选择压力变送器的关键决策

今天的许多智能流程发射器是多重的设备。他们可以提供更多信息，并在简单地提供压力读数之外执行更多功能。此额外数据可以包括温度，设备历史，校准信息，诊断等。智能发射器可以检测内部问题，重新校准并远程重新传输，并且在某些情况下甚至均匀的过程异常，例如插入脉冲线。

除了直接测量压力值之外，压力测量可用于确定或推断流量，流体水平，产品密度和其他参数。结果，压力变送器比任何其他类型的过程仪器更广泛地部署。

无线技术将另一层能力添加到压力变送器，这使得可以测量和收集由于与导管，电缆I / O机柜和有线发射器所需的其他基础设施相关的成本而无法到达的位置无法到达的位置。。

通过这种额外的能力“测量任何地方，”工程师必须决定需要衡量的内容和原因。给定测量有什么理由，哪种设备最适合满足他或她的目标？

本文介绍了一系列问题和其他考虑因素，帮助指导指导指导设计师，为压力应用和发射机选择进行了关键决策。

压力正在开启

要提出的第一个问题应该包括：

• 应用程序的正常工作压力是多少？选择为该范围优化的发射器。
• 正常操作期间预期的最高和最低压力是多少？精度通常可以在极端处于某种程度下降，但设备必须在这些条件下可重复可重复，并且不得遭受任何损坏也不需要重新校准。
• 在最坏的情况下，设备承受的最大压力是多少?出于安全原因，变送器必须能够承受与它所连接的容器或管道额定压力相当的压力，而不破裂。所有连接的管道、法兰、歧管和其他附件，如果暴露在相同的最大压力下，则必须额定达到这个阈值。有些设备在发生超压事故后可以继续运行并保持精度，而有些设备可能需要重新校准甚至更换，但首先要考虑的是安全性。

连接到过程

因为压力变送器也用于流动和水平的应用，因此它们通常与其他部件集成，例如用于测量流量的孔板或用于监测罐中的水平的压力传感器。有三种类型的安装件可用于将变送器连接到组件或过程：（1）在线，当变送器直接安装到单个过程渗透;（2）共面和（3）双百万，发射器通过两个连接连接到过程。

内联式安装的变送器(见图1)有一个单一的连接，通常在单元的底部，用于测量压力表或绝对压力。在线安装的变送器通常很轻，不经常需要安装支架。

共面安装的变送器(见图2)在装置底部有两个压差(DP)的工艺连接。该变送器重量轻，通常安装在一个工艺法兰上。共面连接可以测量差动、绝对或压力表压力类型的应用。

双层配置是一种更传统的方式连接到过程（参见图3），并且在单元的下部有两个端口。这是用于DP测量的传统过程连接，它还支持量具和绝对压力。连接比在线或共面的设计更越来越具有挑战性。DP流量应用中使用的发射器也可以直接安装到包含孔板的凸缘。

在考虑连接类型时，请考虑是否存在现有连接点，或者如果需要创建新的水龙头进程。其中任何一个都可能需要流程关闭，这可能是昂贵的且潜在的危险性。还可以热挖掘一个过程并在运行时添加发射器，但这需要高度培训的人员。关于连接的其他需要考虑的事项是：

• 可以加一个法兰来连接吗?如果是，哪种类型的法兰适合应用?
• 有什么螺纹？
• 是否已经安装了集成管?

监控点的所有安装注意事项也适用于控制点。但是对于控制来说，更可维护的连接是理想的。例如，如果有沉积物积累，则能够清除并清除连接点是很重要的。通过添加三个或五路歧管或可轻度法兰，可以轻松地清除任何累积。

远程海豹

与压力变送器的连接通常涉及从过程轻敲到发射器的脉冲线。这些可以在冬季插入沉积物或冻结。一个封堵脉冲线的一个解决方案是远程密封和毛细管系统，其中处理压力通过充气毛细管传递到压力传感器。该系统充当压力变送器的延伸，并保护其远离热，冷或腐蚀性过程以及粘性材料或含有可能堵塞冲击管道的悬浮固体的膜片。在卫生应用中，远程密封件也使得更容易清洁工艺连接并防止批次之间的污染，以及避免湿腿和干式腿部安装经常需要维护。

