智能壓力變送器

智能壓力變送器的寫法

智能壓力變送器介紹

智能壓力變送器由智能傳感器和智能電子板兩部分組成，智能傳感器部分包括：電容式傳感器、測(cè)量膜片檢測(cè)電路、溫度傳感器和溫度補(bǔ)償電路等組成；智能電子板板部分包括：微電腦控制器及外圍電路組成，完成壓力信號(hào)到4～20mAdc的轉(zhuǎn)換。用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的壓力，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4～20mADC信號(hào)輸出。西森自動(dòng)化生產(chǎn)的智能壓力變送器可與HART手操器相互通訊，通過它進(jìn)行設(shè)定，調(diào)整壓力范圍，監(jiān)控或與上位機(jī)組成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)管道中弱腐蝕性液體、氣體、蒸汽的測(cè)量和控制系統(tǒng)。

原理

壓力變送器被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測(cè)量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其中之一執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號(hào)微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi)，即使斷電也保存完整。數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)與外部設(shè)備(如275型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測(cè)疊加在4-20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)。

組成

智能變送器一般是由傳感器、微處理器、存儲(chǔ)器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成。傳感器用來檢測(cè)被測(cè)量的信號(hào)，其所用材料因廠家而異。橫河EJA為硅諧振式，把被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅梁的振動(dòng)頻率；ST300的傳感器是擴(kuò)散硅復(fù)合半導(dǎo)體式，把被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅芯片電阻值的變化；1151、3051及富士的FCX-A/C是硅微電容式，通過測(cè)電容來獲得被測(cè)的差壓或壓力值，而8600系列智能變送器則為電感式。微處理器是智能變送器的核心，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算處理，如對(duì)檢測(cè)信號(hào)線性化、量程重調(diào)、函數(shù)運(yùn)算、工作單位換算及診斷與通訊功能。存儲(chǔ)器用來存貯供微處理器調(diào)用的各種常數(shù)、程序及變送器的組態(tài)等，現(xiàn)在一般都是可擦寫的。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，傳感器的檢測(cè)信號(hào)到微處理器須用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微處理器輸出4～20mA信號(hào)須用數(shù)模轉(zhuǎn)換器。智能變送器需要輸出一路數(shù)字信號(hào)與DCS進(jìn)行通訊，并附有一智能現(xiàn)場(chǎng)通訊器（SFC）或稱手操器來與變送器通訊。此外，智能變送器備有后備電源，以免停電時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)丟失。

選用

在壓力/智能壓力變送器的選用上主要依據(jù)：以被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn)，以節(jié)約資金、便于安裝和維護(hù)為參考。如被測(cè)介質(zhì)為高黏度易結(jié)晶強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合，必須選擇隔離型變送器。在選擇時(shí)要考慮它的介質(zhì)對(duì)膜盒金屬的腐蝕，一定要選好膜盒材質(zhì)，否則使用后很短時(shí)間就會(huì)將外膜片腐蝕壞，法蘭也會(huì)被腐蝕壞造成設(shè)備和人身事故，所以材質(zhì)選用非常重要。變送器的膜盒材質(zhì)有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質(zhì)等。在選用時(shí)要考慮被測(cè)介質(zhì)的溫度，如果溫度高一般為200℃~400℃，要選用高溫型，否則硅油會(huì)產(chǎn)生汽化膨脹，使測(cè)量不準(zhǔn)。在選用時(shí)要考慮稱重設(shè)備工作壓力等級(jí)，變送器的壓力等級(jí)必須與應(yīng)用場(chǎng)合相符合。從經(jīng)濟(jì)角度上講，外膜盒及插入部分材質(zhì)比較合適，但連接法蘭可以選用碳鋼、鍍鉻，這樣會(huì)節(jié)約很多資金。隔離型壓力變送器選用是選用螺紋連接形式的，這樣既節(jié)約資金安裝又方便。對(duì)于普通壓力和智能壓力變送器選用，也要考慮被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性問題，但使用的介質(zhì)溫度可以不考慮，因?yàn)槠胀ㄐ蛪鹤兪且龎旱奖韮?nèi)，長(zhǎng)期工作溫度為常溫，但普通型使用的維護(hù)量要比隔離型大。首先是保溫問題，在北方冬季零下，導(dǎo)壓管會(huì)結(jié)冰，變送器無法工作甚至損壞，這就需要增加伴熱和保溫箱等。從經(jīng)濟(jì)角度上來講，選用智能壓力變送器時(shí)，只要不是易結(jié)晶介質(zhì)都可以采用普通型變送器，而且對(duì)于低壓易結(jié)晶介質(zhì)也可以加吹掃介質(zhì)來間接測(cè)量（只要工藝允許用吹掃液或氣），應(yīng)用普通型變送器就是要求維護(hù)人員多進(jìn)行定時(shí)檢查，包括各種導(dǎo)壓管是否泄漏、吹掃介質(zhì)是否正常、保溫是否良好等，只要維護(hù)好，大量使用普通型變送器一次性投資會(huì)節(jié)約很多。從選用變送器測(cè)量范圍上來說，一般變送器都具有一定的量程可調(diào)范圍，將使用的量程范圍設(shè)在它量程的1/4~3/4段，這樣精度會(huì)有保證，對(duì)于微智能壓力變送器來說更是重要。實(shí)踐中有些應(yīng)用場(chǎng)合（液位測(cè)量）需要對(duì)變送器的測(cè)量范圍遷移，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝位置計(jì)算出測(cè)量范圍和遷移量，遷移有正遷移和負(fù)遷移之分。目前，智能壓力變送器已相當(dāng)普及，它的特點(diǎn)是精度高、可調(diào)范圍大，而且調(diào)整非常方便、穩(wěn)定性好，選用時(shí)應(yīng)多考慮。川儀橫河EJA、北京遠(yuǎn)東1751、霍尼韋爾ST3000、ARK800系列等，使用都非?？煽俊?/p>

