|
1.歷史回顧
壓力、差壓變送器是自動化儀表中最重要的一類，應用范圍很廣，除了可用于壓力、差壓測量之外，還可用于流量、液位、比重等其它參數(shù)的測量。它的銷售量非常大，據(jù)介紹，僅橫河川儀公司2004年的銷售量就達到10萬臺，而美國羅斯蒙特（Rosemount，艾默生過程管理的子公司）公司1151型和3051型年產(chǎn)量達到43萬臺，35年來的總產(chǎn)量超過800萬臺。而日本橫河(Yokogawa)公司自1991年推出EJA壓力、差壓變送器以來，總產(chǎn)量超過150萬臺。
上世紀六十年代至七十年代末期，我們通常使用的是國產(chǎn)力平衡式電動II型、III型變送器，精確度很低，性能也不穩(wěn)定，故障率較高。八十年代初期，西安儀表廠與美國羅斯蒙特公司合作，在西儀生產(chǎn)1151系列變送器，從而開創(chuàng)了國外高性能變送器快速進入中國市場的先例；隨后日本富士(Fuji)公司FC系列變送器、日本日立(HITACHI)公司EDR/EPR系列變送器也在我國上海自動化儀表一廠、蘭煉儀表廠、大連儀表廠引進生產(chǎn)。
而隨著國外儀器儀表公司變送器產(chǎn)品的大量涌入，我們逐步接受了包括美國霍尼威爾(Honeywell)公司、美國羅斯蒙特公司、日本橫河公司、德國E+H(Endress+Hauser)公司、美國福克斯波羅(Foxboro)公司、日本富士(Fuji)公司、日本日立公司、美國摩爾（Moore）公司、美國斯瑪(Smar)公司等生產(chǎn)的產(chǎn)品。
九十年代初期，四川儀表總廠與橫河公司合資成立重慶川儀橫河公司（后改成重慶橫河川儀公司），生產(chǎn)EJA系列變送器，同時通過川儀總廠及橫河公司在華的銷售網(wǎng)絡大力推銷，年銷售額快速增長，其風頭甚至蓋過羅斯蒙特公司的變送器類產(chǎn)品。ABB公司1999年推出MV2000T智能變送器后，也采用了與羅斯蒙特公司、橫河公司幾乎相同的方式，在中國尋求合作伙伴——上海威爾泰公司，合資建立生產(chǎn)線，并已經(jīng)取得了年銷售數(shù)萬臺的業(yè)績。近年來，由于跨國公司在中國變送器的銷售量大幅增長，除了日本富士公司與浙大中控儀表公司合作生產(chǎn)CXT變送器之外，德國西門子公司、德國E+H公司、ABB公司均已在中國建立自己的變送器生產(chǎn)線。由此可見，在中國變送器市場上的競爭將越來越激烈。
我們接觸了這么多的變送器，細想一下，應該可以大致按十年一代的周期將其分為模擬式、智能式、數(shù)字智能式三代產(chǎn)品。
2 第一代產(chǎn)品——模擬式變送器
我們早期使用的是國產(chǎn)力平衡式電動II型、III型變送器，精確度只能達到0.5%、1.0%，八十年代初期，西安儀表廠引進美國羅斯蒙特公司代表國外七十年代初期水平的1151系列變送器，除了DR型微差壓變送器的精確度是0.5%以外，其余的大都是0.25%，這是中國人大量接觸的第一代國外變送器。其特點是采用4~20mA信號傳輸?shù)哪M儀表，就地顯示表頭為指針式，量程比在6：1左右，精確度為0.25~0.5%，穩(wěn)定性6個月。前面提到的日本富士公司FC系列變送器、日本日立公司EDR/EPR系列變送器也屬同一時代的產(chǎn)品。 |
|
1.歷史回顧
壓力、差壓變送器是自動化儀表中最重要的一類，應用范圍很廣，除了可用于壓力、差壓測量之外，還可用于流量、液位、比重等其它參數(shù)的測量。它的銷售量非常大，據(jù)介紹，僅橫河川儀公司2004年的銷售量就達到10萬臺，而美國羅斯蒙特（Rosemount，艾默生過程管理的子公司）公司1151型和3051型年產(chǎn)量達到43萬臺，35年來的總產(chǎn)量超過800萬臺。而日本橫河(Yokogawa)公司自1991年推出EJA壓力、差壓變送器以來，總產(chǎn)量超過150萬臺。
