| 淺析壓力變送器的工作原理、產(chǎn)品選型及市場價格 |
| 信息來源： 壓力變送器 | 2022-10-12 點擊量： 10172 |
在工業(yè)化迅速發(fā)展的大時代，缺少不了壓力變送器、流量計、液位計、密度計、差壓變送器等儀表把現(xiàn)場第一數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)焦た叵到y(tǒng)上，為整個工業(yè)自動化系統(tǒng)充當控制、檢測等一系列的眼睛，接下來華恒儀表為您解讀工業(yè)現(xiàn)場最前沿的壓力變送器使用情況。
本文談的變送器原理僅僅只談壓力變送器原理，壓力變送器常以高精密儀表類設(shè)備出現(xiàn)在采購范圍之內(nèi)，經(jīng)常以采購數(shù)量多，價格高等特點成為電氣儀表類主要采購對象，因此對其價格的把控成為至關(guān)重要一點。通過對壓力變送器原理分析，進而了解其選型的特點，通過實際采購工作經(jīng)驗，合理找出影響價格的因素。
變送器是工業(yè)實踐中較為常用的一種傳感器，廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)自控環(huán)境，在石油化工管道領(lǐng)域尤為突出，在電氣儀表類物資采購中，也屬于常用物資，因此本文將通過對常見變送器原理分析，對變送器選型進行淺析，并結(jié)合以往相應(yīng)采購案例，對比導(dǎo)致變送器價格浮動的參數(shù)。
變送器作為一種精密儀器，在石油石化行業(yè)扮演重要角色。變送器不僅可以通過一些常用量換算成預(yù)期需求的電量外，還可以將一些常用量放大。在當前各領(lǐng)域行業(yè)中，從功能角度，變送器可以分為壓力變送器、一體化溫度變送器、液位變送器等。在石油石化行業(yè)中，壓力變送器常以應(yīng)用*廣泛，使用*普遍等原因，作為主要采買對象，本文也將以壓力變送器做主要研究對象，對上述其余各功能變送器，后文附表中會對其進行詮釋以及各自特點的分析。
壓力變送器主要工作表現(xiàn)在把石油石化常用受壓信號傳送到電子器件，通過 AD 轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)在電腦操作上，比如，如以水壓為例，以水壓產(chǎn)生壓力的受壓信號傳送到電子器件，產(chǎn)生相應(yīng)電流（目前大部分變送器電流為 4~20mA），通過相應(yīng)算法公式，壓力變送器轉(zhuǎn)換后的電流也通過壓力產(chǎn)生的受壓信號的增大而提升。
宏觀的來講，壓力變送器是以壓力測量傳感器來實現(xiàn)受到壓力的大小，再通過模塊電路，實現(xiàn) AD 轉(zhuǎn)換，得到可用范圍內(nèi)的電壓或者電流。微觀的來分析，壓力體現(xiàn)在集成硅受壓元器件上，迫使其受壓產(chǎn)生形變，導(dǎo)致電橋產(chǎn)生作用，得到相應(yīng)電壓電流，再通過放大電路將前期得到的電壓、電流放大并轉(zhuǎn)換成可用于使用的電壓或電流。
壓力變送器按著測量使用角度，可以分為壓力變送器、差壓變送器。顧名思義，前者是對壓力的一種測量，后者是對壓力差的測量，然而，壓力變送器并非只能使用原理上這種功能，可以衍涉到其他非直接測量量，例如，可以通過兩臺壓力變送器或者一臺差壓變送器，對上限和下限分別測量，得到電信號的差值，可體現(xiàn)液位的高低，也可以通過截流元器件對測量介質(zhì)的流量和密度進行測量，體現(xiàn)壓力變送器功能的強大和使用范圍之廣。壓力變送器不僅可以從測量使用角度劃分，也可以按照壓力變送器的結(jié)構(gòu)規(guī)模分類。