【方原柏专栏】温度对压力差压变送器精确度的影响

1 概述

压力差压变送器的制造技术不断发展，产品的精确度已由上世纪六十年代的1%、0.5%提高到上世纪七八十年代的0.25%，在上世纪九十年代提高到0.1%、0.075%，近年来又提高到0.05%、0.025%。这个精确度指标通常是由变送器的制造厂商提供的，有的制造厂商称其为“参考精度”，原因在于这个精确度指标通常是在试验室恒温、恒湿及标准大气压条件下得到的，而在用户的实际生产现场，往往离试验室条件相差甚远，变送器的精确度是很难达到的，所以称为其“参考精度”可能更为合适。“参考精度”在实际使用时多半要打折扣，这个折扣有多大？怎么样才能不打或少打折扣？这是用户关心的。

作者以往曾介绍过压力差压变送器的量程比对精确度的影响，而另一个影响大的参数是使用温度，本文将介绍“参考精度”的试验室的条件、温度对压力差压变送器精确度影响的计算及实例分析。

2 “参考精度”的试验室的条件

在试验室得到“参考精度”的试验室条件也称为“参比条件”，按IEC60770标准规定，参比条件是，温度：20℃±2℃，推荐的极限值为15℃~25℃；环境湿度：65%±5%，推荐的极限值为45%~75%；大气压：86 kPa ~106kPa。但有的制造厂商的“参比条件”会稍稍偏离，如霍尼韦尔压力差压变送器的参比温度条件是25℃、环境湿度条件是10%~55%。以后计算温度变化范围时，就要以该厂家的参比温度为基准，如果该厂家未提供参比温度值，可取值为20℃。

3 温度影响的计算

制造厂商给出的温度变化对压力差压变送器精确度影响有以下几种形式：

给出一定温度变化范围的影响值

给出一定温度变化范围对零点、量程影响值或计算公式

给出一定温度变化范围对零点、量程的综合影响计算公式

3.1 计算公式

通常制造厂商会采用以下公式计算温度对压力差压变送器精确度影响：

TE=±[f1(URL/Span)+f2]                      （式1）

式中，TE——温度对压力差压变送器精度的影响

f1、f2——制造厂商给出的系数

URL——压力差压变送器的量程上限值

Span——用户设定的量程值

式中的URL/Span就是通常说的压力差压变送器的量程比，以量程比符号r代替URL/Span，公式及可简化为：

 TE=[f1 r +f2]                                  （式2）

但有的制造商给出温度对压力差压变送器精确度影响的是另一种形式的公式，如横河公司EJA-110E差压变送器M量程代号给出的28℃变化温度对零点精度和量程精度综合影响的数据：

±（0.02%URL +0.07%Span）

这个公式似乎与（式1）形式不一样，但实际上这是误差绝对值的计算公式，当我们用实际量程Span除以上一公式时，可得到温度对精确度影响的百分比值：

TE=±（0.02%URL/Span+0.07%）

TE=±（0.02% r+0.07%）

在作相关计算时，要注意以下几个问题：

不同制造厂商压力差压变送器计算温度影响的温度范围不一致，较多的厂商是28℃（50℉），其含义是在参比温度（如上面提到的20℃）基础上上下变化28℃。但也有采用10℃、20℃、30℃；还有的给出温度区间，如-10℃~+60℃；甚至还有的给出-10℃~+60℃、-40℃~-10℃和+60℃~+85℃三个区间不同的计算公式。

同一制造厂商不同系列的压力差压变送器给出的数值或公式肯定不一样，而同一系列不同型号甚至不同量程代号的压力差压变送器给出的数值或公式也往往不一样，需要查阅产品资料才能确定。

同一制造厂商同一系列同一型号不同量程代号的压力差压变送器给出的公式有的系数相差很大，如EJA-110E差压变送器，其F、M量程代号温度影响的计算公式分别为

F量程代号：TE=±（0.18% r+0.08%）

M量程代号：TE=±（0.02% r+0.07%）

公式中，f2相差很小，但微差压F量程代号与比中差压M量程代号相比，f1大了9倍，所以计算结果会相差很大。

3.2 一定温度变化范围的影响值

德国E+H公司PMC系列压力变送器给出的温度影响是±0.15%/10℃,在-20℃~+70℃之间变化时温度影响<1%。

重庆伟岸测器公司的SST₃差压变送器的参考精度为0.075%，量程比为6：1，在最大量程时，温度对零点、量程的综合影响为±0.25%/55℃，在最小量程时，温度对零点、量程的综合影响为±2%/55℃，这是量程比在小范围变化而影响非常大的一个实例。

