本文概述：
工業(yè)過程檢測與控制儀表按工作場合分為現(xiàn)場儀表與控制室儀表。現(xiàn)場儀表由壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、物位儀表、分析儀表、執(zhí)行機構等組成, 其中壓力儀表的比重占現(xiàn)場儀表的1/3左右, 因此壓力儀表的地位和作用十分突出。
壓力變送器工作室必須直接與被測介質(zhì)想接觸,常常在高溫、低溫、腐蝕、振動、沖擊等環(huán)境中運行，在工作現(xiàn)場能否正常運行，不僅取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，也取決于優(yōu)化的工程設計，合理的型號配置，以及正確的安裝維護。壓力變送器是流體行業(yè)中的關鍵原件，壓力變送器主要應用在以下幾個領域：
一、石油、石化、化工，與節(jié)流裝置配套，提供精確的流量測量與控制。可測量管道和貯罐的壓力和液位。
二、電力、城市煤氣、其他公司事業(yè)，要求高穩(wěn)定度和高精度的測量等場所。
三、紙漿和造紙，用于要求耐化學液體、耐腐蝕性液體之類的場所。
四、鋼鐵、有色金屬、陶瓷，用于爐膛壓力測量等要求高穩(wěn)定性，高精度測量等場所，用于在嚴格控制（溫度、濕度等）條件下要求穩(wěn)定測量的場所。
五、機械、造船，用于嚴格控制高精度條件下要求穩(wěn)定測量的場所。
總體來說，壓力變送器主要用來測量介質(zhì)的壓力以及液位。在我們的工業(yè)生產(chǎn)中，應用非常廣泛。
本文介紹了壓力測量的范圍、基本要求和壓力變送器的類型, 分析了國內(nèi)壓力變送器的現(xiàn)狀;并針對國內(nèi)壓力變送器產(chǎn)品存在的問題提出了自己的建議。
在工業(yè)過程檢測與控制中, 壓力儀表通過對壓力的檢測來為工業(yè)過程的安全運行、工序測控、污染處理、控制負荷、數(shù)據(jù)處理等提供可靠信息和保障。壓力儀表因被測對象的形態(tài)不同而分為表壓、絕壓、差壓。
表壓是相對于大氣壓而測得的壓力。該測量方式有正壓和負壓之分, 是常用的一種壓力測量方式。絕壓是相對于真空而測量的壓力。該測量方式在真空環(huán)境和系統(tǒng)中經(jīng)常用到。差壓是測量兩個不同位置的壓力差。測量對象往往是管道流量、密閉容器的液位和液體的比重等參數(shù)。壓力變送器就是實現(xiàn)上述壓力檢測和控制的產(chǎn)品。
壓力變送器
1 壓力變送器的基本要求
工業(yè)過程的壓力變送器使用的場合具有一定的特殊性, 其特征如下:
①全天候連續(xù)工作;②工作現(xiàn)場存在著油、水、汽;高低溫、振動、沖擊、電磁干擾、射頻干擾以及潮氣、易燃易爆等惡劣條件;③測量介質(zhì)有蒸汽、水、油以及酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)和有機溶液。因此對壓力變送器來講, 就必須使產(chǎn)品滿足上述特殊要求。
隨著國內(nèi)工業(yè)自動化改造進程的逐漸加快, 壓力變送器應用范圍的不斷拓寬, 工業(yè)用戶對壓力變送器的穩(wěn)定性尤為關注。產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)效率對企業(yè)而言是非常重要的, 因而對檢測環(huán)節(jié)的壓力變送器的要求也很高。早期僅能穩(wěn)定運行6 ～ 12個月的壓力變送器已經(jīng)遠遠不能達到客戶的需要, 而現(xiàn)在要求變送器必須達到18個月以上。而且工業(yè)用戶對壓力變送器的故障率也提出了嚴格的要求。在一些重要作業(yè)環(huán)境中, 壓力變送器的故障率直接影響著用戶生產(chǎn)的安全性。
在現(xiàn)場應用中, 隨著自動化工程項目規(guī)模的逐漸擴大, 對壓力變送器現(xiàn)場安裝的難易程度也提出了更高的要求, 在保證儀表穩(wěn)定運行的前提下, 要求儀表的安裝更加便捷。
近些年, 產(chǎn)品市場競爭不斷加劇, 對產(chǎn)品質(zhì)量提出了新的要求,進而導致工業(yè)用戶對壓力檢測的精度也不斷提高。由原來的0.25 ～ 0.5級,已經(jīng)提升到0.1 ～ 0.075級。隨著工業(yè)網(wǎng)絡控制和通信的不斷發(fā)展, 對于壓力變送器, 除了要保證原有測量指標外, 還必須滿足網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的要求, 因此, 壓力變送器中的通信協(xié)議也成為工業(yè)用戶要求的指標之一。
2 常用的壓力檢測傳感器
將壓力轉換為電信號輸出的傳感器稱為壓力傳感器。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件(或應變計)組成。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉換為位移或應變, 然后由位移敏感元件(位移傳感器)或應變計(電阻應變計、半導體應變計)轉換為與壓力成一定關系的電信號。有時把這兩種元件的功能集于一體,如壓阻式傳感器中的固態(tài)壓力傳感器。壓力傳感器的發(fā)展趨勢是進一步提高動態(tài)響應速度、精度和可靠性以及實現(xiàn)數(shù)字化和智能化等。常用壓力傳感器有電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器、擴散硅式壓力傳感器、差動變壓器式壓力傳感器、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器(光纖傳感器)、振弦式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。