上世紀六十年代至七十年代末期，我們通常使用的是國產(chǎn)力平衡式電動II型、III型變送器，精確度很低，性能也不穩(wěn)定，故障率較高。八十年代初期，西安儀表廠與美國羅斯蒙特公司合作，在西儀生產(chǎn)1151系列變送器，從而開創(chuàng)了國外高性能變送器快速進入中國市場的先例；隨后日本富士(Fuji)公司FC系列變送器、日本日立(HITACHI)公司EDR/EPR系列變送器也在我國上海自動化儀表一廠、蘭煉儀表廠、大連儀表廠引進生產(chǎn)。
而隨著國外儀器儀表公司變送器產(chǎn)品的大量涌入，我們逐步接受了包括美國霍尼威爾(Honeywell)公司、美國羅斯蒙特公司、日本橫河公司、德國E+H(Endress+Hauser)公司、美國福克斯波羅(Foxboro)公司、日本富士(Fuji)公司、日本日立公司、美國摩爾（Moore）公司、美國斯瑪(Smar)公司等生產(chǎn)的產(chǎn)品。
九十年代初期，四川儀表總廠與橫河公司合資成立重慶川儀橫河公司（后改成重慶橫河川儀公司），生產(chǎn)EJA系列變送器，同時通過川儀總廠及橫河公司在華的銷售網(wǎng)絡大力推銷，年銷售額快速增長，其風頭甚至蓋過羅斯蒙特公司的變送器類產(chǎn)品。ABB公司1999年推出MV2000T智能變送器后，也采用了與羅斯蒙特公司、橫河公司幾乎相同的方式，在中國尋求合作伙伴——上海威爾泰公司，合資建立生產(chǎn)線，并已經(jīng)取得了年銷售數(shù)萬臺的業(yè)績。近年來，由于跨國公司在中國變送器的銷售量大幅增長，除了日本富士公司與浙大中控儀表公司合作生產(chǎn)CXT變送器之外，德國西門子公司、德國E+H公司、ABB公司均已在中國建立自己的變送器生產(chǎn)線。由此可見，在中國變送器市場上的競爭將越來越激烈。
我們接觸了這么多的變送器，細想一下，應該可以大致按十年一代的周期將其分為模擬式、智能式、數(shù)字智能式三代產(chǎn)品。
2 第一代產(chǎn)品——模擬式變送器
我們早期使用的是國產(chǎn)力平衡式電動II型、III型變送器，精確度只能達到0.5%、1.0%，八十年代初期，西安儀表廠引進美國羅斯蒙特公司代表國外七十年代初期水平的1151系列變送器，除了DR型微差壓變送器的精確度是0.5%以外，其余的大都是0.25%，這是中國人大量接觸的第一代國外變送器。其特點是采用4~20mA信號傳輸?shù)哪M儀表，就地顯示表頭為指針式，量程比在6：1左右，精確度為0.25~0.5%，穩(wěn)定性6個月。前面提到的日本富士公司FC系列變送器、日本日立公司EDR/EPR系列變送器也屬同一時代的產(chǎn)品。
圖1 羅斯蒙特公司1151系列變送器
3 第二代產(chǎn)品——智能式變送器
1983年，美國霍尼威爾公司首先推出智能式變送器——ST3000，1989年又推出第一臺全數(shù)字雙向協(xié)議的智能式變送器，其特點是：傳感元件采用微機械電子加工技術，安裝有測溫補償元件及大規(guī)模集成電路組成的電路板；提高了變送器的檢測精度和量程比；帶本公司的DE通訊協(xié)議，同時傳輸模擬信號和數(shù)字信號；變送器就地顯示表由模擬指針式改進為數(shù)字式；可用手操器或在控制系統(tǒng)遠程組態(tài)，實現(xiàn)遠方設定或遠方修改變送器組態(tài)數(shù)據(jù)。
