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壓力變送器

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壓力變送器原理選型及影響價(jià)格因素淺析

作時(shí)間:2018-06-29  來(lái)源:  作者:
   

       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(gòu)范圍之內(nèi),經(jīng)常以采購(gòu)數(shù)量多,價(jià)格高等特點(diǎn)成為電氣儀表類主要采購(gòu)對(duì)象,因此對(duì)其價(jià)格的把控成為至關(guān)重要一點(diǎn)。通過(guò)對(duì)壓力變送器原理分析,進(jìn)而了解其選型的特點(diǎn),通過(guò)實(shí)際采購(gòu)工作經(jīng)驗(yàn),合理找出影響價(jià)格的因素。wGW壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
       變送器是工業(yè)實(shí)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(gòu)中,也屬于常用物資,因此本文將通過(guò)對(duì)常見(jiàn)變送器原理分析,對(duì)變送器選型進(jìn)行淺析,并結(jié)合以往相應(yīng)采購(gòu)案例,對(duì)比導(dǎo)致變送器價(jià)格浮動(dòng)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(guò)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(dāng)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(duì)象,本文也將以壓力變送器做主要研究對(duì)象,對(duì)上述其余各功能變送器,后文附表中會(huì)對(duì)其進(jìn)行詮釋以及各自特點(diǎn)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(hào)傳送到電子器件,通過(guò) 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(hào)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(guò)相應(yīng)算法公式,壓力變送器轉(zhuǎn)換后的電流也通過(guò)壓力產(chǎn)生的受壓信號(hào)的增大而提升。
 
       宏觀的來(lái)講,壓力變送器是以壓力測(cè)量傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)受到壓力的大小,再通過(guò)模塊電路,實(shí)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(lái)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(guò)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(cè)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(duì)壓力的一種測(cè)量,后者是對(duì)壓力差的測(cè)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(cè)量量,例如,可以通過(guò)兩臺(tái)壓力變送器或者一臺(tái)差壓變送器,對(duì)上限和下限分別測(cè)量,得到電信號(hào)的差值,可體現(xiàn)液位的高低,也可以通過(guò)截流元器件對(duì)測(cè)量介質(zhì)的流量和密度進(jìn)行測(cè)量,體現(xiàn)壓力變送器功能的強(qiáng)大和使用范圍之廣。壓力變送器不僅可以從測(cè)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(cè)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(duì)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(guò)零保護(hù)變送器墨盒中的內(nèi)膜與被測(cè)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(hù)液存在于膜盒中,而接觸被測(cè)介質(zhì)的是壓力變送器的外膜,當(dāng)被測(cè)介質(zhì)受壓于外膜時(shí),內(nèi)膜中的硅油保護(hù)液將壓力傳遞到一般膜盒上,而另一點(diǎn),隔離型壓力變送器相比于一般壓力變送器優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)將導(dǎo)壓管膜盒室堵塞,由于被測(cè)介質(zhì)常常帶有污濁物質(zhì),經(jīng)常性的會(huì)堵住膜盒甚至由于介質(zhì)脫離變送器,會(huì)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(huì)導(dǎo)致壓力變送器不能正常運(yùn)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(jìn)入到被測(cè)出器件中,使得堵塞問(wèn)題和結(jié)晶問(wèn)題得到有效解決,從而被測(cè)介質(zhì)也不會(huì)被抽取出。這種隔離型變送器的外膜盒和測(cè)量膜盒從連接形式上可以分成遠(yuǎn)傳型和一體型兩種。遠(yuǎn)傳型就是外膜盒和測(cè)量膜盒是整體分離的,中間靠一根毛細(xì)管連接,可以與變送器安裝于支架上,有利于維護(hù);一體型隔離壓力變送器外膜盒和變送器主體是合為一個(gè)單體,整體安裝在設(shè)備上。連接方式更是簡(jiǎn)單易行,在設(shè)備和隔離型壓力變送器上留好配對(duì)的螺紋,只需配套擰到一起即可。因?yàn)榫C上介紹,隔離型壓力變送器的優(yōu)點(diǎn)是不由質(zhì)疑的,同樣好的產(chǎn)品其設(shè)計(jì)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(jiàn)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(jià)格就變成了重中之重的問(wèn)題,其中決定壓力變送器價(jià)格因素就成了此項(xiàng)問(wèn)題的關(guān)鍵,本文將根據(jù) XX項(xiàng)目中對(duì)變送器中標(biāo)廠家的報(bào)價(jià)進(jìn)行分析。
 