由于壓力變送器是直接接觸被測液體介質(zhì)，考慮到使用于石油石化行業(yè)，液體往往是有腐蝕性，對精度儀器產(chǎn)生破壞，造成維修等后續(xù)工作，基于此原因，將壓力變送器劃分成一般型和隔離型。一般型壓力變送器是通過零保護變送器墨盒中的內(nèi)膜與被測介質(zhì)接觸，而隔離型的壓力變送器內(nèi)膜中密封的是硅油，作為一種保護液存在于膜盒中，而接觸被測介質(zhì)的是壓力變送器的外膜，當被測介質(zhì)受壓于外膜時，內(nèi)膜中的硅油保護液將壓力傳遞到一般膜盒上，而另一點，隔離型壓力變送器相比于一般壓力變送器優(yōu)點在于不會將導(dǎo)壓管膜盒室堵塞，由于被測介質(zhì)常常帶有污濁物質(zhì)，經(jīng)常性的會堵住膜盒甚至由于介質(zhì)脫離變送器，會產(chǎn)生結(jié)晶，這樣就迫使該介質(zhì)從壓力變送器中抽出，這樣必定會導(dǎo)致壓力變送器不能正常運作，甚至大面積癱瘓，延誤工期。
通常隔離型壓力變送器采用法蘭連接方式，使得隔離型壓力變送器的感應(yīng)膜片進入到被測出器件中，使得堵塞問題和結(jié)晶問題得到有效解決，從而被測介質(zhì)也不會被抽取出。這種隔離型變送器的外膜盒和測量膜盒從連接形式上可以分成遠傳型和一體型兩種。遠傳型就是外膜盒和測量膜盒是整體分離的，中間靠一根毛細管連接，可以與變送器安裝于支架上，有利于維護；一體型隔離壓力變送器外膜盒和變送器主體是合為一個單體，整體安裝在設(shè)備上。連接方式更是簡單易行，在設(shè)備和隔離型壓力變送器上留好配對的螺紋，只需配套擰到一起即可。因為綜上介紹，隔離型壓力變送器的優(yōu)點是不由質(zhì)疑的，同樣好的產(chǎn)品其設(shè)計和工藝也是不同的，這就導(dǎo)致隔離型壓力變送器是一般壓力變送器的三至四倍。
綜上所述，足見壓力變送器分類之廣，種類之多，如何判斷某種壓力變送器的價格就變成了重中之重的問題，其中決定壓力變送器價格因素就成了此項問題的關(guān)鍵，本文將根據(jù) XX項目中對變送器中標廠家的報價進行分析。
在目前油氣田項目上應(yīng)用*廣泛的兩種壓力變送器按原理分為電容式和擴散硅式電容器。電容式壓力變送器通過檢測中心測量膜片與兩側(cè)測量室壁之間的電容變化來判別膜片受壓位移狀況。直接測量中心測量膜片（被測壓力直接作用處）的位移。且測量膜片可以加上巨大的預(yù)應(yīng)張力，使得金屬膜片位移所導(dǎo)致的應(yīng)力影響極小，所以精度較高。擴散硅壓力變送器有兩類，其中一類是將擴散硅電橋植入到檢測中心測量膜片上來判別膜片受壓位移狀況。將測量膜片感受的力傳導(dǎo)到一個擴散硅傳感器，通過擴散硅傳感器的輸出來得出被測壓力。由于壓力不是作用在傳感器上而是加了一次傳遞，所以相對精度低一些，一般精度在 0.2% 或 0.5%，且擴散硅元件品質(zhì)不一（多數(shù)變送器廠家不是自己生產(chǎn)擴散硅元件）導(dǎo)致質(zhì)量差別很大，但是價格很低。因此這是從原理上直接影響壓力變送器價格的主要因素。某氣田試采 EPC 項目變送器采購中標廠家，在投標文件中提供的型號及價格如下：XTG5 報價 6471 元，設(shè)定量程范圍0~40MPa；XTG4 報價 5546 元，設(shè)定量程范圍 0~10MPa相應(yīng)的招標文件中技術(shù)規(guī)格書為：操作壓力分別為 20 和3.5~6.7。不難看出在其他技術(shù)要求都相同的情況下，壓力是變量，這也直接影響到供應(yīng)商選型以及產(chǎn)品價格。
