变送器选型失误的分析
概述
在某工程工业锅炉项目仪表选型讨论会上，笔者看到两家公司的选型方案，其压力、差压变送器部分选用的是的eja变送器，部分采用产品ejx，档次是比较高的，总数约100多台，涉及锅炉烟气系统微压、微差压（量程≦6kpa）的变送器达数十台，约占总数的40%，其中有代表性的选型见表1。
表1 微压、微差压（量程≦6kpa）变送器选型
虽然从测量范围上看，上述选型中要求的测量范围均符合要求，但由于其测量范围均处于该变送器可测量范围的低端，量程比值均等于或大于16.7：1，从变送器选型要求量程比值应尽量小（例如小于10：1）的原则来看，上表所列的选型显然是不恰当的。本文将从实际使用度和温度对测量度影响两个方面分析为什么上述选型是不恰当的。
2 实际使用度分析
变送器类产品选型样本中所列度我们通常称之为“指标度”，eja110a的指标度为0.075%，ejx110a的指标度为0.04%（可选0.025%）。变送器实际使用（在环境温度、静压、电源电压相对稳定）时所能达到的度我们称之为“使用度”。
使用度通常可依据变送器选型样本中所列与量程比有关的度计算公式计算，通过计算，我们可以看到对大量程比的变送器来说，在某一量程比范围内，指标度和使用度是一致的，如超过这一量程比，使用度将低于指标度，而且降低的幅度是相当大的。
虽然大量程比变送器的可调量程范围很大，但当实际使用的量程比值很大时，使用度也下降得很厉害,所以大量程比变送器的真正可使用的量程比并不大。实际可使用量程比指的就是在这个范围内，变送器的指标度与使用度相等，超出实际可使用量程比的范围，变送器的使用度将低于指标度，度降低这是用户和厂家都不希望看到的结果。以表1为例，按厂家提供的资料，ejx110a的可测量范围是0.1~10kpa，但保证度0.04%的实际可使用的量程比是5：1（即测量量程≥2kpa）；eja110a的可测量范围是1~100 kpa，保证度0.075%的实际可使用的量程比是10：1（即测量量程≥10kpa）。计算所得变送器的使用度见表2
表2 微压、微差压（量程≦6kpa）变送器使用度
由表3可见，同一测量量程虽然可选l、m两个量程中的任何一个，但显然选择l量程更为恰当，其影响量大约小一倍。
其次分析ejx110a，由于这几个量程ejx产品的实际使用量程比较大，所以在环境温度变化28℃时的影响量也较大，如果仍选用eja产品中的120a（高度型hac,度为0.1%），两者在环境温度变化28℃时的影响量的比较见表4。
表4 ejx110a的l量程与eja120a的e量程环境温度变化28℃时的影响量
由表4可见，同一测量量程虽然可选ejx110a的l量程、eja120a的e量程两个量程中的任何一个，但显然选择eja120a的e量程更为恰当。因为它不仅价格便宜，而且在温度变化28℃时的影响量仅为ejx110a的l量程的1/4左右。这更进一步说明了即使是型的、zui高度的变送器，如果选型不当，用户实际使用时的度还远远不如相对老一点、指标度低一点的产品。在上述量程变送器的使用环境中，有的环境温度变化相当大，例如测量汽包水位差压变送器（表中量程1.58kpa）的环境温度变化可能超过50℃，这种情况下变送器的稳定性就变得非常差了。
除此之外，静压的影响也与温度影响相似，用户实际使用时的量程比越大，静压的影响也越大，实际使用的度则越低。
ejx产品样本中还有一组数据更形象地说明了实际使用时的量程比与度的关系：
资料中给出了整体度（total accuracy）的概念，它是衡量变送器整体性能的综合指标，包含了实际装置所有主要因素导致的测量误差，它提供了实际运行时总的误差和所能达到的真实综合度。资料提供的计算公式如下：
对ejx110a m量程 0.04%度的产品来说，当量程比为1：1，即所选量程为zui大量程（0~100kpa）时，横河公司给出的整体度指标是±0.12%；当量程比为5：1时，即所选量程为1/5zui大量程（0~20kpa）时，给出的整体度指标是±0.25%。这就告诉我们，厂家宣传的度指标是在恒温、恒静压等条件下的测试结果，并不是在实际使用条件下可以真正达到的度。这同时也让我们知道，即使在实际可使用量程比范围内，所选量程越接近zui大量程，其实际使用度越高。
首先分析eja110a的选型，1~100 kpa的量程代号为m ,如果选上面一档l，其可测量范围是0.5～10kpa，保证度0.075%的实际可使用的量程比是3.33：1（即测量量程≥3kpa）。对应1、1.58、2、3、4、6 kpa测量量程的使用度分别为0.175%、0.12%、0.1%、0.075%、0.075%、0.075%，均优于m量程，这说明选用m量程是不合适的。
其次分析ejx110a，由于ejx系列暂时未推出zui大量程仅为1kpa的120a产品，而在eja系列中目前已经有量程为0.1~1kpa的120a产品，虽然表面上看ejx度比eja高得多，但由于这几个量程ejx产品的实际使用量程比较大（约为33：1~20：1），所以使用度较低，如果仍选用eja产品中的120a（高度型hac度为0.1%），则不仅价格降低，而且实际使用度与ejx基本相当，这是因为eja120a的zui大量程仅为1kpa，所以这几个量程eja产品的实际使用量程比较小（约为3.3：1~2：1），较为接近zui大量程。经计算，对应0.3、0.4、0.5kpa量程的使用度分别为0.117%、0.1%、0.1%。如果再加上下一节所介绍的温度对测量度产生的影响，选用eja120微差压变送器将明显优于ejx。
3 环境温度对测量度影响分析
前面分析的度指标是在环境温度、静压、电源电压相对稳定时所能达到的度，而在实际生产过程中，环境温度、静压、电源电压等参数都可能变化。在这样的条件下，度指标还会降低。下面以环境温度变化的影响为例进行分析。
我们知道，周围环境条件对测量度的影响是以满量程的相对值表示，例如当环境温度变化28℃（50℉）时，eja110a的l量程的计算公式为：
±（0.08%量程+0.09%url）
m量程为：
±（0.07%量程+0.02%url）
式中：url为zui大量程，对l、m量程分别为10 kpa、100 kpa。
经计算，对1kpa、1.58kpa、2kpa、3kpa、4kpa、6 kpa的测量量程，环境温度变化28℃时的影响量对比见表3。
表3 eja110a的l、m量程环境温度变化28℃时的影响量