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3051GP智能變送器在化肥生產(chǎn)中的應用分析
發(fā)布日期：2017/8/2 11:17:34
變送器在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用,是將被測的物理參數(shù)變換成標準的測量信號送入有關單元。以便實現(xiàn)集中檢測和自動調(diào)節(jié)。隨著生產(chǎn)工藝的日益復雜,對自動化系統(tǒng)的依賴性也越來越大,而傳統(tǒng)的現(xiàn)場儀表,無論在精度、重復性、可靠性、量程比等性能方面,均不能滿足高速發(fā)展的工業(yè)過程自動化的要求。3051GP智能變送器以其***越的性能和優(yōu)良的特性適應了工業(yè)自動化的發(fā)展需要,是工業(yè)自動化發(fā)展的方向之一。
引言
主要介紹應用在自動控制系統(tǒng)的采用先進的單晶硅諧振式傳感器的系列智能變送器的結(jié)構(gòu)原理、特點和應用時要注意的問題以及在化肥生產(chǎn)過程中的應用。
壓力變送器
一、3051GP智能變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理
3051GP智能變送器的結(jié)構(gòu)
變送器是由單晶硅諧振式傳感器和智能電氣轉(zhuǎn)換器兩部分組成。有很多用戶都使用過擴散硅變送器,容易把這兩種原理混淆,其實兩***之間有本質(zhì)的區(qū)別。
圖1RZ- 系列智能變送器工作原理
1、 膜盒組件
單晶硅諧振式傳感器是***塊單晶硅芯片上采用微電子機械加工技術(shù),在單晶硅芯片上制成兩個完全一致的H形狀的諧振梁,并以一定的頻率產(chǎn)生振動。其諧振頻率取決于梁的長度和張力,其梁的長度已經(jīng)確定,而張力是隨壓力變化而變化。從而把壓力的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化,對差壓采用頻率差分技術(shù),并將頻率差信號直接輸出到CPU進行運算和A/D轉(zhuǎn)換。
2、智能轉(zhuǎn)換器
3051GP智能變送器采用了大規(guī)模集成電路,并將放大器AISC化,減少了底部件,提高了放大器自身的可靠性,其體積也相對較高小。它是將單晶硅諧振式傳感器頻率差信號由CPU進行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理,然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成與變送器量程相對應的4～20MA模擬信號輸出。并在模擬信號上疊加一個BRAIN/HART數(shù)字信號進行通訊?？梢酝殖纸K端或DCS具有數(shù)據(jù)通訊功能的I/O卡通訊,進行數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。
(二)的傳感工作原理
單晶硅諧振式傳感器采用***精細加工工藝在單晶硅材料上制成兩個完全一致的H形狀的振動梁,并以一定的頻率產(chǎn)生振動。其諧振頻率取決于梁的長度及張力,而張力隨壓力的變化而發(fā)生變化,實現(xiàn)了壓力的變化轉(zhuǎn)換為頻率信號的變化;并采用頻率差分技術(shù),將兩頻率差數(shù)字信號直接輸出到高沖計數(shù)器。從而使傳感器具有遲滯誤差小、重復性好、分解能力和反應靈敏度一、直接輸出數(shù)字信號等特點。
(三)的優(yōu)良特性
1、精度高
由于傳感器使用的是單晶硅諧振式傳感器,其優(yōu)良的性能保證了測量的精度,變送器的精度可達到±0.075%,這是其他變送器無法比擬的。
