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)在采購范圍之內(nèi),經(jīng)常以采購數(shù)量多,價格高等特點(diǎn)成為電氣儀表類主要采購對象,因此對其價格的把控成為至關(guān)重要一點(diǎn)。通過對壓力變送器原理分析,進(jìn)而了解其選型的特點(diǎn),通過實(shí)際采購工作經(jīng)驗(yàn),合理找出影響價格的因素。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中,也屬于常用物資,因此本文將通過對常見變送器原理分析,對變送器選型進(jìn)行淺析,并結(jié)合以往相應(yīng)采購案例,對比導(dǎo)致變送器價格浮動的參數(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,作為主要采買對象,本文也將以壓力變送器做主要研究對象,對上述其余各功能變送器,后文附表中會對其進(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傳送到電子器件,通過 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),通過相應(yīng)算法公式,壓力變送器轉(zhuǎn)換后的電流也通過壓力產(chǎn)生的受壓信號的增大而提升。
宏觀的來講,壓力變送器是以壓力測量傳感器來實(shí)現(xiàn)受到壓力的大小,再通過模塊電路,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,前者是對壓力的一種測量,后者是對壓力差的測量,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量量,例如,可以通過兩臺壓力變送器或者一臺差壓變送器,對上限和下限分別測量,得到電信號的差值,可體現(xiàn)液位的高低,也可以通過截流元器件對測量介質(zhì)的流量和密度進(jìn)行測量,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零保護(hù)變送器墨盒中的內(nèi)膜與被測介質(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,而接觸被測介質(zhì)的是壓力變送器的外膜,當(dāng)被測介質(zhì)受壓于外膜時,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)在于不會將導(dǎo)壓管膜盒室堵塞,由于被測介質(zhì)常常帶有污濁物質(zhì),經(jīng)常性的會堵住膜盒甚至由于介質(zhì)脫離變送器,會產(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)入到被測出器件中,使得堵塞問題和結(jié)晶問題得到有效解決,從而被測介質(zhì)也不會被抽取出。這種隔離型變送器的外膜盒和測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單體,整體安裝在設(shè)備上。連接方式更是簡單易行,在設(shè)備和隔離型壓力變送器上留好配對的螺紋,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
壓力變送器的價格就變成了重中之重的問題,其中決定壓力變送器價格因素就成了此項(xiàng)問題的關(guān)鍵,本文將根據(jù) XX項(xiàng)目中對變送器中標(biāo)廠家的報(bào)價進(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檢測中心測量膜片與兩側(cè)測量室壁之間的電容變化來判別膜片受壓位移狀況。直接測量中心測量膜片(被測壓力直接作用處)的位移。且測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中心測量膜片上來判別膜片受壓位移狀況。將測量膜片感受的力傳導(dǎo)到一個擴(kuò)散硅傳感器,通過擴(kuò)散硅傳感器的輸出來得出被測壓力。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,但是價格很低。因此這是從原理上直接影響壓力變送器價格的主要因素。某氣田試采 EPC 項(xiàng)目變送器采購中標(biāo)廠家,在投標(biāo)文件中提供的型號及價格如下:XTG5 報(bào)價 6471 元,設(shè)定量程范圍0~40MPa;XTG4 報(bào)價 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)品價格。
同樣,對比一下另一常用品牌在壓力范圍上的價格差異 :3051GP4A 與 3051GP3A 價 格 對 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 格 要 高 于 -101.3531kPa 至5515.816kPa 變送器價格,這也說明了測量的量程或者范圍也直接影響壓力變送器的單價。
對于變送器,針對壓力量程范圍都有配有相應(yīng)的過載保護(hù),而過載保護(hù)工藝的高低就決定其價格。過載保護(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而發(fā)生,從經(jīng)濟(jì)以及減少損失的角度,合理的過載保護(hù)至關(guān)重要。過載保護(hù)也會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,會犧牲一部分量程,通常量程較小,在設(shè)計(jì)階段,通過凸臺的方式得到呈現(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較大,靈敏度的提升空間也相對減少,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,其厚度相對較大,對彈性膜片應(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,繼而使得整體價格提升。
3051GP3A2B21AI5M5 與 3051GP3A2B21AE8M5 價格對比分別 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格的高低。以目前市場情況角度觀察,精度國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分為三擋,±0.1%,±0.2% 以及 ±0.5%。與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)不一樣,國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、信號放大、V/I 轉(zhuǎn)換、逆極性保護(hù)、壓力過載限流等信號處理,這無疑就加大了設(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要分析,并結(jié)合實(shí)際工作,對比了幾款常用
壓力變送器參數(shù)以及價格,找出影響其價格的相關(guān)因素,如檢測原理、測量范圍及壓力、精度。今后將多方面的積累相關(guān)采購任務(wù),更加深度的研究影響壓力變送器價格因素,進(jìn)而為相關(guān)采購工作帶來幫助。
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