壓力變送器是石化行業(yè)自動(dòng)控制中運(yùn)用最多的丈量安裝之一。在大型的化工項(xiàng)目中，簡直包含了一切壓力變送器的應(yīng)用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫，以及各種材質(zhì)及特殊加工的遠(yuǎn)傳法蘭式壓力變送器。以揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯工程為例，它運(yùn)用了接近480臺各品種型的壓力變送器。在工程籌建階段，該工程籌建部的專家和工程師就希望能在至少2年時(shí)間內(nèi)全部壓力變送器牢靠運(yùn)轉(zhuǎn)，不呈現(xiàn)毛病。
目前，我國石化行業(yè)大量運(yùn)用的壓力變送器主要依托進(jìn)口，國產(chǎn)的壓力變送器在產(chǎn)種類類和性能方面和國外還有一定的差距。完成壓力傳感器的國產(chǎn)化，關(guān)于國度的經(jīng)濟(jì)和國防平安，復(fù)興民族產(chǎn)業(yè)等都具有重要意義。本文經(jīng)過比照研討在石化范疇運(yùn)用的國內(nèi)外幾種典型的壓力變送器，剖析了壓力傳感器國產(chǎn)化的關(guān)鍵所在。經(jīng)過努力，能夠突破基于傳感器的壓力變送器國外的壟斷位置，完成石化行業(yè)壓力傳感器的國產(chǎn)化。
1 石化行業(yè)對壓力變送器的需求和對壓力傳感器的請求
在現(xiàn)代化連續(xù)消費(fèi)的過程中，穩(wěn)定牢靠的壓力變送器是消費(fèi)工藝過程的有力保證。一旦呈現(xiàn)計(jì)量錯(cuò)誤，以至發(fā)作停機(jī)毛病，隨之而來的經(jīng)濟(jì)損失將是無法計(jì)數(shù)的。壓力變送器的穩(wěn)定性和牢靠性成為石化行業(yè)對壓力變送器的首要需求。
通常，壓力變送器的丈量會隨著工作環(huán)境和靜壓的變化而發(fā)作漂移。在一些微小的壓力或者差壓丈量場所，這個(gè)漂移很可能是比擬嚴(yán)重的。在不同的工作條件下，得到相對最正確的丈量，從而維護(hù)消費(fèi)的穩(wěn)定和保證工藝的分歧，是壓力變送器穩(wěn)定性的表現(xiàn)，也是石化行業(yè)對壓力變送器穩(wěn)定性的請求。
在穩(wěn)定性和牢靠性根底上，高精度是石化行業(yè)對壓力傳感器的更高需求?？刂频木_度取決于控制過程中丈量的精度。丈量精度越高，控制精確度也就越高。目前，多數(shù)壓力變送器的精度到達(dá)0．075％ ，能夠滿足石化行業(yè)丈量精度請求。
此外，石化行業(yè)對壓力變送器還有許多其他需求。例如：增加量程比可以增加壓力變送器運(yùn)用的靈敏性，給設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來便當(dāng)。當(dāng)工藝流程中某些反響條件的設(shè)計(jì)發(fā)作變化時(shí)，如，果變送用具有較大的量程比，意味著具有很好的通用性，工藝條件的變化根本不影響變送器的型號，大大減少了設(shè)計(jì)修正的工作量。同時(shí)，大量程比能夠減少工程中所用變送器的品種，減少備品備件庫存量，也減少了資金的積壓。
石化行業(yè)對壓力變送器的需求主要集中在牢靠性、穩(wěn)定性和高精度3個(gè)方面。其中，牢靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的構(gòu)造設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝程度和構(gòu)造資料。壓力變送器的穩(wěn)定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩(wěn)定性和丈量精度保證。與壓力變送器的丈量精度相對應(yīng)的是壓力傳感器的丈量精度和響應(yīng)速度，與壓力變送器的穩(wěn)定性相對應(yīng)的是壓力傳感器的溫度特性和靜壓特性以及長期穩(wěn)定性。石化行業(yè)對壓力傳感器的需求就表現(xiàn)在丈量精度、快速響應(yīng)、溫度特性和靜壓特性、長期穩(wěn)定性4個(gè)方面。