同樣，對比一下另一常用品牌在壓力范圍上的價格差異 :3151GP4A 與 3051GP3A 價 格 對 比 為：3348.72 元 和 3271.79元， 廠 家 壓 力 變 送 器 壓 力 標 準， 代 碼 2：-101.3531kPa 至1034.2155kPa（-14.7 至 150psi）， 代 碼 3：-101.3531kPa 至5515.816kPa（-14.7 至 800psi）。
3051GP4A2B21AI5M5T1 該供應(yīng)商提供的壓力變送器型號中*位數(shù)字 4 代表的是所適用范圍，較高量程的 -101.3531kPa至 27579.08kPa 變 送 器 價 格 要 高 于 -101.3531kPa 至5515.816kPa 變送器價格，這也說明了測量的量程或者范圍也直接影響壓力變送器的單價。
對于變送器，針對壓力量程范圍都有配有相應(yīng)的過載保護，而過載保護工藝的高低就決定其價格。過載保護作為一種安全因素，是不同種類壓力變送器都不可忽略的一項，一般設(shè)計人員給定的采買數(shù)據(jù)中量程只是相對參考值，而實際情況并未考慮十分完全，超出量程的情況也時而發(fā)生，從經(jīng)濟以及減少損失的角度，合理的過載保護至關(guān)重要。過載保護也會因壓力變送器種類的不同，而存在差異性的設(shè)計。
高靈敏壓力變送器通常為保證高精度，會犧牲一部分量程，通常量程較小，在設(shè)計階段，通過凸臺的方式得到呈現(xiàn)，形成方法有玻璃刻蝕技術(shù)、背部刻蝕技術(shù)、硅直接鍵合技術(shù)等。通常這種設(shè)計的壓力變送器的腔體都相對較大，靈敏度的提升空間也相對減少，硅片利用率也下降，而且增加了工藝的難度，提升了壓力變送器的價格成本。當前犧牲層結(jié)構(gòu)壓力變送器已成為主流方向，這主要是因為犧牲層結(jié)構(gòu)壓力變送器彈性膜片很薄，厚度可做到2um，甚至更薄。在這樣薄的結(jié)構(gòu)上，如果采用擴散硅或多晶硅薄膜作為犧牲層結(jié)構(gòu)壓力變送器的應(yīng)變電阻，其厚度相對較大，對彈性膜片應(yīng)力分布影響很大，不利于犧牲層結(jié)構(gòu)壓力變送器的性能優(yōu)化，因此采用多晶硅納米薄膜制作應(yīng)變電阻更能發(fā)揮犧牲層技術(shù)的優(yōu)點，也就加大了成本要求，繼而使得整體價格提升。
3151GP3A2B21AI5M5 與 3151GP3A2B21AE8M5 價格對比分別 為：3348.72 元（0.075%） 和 3271.79 元（0.065%）。不難發(fā)現(xiàn)，在參數(shù)基本相同的情況下，變送器的精度決定著其價格的高低。以目前市場情況角度觀察，精度國內(nèi)標準分為三擋，0.1%，0.2% 以及 0.5%。與國內(nèi)標準不一樣，國內(nèi)一些品牌的變送器*高精度可以達到 0.025%，多數(shù)進口品牌普通精度為 0.065% 或 0.075%，這樣高精度、并且應(yīng)用在石化行業(yè)需要高穩(wěn)定性，就需要技術(shù)要求更高的力敏芯片，經(jīng)激光調(diào)阻和先進的厚膜技術(shù)進行溫度補償、線性補償、信號放大、V/I 轉(zhuǎn)換、逆極性保護、壓力過載限流等信號處理，這無疑就加大了設(shè)計和制造成本。
本文就壓力變送器的原理和分類做了簡要分析，并結(jié)合實際工作，對比了幾款常用壓力變送器參數(shù)以及價格，找出影響其價格的相關(guān)因素，如檢測原理、測量范圍及壓力、精度。今后將多方面的積累相關(guān)采購任務(wù)，更加深度的研究影響壓力變送器價格因素，進而為相關(guān)采購工作帶來幫助。
儀器儀表是工業(yè)化進程的基石，只有選用工業(yè)現(xiàn)場選用合適的儀表，才能夠事半功倍，自動化流程才能夠更加自動化。
陜ICP備09007751號-1