智能压力变送器卓越的可靠性已经成为影响压力变送器持续增长的重要因素之一。全世界压力变送器市场在今后五年中可期望以2.9%的综合年增长率增长。
智能压力变送器的性能,如可靠性、精度、长期漂移、过压保护能力等,不断在得到改善,且越来越好。特别是一些高性能的新版本,更是如此。新一级的智能压力变送器正在陆续出现。ARC高级分析家、研究报告的主要撰写人PaulaHollywood对这些智能压力变送器的定义是:精度高于±0,05%以上的产品。她还指出,对最终用户而言,智能压力变送器不断提高的可靠性还意味着更少的维护成本和过程运行时间。
全生命周期保修
智能压力变送器的生命周期有多长?一旦供应商们开始对高档次、智能压力变送器提供全生命周期保修,那么这样的保修期将低档次的变送器淘汰出局只是时间问题了。可以预期,今天仅在高档次变送器所使用的先进技术在未来低档次变送器中将变得很普通。
智能压力变送器正在流行
压力传感器和变送器之间传统的差异已经越来越模糊了。从外观上人们已经不再能够区分它们。它们的价格也已经具有可比性。ARC预言,随着过程工业向现场总线技术转移,具有模拟输出或者电压输出的厚膜电路型仪表结构实际上将受到欢迎。这些产品的特点是就地显示和编程接口都嵌入在数字通讯协议中,彻底地降低了封装成本和售价。由于这些智能压力变送器的体积更小,它们可以安装在以前的变送器无法安装的地方。
在一些成熟的市场开始出现新的市场驱动力压力变送器的性能不断改善,特别是比较新的智能压力变送器,其精度、可靠性、长期漂移和过压保护能力越来越好。新的市场驱动力,如现场仪表的管理、在线分析以及一些应用解决方案中的需要将成为影响用户对现有变送器进行更新或者升级的因素。这一点对比较发达的地区,如北美和欧洲,特别重要。那些地区基本上已经是饱和的成熟市场,特别是在那里资本扩张十分限。
在过程自动化领域,智能压力变送器所用的传感器品种达数十种,分类方法多种多样,技术性能各有特色。下面将这次展览会上直接展出、或具有代表性变送器所使用的传感器分别做介绍。
电容式:传感器由一个可动电极(测量膜片)和两个固定电极形成的差动电容组成,为了实现过载保护和防止腐蚀,两侧压力引入处还设计有隔离膜片,传感器焊接成一个整体。最早在Rosemount 1151变送器上使用,由于技术成熟、原理简单,我国企业通过引进消化,目前已掌握了生产制造技术,并广泛应用于变送器中,这是我国自主知识产权变送器中生产量最大,产值最高,应用最成功的产品。电容式传感器的最大优点是过载能力强,温度影响小(对称互补),缺点是电隔离性差,精度较低,长期稳定性较差。近几年Rosemount对传统1151式电容传感器进行了全面改进,推出了一体式共面电容传感器。该传感器的隔离膜片位于传感器模块底部,成共面型,不需要传统的夹紧法兰,清洗十分方便;测量膜片与传感器模块金属体进行了电气隔离,增强了传感器的电隔离性;再加上精密的加工和焊接技术,有效克服了精度和稳定性方面的缺点,性能十分优越。
硅压阻式:这种传感器在硅基底上,加工了四个压敏电阻,构成惠斯通电桥,电桥可检测压力和温度的变化。新型的硅传感器已向复合型发展,单晶硅基底除生成传统压阻传感器外,还集成了温度传感器和静压传感器(即附加一个电桥式压力传感器)。硅传感器的显著优点是传感器芯片加工容易,可方便地生成复合传感芯片,同时电子型传感器的精度高,长期稳定性好,无迟滞性;缺点是硅元件受温度影响大,特别对传感器灵敏度(量程)影响较大,过载能力差,低压测量困难。由于其传感芯片需要象电容传感器那样通过膜片隔离,这就对机械加工、焊接和传递液封灌技术提出了较高要求。展会上展出和应用该类型传感器的产品多如牛毛,但传感器模块(由芯片和隔离膜片组成),特别是三膜片差压式传感器模块,整体性能优良的却不是很多。国内厂家受机械加工等工艺的限制,其传感器模块性能与国外还有较大差距。目前,国内外基于这种传感器的变送器生产厂家最多,销量最大。国外,ABB、Honeywell、Siemens、Endress+Hauser和Foxbolo等公司的变送器都以这种传感器为主,近年Rosemount也推出了类似产品;国内,几乎所有变送器厂家都有基于硅压阻传感器的产品,但由于硅压阻差压传感器生产困难,以及温度补偿技术落后,产品普遍是压力型,并且是模拟式和低档次居多。