微壓力傳感器是采用半導(dǎo)體資料和MEMS工藝制造的新型壓力傳感器。與傳統(tǒng)壓力傳感器相比，微壓力傳感用具有精度高、靈活度高、動(dòng)態(tài)特性好、體積小、耐腐蝕、本錢低等優(yōu)點(diǎn)。純單晶硅的資料疲倦小，采用這種資料制造的微壓力傳感器的長期穩(wěn)定性好。同時(shí)，微壓力傳感器易于與微溫度傳感器集成，增加溫度補(bǔ)償精度，大幅進(jìn)步傳感器的溫度特性和丈量精度。假如將2個(gè)微壓力傳感器集成，又能夠完成靜壓補(bǔ)償，從而進(jìn)步壓力傳感器的靜壓特性。由此可見，微壓力傳感用具有許多傳統(tǒng)壓力傳感器不具備的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地滿足石化行業(yè)對壓力傳感器的需求。
2 當(dāng)前石化范疇正在運(yùn)用的傳感器及其構(gòu)造剖析
2.1 壓力變送器
硅微電容傳感器采用了對稱的差分電容構(gòu)，上下敏感電容的電極經(jīng)過傳感器上的導(dǎo)孔中涂敷導(dǎo)電層引出。當(dāng)硅油充溢導(dǎo)孔時(shí)，作用在浮動(dòng)模盒上的外部壓力由硅油傳導(dǎo)到傳感器兩端，擠壓硅片發(fā)作形變，從而改動(dòng)電容極板間距，招致電容的改動(dòng)。硅油的另一個(gè)作用是充任電容極板間的電介質(zhì)，圖2為微電容傳感器構(gòu)造圖。
傳感器的主體是由單晶硅構(gòu)成，側(cè)面是鋁電極，用于與引線銜接向外界傳送電容信號。傳感器的其他導(dǎo)電局部的組要成分都是金。差分電容的3個(gè)極板之間由陶瓷資料絕緣。
在傳感器靜電容量檢測電路中，富士公司采用了混有數(shù)字／模仿電路的ASIC，不只完成了高速檢測，而且，降低電路中電磁干擾帶來的檢測誤差，同時(shí)進(jìn)步了檢測精度、長期穩(wěn)定性和牢靠性。為FCX-AⅡ系列變送器構(gòu)造圖。
FCX-AⅡ系列變送器的另一個(gè)首創(chuàng)技術(shù)是基于雙溫度傳感器的溫度補(bǔ)償。經(jīng)過內(nèi)置在傳感器單元中的溫度傳感器和內(nèi)置在電子安裝中的溫度傳感器，分別對傳感器局部和電路局部停止溫度補(bǔ)償，進(jìn)步變送器的溫度特性。
2.2 西門子公司SITRANS P DSⅢ系列壓力變送器
采用西門子專利技術(shù)的硅資料傳感器，DSⅢ系列壓力變送器適用于各種壓力、差壓、絕壓和液位丈量。它應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，由傳感器單元和電子放大單元組成。傳感器單元包括差壓傳感器、絕壓傳感器和溫度傳感器。經(jīng)過絕壓傳感器和溫度傳感器，對差壓傳感器全量程范圍內(nèi)的靜壓特性和溫度特性停止充沛的計(jì)算補(bǔ)償，使DSⅢ系列差壓變送用具有十分優(yōu)良的靜壓特性和溫度特性，
DSⅢ系列壓力變送器有300年一次的毛病發(fā)作率，是為應(yīng)用于高平安和牢靠性請求的場所而設(shè)計(jì)的。只需一臺DSⅢ系列壓力變送器即可取得與2臺常規(guī)變送器相同的平安等級。這意味著裝置、運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)的本錢大大降低。DSⅢ系列壓力變送器的精度可達(dá)0．075％ ，5年長期漂移小于0．25％（實(shí)測1年）。
DSⅢ系列智能差壓變送器，構(gòu)造上具有獨(dú)立的壓力丈量敏感元件和共同的不起丈量作用的中心膜片。丈量元件兩端壓力經(jīng)過密封膜片和填充液傳送給硅壓力傳感器。當(dāng)壓力超越丈量極限時(shí)，過載維護(hù)膜片產(chǎn)生變形，直至其貼到丈量元件的內(nèi)壁上，以維護(hù)硅壓力傳感器防止過壓損壞。不起丈量作用的中心膜片構(gòu)造使DSⅢ系列壓力變送用具有極好的過壓維護(hù)才能。西門子硅傳感器采用壓阻式構(gòu)造設(shè)計(jì)。丈量膜片由于遭到所施加的差壓而變形，裝置在它上面的4只電阻應(yīng)變計(jì)的阻值隨之變化，并使得電阻橋路的輸出電壓與壓差成比例的變化。
在停止絕壓丈量時(shí)，DSⅢ系列變送器需求運(yùn)用絕壓丈量元件。被測壓力經(jīng)過隔離膜片和填充液傳送到絕壓傳感器，使丈量膜片發(fā)作形變。絕壓傳感器采用壓阻式構(gòu)造設(shè)計(jì)，丈量原理與差壓傳感器相同。
