壓力參數(shù)是工藝過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)重點(diǎn)，壓力變送器是自動(dòng)化儀表所有檢測(cè)設(shè)備中最重要及數(shù)量最多的自動(dòng)化裝置。艾默生過(guò)程管理公司屬下的羅斯蒙特公司，自1969年開(kāi)啟微位移式變送器的新時(shí)代到如今，在壓力變送器這條路上已有50年歷程。方原柏老師將為大家分享這期間的變化，以及三代產(chǎn)品背后的一些技術(shù)驅(qū)動(dòng)。

壓力變送器的地位
壓力參數(shù)的測(cè)量，一直是工藝過(guò)程參數(shù)檢測(cè)的重點(diǎn)，它不僅只是檢測(cè)壓力，也包括負(fù)壓、絕對(duì)壓力、差壓的檢測(cè)，還涉及流量、液位、密度、重量、設(shè)備阻力等參數(shù)的檢測(cè)，一個(gè)工程項(xiàng)目的訂貨量往往能達(dá)到成百上千臺(tái)，如100萬(wàn)t/年乙烯、1000萬(wàn)t/年煉油一個(gè)項(xiàng)目的壓力變送器訂貨數(shù)量就達(dá)8000臺(tái)，所以是自動(dòng)化儀表所有檢測(cè)設(shè)備中最重要及數(shù)量最多的自動(dòng)化裝置。

早期的壓力參數(shù)的測(cè)量，除了就地壓力表外，還有兩類(lèi)設(shè)備，一類(lèi)是基地式壓力儀表，另一類(lèi)是單元組合儀表中的變送器類(lèi)儀表。
基地式壓力儀表，如水銀浮子式、雙波紋管式，它將測(cè)量部分、轉(zhuǎn)換部分、指示記錄部分及可能具有的運(yùn)算部分、調(diào)節(jié)部分全部集中在儀表殼體之內(nèi)，所以稱(chēng)為基地式儀表。水銀浮子式屬含水銀儀表，水銀有毒，對(duì)儀表使用、維護(hù)人員身體健康危害較大，國(guó)內(nèi)在上世紀(jì)六十年代后期已淘汰，并用雙波紋管式取代水銀浮子式用于檢測(cè)壓力，但因?yàn)闊o(wú)遠(yuǎn)傳、體積龐大、量程不可調(diào)、準(zhǔn)確度較低等原因，用量越來(lái)越少了。

隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了單元組合儀表，將上述基地式儀表綜合功能的每一項(xiàng)功能交給一類(lèi)儀表完成，如檢測(cè)功能交給變送器完成，顯示功能交給指示儀完成，記錄功能交給記錄儀完成，運(yùn)算功能交給運(yùn)算器完成，調(diào)節(jié)功能交給調(diào)節(jié)器完成，在各類(lèi)儀表之間，則采用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一信號(hào)聯(lián)系，如4-20mA、0-10mA等。

這樣變送器(transmitter)就誕生了，它的定義是能感受規(guī)定的被測(cè)物理量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的器件或裝置，變送器通常由敏感元件和信號(hào)變換器組成。就測(cè)量壓力、差壓類(lèi)信號(hào)的變送器來(lái)說(shuō)，被測(cè)物理量包括壓力、差壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓、液位、密度等等。

國(guó)內(nèi)在上世紀(jì)六七十年代大量使用電動(dòng)、氣動(dòng)單元組合儀表，其中測(cè)量壓力的變送器為力平衡式和矢量式變送器，準(zhǔn)確度約為1%。
上世紀(jì)六十年代美國(guó)儀器儀表市場(chǎng)上力平衡式氣動(dòng)變送器應(yīng)用較多，但存在易漂移、可動(dòng)部件多，維護(hù)量大等缺點(diǎn)。1969年，羅斯蒙特公司(Rosemount)將其申請(qǐng)的第一份專(zhuān)利——可變電容壓力傳感器轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品1151電容式壓力變送器(transmitter)，用電信號(hào)取代氣動(dòng)信號(hào)。電容式變送器在檢測(cè)壓力時(shí)傳感元件的位移和變形極小，從此開(kāi)始了微位移式變送器的新時(shí)代，在穩(wěn)定性、可靠性和準(zhǔn)確性方面，它前進(jìn)了一大步。此后，各大儀表廠商分別推出屬于微位移式壓力變送器，如電感式、擴(kuò)散硅式、振弦式、諧振式、陶瓷式等工作原理的變送器。