        在目前油氣田項(xiàng)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(kuò)散硅式電容器。電容式壓力變送器通過(guò)檢測(cè)中心測(cè)量膜片與兩側(cè)測(cè)量室壁之間的電容變化來(lái)判別膜片受壓位移狀況。直接測(cè)量中心測(cè)量膜片(被測(cè)壓力直接作用處)的位移。且測(cè)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(kuò)散硅壓力變送器有兩類,其中一類是將擴(kuò)散硅電橋植入到檢測(cè)中心測(cè)量膜片上來(lái)判別膜片受壓位移狀況。將測(cè)量膜片感受的力傳導(dǎo)到一個(gè)擴(kuò)散硅傳感器,通過(guò)擴(kuò)散硅傳感器的輸出來(lái)得出被測(cè)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(duì)精度低一些,一般精度在 0.2% 或 0.5%,且擴(kuò)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(kuò)散硅元件)導(dǎo)致質(zhì)量差別很大,但是價(jià)格很低。因此這是從原理上直接影響壓力變送器價(jià)格的主要因素。某氣田試采 EPC 項(xiàng)目變送器采購(gòu)中標(biāo)廠家,在投標(biāo)文件中提供的型號(hào)及價(jià)格如下:XTG5 報(bào)價(jià) 6471 元,設(shè)定量程范圍0~40MPa;XTG4 報(bào)價(jià) 5546 元,設(shè)定量程范圍 0~10MPa相應(yīng)的招標(biāo)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(jià)格。
 
        同樣,對(duì)比一下另一常用品牌在壓力范圍上的價(jià)格差異 :3051GP4A 與 3051GP3A 價(jià) 格 對(duì) 比 為:3348.72 元 和 3271.79元, 廠 家 壓 力 變 送 器 壓 力 標(biāo) 準(zhǔn), 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(hào)中地衣位數(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(jià) 格 要 高 于 -101.3531kPa 至5515.816kPa 變送器價(jià)格,這也說(shuō)明了測(cè)量的量程或者范圍也直接影響壓力變送器的單價(jià)。
 
        對(duì)于變送器,針對(duì)壓力量程范圍都有配有相應(yīng)的過(guò)載保護(hù),而過(guò)載保護(hù)工藝的高低就決定其價(jià)格。過(guò)載保護(hù)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(xiàng),一般設(shè)計(jì)人員給定的采買數(shù)據(jù)中量程只是相對(duì)參考值,而實(shí)際情況并未考慮十分完全,超出量程的情況也時(shí)而發(fā)生,從經(jīng)濟(jì)以及減少損失的角度,合理的過(guò)載保護(hù)至關(guān)重要。過(guò)載保護(hù)也會(huì)因壓力變送器種類的不同,而存在差異性的設(shè)計(jì)。
        高靈敏壓力變送器通常為保證高精度,會(huì)犧牲一部分量程,通常量程較小,在設(shè)計(jì)階段,通過(guò)凸臺(tái)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(jì)的壓力變送器的腔體都相對(duì)較大,靈敏度的提升空間也相對(duì)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(jià)格成本。當(dāng)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?yàn)闋奚鼘咏Y(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(kuò)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(duì)較大,對(duì)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(diǎn),也就加大了成本要求,繼而使得整體價(jià)格提升。
 
        3051GP3A2B21AI5M5 與 3051GP3A2B21AE8M5 價(jià)格對(duì)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(jià)格的高低。以目前市場(chǎng)情況角度觀察,精度國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分為三擋,±0.1%,±0.2% 以及 ±0.5%。與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)不一樣,國(guó)外一些品牌的變送器#高精度可以達(dá)到 ±0.025%,多數(shù)進(jìn)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)阻和先金的厚膜技術(shù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、線性補(bǔ)償、信號(hào)放大、V/I 轉(zhuǎn)換、逆極性保護(hù)、壓力過(guò)載限流等信號(hào)處理,這無(wú)疑就加大了設(shè)計(jì)和制造成本。
 
        本文就壓力變送器的原理和分類做了簡(jiǎn)要分析,并結(jié)合實(shí)際工作,對(duì)比了幾款常用壓力變送器參數(shù)以及價(jià)格,找出影響其價(jià)格的相關(guān)因素,如檢測(cè)原理、測(cè)量范圍及壓力、精度。今后將多方面的積累相關(guān)采購(gòu)任務(wù),更加深度的研究影響壓力變送器價(jià)格因素,進(jìn)而為相關(guān)采購(gòu)工作帶來(lái)幫助。
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