稍后，羅斯蒙特公司1151系列變送器經(jīng)過了幾次改進，量程比分別達到15：1、40：1、50：1，精確度分別達到0.1%、0.075%，穩(wěn)定性由6個月提高到2年，且部分產(chǎn)品帶HART協(xié)議，已實現(xiàn)模擬儀表向智能化的過渡。目前，作為羅斯蒙特公司變送器類的中低端產(chǎn)品，1151系列變送器至今仍然暢銷，且銷售量占變送器總量的20%。
九十年代初，隨著日本橫河公司EJA變送器進入中國（見圖3），o.1% （EJA-xxx）、0.075%（1998年問世的EJA-xxxA）精確度的變送器產(chǎn)品也引起了我們的關注，它的賣點除了高精確度、大量程比、高穩(wěn)定性外，還有差壓變送器單向過壓可達到14MPa，可不加三閥組而直接安裝使用。
除上述變送器外，與此相當?shù)漠a(chǎn)品有羅斯蒙特公司的3051C變送器、德國E+H公司的Cerabar S變送器、美國福克斯波羅公司的I/A變送器 、日本富士公司的FCX變送器、美國摩爾公司的XTC變送器、美國斯瑪公司的LD301、LD302變送器、德國西門子公司的SITRANS P DSIII、德國ABB公司的MV2000T變送器。第二代變送器量程比可達到100：1（霍尼威爾公司有的產(chǎn)品甚至達到400：1、555：1），精確度為o.1%~0.05% ，穩(wěn)定性1~5年。第二代變送器稍早期的產(chǎn)品中帶HART協(xié)議或本公司內(nèi)部協(xié)議（如霍尼威爾公司的DE協(xié)議、橫河公司的BRAIN協(xié)議、福克斯波羅公司的FoxCon協(xié)議、ABB公司的Bailey FSK協(xié)議等等），后期的產(chǎn)品已經(jīng)帶有符合現(xiàn)場總線國際標準的FF或PROFIBUS-PA協(xié)議。 |
4 第三代產(chǎn)品——數(shù)字智能式變送器進入二十一世紀，第三代變送器又逐步走入我們的視野，其代表性的產(chǎn)品是美國羅斯蒙特公司的3051S變送器、日本橫河公司的EJX變送器、美國霍尼威爾公司的ST3000/100變送器和德國ABB公司的2600T265系列變送器。第三代變送器的突出優(yōu)點是：
1） 先進檢測技術的采用
據(jù)羅斯蒙特公司介紹，3051S變送器在電容式測量原理的基礎上，采用超級模塊（SuperModule）設計及先進的土星（Satum）雙傳感器檢測技術（見圖4），擴大了自診斷能力，使變送器零漂降低30%，過壓性能提高10倍；改進了傳感膜頭制造工藝，提高了膜頭精度和靜壓性能；改進充油工藝過程，優(yōu)化了產(chǎn)品性能；采用新的專用集成電路ASIC技術，使變送器線性更好，精確度更高；超級模塊與單一電路板置于全焊接真空密封的不銹鋼殼體內(nèi)，因而消除了濕氣、粉塵及其它現(xiàn)場惡劣環(huán)境對變送器測量的影響。
圖4 羅斯蒙特公司的3051S變送器的“超級模塊”原理圖
ABB公司2600T變送器是綜合了ABB公司2000T和600T優(yōu)點開發(fā)的新型變送器，他采用了多傳感器的結構，傳感器的類型有電感式、壓電式、電容式，可根據(jù)量程和應用來選擇最合適的傳感器。
精確度提高
它們聲稱的精確度均優(yōu)于 0.05%，如ABB公司的2600T265系列變送器為 0.04%，霍尼威爾公司的ST3000 100變送器為0.0375%，羅斯蒙特公司的3051S變送器、橫河公司的EJX變送器為0.025%。當然，這是指結構較為簡單的壓力、差壓變送器的常規(guī)量程（通常不包括遠傳壓力、差壓變送器、絕對壓力變送器及壓力、差壓變送器的微壓、超高壓量程）。
部分產(chǎn)品的量程比擴大、量程分檔更細
部分產(chǎn)品的量程比擴大了，例如橫河公司的EJA差壓變送器L、M、H量程分別為0.5～10 kPa、1～100 kPa、5～500 kPa，量程比分別為20：1、100：1、100：1，而EJX變送器L、M、H量程分別為0.1～10 kPa、0.5～100 kPa、2.5～500 kPa，量程比分別為100：1、200：1、200：1。
