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隨著油田智能化、數(shù)字化改造的深入開(kāi)展，智能化計(jì)量器具在油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用，起到了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、控制、報(bào)警、監(jiān)控等功能。為了保證計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，需要按照guojia檢定規(guī)程或校準(zhǔn)方法的要求開(kāi)展計(jì)量器具定期檢測(cè)工作。但是，部分計(jì)量器具存在因生產(chǎn)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行不能拆卸、計(jì)量器具連接部分銹蝕不易拆卸、運(yùn)輸和安裝過(guò)程易造成計(jì)量器具損壞、送檢期間需要配備大量備用表等問(wèn)題，使計(jì)量器具無(wú)法按期開(kāi)展檢測(cè)或造成檢測(cè)延遲，不能保證計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。因此，計(jì)量檢測(cè)工作需要走出實(shí)驗(yàn)室，深入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展檢測(cè)或比對(duì)，保證計(jì)量器具量值溯源或傳遞的可靠性。但是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境條件比較復(fù)雜，影響檢測(cè)結(jié)果的不確定因素較多，如溫度、高度、振動(dòng)、電磁等，難以滿(mǎn)足檢定規(guī)程的要求。以壓力變送器為例，探討溫度對(duì)其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。

在JJG 882—2004《壓力變送器》[1] 檢定規(guī)程中明確規(guī)定，檢定時(shí)環(huán)境溫度要求控制在（20±5）℃，而現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境難以控制在這個(gè)范圍。溫度變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)器及被檢壓力變送器兩方面。

1 溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的影響

JJG 882—2004《壓力變送器》[1] 檢定規(guī)程規(guī)定：“在現(xiàn)場(chǎng)條件下，經(jīng)分析因標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備引入的擴(kuò)展不確定度U 95 仍不超過(guò)被檢壓力變送器允許誤差覺(jué)對(duì)值的1/3～1/4時(shí)，方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。”這就需要在檢測(cè)前，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器是否滿(mǎn)足檢測(cè)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，也就是在進(jìn)行測(cè)量不確定度分析時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器輸入的B類(lèi)測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。

例如，一塊作為標(biāo)準(zhǔn)器的智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，測(cè)量范圍0～2.5 MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)0.05級(jí)，#大允許誤差為±0.001 25 MPa；輸出電流-30~30 mA，#大允許誤差為±0.02 %讀數(shù)、1 μA；溫度補(bǔ)償范圍：-10～50 ℃。被測(cè)壓力變送器測(cè)量范圍為 0～2.5MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)。

其中：ΔI為壓力變送器的輸出誤差，mA；I為壓力變送器的輸出電流，mA；I m 為壓力變送器輸出量程，mA；P為壓力變送器輸入壓力值，MPa；P m 為壓力變送器輸入量程，MPa；I 0 為壓力變送器輸出起始值，mA。輸入壓力對(duì)壓力變送器輸出誤差的靈敏度系數(shù)為：

輸出電流對(duì)變送器輸出誤差的靈敏系數(shù)為：

1.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

由于u( P )和u( I )彼此間相互好立，因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u c (ΔI ) 及有效自由度 v eff 分別為：

由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u c (ΔI ) 為5.44 μA。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u c (ΔI ) 接近正態(tài)分布，同樣可以查t分布得到 k 95 =1.96 。因此校準(zhǔn)時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的擴(kuò)展不確定度為：

被檢壓力變送器的允許誤差為80 μA。規(guī)范中要求校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備在校準(zhǔn)中引入的擴(kuò)展不確定度U 95 應(yīng)不超過(guò)被校壓力變送器允許誤差覺(jué)對(duì)值的1/4，即20 μA，因此本評(píng)定中標(biāo)準(zhǔn)器的選擇符合規(guī)范的要求。如果標(biāo)準(zhǔn)器選擇不能滿(mǎn)足要求，將會(huì)增大測(cè)量結(jié)果的不確定度。

2 溫度對(duì)被檢壓力變送器的影響

為了說(shuō)明環(huán)境溫度的變化對(duì)被檢壓力變送器的影響，需要通過(guò)大量的試驗(yàn)分析。

1）需要選擇試驗(yàn)的環(huán)境溫度。環(huán)境溫度的影響應(yīng)在制造商規(guī)定的溫度范圍內(nèi)測(cè)量，一般可參照使用說(shuō)明書(shū)；若未規(guī)定溫度值，根據(jù)GB/T 17214.1—1998《工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制裝置 工作條件 地衣部分：氣候條件》[2] 中各種場(chǎng)所等級(jí)的氣候條件參數(shù)和嚴(yán)酷度，選定溫度限制范圍。考慮各油氣田所在區(qū)域溫度情況，并參考17個(gè)壓力變送器廠家的使用說(shuō)明書(shū)，除去惡劣環(huán)境條件，選定在-20～50 ℃溫度限值范圍內(nèi)開(kāi)展試驗(yàn)。

