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压力变送器

压力变送器的研究与发展现状

在石油、化工、电力、钢铁、轻工等行业的压力测量及压力变送黯塍与被质植现场仪表,通过各种新型的现场总线技术实现高速Ethernet与相对低速的现场总线的互连,以实现上层监控单元和现场智能设备的互连和互操作。系统的信息传输机制如下:当上层监控单元需要向现场设备发送信息时,它首先基于Ethernet和TCP/IP协议将信息发送给相应的新型现场总线以太网应用服务(比如PROFInet的代理机制),然后由该服务根据现场总线协议发送给相应的智能设备;现场设备向上层监控单元发送信息的过程与此相反。

 

  系统中的智能设备主要用于数据的采集、控制的输出以及实现一些简单的控制算法。系统的控制功能可以安排在网络中的任意一台'或同时安排在几台计算机上完成,真正实现了控制功能的全分散和多冗余,系统可靠性大大提高,并可实现多种复杂控制算法。计算机可以利用软件设计的高度灵活性,虚拟实现多种标准的现场总线站点,并在整个系统中起到核心作用。这样可以将不同的现场总线集成在一个分布式控制系统中,从而缓解不同现场总线标准统一和互操作的压力,保护生产厂家和用户的现有投资。当用户需要扩充系统规模时,可以采用任一种类的现场总线,实现多种现场总线的系统集成。由于Ethernet便于实现与Internet的无缝连接,该系统还支持通过Internet进行远程访问。

 

  交换式以太网技术的发展,提高了Ettemet的实时能力,使得工业以太网成为一种确定性网络,而Ethemet/IP、HSE、PROFInet、iLon等新型现场总线标准的推出,更是为较好地解决多现场总线的集成问题提供了技术基础。

 

  当前,各种形式的现场总线协议并存于控制领域。

 

  在一段时期内,会出现几种现场总线共存,同一生产现场有几种异构网络互连通信的局面。但是,发展共同遵从的统一的标准规范,真正形成开放式互连系统,是大势所趋。

 

  我国民族工控产品如PLC、DCS长期落后于国外,但对关键核心技术只有通过引进消化后方可掌握,现场总线技术的开放性策略无疑为我国工控界在国际市场上的发展带来了一个千载难逢的平等竞争机遇,当大家站在同一起跑线上时,就看谁捷足先登,抢先占领市场,把握主动权,最终领导市场。因此,企业们应当紧紧抓住这一契机,率先推出有中国特色的现场总线产品,开创中国自己的国际工控产品的名牌,从而翻开中国工控界发展的新篇章。GM GM通明抻销售额为12.74亿美元,预计到2007年可达到14.71亿美元,全世界压力变送器市场在今后5年中可期望以2.9%的综合年增长率增长。变送器卓越的可靠性已经成为影响压力变送器需求持续增长的重要因素之一。

 

  压力变送器的发展大体经历了四个阶段:早期压力变送器采用大位移式工作原理,如曾大量生产的水银浮子式差压计及膜盒式差压变送器,这些变送器精度低且笨重。

 

  20世纪50年代有了精度稍高的力平衡式差压变送器,但反馈力小,结构复杂,可靠性、稳定性和抗振性均较差。

 

  70年代中期,随着新工艺、新材料、新技术的出现,尤其是电子技术的迅猛发展,出现体积小巧,结构简单的位移式变送器。

 

  90年代科学技术迅猛发展,这些变送器测量精度高而且逐渐向智能化发展,数字信号传输更有利于数据采集。

 

  压力变送器发展至今已有电容式变送器、扩散硅压阻式变送器、差动电感式变送器和陶瓷电容式变送器等不同类型。

 

  扩散硅压力变送器司应用硅精蚀和硅晶片叠合两项尖端科技生产了新型扩散硅压力传感器并开发出具有精度高,重复性小,抗腐蚀的扩散硅压力变送器。1993年长沙矿山研究院开发了具有极高性价比的SBP800型扩散硅压力变送器,在首钢、长岭炼油厂等数十家大中型企业推广使用。其工作原理如。

 

  1.应变电阻2.硅膜片3.隔离膜片4.硅油过程压力通过隔离膜片、密封硅油传输到扩散硅膜片上、同时端的压力(大气压)作用于膜片的另一端。这样膜片两边的压差产生一个压力场,使膜片的一部分压缩,另一部分拉伸,在压缩区和拉伸区分别由两个应变电阻片,以感受压力引起的阻值的变化,从而将压力信号转换为电信号。此种SBP800型压力变送器可以测量316钢承载的任何液、气态介质。具体性能指标见表。

 

  电容薄膜式压力变送器电容薄膜式绝对压力变送器自80年代诞生至今有20年历史,由于它的精度高,耐腐蚀,耐污染,稳定性好,是国内外公认的检测低真空压力的理想仪表。美国的M.K.S公司是全球生产电容薄膜式压力变送器的主要生产厂家,至目前为止,它的年销售额已达上亿美元,涉及民用工业的各个领域,并在航天工业、核工业等军事工业中发挥着独特的作用。

 

