鄧樓泵站閘門(mén)荷重傳感器的靜態(tài)標(biāo)定方法

董慶杰，宋緩緩，劉 輝

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250109）

南水北調(diào)大型泵站的運(yùn)行基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，自動(dòng)化的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，通過(guò)傳感器傳送的數(shù)據(jù)為分析決策基礎(chǔ)，自動(dòng)化的成敗，很大程度上取決于傳感器能否測(cè)得數(shù)據(jù)，測(cè)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。傳感器的準(zhǔn)確標(biāo)定是確保傳感器的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)化輸出可靠性的重要環(huán)節(jié)。鄧樓泵站采用的ZWY—4HII 型閘門(mén)荷重測(cè)控儀主要由前置荷重傳感器及荷重變送器組成。荷重傳感器輸入信號(hào)：0～10 mV，采集荷重傳感器毫伏信號(hào)經(jīng)過(guò)AD 轉(zhuǎn)換處理成標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA 信號(hào)輸出直接供閘門(mén)荷重測(cè)控儀采集。

1 存在的問(wèn)題

閘門(mén)荷重測(cè)控儀在使用過(guò)程中主要問(wèn)題是左右荷重不一致，主要包括：1）荷重傳感器精度降低或損壞，線性關(guān)系不能滿足使用現(xiàn)狀，需進(jìn)行標(biāo)定；2）變送器損壞或輸入的0～10 mV 對(duì)應(yīng)的不是輸出4～20 mA 關(guān)系，需進(jìn)行標(biāo)定；3）閘門(mén)荷重測(cè)控儀損壞，維修更換。

2 閘門(mén)荷重測(cè)控儀標(biāo)定

標(biāo)定步驟主要為：通過(guò)對(duì)傳感器全量程等間距分點(diǎn)標(biāo)定；標(biāo)定過(guò)程中正反量程往復(fù)逐點(diǎn)標(biāo)定；從而列出傳感器線性關(guān)系曲線。

2.1 變送器標(biāo)定

變送器是采用AD 芯片，采集荷重傳感器毫伏信號(hào)經(jīng)過(guò)AD 轉(zhuǎn)換處理成標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA 信號(hào)輸出。可直接供儀表或PLC 及其他系統(tǒng)采集。接線示意如圖1 所示。

圖1 變送器接線示意

采用信號(hào)檢驗(yàn)儀輸出0～10 mV 電壓，接入s+，s-（v+與s-短接）。此時(shí)信號(hào)校驗(yàn)儀輸出電壓從0 遞增，在變送器端子I、24V 處接萬(wàn)用表，量取電流信號(hào)。正常情況下0～10 mV 對(duì)應(yīng)的是輸出4～20 mA 關(guān)系。

當(dāng)電壓為0 mV 時(shí)對(duì)應(yīng)的變送器輸出電流值應(yīng)為4 mA。如果不等于應(yīng)調(diào)整變送器的P1（零點(diǎn)調(diào)整），10 mV 時(shí)變送器輸出的電流值應(yīng)為20 mA。如果小于或大于應(yīng)調(diào)整變送器的P2。經(jīng)過(guò)調(diào)整后信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換信號(hào)。

2.2 荷重傳感器標(biāo)定

荷重傳感器被測(cè)重量y，與變送器輸出電流值x，關(guān)系表達(dá)式可表示為：

式中：k 為傳感器放大倍數(shù)，b 為常數(shù)。

荷重傳感器出廠值線性關(guān)系為0～5 T 對(duì)應(yīng)的重量是4～20 mA，則出廠值線性關(guān)系為：

安裝使用一段時(shí)間后，實(shí)際測(cè)量將被測(cè)重量從0 T 遞增至5 T 后再遞減得到線性關(guān)系為

兩者實(shí)際線性關(guān)系如圖2 所示。

圖2 荷重傳感器標(biāo)定線性關(guān)系

由圖2 可知，傳感器在使用過(guò)程中線性關(guān)系出現(xiàn)了漂移，由此導(dǎo)致了荷重顯示不準(zhǔn)的問(wèn)題。傳感器的靜態(tài)標(biāo)定,是在使用安裝前及使用過(guò)程中必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作。通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)量生成傳感器輸入與輸出的靜態(tài)特性曲線,可用來(lái)評(píng)定傳感器的特性如準(zhǔn)確度、精密度、線性度等。通過(guò)特性曲線也能確定誤差關(guān)系，再根據(jù)線性關(guān)系計(jì)算出傳感器輸出值與工程值的關(guān)系表達(dá)式，在PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換中實(shí)現(xiàn)過(guò)程信號(hào)到工程值的轉(zhuǎn)換，保證數(shù)據(jù)精度和可靠性。

2.3 閘門(mén)荷重測(cè)控儀損壞

采用信號(hào)檢驗(yàn)儀輸出4～20 mA 電流接入閘門(mén)荷重測(cè)控儀輸入信號(hào)，即可判斷閘門(mén)荷重測(cè)控儀是否損壞。

當(dāng)對(duì)變送器和閘門(mén)荷重測(cè)控儀故障查明處理后采用替換、對(duì)比等方法對(duì)荷重傳感器進(jìn)行判斷好壞即可。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定解決了閘門(mén)荷重測(cè)控儀在使用過(guò)程中左右荷重不一致的問(wèn)題，快速準(zhǔn)確的對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，方便快捷，對(duì)于泵站常用的傳感器的校核都可適用。

2）通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定找出了傳感器測(cè)量不準(zhǔn)確的原因。未經(jīng)標(biāo)定的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,同時(shí)會(huì)造成數(shù)據(jù)偏差較大。因此傳感器在安裝前及使用過(guò)程中必須進(jìn)行標(biāo)定，傳感器標(biāo)定是測(cè)量準(zhǔn)確性的重要保證。