準(zhǔn)確度為±（0.008%RD+1.0μA），直流電壓測(cè)量范圍是（-30 ～30）V，測(cè)量年準(zhǔn)確度為±（0.008%RD+1.0mV），同時(shí)還可以測(cè)量mV 電壓、通斷，自帶24V 直流電源，滿足常見壓力變送器、壓力傳感器和壓力開關(guān)的測(cè)試要求。

2 裝置組成方案的應(yīng)用

2.1 設(shè)備連接

圖5 壓力變送器批量檢測(cè)方案Fig.5 Batch testing scheme of pressure transmitter

圖6 多臺(tái)壓力變送器同時(shí)連接示意圖Fig.6 Schematic diagram of simultaneous connection of multiple pressure transmitters

智能多通道壓力檢定裝置負(fù)責(zé)被檢的壓力連接和電測(cè)輸出通道的切換，標(biāo)準(zhǔn)壓力的輸出和被檢變送器輸出信號(hào)的測(cè)量由智能壓力控制器來完成，軟件負(fù)責(zé)控制和數(shù)據(jù)的采集和自動(dòng)計(jì)算。將被檢壓力變送器分別連接至對(duì)應(yīng)的連接頭上，使用測(cè)試線與每通道的接線裝置連接，連接后使用手動(dòng)通道切換功能驗(yàn)證被檢變送器輸出的電測(cè)值，避免出現(xiàn)虛接、斷路等情況。如輸出信號(hào)為（4 ～20）mA 的電流型變送器，零點(diǎn)輸出的電流值應(yīng)為4mA 左右。

2.2 通信方式

通過軟件進(jìn)行控制，裝置通過RS232 與計(jì)算機(jī)連接，當(dāng)多臺(tái)裝置級(jí)聯(lián)時(shí)，需分別與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。智能壓力控制器通過RS232、LAN 或WiFi 方式與軟件連接。

2.3 操作步驟

通過ACAL 檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件，進(jìn)行壓力變送器的檢定過程控制。根據(jù)壓力變送器檢定規(guī)程[2]，設(shè)置好被檢變送器編號(hào)、檢定點(diǎn)、駐留時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，軟件可自動(dòng)保存采集到的當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室溫濕度數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)按照設(shè)置好的參數(shù)開始工作。

2.3.1 預(yù)排液操作

按檢定規(guī)程要求[2]，正行程和反行程壓力點(diǎn)的設(shè)定都是從低壓到高壓，對(duì)于正負(fù)壓型、絕壓型、真空型壓力變送器，檢定時(shí)都是從負(fù)壓開始工作，導(dǎo)致氣液分離器的作用無法有效發(fā)揮，被檢儀表內(nèi)殘余的液體或細(xì)小顆粒雜質(zhì)可能進(jìn)入系統(tǒng)管路，造成隱患。使用預(yù)排液操作，在正式的正反行程檢定之前，就將殘余液體或細(xì)小顆粒雜質(zhì)排出，軟件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器和被檢儀表的測(cè)量范圍自動(dòng)設(shè)定預(yù)排液壓力，充分保護(hù)設(shè)備。

2.3.2 檢定過程

軟件向智能壓力控制器發(fā)出控制指令，并監(jiān)測(cè)控制器狀態(tài)，壓力控制及壓力判穩(wěn)由智能壓力控制器完成。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力值和壓力波動(dòng)度滿足設(shè)定要求時(shí)，壓力控制器示值變?yōu)榫G色，具備數(shù)據(jù)采集條件。

按壓力變送器檢定規(guī)程[2]，被檢壓力變送器檢定前應(yīng)將阻尼調(diào)整為0，在設(shè)定點(diǎn)壓力穩(wěn)定且滿足軟件設(shè)定的駐留時(shí)間之后，開始采集電測(cè)信號(hào)，掃描間隔為1s，采集順序?yàn)镃H(1)、CH(2)……CH(n)，每臺(tái)被檢在每個(gè)設(shè)定點(diǎn)采集一次，依次完成所有設(shè)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，作為該變送器在對(duì)應(yīng)上下行程的示值。軟件還可以直接定義設(shè)定點(diǎn)采集間隔時(shí)間、通道采集順序等信息。

整個(gè)示值檢定過程自動(dòng)完成，無需人工干預(yù)。

2.3.3 數(shù)據(jù)的處理

壓力變送器的檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)在軟件中，自動(dòng)完成最大允許誤差、最大回差、示值誤差、回程誤差的計(jì)算，并可根據(jù)用戶需要自定義模板，打印或?qū)С龇弦蟮脑加涗浐蜋z定證書。

3 結(jié)論

利用ConST125 智能多通道壓力檢定裝置，批量自動(dòng)采集被檢壓力變送器在不同壓力下完整的電測(cè)數(shù)據(jù)，只需一次升降壓即可完成6 臺(tái)壓力變送器的正反行程檢定，多臺(tái)級(jí)聯(lián)時(shí)，可支持同時(shí)檢定更多的壓力變送器，再配合強(qiáng)大的軟件功能完成被檢壓力變送器的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)計(jì)算，減少人為差錯(cuò)的同時(shí)，大幅提高了效率。特別適合于周期性、重復(fù)性、大批量的壓力變送器檢定工作。