  这种压力变送器是利用弹性薄膜在压差作用下产生压变引起电容变换的原理制成,它是由检测部分和转换电路组成,如所示。检测部分有真空腔及检测腔两个腔体。真空腔为全密封结构,经质谱检漏仪检漏合格后,通过长时间排气,最后将排气管密封形成的,并备有消气剂,消除残余气体,长期保持高真空。固定极板位于真空腔中,由极板引出线至腔外。检测膜片置于高真空的真空腔及连接低真空待测系统的检测腔之间,检测膜片为可动极板,其与固定极板形成一个平板电容器,有一定的电容值。被测的低真空压力通过检测孔进人检测腔,检测膜片产生挠曲,改变了其与固定极板的距离,电容值也随之改变。不同的低真空压力值决定不同的电容值。最后电容信号被输送到电路转换部分,电路转换部分将电容信号通过变换、整理、放大等环节,输出一个标准电压或电流信号。这个标准电信号是从电谷伯号而来,它与真空压力成正比。

 

  电容薄膜压力变送器示意图。消气剂2.真空腔3.极板引出线4.排气管5.固定极板6.检测膜片(虚线为挠曲后的位置)7.检测孔真空预冷试验机采用CPCD100Z型电容薄膜式压力GM通用酣蒿变送器作为真空室压力的测量。通过微处理机把信号输出在面板上……介质压力直接作用于陶瓷膜片,使测量膜片产生偏移。膜片位移产生的电容变化量与输入压力成一定的线性关系,经电子部件检测、放大并输出。

 

  陶瓷电容传感器示意、2.电极3.引脚4.陶瓷基座密封玻璃6.陶瓷膜片5.压力变送器性能对比压力变送器性能对比如下表所示。

 

  表各种压力变送器性能对比变送器种类型号测量范围/Pa输出信号/mA.dc供电电源/V.dc工作温度/*环境温度/*精度等级应用范围扩散硅压力变送器油、电力、水处理、轻工、制药电容薄膜式绝对座力变送器便于微处理机智能化控制、材质为镍基合金,耐腐蚀性能良好陶瓷厚膜压力变送器(介质不得凝固)适于全天候恶劣环境和多种腐蚀性介质陶瓷电容压力变送器力、钢铁、轻工业等厘力测量及现场控制三、智能型压力变送器20世纪90年代,现场总线技术迅速崛起,工业过程控制系统逐渐向具有双向通信和智能仪表控制的FCS(现场总线控制系统)方向发展。从而产生了新一代的智能压力变送器。它们的主要特点如下。

 

  自补偿功能如非线性、温度误差、响应时间、噪声和交叉感应等。

 

  自诊断功能如在接通电源时进行自检,在工作中实现运行检查。

 

  微处理器和基本传感器之间具有双向通信的功能,构成闭环工作系统。

 

  信息存储和记忆功能。

 

  基于上述功能,智能压力变送器的精度、稳定性、重复性和可靠性都得到提高和改善。其双向通信能力实现了计算机软件控制及远程设定量程等状态。

 

  智能型压力变送器主要分为带HART协议的和带485或RS232接口的两种类型。带HART协议的智能压力变送器是在模拟信号上迭加一个专用频率信号,实现模拟和数字同时进行通信。带RS232或485口的智能压力变送器内部将模拟信号A/D转换通过微处理器计算由D/A输出。RS232接口是异步通信协议接口,可与许多通信协议兼容。因此,后者应用非常广泛。

 

  天津商学院真空预冷实验室的一台日本制造的野莱真空预冷机组,实验过程需要采集真空室内的压力。购买WP401B型压力变送器(见),经上海理工大学开发数据采集中央控制器,使用ADAM4017传感器专用模块进行数据采集,最后通过RS232串行口与计算机连接输出信号。在计算机上使用AdvantechVisiDAQ软件,对采集到的压力信号进行输出。实验证明,此种智能压力变送器,工作稳定,采集数据快速准确,体现智能变送器的特点。

 

  美国Smar公司生产的LD301型智能压力变送器,采用高精度的电容式直接数字技术,精度高,量程宽,稳定性好,具有PID控制,能进行在线组态。这种变送器本身具有很高的循环寿命和抗冲击振荡性能。它的传感器膜片采用特殊处理的不锈钢和陶瓷材料,可与大多数工业介质直接接触。华北电管局所属大同一、二发电厂,张家口沙岭和下花园发电厂,北京一、二、三热电厂,石景山热电厂,天津一热电厂,唐山发电厂等均采用了LD301或由其和操作站构成系统完成控制要求。

 

    ARC的高级分析专家认为,随着现场总线技术继续发展,具有模拟输出或者电压输出的厚膜电路型仪表结构将备受欢迎。这些产品的特点是就地显示和编程接口都嵌入在数字通信协议中,彻底降低了封装成本和售价。由于这些压力变送器的体积更小,所以它们可以安装在以前的变送器无法安装的地方,如汽车或者医疗设备中。压力变送器的性能不断改善,特别是比较新的高性能变送器,其精度、可靠性、长期漂移和过压保护能力将越来越好。

压力变送器 http://www.zhenqiliuliangji01.com/product/product_3_22_1.html

点击次数:  更新时间:2015-11-20  【打印此页】  【关闭
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