羅斯蒙特的誕生
羅斯蒙特公司于1964年注冊(cè)成立(見(jiàn)下圖)，公司第一個(gè)產(chǎn)品是航空用的溫度傳感器，1967年推出世界上第一臺(tái)兩線制溫度變送器，開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化市場(chǎng)。


成立之初的羅斯蒙特工程公司

1969年羅斯蒙特公司在休斯敦ISA展會(huì)上首次推出1151模擬電容式壓力變送器，受到了廣泛關(guān)注，壓力變送器開(kāi)發(fā)成功使羅斯蒙特從一家專(zhuān)業(yè)航空儀器制造商轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)程自動(dòng)化公司。1972年，一家公司一次訂購(gòu)了1000臺(tái)羅斯蒙特1151變送器，使羅斯蒙特公司在過(guò)程自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用。


早期人工裝配的1151型壓力變送器

1976年，艾默生過(guò)程管理公司收購(gòu)了羅斯蒙特公司，使其成為旗下生產(chǎn)各類(lèi)儀表產(chǎn)品的主力子公司。上世紀(jì)八十年代初期，國(guó)內(nèi)西安儀表廠首開(kāi)引進(jìn)國(guó)外儀器儀表技術(shù)的先河，從羅斯蒙特公司引進(jìn)當(dāng)時(shí)世界上最為先進(jìn)的1151型電容式壓力變送器制造技術(shù)。

在歷年美國(guó)“控制”(CONTROL)雜志讀者評(píng)選獎(jiǎng)中，羅斯蒙特公司均名列壓力變送器產(chǎn)品的第一名，早期的評(píng)選還列出票數(shù)的百分比，如羅斯蒙特公司2000年的評(píng)選得票62%，2004年評(píng)選得票73%，2008年評(píng)選得票65%，可見(jiàn)排名居后的廠家與羅斯蒙特公司的差距很大。

羅斯蒙特三代壓力變送器
從1969年推出1151模擬式壓力變送器算起，羅斯蒙特公司在變送器產(chǎn)品上一共開(kāi)發(fā)了三代產(chǎn)品：1151模擬電容式壓力變送器算第一代，1988年推出3051智能式變送器算第二代，2001年推出3051S數(shù)字化智能變送器算第三代。迄今為止，全球75個(gè)國(guó)家的85000家以上的客戶(hù)使用了羅斯蒙特公司的壓力變送器超過(guò)了1500萬(wàn)臺(tái)。

從國(guó)際上來(lái)看，日本富士公司FC系列變送器、日本日立公司EDR/EPR系列變送器也屬模擬式第一代產(chǎn)品；美國(guó)霍尼韋爾公司的ST3000變送器、日本橫河公司EJA變送器、德國(guó)E+H公司的Cerabar S變送器、美國(guó)福克斯波羅公司的I/A變送器、日本富士公司的FCX變送器、美國(guó)摩爾公司的XTC變送器、美國(guó)斯瑪公司的LD301、LD302變送器、德國(guó)西門(mén)子公司的SITRANS P DSIII變送器、德國(guó)ABB公司的MV2000T變送器屬智能式第二代產(chǎn)品；日本橫河公司的EJX變送器、美國(guó)霍尼威爾公司的ST3000/100變送器和德國(guó)ABB公司的2600T265系列變送器則可稱(chēng)為第三代數(shù)字化智能變送器。

作者：方原柏，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師，昆明儀器儀表學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，中國(guó)衡器協(xié)會(huì)技術(shù)專(zhuān)家委員會(huì)顧問(wèn)，《衡器》、《冶金自動(dòng)化》、《儀表世界》等雜志編委，曾出版《電子皮帶秤的原理及應(yīng)用》、《電子皮帶秤》、《工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)及應(yīng)用》、《有色金屬生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化》四本專(zhuān)著，發(fā)表論文350篇