變送器在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用,是將被測(cè)的物理參數(shù)變換成標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量信號(hào)送入有關(guān)單元。以便實(shí)現(xiàn)集中檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。隨著生產(chǎn)工藝的日益復(fù)雜,對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴性也越來越大,而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表,無論在精度、重復(fù)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(dòng)化的要求。RZS-3051GP智能變送器以其卓越的性能和優(yōu)良的特性適應(yīng)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展需要,是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的方向之一。
　  引言
　　主要介紹應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)的采用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(diǎn)和應(yīng)用時(shí)要注意的問題以及在化肥生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

　　一、RZS-3051GP智能變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理
　　(一) RZS-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(kuò)散硅變送器,容易把這兩種原理混淆,其實(shí)兩者之間有本質(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一塊單晶硅芯片上采用微電子機(jī)械加工技術(shù),在單晶硅芯片上制成兩個(gè)完全一致的H形狀的諧振梁,并以一定的頻率產(chǎn)生振動(dòng)。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(duì)差壓采用頻率差分技術(shù),并將頻率差信號(hào)直接輸出到CPU進(jìn)行運(yùn)算和A/D轉(zhuǎn)換。
　　圖2——H諧振梁原理
　　
圖3 傳感器受壓時(shí)諧振頻率的變化
 
　　2、智能轉(zhuǎn)換器
　　RZS-3051GP智能變送器采用了大規(guī)模集成電路,并將放大器AISC化,減少了零部件,提高了放大器自身的可靠性,其體積也相對(duì)較小。它是將單晶硅諧振式傳感器頻率差信號(hào)由CPU進(jìn)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(duì)應(yīng)的4～20MA模擬信號(hào)輸出。并在模擬信號(hào)上疊加一個(gè)BRAIN/HART數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通訊。可以同手持終端或DCS具有數(shù)據(jù)通訊功能的I/O卡通訊,進(jìn)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超精細(xì)加工工藝在單晶硅材料上制成兩個(gè)完全一致的H形狀的振動(dòng)梁,并以一定的頻率產(chǎn)生振動(dòng)。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(shí)現(xiàn)了壓力的變化轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)的變化;并采用頻率差分技術(shù),將兩頻率差數(shù)字信號(hào)直接輸出到脈沖計(jì)數(shù)器。從而使傳感器具有遲滯誤差小、重復(fù)性好、分解能力和反應(yīng)靈敏度高、直接輸出數(shù)字信號(hào)等特點(diǎn)。
　　(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(cè)量的精度,變送器的精度可達(dá)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(duì)采集到的溫度、靜壓數(shù)據(jù)通過CPU運(yùn)算,修正因此產(chǎn)生的測(cè)量漂移。同時(shí),智能轉(zhuǎn)換器采用了大規(guī)模集成電路,并將放大器AISC化,減少了零部件,提高了放大器的自身可靠性,使儀表具有非常可靠的穩(wěn)定性和重復(fù)性。
　　3、靜壓特性好
　　由于兩個(gè)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(shí)對(duì)測(cè)量幾乎沒有影響,保證了測(cè)量的精度。
　　4、具有良好的單向受壓特性
　　RZS-3051GP智能變送器具有非常優(yōu)良的承受反復(fù)交替的高壓側(cè)、低壓側(cè)反復(fù)受壓的能力,其數(shù)值可大14Mpa。其受壓時(shí)間可達(dá)30S。其優(yōu)點(diǎn)是安裝時(shí)可以省去平衡閥,節(jié)省投資。另一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、具有較寬的測(cè)量范圍
　　RZS-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金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(shí)用性和通用性得以提高,給設(shè)計(jì)者和使用者帶來方便。
　　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或者DCS(具有現(xiàn)場(chǎng)通訊功能的I/O卡件)遠(yuǎn)距離對(duì)變送器的量程、工程單位、運(yùn)算功能、阻尼時(shí)間、位號(hào)等進(jìn)行設(shè)置操作。并還可以對(duì)變送器進(jìn)行故障診斷和零點(diǎn)調(diào)整。
　　二、在化肥生產(chǎn)中的一些應(yīng)用
　　生產(chǎn)過程用的應(yīng)用和實(shí)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(shè)備。當(dāng)鍋爐的蒸汽負(fù)荷或燃料量變化時(shí),不僅影響蒸汽壓力,同時(shí)還會(huì)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(hào)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算得出正確水位信號(hào)。
　　方案實(shí)施
　　將汽包水位信號(hào)通過連接件送入測(cè)量頭內(nèi)的傳感器,由差壓傳感器測(cè)量出水位差壓信號(hào)△p,由靜壓傳感器測(cè)量出飽和蒸汽壓力。電子模件按上位計(jì)算機(jī)或SFC智能現(xiàn)場(chǎng)通訊器根據(jù)程序的要求進(jìn)行。
　　汽包水位壓力補(bǔ)償運(yùn)算得到正確水位信號(hào),終由鍋爐給水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
　　三、在化肥生產(chǎn)中應(yīng)用的心得
　　我廠在96年開始應(yīng)用變送器,從多年使用的情況看,效果較好,它具有故障率低,維護(hù)工作量少,使用壽命長等特點(diǎn)。針對(duì)使用中遇到的問題也總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn),在這里寫出來,僅供大家參考:
　　1、 孔板流量計(jì)上應(yīng)用時(shí),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(dǎo)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(yùn)行費(fèi)用。
　　2、 解決雙法蘭液位變送器的氫滲問題,測(cè)量介質(zhì)含氫量較高時(shí),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(yùn)行,效果明顯得到改善。還有一種方法就是采用鍍金膜片。
　　3、 對(duì)測(cè)量有氨的介質(zhì)要采用聚四氟乙烯密封墊圈,原標(biāo)配的橡膠密封墊圈使用一段時(shí)間后會(huì)被腐蝕,從而造成泄漏。
　　4、RZS-3051GP智能變送器具有智能通訊功能,可以通過手持終端BT200遠(yuǎn)距離對(duì)變送器的量程、工程單位、運(yùn)算功能、阻尼時(shí)間、位號(hào)等進(jìn)行設(shè)置操作。并還可以對(duì)變送器進(jìn)行故障診斷和零點(diǎn)調(diào)整。

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