還有一個細節(jié)是第三代變送器的量程分檔更細了，橫河公司EJA430A壓力變送器量程僅有兩檔：0.03~3 MPa、0.14~14 MPa，而EJX430A壓力變送器量程增加到三檔：0.0025~0.5MPa、0.0175~3.5 MPa、0.08~16MPa，不僅量程比由EJA的100：1提高到200：1，延伸了測量范圍，而且可使用戶選型時將使用量程定到更接近在最大量程的地方，從而提高變送器的使用精確度。
作者曾在多篇文章中指出不要片面宣傳大量程比，對于超過保證精確度的實際可使用量程比的場合（例如量程比超過20：1），由于精確度大幅降低，已經(jīng)失去使用高精確度變送器的意義。所以作者建議量程比無需太大。100：1，甚至50：1已經(jīng)足夠，但是變送器的量程分檔應當細。
圖5 美國霍尼威爾公司的ST3000/100數(shù)字智能式變送器
穩(wěn)定性和可靠性
穩(wěn)定性達到5年以上，如ABB公司的2600T變送器、霍尼威爾公司的ST3000/100變送器為5年，橫河公司的EJX變送器、羅斯蒙特公司的3051S變送器為10年。霍尼威爾公司的ST3000/100變送器的MTBF（平均無故障時間）達到470年，而橫河公司的EJX變送器的MTBF由EJA變送器的457年提高到1200年（幾乎是天文數(shù)字！），安全失效系數(shù)（safe failure fraction）由EJA變送器的88.7%提高到93.2%。
安全性
由于生產(chǎn)過程安全越來越受到人們重視，隨著針對制造商的安全標準IEC61508的更新和針對過程工業(yè)（即最終用戶）的安全標準61511的發(fā)布，越來越多的用戶開始對執(zhí)行嚴格的危害風險評估和應用經(jīng)認證的安全儀表系統(tǒng)（SIS）感興趣。第二代變送器早期產(chǎn)品通常除了防爆安全之外未提及安全認證，第三代變送器就重點提到安全性。ABB公司的2600T變送器、橫河公司的EJX變送器、羅斯蒙特公司的3051S變送器是按IEC61508經(jīng)TüV認證，它們是符合IEC-61511（過程工業(yè)安全標準）Safety Integrity Level（安全完善級別）SIL2（單輸入量模式）、SIL3 （雙輸入量冗余模式）標準的產(chǎn)品，可滿足一些特殊領域的需求，這些變送器的冗余及自診斷功能能保證在工藝條件超過臨界值時的安全停機。如ABB公司的2600T帶HART協(xié)議的安全型變送器，它利用本身具有冗余特性的感應式測量系統(tǒng)及自診斷功能執(zhí)行以下步驟：將冗余的輸入信號在微處理器中進行比較；輸出信號反饋到微處理器進行檢測；每隔30秒進行一次全面的內(nèi)部診斷；在模擬輸出信號發(fā)生故障的情況下，變送器將根據(jù)標準要求自動處于安全狀態(tài)，還可將提示信息輸出到表頭顯示或傳送到控制系統(tǒng)報警。艾默生過程管理（羅斯蒙特公司的母公司）在MICONEX2004展會上推出了最新的PlantWeb® Smart SIS 智能安全儀表管理方案，這是工業(yè)領域中首次將包括3051S變送器在內(nèi)的傳感器數(shù)字智能和診斷技術運用到邏輯控制器中實施最終控制，也是首次采用整體安全回路的方式來進行控制。在根據(jù)IEC標準對具有嚴格安全要求的設備分別進行維護時，也能同時看到所有設備的概況。安全數(shù)據(jù)和報警信息可在艾默生的DeltaV™操作界面中顯示，同時儲存在它的歷史記錄中，并能夠被傳送到AMS™ Suite軟件組合：智能設備管理方案（Intelligent Device Manager）軟件中進行統(tǒng)一歸檔和管理。艾默生過程管理的總裁John Berra說：“PlantWeb Smart SIS智能安全儀表管理方案采用數(shù)字智能技術和自動驗證測試技術，可實現(xiàn)對安全回路中的傳感器等器件進行連續(xù)地、有針對性的診斷，以確保這些設備符合您的運行要求。安全系統(tǒng)的可靠性減少了危險的工廠巡視，同時也避免了高成本高風險的手動測試”。
