合資壓力傳感器應(yīng)用于石化行業(yè)

DATE:2012-02-13

通過分析合資壓力變送器在石化行業(yè)的需求，小型化壓力變送器具有許多傳統(tǒng)壓力傳感器不具備的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足石化行業(yè)對壓力傳感器的要求。壓力變送器是石化行業(yè)自動(dòng)控制中使用最多的測量裝置之一。當(dāng)前石化領(lǐng)域正在使用的MEMS壓力傳感器及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn);對比國外廠商和合資廠商生產(chǎn)的壓力傳感器性能，明確了壓力傳感器的關(guān)鍵是傳感器長期穩(wěn)定性。
　　1、引言
　　壓力變送器是石化行業(yè)自動(dòng)控制中使用最多的測量裝置之一。在大型的化工項(xiàng)目中，幾乎包含了所有壓力變送器的應(yīng)用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫，以及各種材質(zhì)及特殊加工的遠(yuǎn)傳法蘭式壓力變送器。以揚(yáng)子石化某工程為例，它使用了接近500臺各種類型的壓力變送器。其中就有德國HELM公司的壓力產(chǎn)品，該工程籌建部的專家和工程師就希望能在至少2年時(shí)間內(nèi)全部壓力變送器可靠運(yùn)行，不出現(xiàn)故障。
　　目前，我國石化行業(yè)大量使用的壓力變送器主要依靠進(jìn)口，國產(chǎn)的壓力變送器在產(chǎn)品種類和性能方面和國外還有一定的差距。實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的國產(chǎn)化，對于國家的經(jīng)濟(jì)和國防安全，振興民族產(chǎn)業(yè)等都具有重要意義。本文通過對比研究在石化領(lǐng)域使用的國內(nèi)外幾種典型的壓力變送器，分析了壓力傳感器國產(chǎn)化的關(guān)鍵所在。通過努力，可以打破基于MEMS傳感器的壓力變送器國外的壟斷地位，實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)壓力傳感器的國產(chǎn)化。
　　2、石化行業(yè)對壓力變送器的需求和對壓力傳感器的要求
　　在現(xiàn)代化連續(xù)生產(chǎn)的過程中，穩(wěn)定可靠的壓力變送器是生產(chǎn)工藝過程的有力保障。一旦出現(xiàn)計(jì)量錯(cuò)誤，甚至發(fā)生停機(jī)故障，隨之而來的經(jīng)濟(jì)損失將是無法計(jì)數(shù)的。壓力變送器的穩(wěn)定性和可靠性成為石化行業(yè)對壓力變送器的首要需求。
　　通常，壓力變送器的測量會(huì)隨著工作環(huán)境和靜壓的變化而發(fā)生漂移。在一些微小的壓力或者差壓測量場合，這個(gè)漂移很可能是比較嚴(yán)重的。在不同的工作條件下，得到相對最正確的測量，從而維護(hù)生產(chǎn)的穩(wěn)定和保證工藝的一致，是壓力變送器穩(wěn)定性的體現(xiàn)，也是石化行業(yè)對壓力變送器穩(wěn)定性的要求。
　　在穩(wěn)定性和可靠性基礎(chǔ)上，高精度是石化行業(yè)對壓力傳感器的更高需求?？刂频臏?zhǔn)確度取決于控制過程中測量的精度。測量精度越高，控制準(zhǔn)確度也就越高。目前，多數(shù)壓力變送器的精度達(dá)到0.075%，可以滿足石化行業(yè)測量精度要求。
　　此外，石化行業(yè)對壓力變送器還有許多其他需求。例如：增加量程比能夠增加壓力變送器使用的靈活性，給設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來方便。當(dāng)工藝流程中某些反應(yīng)條件的設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)，如，果變送器具有較大的量程比，意味著具有很好的通用性，工藝條件的變化基本不影響變送器的型號，大大減少了設(shè)計(jì)修改的工作量。同時(shí)，大量程比可以減少工程中所用變送器的種類，減少備品備件庫存量，也減少了資金的積壓。
　　石化行業(yè)對壓力變送器的需求主要集中在可靠性、穩(wěn)定性和高精度3個(gè)方面。其中，可靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝水平和結(jié)構(gòu)材料。壓力變送器的穩(wěn)定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩(wěn)定性和測量精度保證。與壓力變送器的測量精度相對應(yīng)的是壓力傳感器的測量精度和響應(yīng)速度，與壓力變送器的穩(wěn)定性相對應(yīng)的是壓力傳感器的溫度特性和靜壓特性以及長期穩(wěn)定性。石化行業(yè)對壓力傳感器的需求就體現(xiàn)在測量精度、快速響應(yīng)、溫度特性和靜壓特性、長期穩(wěn)定性4個(gè)方面。
　　微壓力傳感器是采用半導(dǎo)體材料和MEMS工藝制造的新型壓力傳感器。與傳統(tǒng)壓力傳感器相比，微壓力傳感器具有精度高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)特性好、體積小、耐腐蝕、成本低等優(yōu)點(diǎn)。純單晶硅的材料疲勞小，采用這種材料制造的微壓力傳感器的長期穩(wěn)定性好。同時(shí)，微壓力傳感器易于與微溫度傳感器集成，增加溫度補(bǔ)償精度，大幅提高傳感器的溫度特性和測量精度。如果將2個(gè)微壓力傳感器集成，又可以實(shí)現(xiàn)靜壓補(bǔ)償，從而提高壓力傳感器的靜壓特性。由此可見，微壓力傳感器具有許多傳統(tǒng)壓力傳感器不具備的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足石化行業(yè)對壓力傳感器的需求。
　　3合資的壓力變送器
　　合資壓力變送器，如南京宏沐科技有限責(zé)任公司與德國HELM公司合作在MEMS壓力傳感器科研及其產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)行了一系列嘗試，在國內(nèi)工廠生產(chǎn)的HM系列壓阻式壓力變送器采用半導(dǎo)體擴(kuò)散硅壓力傳感器及專用放大電路組成，具有精度高、電路調(diào)試方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且具有一體化結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場的安裝和使用，外形小巧美觀，具有多種結(jié)口形式和多種引線方式。