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压力变送器原理选型及影响价格因素的浅析

作者:admin 发布日期: 2019-09-29 二维码分享

       变送器是工业实践中较为常用的一种传感器,广泛的应用在各种工业自控环境,在石油化工管道领域尤为突出,在电气仪表类物资采购中,也属于常用物资,因此本文将通过对常见变送器原理分析,对变送器选型进行浅析,并结合以往相应采购案例,对比导致变送器价格浮动的参数。

       变送器作为一种精密仪器,在石油石化行业扮演重要角色。变送器不仅可以通过一些常用量换算成预期需求的电量外,还可以将一些常用量放大。在当前各领域行业中,从功能角度,变送器可以分为压力变送器、一体化温度变送器、液位变送器等。在石油石化行业中,压力变送器常以应用非常广泛,使用非常普遍等原因,作为主要采买对象,本文也将以压力变送器做主要研究对象,对上述其余各功能变送器,后文附表中会对其进行诠释以及各自特点的分析。



       压力变送器主要工作表现在把石油石化常用受压信号传送到电子器件,通过AD转换,体现在电脑操作上,比如,如以水压为例,以水压产生压力的受压信号传送到电子器件,产生相应电流(目前大部分变送器电流为4~20mA),通过相应算法公式,压力变送器转换后的电流也通过压力产生的受压信号的增大而提升。

       宏观的来讲,压力变送器是以压力测量传感器来实现受到压力的大小,再通过模块电路,实现AD转换,得到可用范围内的电压或者电流。微观的来分析,压力体现在集成硅受压元器件上,迫使其受压产生形变,导致电桥产生作用,得到相应电压电流,再通过放大电路将前期得到的电压、电流放大并转换成可用于使用的电压或电流。

       压力变送器按着测量使用角度,可以分为压力变送器、差压变送器。顾名思义,前者是对压力的一种测量,后者是对压力差的测量,然而,压力变送器并非只能使用原理上这种功能,可以衍涉到其他非直接测量量,例如,可以通过两台压力变送器或者一台差压变送器,对上限和下限分别测量,得到电信号的差值,可体现液位的高低,也可以通过截流元器件对测量介质的流量和密度进行测量,体现压力变送器功能的强大和使用范围之广。压力变送器不仅可以从测量使用角度划分,也可以按照压力变送器的结构规模分类。由于压力变送器是直接接触被测液体介质,考虑到使用于石油石化行业,液体往往是有腐蚀性,对精度仪器产生破坏,造成维修等后续工作,基于此原因,将压力变送器划分成一般型和隔离型。一般型压力变送器是通过零保护变送器墨盒中的内膜与被测介质接触,而隔离型的压力变送器内膜中密封的是硅油,作为一种保护液存在于膜盒中,而接触被测介质的是压力变送器的外膜,当被测介质受压于外膜时,内膜中的硅油保护液将压力传递到一般膜盒上,而另一点,隔离型压力变送器相比于一般压力变送器优点在于不会将导压管膜盒室堵塞,由于被测介质常常带有污浊物质,经常性的会堵住膜盒甚至由于介质脱离变送器,会产生结晶,这样就迫使该介质从压力变送器中抽出,这样必定会导致压力变送器不能正常运作,甚至大面积瘫痪,延误工期。

       通常隔离型压力变送器采用法兰连接方式,使得隔离型压力变送器的感应膜片进入到被测出器件中,使得堵塞问题和结晶问题得到有效解决,从而被测介质也不会被抽取出。这种隔离型变送器的外膜盒和测量膜盒从连接形式上可以分成远传型和一体型两种。远传型就是外膜盒和测量膜盒是整体分离的,中间靠一根毛细管连接,可以与变送器安装于支架上,有利于维护;一体型隔离压力变送器外膜盒和变送器主体是合为一个单体,整体安装在设备上。连接方式更是简单易行,在设备和隔离型压力变送器上留好配对的螺纹,只需配套拧到一起即可。因为综上介绍,隔离型压力变送器的优点是不由质疑的,同样好的产品其设计和工艺也是不同的,这就导致隔离型压力变送器是一般压力变送器的三至四倍。


       对于变送器,针对压力量程范围都有配有相应的过载保护,而过载保护工艺的高低就决定其价格。过载保护作为一种安全因素,是不同种类压力变送器都不可忽略的一项,一般设计人员给定的采买数据中量程只是相对参考值,而实际情况并未考虑十分完全,超出量程的情况也时而发生,从经济以及减少损失的角度,合理的过载保护至关重要。过载保护也会因压力变送器种类的不同,而存在差异性的设计。

       高灵敏压力变送器通常为保证高精度,会牺牲一部分量程,通常量程较小,在设计阶段,通过凸台的方式得到呈现,形成方法有玻璃刻蚀技术、背部刻蚀技术、硅直接键合技术等。通常这种设计的压力变送器的腔体都相对较大,灵敏度的提升空间也相对减少,硅片利用率也下降,而且增加了工艺的难度,提升了压力变送器的价格成本。当前牺牲层结构压力变送器已成为主流方向,这主要是因为牺牲层结构压力变送器弹性膜片很薄,厚度可做到2um,甚至更薄。在这样薄的结构上,如果采用扩散硅或多晶硅薄膜作为牺牲层结构压力变送器的应变电阻,其厚度相对较大,对弹性膜片应力分布影响很大,不利于牺牲层结构压力变送器的性能优化,因此采用多晶硅纳米薄膜制作应变电阻更能发挥牺牲层技术的优点,也就加大了成本要求,继而使得整体价格提升。


     综上所述,足见压力变送器分类之广,种类之多,如何判断某种压力变送器的价格就变成了重中之重的问题,其中决定压力变送器价格因素就成了此项问题的关键。

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