2、穩(wěn)定性好
由于電路采用了特性修正存貯器,對采集到的溫度、靜壓數(shù)據(jù)通過CPU運算,修正因此產(chǎn)生的測量漂移。同時,智能轉(zhuǎn)換器采用了大規(guī)模集成電路,并將放大器AISC化,減少了底部件,提高了放大器的自身可靠性,使儀表具有非?？煽康姆€(wěn)定性和重復性。
3、靜壓特性好
由于兩個諧振梁加工工藝精密,尺寸完全一致,且處于同一表面,故在受壓后產(chǎn)生的頻率變化是相同的,其差值保持不變。因此,在靜壓引入儀表時對測量幾乎沒有影響,保證了測量的精度。
4、具有良好的單向受壓特性
3051GP智能變送器具有非常優(yōu)良的承受反復交替的高壓側(cè)、低壓側(cè)反復受壓的能力,其數(shù)值可大14Mpa。其受壓時間可達30S。其優(yōu)點是安裝時可以省去平衡閥,節(jié)省投資。另方面可以防止因誤操作或?qū)汗芏氯斐勺兯推鲉蜗蚴軌簱p壞,可以避免因此給企業(yè)造成的損失。
5、具有較高寬的測量范圍
3051GP智能變送器在常用的范圍內(nèi),其量程比為50:1,也可以為30:1～40:1。其接液部件材質(zhì)、本體和排氣閥材質(zhì)均采用JIS SUS316,膜盒材質(zhì)采用JIS SUS316L(膜片采用的是哈氏合***C-276),因此,寬的量程比,通用性的接液部件材質(zhì),附加規(guī)格的減少,可使變送器的實用性和通用性得以提高,給設計***和使用***帶來方便。
6、方便的組態(tài)能力和自診斷功能
變送器具有智能通訊功能,可以通過手持終端BT200或***DCS(具有現(xiàn)場通訊功能的I/O卡件)遠距離對變送器的量程、工程單位、運算功能、阻尼時間、位號等進行設置操作。并還可以對變送器進行故障診斷和特點調(diào)整。
二、在化肥生產(chǎn)中的一些應用
生產(chǎn)過程用的應用和實施方案
在化肥生產(chǎn)中,蒸汽一般用作生產(chǎn)原料、加熱、吹凈管道設備。當鍋爐的蒸汽負荷或燃料量變化時,不僅影響蒸汽壓力,同時還會影響汽包水位,并且汽包水位的變化表現(xiàn)為虛假水位特性,需要根據(jù)汽包壓力,K位差壓信號進行補償運算得出正確水位信號。
方案實施
將汽包水位信號通過連接件送入測量頭內(nèi)的傳感器,由差壓傳感器測量出水位差壓信號△p,由靜壓傳感器測量出飽和蒸汽壓力。電子模件按上位計算機或SFC智能現(xiàn)場通訊器根據(jù)程序的要求進行。
汽包水位壓力補償運算得到正確水位信號,最終由鍋爐給水控制系統(tǒng)實現(xiàn)汽包水位的自動調(diào)節(jié)。
三、在化肥生產(chǎn)中應用的心得
我廠在96年開始應用變送器,從多年使用的情況看,效果較高好,它具有故障率低,維護工作量少,使用壽命長等特點。針對使用中遇到的問題也總結(jié)出一些經(jīng)驗,在這里寫出來,僅供大家參考:
1、 孔板流量計上應用時,利用變送器的良好的單向受壓特性,直接安裝在孔板取壓管上,縮短導壓管的長度,利用工藝管道里的熱量保溫。既減少了儀表故障,又節(jié)省了運行費用。
2、 解決雙法蘭液位變送器的氫滲問題,測量介質(zhì)含氫量較高高時,雙法蘭的膜片易產(chǎn)生氫滲,使膜盒內(nèi)缺少硅油,膜片外凸。加裝彎頭填充隔離液。經(jīng)試運行,效果明顯得到改善。還有一種方法就是采用鍍***膜片。
3、 對測量有氨的介質(zhì)要采用聚四氟乙烯密封墊圈,原標配的橡膠密封墊圈使用高段時間后會被腐蝕,從而造成泄漏。
4、3051GP智能變送器具有智能通訊功能,可以通過手持終端BT200遠距離對變送器的量程、工程單位、運算功能、阻尼時間、位號等進行設置操作。并還可以對變送器進行故障診斷和特點調(diào)整。