注意

在安裝使用前應(yīng)詳細(xì)閱讀產(chǎn)品樣本及使用說明書，安裝時(shí)壓力接口不能泄露，確保量程及接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地，信號(hào)電纜線不得與動(dòng)力電纜混合鋪設(shè)，傳感器及變送器周圍應(yīng)避免有強(qiáng)電磁干擾。傳感器及變送器在使用中應(yīng)按行業(yè)規(guī)定進(jìn)行周期檢定。壓力變送器選用必知參數(shù)壓力變送器用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后轉(zhuǎn)變成4～20mADC信號(hào)輸出。而智能型壓力變送器可與HART手操器相互通訊，通過它進(jìn)行設(shè)定，監(jiān)控或與上位機(jī)組成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。購(gòu)買壓力變送器必須知道以下幾個(gè)參數(shù)。一、接液材質(zhì)我們要考慮的是壓力變送器所測(cè)量的介質(zhì)，一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼，如果你的介質(zhì)對(duì)316不銹鋼沒有腐蝕性，那么基本上所有的壓力變送器都適合你對(duì)介質(zhì)壓力的測(cè)量.如果你的介質(zhì)對(duì)316不銹鋼有腐蝕性，那么我們就要采用化學(xué)密封，這樣不但起到可以測(cè)量介質(zhì)的壓力，也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸，從而起到保護(hù)壓力變送器，延長(zhǎng)了壓力變送器的壽命.二、精度等級(jí)每一種電子式的測(cè)量計(jì)都會(huì)有精度誤差的，但是由于各個(gè)國(guó)家所標(biāo)的精度等級(jí)是不一樣的，比如，中國(guó)和美國(guó)等國(guó)家標(biāo)的精度是傳感器在線性度的部分，也就是我們通常所說的測(cè)量范圍的10%到90%之間的精度;而歐洲標(biāo)的精度則是線性度最不好的部分，也就是我們通常所說的測(cè)量反的0到10%以及90%到100%之間的精度.如歐洲標(biāo)的精度為1%，則在中國(guó)標(biāo)的精度就為0.5%。三、量程范圍一般傳感器測(cè)量的范圍為傳感器的滿量程70%是的，也就是現(xiàn)在要測(cè)量70bar的壓力，我們選壓力變送器的量程應(yīng)該選100bar.四、輸出信號(hào)現(xiàn)階段由于各種采集的需要，當(dāng)前市場(chǎng)上壓力變送器的輸出信號(hào)有很多種，主要4~20mA,0~20mA,0~10V,0~5V等等，但是比較常用的是4~20mA和0~10V兩種，在我上面舉的這些輸出信號(hào)中，只有4~20mA為兩線制（我們所說的輸出為幾線制不包含接地或屏蔽線），其他的均為三線制.五、介質(zhì)溫度由于壓力變送器的信號(hào)是通過電子線路部分轉(zhuǎn)換的，所以一般情況下，壓力變送器的測(cè)量介質(zhì)溫度為-30到+100度，如果溫度過高，我們一般采用的是冷凝彎來冷卻介質(zhì)，這樣相對(duì)讓廠家特地為你生產(chǎn)一個(gè)耐高溫的壓力變送器的成本會(huì)降低很多.六、測(cè)量介質(zhì)一般我們測(cè)量的是相對(duì)比較清潔的流體，我們就直接采用標(biāo)準(zhǔn)的壓力變送器就可以了，如果你所測(cè)量的介質(zhì)是易結(jié)晶的或粘稠的，我們一般采用的是外置膜片的或和化學(xué)密封共同使用，這樣會(huì)有效的阻止介質(zhì)堵住壓力測(cè)量孔.