2）選擇試驗(yàn)方法。在GB/T 17614.1—1998《工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)用變送器 第1部分：性能評(píng)定方法》[3]“7 試驗(yàn)程序和試驗(yàn)報(bào)告中規(guī)定：環(huán)境溫度試驗(yàn)方法詳細(xì)描述參照IEC 61298-3”，而GB/T 18271.3—2017《過(guò)程測(cè)量和控制裝置 通用性能評(píng)定方法和程序 第3部分：影響量影響的試驗(yàn)》[4] 等同采用IEC 61298-3。因此，試驗(yàn)方法主要參照 GB/T18271.3—2017中“5環(huán)境溫度影響”開(kāi)展試驗(yàn)。利用允差為±2 ℃，環(huán)境溫度的變化速率小于1 ℃/min的高、低溫試驗(yàn)箱溫度。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)壓力值以規(guī)程規(guī)定為主，按量程一般均勻選取5～6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（包括零點(diǎn)及滿(mǎn)量程）。將壓力變送器放入高、低溫試驗(yàn)箱中，以10 ℃為間隔，逐漸升溫（降溫）至溫度范圍上（下）限，待溫度穩(wěn)定且保持不少于3 h后，進(jìn)行溫度影響示值誤差試驗(yàn)。

對(duì)參與試驗(yàn)的26塊壓力變送器，分別讀取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算不同溫度下的壓力示值差，選出部分典型數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總（表2）。通過(guò)試驗(yàn)可以看出，壓力變送器的具有代表性的3種結(jié)果分別為：

1）除20 ℃合格，其他溫度點(diǎn)均不合格，如序號(hào)為1的壓力變送器。出現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題#主要的原因是溫度補(bǔ)償裝置出現(xiàn)問(wèn)題。傳感器是由金屬材料和半導(dǎo)體材料制作而成的敏感元件，它的靜特性與溫度有非常密切的關(guān)系，采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施對(duì)傳感器的溫度附加誤差進(jìn)行修正，可提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。傳感器的溫度補(bǔ)償一般可分為內(nèi)部補(bǔ)償和外部補(bǔ)償2種。內(nèi)部補(bǔ)償是通過(guò)設(shè)計(jì)傳感器的結(jié)構(gòu)，完善制造工藝，控制敏感材料特性等方式來(lái)減小溫度的影響；外部補(bǔ)償方式主要分為硬件補(bǔ)償方法和軟件補(bǔ)償。任何一部分出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致溫度補(bǔ)故障，使壓力變送器出現(xiàn)不合格，此種不合格的壓力變送器需返廠修理。因此，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，如果現(xiàn)場(chǎng)溫度無(wú)法控制，建議對(duì)于檢測(cè)不合格的壓力變送器送至實(shí)驗(yàn)室再次開(kāi)展檢測(cè)工作。

2）在所有的溫度下均合格，如序號(hào)為2的壓力變送器。該種壓力變送器性能穩(wěn)定、可靠，是系統(tǒng)計(jì)量中#期望的情況。

3）在-20℃時(shí)不合格，其他點(diǎn)均合格的壓力變送器，如序號(hào)4的壓力變送器；在-10℃、-20℃不合格，其它點(diǎn)合格的壓力變送器，如序號(hào)3的壓力變送器。

3 降低溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響的方法

1）標(biāo)準(zhǔn)器出廠時(shí)都有使用溫度補(bǔ)償范圍，在規(guī)定的范圍內(nèi)，溫度對(duì)其影響量較小，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度評(píng)定后，基本能夠滿(mǎn)足要求。如果溫度變化較大，標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)測(cè)量結(jié)果已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的影響，解決方法是：①可以選擇更高準(zhǔn)確度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器，以減小B類(lèi)不確定度評(píng)定時(shí)引入的不確定度分量；②對(duì)每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果給出測(cè)量不確定度。

2）在溫度對(duì)被檢壓力變送器影響的3種結(jié)果中，重點(diǎn)對(duì)第3種進(jìn)行分析。通過(guò)表2可以看出，-10 ℃和-20 ℃示值超差點(diǎn)均為壓力上限處。因此，可參照 GB/T 34073—2017《物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器規(guī)范》[5]“5.3有關(guān)影響量的影響”中規(guī)定（表3）。

依據(jù)表3可以看出，環(huán)境溫度變化量影響量在下限值溫度系數(shù)及量程溫度系數(shù)中可給予放寬。也就是說(shuō)，如果只是在零位及滿(mǎn)量程時(shí)示值超差，可根據(jù)每10 ℃給出的放寬量判斷壓力變送器是否符合要求。因此，可看出超差的5塊壓力變送器的#大示值誤差均在環(huán)境溫度影響量允許值范圍內(nèi)，而且現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器使用的壓力點(diǎn)一般在量程的1/3~2/3處，即可以判斷該類(lèi)壓力變送器可繼續(xù)在現(xiàn)場(chǎng)使用，對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的可靠性影響較小。通過(guò)溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器與被檢壓力變送器影響的分析，建議現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，環(huán)境溫度在0～40 ℃的開(kāi)展檢測(cè)工作；在規(guī)程規(guī)定的15～25 ℃的按檢定規(guī)程開(kāi)展檢測(cè)工作；超出15～25 ℃時(shí)，壓力變送器的零位及滿(mǎn)量程#大允許誤差應(yīng)放寬并給出測(cè)量結(jié)果不確定度。以此來(lái)確定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓力變送器的性能是否滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，提高計(jì)量數(shù)據(jù)的可靠性。