羅斯蒙特公司先后推出了1151模擬電容式變送器、3051電容式智能變送器和3051S數(shù)字化智能變送器，新技術(shù)在變革著壓力變送器性能和應(yīng)用，昌暉儀表帶大家透過(guò)3051S數(shù)字化智能變送器看看壓力變送器發(fā)展趨勢(shì)。
第一代羅斯蒙特壓力變送器：模擬電容式變送器
這是中國(guó)人大量接觸的第一代國(guó)外變送器，除了DR型微差壓變送器的精度是0.5%以外，其余的大都是0.25%。其特點(diǎn)是采用可變電容工作原理，傳輸4-20mA模擬信號(hào)，就地顯示表頭為指針式，6:1左右的可變量程比，6個(gè)月的穩(wěn)定性。
當(dāng)西安儀表廠引進(jìn)1151模擬式變送器后，產(chǎn)品較高的穩(wěn)定性和低故障率，使它迅速占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)壓力變送器市場(chǎng)。1985年昆明焦化制氣廠選用了約兩百臺(tái)1151壓力變送器，直到2016年因進(jìn)口天然氣管道引入昆明致使該廠停產(chǎn)，約80%的變送器三十年后仍在現(xiàn)場(chǎng)使用，下圖為昆明焦化制氣廠熱電站使用的1151壓力變送器。
昆明焦化制氣廠熱電站使用的1151壓力變送器
當(dāng)后期推出第二代、第三代壓力變送器產(chǎn)品后，由于大量用戶仍然鐘情于1151變送器，羅斯蒙特公司在老產(chǎn)品中不斷注入新技術(shù)，使之智能化、數(shù)字化，如采用HART協(xié)議實(shí)現(xiàn)了1151變送器的智能化，量程比擴(kuò)大到15:1、40:1、50:1，精度提高到0.1%、0.075%，穩(wěn)定性增加到兩年。
第二代羅斯蒙特壓力變送器：3051智能變送器
1988年推出的3051智能式變送器具有以下特點(diǎn)：傳感元件采用微機(jī)械電子加工技術(shù)，安裝有測(cè)溫補(bǔ)償元件及大規(guī)模集成電路組成的電路板；靈活的共平面過(guò)程連接方式，小型化使尺寸和重量進(jìn)一步減少了50%；提高了變送器的性能，如量程比擴(kuò)大到100:1，精度提高到0.075%，響應(yīng)時(shí)間減少到100ms，穩(wěn)定性提高到5年；支持一系列數(shù)字通信選項(xiàng)，將HART或羅斯蒙特公司的DE通信添加到4-20mA模擬信號(hào)中，同時(shí)傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；變送器就地顯示表由模擬指針式改進(jìn)為數(shù)字式；可用手操器就地組態(tài)或在控制系統(tǒng)上遠(yuǎn)程組態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方設(shè)定或遠(yuǎn)方修改變送器組態(tài)數(shù)據(jù)。
將流量檢測(cè)元件與差壓變送器組合成一體化的差壓流量計(jì)(見(jiàn)下圖中左側(cè)第二臺(tái)變送器)很好解決了用戶在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常面臨的麻煩：泄漏點(diǎn)多，引壓管長(zhǎng)，檢查與維護(hù)工作麻煩。還創(chuàng)新地開(kāi)發(fā)了3095多參數(shù)變送器(見(jiàn)圖3中左側(cè)第一臺(tái)變送器)，將壓力、壓差(DP)和溫度測(cè)量結(jié)合成單一裝置，在需要溫壓補(bǔ)償?shù)目諝?、蒸氣及天然氣等?yīng)用場(chǎng)合，用于質(zhì)量流量的測(cè)量，在10:1的流量量程比范圍內(nèi)，精度可達(dá)到0.1%。
當(dāng)后期推出第三代壓力變送器產(chǎn)品后，又增加FF、PROFIBUS-PA現(xiàn)場(chǎng)總線選項(xiàng)和提供WirelessHART無(wú)線傳輸功能。
羅斯蒙特3051智能變送器
第三代羅斯蒙特壓力變送器：3051S數(shù)字化智能變送器
2001年，羅斯蒙特公司推出第三代3051S數(shù)字化智能壓力變送器(見(jiàn)下圖)，采用了新的檢測(cè)技術(shù)、安全儀表功能、自診斷功能和數(shù)字化通信能力。
3051S數(shù)字化智能變送器
下面聊聊3051S數(shù)字化智能壓力變送器的主要六個(gè)特點(diǎn)：
1、檢測(cè)技術(shù)先進(jìn)
3051S變送器采用超級(jí)模塊(SuperModule)設(shè)計(jì)及先進(jìn)的土星(Satum)雙傳感器檢測(cè)技術(shù)(見(jiàn)下圖)，額外的傳感環(huán)提供第二個(gè)電容測(cè)量做比較，減少滯后影響，使變送器零漂降低30%，過(guò)壓性能提高10倍；改進(jìn)了傳感膜頭制造工藝，提高了膜頭精度和靜壓性能；改進(jìn)充油工藝過(guò)程，優(yōu)化了產(chǎn)品性能；采用新的專(zhuān)用集成電路ASIC技術(shù)，使變送器線性更好，精度更高；超級(jí)模塊與單一電路板置于全焊接真空密封的不銹鋼殼體內(nèi)，因而消除了濕氣、粉塵及其它現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境對(duì)變送器測(cè)量的影響。