應(yīng)用

現(xiàn)在的智能變送器一般都是既有數(shù)字信號(hào)又有模擬信號(hào)的混合式智能變送器，與DCS的通訊是以傳遞4～20mA模擬信號(hào)為主，然后在其上面疊加數(shù)字信號(hào)用來遠(yuǎn)程設(shè)定零點(diǎn)、量程以及對(duì)變送器的校驗(yàn)、組態(tài)和診斷等。它只是為和現(xiàn)有DCS兼容而設(shè)計(jì)的，是真正意義上的全數(shù)字式智能變送器（如現(xiàn)場(chǎng)總線型智能變送器）的過渡產(chǎn)品。與常規(guī)模擬變速器相比，智能變速器在應(yīng)用中具有以下特點(diǎn)：

1量程范圍寬，量程比大

智能變送器一般都具有寬廣的量程范圍，量程比大，從30：1到100：1，有的甚至達(dá)到400：1。變送器的量程比是指測(cè)量范圍（URV）與最小測(cè)量范圍（LRV）之比[1]。智能變送器量程與常規(guī)模擬變送器相比，的好處就是可以減少庫(kù)存量，同時(shí)可根據(jù)工藝要求，在不更換表的情況下隨時(shí)更改量程，而不用顧忌量程超限。例如中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司由于新增了3套三聚氰胺裝置，中間副產(chǎn)品CO2都要返回尿素裝置的中壓吸收塔進(jìn)行重新吸收，而吸收CO2就要大大增加進(jìn)人中壓吸收塔的氨量，這樣用來測(cè)氨的儀表量程要由原來的10t/h擴(kuò)大到30t/h，這時(shí)用智能變送器就非常方便，在線調(diào)整一下量程就可以了，不用重新更換儀表。如果是常規(guī)模擬變送器就要更換量程較大的新表。

2維護(hù)簡(jiǎn)單方便

用手持通信器與智能變送器通信可選在現(xiàn)場(chǎng)變送器接線端子處或主控室控制柜內(nèi)的接線端子處。這樣儀表檢修人員可在相對(duì)較安全、周圍環(huán)境較好的控制室來對(duì)變送器進(jìn)行量程修改、參數(shù)設(shè)置、儀表維護(hù)等工作。中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司尿素裝置有一測(cè)液氨罐液位的儀表，在開車階段總是指示有誤，原因是開車階段與生產(chǎn)正常階段液氨的密度不同造成儀表指示不準(zhǔn)。只能是開車時(shí)給變送器設(shè)一測(cè)量范圍，生產(chǎn)正常時(shí)再設(shè)一測(cè)量范圍。另外，開車時(shí)現(xiàn)場(chǎng)容易漏氨等有害氣體，儀表維護(hù)人員每次不得不戴著防毒面具來進(jìn)行處理。如果用智能變送器代替原先的模擬儀表，可以同時(shí)解決上述問題，在控制室就可對(duì)儀表進(jìn)行參數(shù)修改，保證了人員的人身安全。需要注意的是，手持通信器不能直接連在儀表控制回路中給變送器供電的電源兩端，原因是電源為低阻抗，手持通信器在它兩端無法讀取信息，一般要求回路電阻在250～600Ω，電阻太小不能通訊，電阻太大變送器工作就會(huì)異常。

3具有高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換功能

智能變送器一般有傳感器高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換的功能，用手持通訊器調(diào)整內(nèi)部參數(shù)即可。在生產(chǎn)中就遇到過這樣的問題，由于儀表已運(yùn)行多年，連接到變送器的導(dǎo)壓管因漏需要更換，更換后儀表投用時(shí)發(fā)現(xiàn)正負(fù)相導(dǎo)壓管接反（因?yàn)閷?dǎo)壓管較長(zhǎng)，又有伴熱管在一塊，正負(fù)相容易接反）。如果把2個(gè)導(dǎo)壓管互換工作量很大。而智能變送器有高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換功能，把表內(nèi)的參數(shù)“D45：H/LSWAP”項(xiàng)由NOROMAL（右側(cè)高壓，左側(cè)低壓）改為REVERSE（右側(cè)低壓，左側(cè)高壓），重新組態(tài)后表一切正常，很省時(shí)省力。

4智能變送器的固定輸出功能

這項(xiàng)功能在下列情況下使用起來比較方便：①當(dāng)變送器出現(xiàn)故障時(shí)，為保證生產(chǎn)設(shè)備和人身安全，或?yàn)楸ＷC產(chǎn)品質(zhì)量需要變送器輸出在一個(gè)固定值上。②在年度大修后，由于儀表控制回路中的各個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了檢修，需要在開車前對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行聯(lián)校，這時(shí)可以用手操器運(yùn)用智能變送器的固定輸出功能，找到菜單中的“OUTPUTSET（輸出設(shè)定）”項(xiàng)，一般可以設(shè)定3.8～21.6mA間的任一數(shù)值，聯(lián)校其所在整個(gè)回路是否正常。