圖6 ABB公司的2600T系列中的265D差壓變送器
從另一方面說，變送器的響應時間由普通變送器的750mS以上減少到羅斯蒙特公司3051S變送器的100mS和橫河公司的EJX變送器的95mS，這種動態(tài)快速響應能力特別適用于緊急停車等安全要求極嚴格的場合。
通訊協(xié)議更全
由于現(xiàn)場總線國際標準已經(jīng)公布，更多的廠家生產(chǎn)帶FF或PROFIBUS-PA協(xié)議的產(chǎn)品，更多的用戶選用帶FF或PROFIBUS-PA協(xié)議的產(chǎn)品。原來通訊協(xié)議較全的ABB公司，2600T變送器在4~20mA/HART、PROFIBUS-PA、FF的基礎上又增加了MODBUS，羅斯蒙特公司的3051S變送器在4~20mA/HART、FF的基礎上又增加了PROFIBUS-PA。據(jù)羅斯蒙特公司介紹：雖然目前該公司所生產(chǎn)的變送器帶有HART功能的占95%，F(xiàn)F總線功能的只占4.9%，但預計未來五年內(nèi)有FF總線功能的可以占到10～20%。
一代新產(chǎn)品的推出還有一個逐步成熟的過程，而目前第三代變送器的系列還不夠完善，廠家也正在不斷推出新的量程、新的系列。例如，羅斯蒙特公司的3051S變送器2002年產(chǎn)品的精確度為0.04%、溫度影響為±（0.0009%量程上限+0.04%量程）、零點靜壓影響為±（0.035%量程上限/6.9MPa）,而2004年的3051S變送器產(chǎn)品的精確度為0.025%、溫度影響為±（0.0009%量程上限+0.025%量程）、零點靜壓影響為±（0.025%量程上限/6.9MPa）。橫河公司的EJA變送器有120A微差壓類產(chǎn)品，量程為0.1~1kPa,而EJX變送器目前無120A微差壓類產(chǎn)品，只是在量程110A差壓類產(chǎn)品中有0.1~10kPa量程，但由于在這一量程保證使用精確度的量程僅為2~10kPa，所以對EJX變送器來說，微差壓0.1~1kPa、0.3~3kPa之類的量程仍然是不可缺少的。系列產(chǎn)品缺這些量程肯定是不完美的，作者相信廠家會很快補充這些量程的產(chǎn)品。
ABB公司的2600T的產(chǎn)品的量程系列既有原來MV2000T的，又有原來600T的，精確度等級也不同，區(qū)分起來有些困難，給用戶的印象是不太清晰。
雖然目前變送器的精確度優(yōu)于0.05%的廠家不多，但是近年來其余的各個廠家也在不斷的推出新產(chǎn)品，許多新產(chǎn)品的局部性能已經(jīng)達到上述要求。例如原來精確度只有0.1%的德國西門子公司、德國E+H公司、美國斯瑪公司等生產(chǎn)的變送器已推出0.075%精確度的產(chǎn)品, 德國E+H公司還同時推出PLATINUM型0.05%精確度的產(chǎn)品；原來0.075%精確度的美國福克斯波羅(Foxboro)公司已推出0.05%精確度的產(chǎn)品，而且這些公司也在推出安全型變送器的產(chǎn)品。相信在不久的將來，變送器的生產(chǎn)水平還將有大幅度的提高。
中國電子商務服務聯(lián)盟成員單位 瓊ICP備