3 壓力變送器的類型和發(fā)展趨勢
測量壓力的變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。變送器有兩線制和四線制之分, 目前兩線制變送器主導市場有智能和非智能之分, 智能型變送器已逐步取代模擬型變送器;按應用場合之分又有普通型和防爆型;另外, 按應用工況變送器的主要種類如下:
①低(微)壓/低差壓變送器;
②中壓/中差壓變送器;
③高壓/高差壓變送器;
④絕壓/真空/負壓差壓變送器;
⑤高溫/壓力、差壓變送器;
⑥耐腐蝕/壓力、差壓變送器;
⑦易結晶/壓力、差壓變送器。變送器的選型通常根據(jù)安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性和應用介質(zhì)因素等綜合考慮。實際運用中分為直接測量和間接測量;其用途有過程測量、過程控制和裝置聯(lián)鎖。常見的變送器有普通壓力變送器、差壓變送器、單法蘭變送器、雙法蘭變送器、插入式法蘭變送器等。壓力變送器按測量機理來分, 常用的有電容式、電感式、擴散硅式、振弦式等。壓力變送器產(chǎn)品總的發(fā)展趨勢是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、高精度、高適應性和高安全性。目前數(shù)字智能式變送器正在主導壓力變送器的發(fā)展方向, 由于該類型變送器采用了*的檢測技術, 消除了潮氣、粉塵及其它現(xiàn)場惡劣環(huán)境對測量的影響, 精確度可達到0.05%、量程比擴大到200∶1、穩(wěn)定性和壽命達到5年以上, 通信協(xié)議更加完善, 并且通過安全認證, 總體性能指標可滿足大部分現(xiàn)場測量和控制要求, 所以得到工業(yè)客戶的廣泛關注。
4 目前國內(nèi)產(chǎn)品的現(xiàn)狀和存在的問題
4.1 現(xiàn)狀
我國壓力變送器由于下列原因?qū)е庐a(chǎn)品在低端水平徘徊:
①基礎材料差;②傳感器技術落后;③專業(yè)設備配套性差;④工藝基礎研究跟不上;⑤計量檢測技術落后;⑥人才分散, 協(xié)作性差, 各自為戰(zhàn)。
4.2 產(chǎn)品存在的問題產(chǎn)品存在主要問題有:①產(chǎn)品的精度不高;②可靠性和穩(wěn)定性差;③產(chǎn)品的整體設計不合理;④產(chǎn)品的維修率高;⑤環(huán)境適應性差。
4.3 產(chǎn)品生產(chǎn)情況
目前, 國內(nèi)壓力變送器生產(chǎn)狀況分四類:首先類是國外公司在國內(nèi)獨資設廠生產(chǎn);第二類是合資生產(chǎn);第三類是傳感器和整機都由國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn);第四類是一部分小企業(yè)購買國內(nèi)主流變送器廠商的傳感器和組件組裝生產(chǎn)。國外和在國內(nèi)獨資設廠生產(chǎn)及合資生產(chǎn)的變送器獨占國內(nèi)中市場, 而國內(nèi)主流企業(yè)生產(chǎn)和小企業(yè)組裝生產(chǎn)的變送器只能滿足中低端市場需求。
另外國內(nèi)企業(yè)與國外公司合資生產(chǎn)的產(chǎn)品比國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量好, 但是芯片等核心技術不是國內(nèi)的,所以整體上與水平相比存在一定的差距。但目前也出現(xiàn)了一些國產(chǎn)品牌產(chǎn)品質(zhì)量呈上升趨勢。特別是智能變送器的逐步成熟,使國產(chǎn)壓力變送器穩(wěn)定性和可靠性兩大“瓶頸有望得到一定程度的解決。
5 結束語
目前在國內(nèi)壓力變送器市場上, 國外品牌和合資生產(chǎn)產(chǎn)品優(yōu)勢依然十分明顯, 達到70%,因此, 我們國內(nèi)企業(yè)必須面對現(xiàn)實、迎接挑戰(zhàn), 找出自己的出路, 以下為幾點建議:
①在傳感器技術和專用芯片技術上必須有所突破, 必須研發(fā)生產(chǎn)出自己的高性能傳感器;②國內(nèi)企業(yè)必須打破技術, 互相交流和協(xié)作。國家可組織人才進行技術難關攻關;③對引進的產(chǎn)品進行分析,消化吸收、創(chuàng)新和發(fā)展, 開發(fā)出具有中國特色的產(chǎn)品;④加強專用設備的開發(fā), 以及計量標準的建立。國內(nèi)壓力變送器除了在傳感器技術上要掌握核心技術外, 還必須在材料、設備、工藝等方面不斷完善和提高, 如真空設備、精密加工設備、焊接設備、批量檢測手段和設備等。同時變送器所需的集成電路和補償軟件、通信協(xié)議等都需要進行自主研發(fā)。
上述工作單靠一兩個生產(chǎn)企業(yè)或科研院所是無法完成的, 因此各方面必須相互協(xié)作, 將資源充分整合起來, 細化分工、優(yōu)勢互補, 形成一個專業(yè)化、大協(xié)作的氛圍和有效機制, 這樣才能真正走出困境, 實現(xiàn)我國壓力變送器產(chǎn)品的整體突破。
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