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3051GP智能变送器在化肥生产中的应用分析
发布日期:2017-8-2 11:17:34
  变送器在自动调节系统中的作用,是将被测的物理参数变换成标准的测量信号送入有关单元。以便实现集中检测和自动调节。随着生产工艺的日益复杂,对自动化系统的依赖性也越来越大,而传统的现场仪表,无论在精度、重复性、可靠性、量程比等性能方面,均不能满足高速发展的工业过程自动化的要求。3051GP智能变送器以其卓越的性能和优良的特性适应了工业自动化的发展需要,是工业自动化发展的方向之一。
   引言
  主要介绍应用在自动控制系统的采用先进的单晶硅谐振式传感器的系列智能变送器的结构原理、特点和应用时要注意的问题以及在化肥生产过程中的应用。
压力变送器
  一、3051GP智能变送器的结构和工作原理
  (一) 3051GP智能变送器的结构
  变送器是由单晶硅谐振式传感器和智能电气转换器两部分组成。有很多用户都使用过扩散硅变送器,容易把这两种原理混淆,其实两者之间有本质的区别。
图1RZ- 系列智能变送器工作原理
  1、 膜盒组件
  单晶硅谐振式传感器是一块单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术,在单晶硅芯片上制成两个完全一致的H形状的谐振梁,并以一定的频率产生振动。其谐振频率取决于梁的长度和张力,其梁的长度已经确定,而张力是随压力变化而变化。从而把压力的变化转换成频率的变化,对差压采用频率差分技术,并将频率差信号直接输出到CPU进行运算和A/D转换。
  2、智能转换器
  3051GP智能变送器采用了大规模集成电路,并将放大器AISC化,减少了零部件,提高了放大器自身的可靠性,其体积也相对较小。它是将单晶硅谐振式传感器频率差信号由CPU进行数据数据处理,然后经A/D转换变成与变送器量程相对应的4~20MA模拟信号输出。并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通讯。可以同手持终端或DCS具有数据通讯功能的I/O卡通讯,进行数据传递和信息交换。
  (二)的传感工作原理
  单晶硅谐振式传感器采用超精细加工工艺在单晶硅材料上制成两个完全一致的H形状的振动梁,并以一定的频率产生振动。其谐振频率取决于梁的长度及张力,而张力随压力的变化而发生变化,实现了压力的变化转换为频率信号的变化;并采用频率差分技术,将两频率差数字信号直接输出到脉冲计数器。从而使传感器具有迟滞误差小、重复性好、分解能力和反应灵敏度高、直接输出数字信号等特点。
  (三)的优良特性
  1、精度高
  由于传感器使用的是单晶硅谐振式传感器,其优良的性能保证了测量的精度,变送器的精度可达到±0.075%,这是其他变送器无法比拟的。
  2、稳定性好
  由于电路采用了特性修正存贮器,对采集到的温度、静压数据通过CPU运算,修正因此产生的测量漂移。同时,智能转换器采用了大规模集成电路,并将放大器AISC化,减少了零部件,提高了放大器的自身可靠性,使仪表具有非常可靠的稳定性和重复性。
  3、静压特性好
  由于两个谐振梁加工工艺精密,尺寸完全一致,且处于同一表面,故在受压后产生的频率变化是相同的,其差值保持不变。因此,在静压引入仪表时对测量几乎没有影响,保证了测量的精度。
  4、具有良好的单向受压特性
  3051GP智能变送器具有非常优良的承受反复交替的高压侧、低压侧反复受压的能力,其数值可大14Mpa。其受压时间可达30S。其优点是安装时可以省去平衡阀,节省投资。另一方面可以防止因误操作或导压管堵塞造成变送器单向受压损坏,可以避免因此给企业造成的损失。
  5、具有较宽的测量范围
  3051GP智能变送器在常用的范围内,其量程比为50:1,也可以为30:1~40:1。其接液部件材质、本体和排气阀材质均采用JIS SUS316,膜盒材质采用JIS SUS316L(膜片采用的是哈氏合金C-276),因此,宽的量程比,通用性的接液部件材质,附加规格的减少,可使变送器的实用性和通用性得以提高,给设计者和使用者带来方便。
  6、方便的组态能力和自诊断功能
  变送器具有智能通讯功能,可以通过手持终端BT200或者DCS(具有现场通讯功能的I/O卡件)远距离对变送器的量程、工程单位、运算功能、阻尼时间、位号等进行设置操作。并还可以对变送器进行故障诊断和零点调整。
  二、在化肥生产中的一些应用
  生产过程用的应用和实施方案
  在化肥生产中,蒸汽一般用作生产原料、加热、吹净管道设备。当锅炉的蒸汽负荷或燃料量变化时,不仅影响蒸汽压力,同时还会影响汽包水位,并且汽包水位的变化表现为虚假水位特性,需要根据汽包压力,K位差压信号进行补偿运算得出正确水位信号。
  方案实施
  将汽包水位信号通过连接件送入测量头内的传感器,由差压传感器测量出水位差压信号△p,由静压传感器测量出饱和蒸汽压力。电子模件按上位计算机或SFC智能现场通讯器根据程序的要求进行。
  汽包水位压力补偿运算得到正确水位信号,最终由锅炉给水控制系统实现汽包水位的自动调节。
  三、在化肥生产中应用的心得
  我厂在96年开始应用变送器,从多年使用的情况看,效果较好,它具有故障率低,维护工作量少,使用寿命长等特点。针对使用中遇到的问题也总结出一些经验,在这里写出来,仅供大家参考:
  1、 孔板流量计上应用时,利用变送器的良好的单向受压特性,直接安装在孔板取压管上,缩短导压管的长度,利用工艺管道里的热量保温。既减少了仪表故障,又节省了运行费用。
  2、 解决双法兰液位变送器的氢渗问题,测量介质含氢量较高时,双法兰的膜片易产生氢渗,使膜盒内缺少硅油,膜片外凸。加装弯头填充隔离液。经试运行,效果明显得到改善。还有一种方法就是采用镀金膜片。
  3、 对测量有氨的介质要采用聚四氟乙烯密封垫圈,原标配的橡胶密封垫圈使用一段时间后会被腐蚀,从而造成泄漏。
  4、3051GP智能变送器具有智能通讯功能,可以通过手持终端BT200远距离对变送器的量程、工程单位、运算功能、阻尼时间、位号等进行设置操作。并还可以对变送器进行故障诊断和零点调整。
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