變送器在自動調節系統中的作用,是將被測的物理參數變換成標準的測量信號送入有關單元。以便實現集中檢測和自動調節。隨著生產工藝的日益復雜,對自動化系統的依賴性也越來越大,而傳統的現場儀表,無論在精度、重復性、可靠性、量程比等性能方面,均不能滿足高速發展的工業過程自動化的要求。RZS-3051GP智能變送器以其卓越的性能和優良的特性適應了工業自動化的發展需要,是工業自動化發展的方向之一。
　  引言
　　主要介紹應用在自動控制系統的采用的單晶硅諧振式傳感器的系列智能變送器的結構原理、特點和應用時要注意的問題以及在化肥生產過程中的應用。

　　一、RZS-3051GP智能變送器的結構和工作原理
　　(一) RZS-3051GP智能變送器的結構
　　變送器是由單晶硅諧振式傳感器和智能電氣轉換器兩部分組成。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,其實兩者之間有本質的區別。
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械加工技術,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,其梁的長度已經確定,而張力是隨壓力變化而變化。從而把壓力的變化轉換成頻率的變化,對差壓采用頻率差分技術,并將頻率差信號直接輸出到CPU進行運算和A/D轉換。
　　圖2——H諧振梁原理
　　
圖3 傳感器受壓時諧振頻率的變化
 
　　2、智能轉換器
　　RZS-3051GP智能變送器采用了大規模集成電路,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,其體積也相對較小。它是將單晶硅諧振式傳感器頻率差信號由CPU進行數據數據處理,然后經A/D轉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數字信號進行通訊。可以同手持終端或DCS具有數據通訊功能的I/O卡通訊,進行數據傳遞和信息交換。
　　(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生變化,實現了壓力的變化轉換為頻率信號的變化;并采用頻率差分技術,將兩頻率差數字信號直接輸出到脈沖計數器。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高、直接輸出數字信號等特點。
　　(三)的優良特性
　　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、靜壓數據通過CPU運算,修正因此產生的測量漂移。同時,智能轉換器采用了大規模集成電路,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
　　RZS-3051GP智能變送器具有非常優良的承受反復交替的高壓側、低壓側反復受壓的能力,其數值可大14Mpa。其受壓時間可達30S。其優點是安裝時可以省去平衡閥,節省投資。另一方面可以防止因誤操作或導壓管堵塞造成變送器單向受壓損壞,可以避免因此給企業造成的損失。
　　5、具有較寬的測量范圍
　　RZS-3051GP智能變送器在常用的范圍內,其量程比為50:1,也可以為30:1～40:1。其接液部件材質、本體和排氣閥材質均采用JIS SUS316,膜盒材質采用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,附加規格的減少,可使變送器的實用性和通用性得以提高,給設計者和使用者帶來方便。
　　6、方便的組態能力和自診斷功能
　　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零點調整。
　　二、在化肥生產中的一些應用
　　生產過程用的應用和實施方案
　　在化肥生產中,蒸汽一般用作生產原料、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為虛假水位特性,需要根據汽包壓力,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智能現場通訊器根據程序的要求進行。
　　汽包水位壓力補償運算得到正確水位信號,終由鍋爐給水控制系統實現汽包水位的自動調節。
　　三、在化肥生產中應用的心得
　　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出一些經驗,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,測量介質含氫量較高時,雙法蘭的膜片易產生氫滲,使膜盒內缺少硅油,膜片外凸。加裝彎頭填充隔離液。經試運行,效果明顯得到改善。還有一種方法就是采用鍍金膜片。
　　3、 對測量有氨的介質要采用聚四氟乙烯密封墊圈,原標配的橡膠密封墊圈使用一段時間后會被腐蝕,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零點調整。

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