重庆伟岸公司SST3差压变送器

3.3 一定温度变化范围对零点、量程的影响值或计算公式

压力差压变送器的制造厂商有的分别给出了温度对零点精度和量程精度影响的数据，如ABB公司2010TD差压变送器，样本中给出了在-40℃~+80℃之间对零点精度的影响（以TE_z表示）和量程精度的影响（以TE_s表示）的数据分别为0.1%，即TE_z=0.1%，TE_s=0.1%。但资料中又声明，TE_z还与量程比r有关，而具体数据并未给出。

日本富士公司FCX-AII系列压力差压变送器给出每变化28℃对零点的影响计算公式：

TE_z=（0.0125% r+0.075%）

3.4 一定温度变化范围对零点、量程的综合影响计算公式

霍尼韦尔公司STG870系列压力差压变送器温度变化50℃对零点、量程的综合影响计算公式：

TE=±（0.005% r+0.025%）

美国Smar公司LD302变送器的参考精度为0.075%，在量程代号为2~5（即最大量程范围是50kPa~25MPa）时，温度变化20℃对零点、量程的综合影响为：

TE=±（0.02% r+0.1%）

西门子公司SITRANS P DS Ⅲ差压变送器在-10℃~+60℃之间温度变化时，给出了温度对零点精度和量程精度的综合影响：

TE=（0.08 r +0.1）%

温度对压力差压变送器的影响在接近最大量程（即小量程比）时很小，但在接近最小量程（即大量程比）时影响就很大，有时甚至超出了我们的想象。比如西门子公司SITRANS P DS Ⅲ差压变送器温度对零点精度和量程精度的综合影响公式中，如果输入最大量程比100，则得到的结果TE为8.01%。而实际上早期的样本资料中，r前面的系数还是0.1，计算结果还将超过10%！即使是代表差压变送器最高水平的EJA-110E差压变送器，其M量程代号输入最大量程比100，则得到的结果TE为2.07%，与其参考精度0.055%相比大了37倍！再如F量程代号给出的28℃温度对零点精度和量程精度综合影响的数据：

TE=±（0.18% r +0.08%）

F量程代号总量程比为10：1，保证“参考精度”的量程比为2.5：1，将r值等于2.5、10分别代入上式，则所得TE分别为0.53%、1.88%，这相当于“参考精度”的9.6倍和34.2倍！

4 实例分析

以爱默生过程管理公司压力差压变送器各个时期的常规量程压力变送器为例，在表1中列出从上世纪八十年代起几代产品1151、3051、3051S压力变送器的温度影响。

表1  温度对爱默生过程管理压力变送器性能的影响

由表1可得到以下结论：

1) 压力变送器的性能一直在稳步提升

温度对测量精度影响计算公式中系数f1、f2由1151的0.2、0.18减少到3051的0.0125（0.025）、0.0625（0.125），3051S则进一步提升到0.0009（0.018）、0.025（0.08）。以1151为例，其f1、f2的数值分别是3051S的222倍和7.2倍。即使与3051S大量程比的系数f1、f2的0.018、0.08相比，也分别是其11.1倍、2.25倍。

2) 小量程比时，温度对压力变送器精度影响较小

以3051为例，在小量程比5：1时，温度对压力变送器精度影响值为0.125%，当量程比加大到10：1时，温度对压力变送器精度影响值为0.375%，似乎都还可以接受。而对3051S来说，在小量程比5：1时，温度对压力变送器精度影响值为0.0295%，当量程比加大到10：1时，温度对压力变送器精度影响值为0.034%，即使量程比加大到20：1时，温度对压力变送器精度影响值为0.098%，一般来说是可以接受的。

3) 大量程比时，温度对压力变送器精度影响非常大

以50%、100%最大量程比为例，1151压力变送器的量程比为7.5和15时，温度对压力变送器精度影响值为1.68%和3.18%，3051压力变送器的量程比为50和100时，温度对压力变送器精度影响值为1.375%和2.625%，3051S压力变送器的量程比为100和200时，温度对压力变送器精度影响值为1.88%和3.68%。可见在生产现场实际应用时，大量程比是不应该选择的，通常应选择10：1甚至更小的量程比。

爱默生过程管理公司3051S变送器

5 结束语

温度对压力差压变送器精度影响远比我们想象的要严重得多，如果压力差压变送器的使用现场温度变化剧烈（如北方在室外安装的变送器、高温设备旁安装的变送器）而对使用精确度又要求比较高的场合，除了应该选用高性能的产品外，尽量选用小量程比r的产品也是非常关键的。

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