3051S變送器的超級(jí)模塊原理圖
①全焊接的密封設(shè)計(jì)；②316L不銹鋼外殼；③土星檢測(cè)技術(shù)；④共平面的過(guò)程隔離法蘭；⑤多總線輸出信號(hào)；⑥專(zhuān)用集成電路ASIC技術(shù)；⑦單一電路板
帶毛細(xì)管的遠(yuǎn)傳隔離密封式雙法蘭液位計(jì)常用于被測(cè)介質(zhì)有腐蝕性、有固體懸浮物、粘稠的場(chǎng)合，現(xiàn)在5m以上的高量程液位測(cè)量可以采用電子遠(yuǎn)程傳感器系統(tǒng)(ERS)，它取消了主法蘭和副法蘭之間的機(jī)械毛細(xì)管脈沖管線的連接，而采用主法蘭和副法蘭分別安裝兩個(gè)壓力傳感器，兩個(gè)壓力傳感器之間用電纜連接組成“ERS局域網(wǎng)”進(jìn)行同步數(shù)字差壓測(cè)量。電子遠(yuǎn)程傳感器系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間縮短、安裝維護(hù)成本降低、檢測(cè)精度提高。
2、安全性能可靠
3051S變送器是按IEC61508經(jīng)TüV認(rèn)證，符合IEC-61511(過(guò)程工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn))安全級(jí)別SIL2(單輸入量模式)、SIL3(雙輸入量冗余模式)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。首次采用整體安全回路的方式來(lái)進(jìn)行控制，安全數(shù)據(jù)和報(bào)警信息可在DCS操作界面中顯示，同時(shí)儲(chǔ)存在它的歷史記錄中，并能夠被傳送到AMS智能設(shè)備管理軟件中進(jìn)行統(tǒng)一歸檔和管理。
③自診斷能力強(qiáng)化
3015S還可進(jìn)行更高級(jí)別的診斷，不僅檢測(cè)自身運(yùn)行的異常，而且還能檢測(cè)通信路徑的完整性、過(guò)程本身的健康狀況和相關(guān)資產(chǎn)性能的異常。高級(jí)診斷功能可包括對(duì)引壓管堵塞、接線盒浸水故障進(jìn)行診斷。如發(fā)生堵塞時(shí)，雖然主變量未見(jiàn)明顯變化，但能監(jiān)測(cè)到主變量的過(guò)程噪聲發(fā)生改變，從而實(shí)時(shí)監(jiān)控堵塞的發(fā)生；如接線盒浸水，將導(dǎo)致回路中出現(xiàn)泄漏電流，相當(dāng)于回路中“并聯(lián)”或“串聯(lián)”了額外的電阻，泄漏電流和儀表輸出電流疊加在一起，導(dǎo)致DCS讀數(shù)異常。
④通訊協(xié)議更齊全
3051S變送器在4-20mA+HART、FF的基礎(chǔ)上增加了PROFIBUS-PA。
⑤新添無(wú)線傳輸功能
2008年，羅斯蒙特工程公司率先在全球推出符合過(guò)程自動(dòng)化無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)IEC 62591 WirelessHART的無(wú)線壓力變送器，使得眾多用戶在新設(shè)計(jì)或工藝過(guò)程需要增加更多監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，安裝更快速，維護(hù)更輕松，費(fèi)用更節(jié)省，操作過(guò)程中可視性更高。從2007年開(kāi)始的十一二年時(shí)間里，共投運(yùn)14000個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，總運(yùn)行時(shí)間約20億小時(shí)。
⑥性能指標(biāo)提升
3051S變送器的精度0.025%，量程比擴(kuò)大到200:1，響應(yīng)時(shí)間100mS，穩(wěn)定性達(dá)到10年以上。
下表簡(jiǎn)單對(duì)比了羅斯蒙特三代壓力變送器的性能。
羅斯蒙特公司五十年前問(wèn)世的1151電容式壓力變送器開(kāi)創(chuàng)了微位移式壓力變送器的新時(shí)代，三十一年前3051智能式壓力變送器和十八年前3051S數(shù)字化智能是壓力變送器的開(kāi)發(fā)也代表了當(dāng)時(shí)的最先進(jìn)產(chǎn)品水平。據(jù)說(shuō)羅斯蒙特公司新一代壓力變送器的研制工作早已開(kāi)始，由于精度等指標(biāo)已接近極限，所以未來(lái)羅斯蒙特壓力變送器發(fā)展重點(diǎn)放在自診斷等數(shù)字化功能的開(kāi)發(fā)上。
作者：方原柏