还有用于测量罐电平的电子遥控传感器布置。使用两个发射器，而不是安装有脉冲线连接的单个DP发射器，而是使用两个发射器。一个位于坦克的底部，另一个位于顶部。两个传感器以电子方式连接，而不是通过湿腿/干腿或毛细管（见图4）。这对于高大的坦克是有用的，因为它消除了对长脉冲线的需求。这种方法的警告是，相对于水平的DP测量，精度受到具有高静压的罐中的罐。在考虑这样的安排时，最好咨询工厂专家，以帮助选择最佳技术。

了解有关压力变送器的环境注意事项以及通信协议选择的更多信息。

环境考虑因素

压力变送器将运行的环境很重要。要询问的问题包括：

• 什么是工作温度？如果使用远程密封系统，请务必选择与过程温度和环境温度兼容的填充流体。在低温下，脉冲线可以冻结，或填充流体可以凝胶。在高温下，遥控密封系统中的填充油可以沸腾或降解。有专门配制的填充液体以满足各种温度。
• 会有很大的机械振动吗？应始终安装变送器以最小化振动，冲击和温度波动。
• 这个过程是否有明显的压力脉动?安装在容积泵排出端的变送器可能会因快速脉动而损坏，降低测量精度并缩短传感器寿命。可能需要一个脉动阻尼器或缓冲器。它可以是简单的多孔金属过滤器或可调针阀插入脉冲管道。
• 该设备是否可以在危险区域使用？如果是这样，将需要什么批准？相关批准可包括ATEX，IECEX，CSA和FM。许多设备可提供组合批准，使其适用于各种危险区域。
• 冲洗怎么样？在食品，饮料和制药应用中，发射器可以用热和侵蚀性化学品进行冲洗，必须进行此类服务。

要知道发射机需要重新校准的频率也非常重要，以及执行此任务的课程。它可能要求设备物理地移除并发送到仪器实验室，这可能需要流程关闭。如果发射器可以用截止阀隔离，则将显着降低干扰。此外，一些发射机现在提供更长的稳定性规格，从而降低了维护成本，因为它们需要更少的校准。

通信协议的选择

变送器输出的最简单和最常见的方式是模拟，通过4-20 mA的电流回路:4ma表示设备的下量程值，20ma表示其上量程值，例如，可能分别表示一个空罐和一个满罐。电流回路要求每个发射机都有通往控制室的线路(在某些设备中，这个距离可以达到一英里或更多)，加上控制系统中的自己的输入点，这可能会显著增加在流程中添加测量点的成本。

在20世纪80年代，HART协议变得可用。哈特叠加在4-20 mA输出上的低级数字信号，允许控制系统与发射器之间的双向通信，以1,200位/秒。数字信号包含来自设备的信息，包括设备状态，诊断，测量或计算值等。HART具有使用现有的4-20 mA场接线的优势，这使得设置简单且廉价。

另一种布线架构使用数字数据总线接口，如以太网/IP、基金会现场总线或Profibus PA。这些总线协议允许更灵活的安装，因为不再需要将每个发射器连接回控制器，因为在一根电线上可以存在多个发射器。它们还允许以相对较高的速度传输大量的信息。

无线选项

降低发射器的线缆成本的一种方法是跳过所有有线连接，模拟或数字，并使用无线系统。或者，无线可用于向现有有线系统添加能力。虽然HART是一个行业标准，但在3000万有线安装的HART仪器中，少于10％的人远远访问辅助数据。技术人员使用HART通过手持设备检查和重新放置发射器。

现在有一些无线适配器可以插入hart设备的4-20 mA变送器，使其成为无线网络的一部分，从而提供配置数据、状态信息、校准日期和过程数据，包括主要压力值和其他数据，如温度。

虽然植物中的第一个无线网络仅用于资产监测目的，但IEC 62591（WirelessHart）的出现和其他无线仪器协议的出现使得无线传送用于监控和控制应用程序的过程变量信息。该系统采用自组织网格网络的形式，通过数字总线将网关作为其连接点到工厂的主控制系统。

无线仪表网络协议使用各种方法将数据从各个设备移动到网关。使用WirelessHart，每个发射机（参见图5）构成一个充当数据源和路由器的网络节点。来自一个节点的消息从节点传递给节点，直到它到达网关，并且从网关到特定节点的消息可以类似地通过网格中的多个路径来传递，直到它到达其预期接收者。此冗余提供可靠的通信，因为数据移动不依赖于单个路径。

无线网络使得可以扩展工厂的仪器而无需运行任何接线。一个简单地将网关连接到控制系统。无线发射器可以电池供电或在本地供电，具有硬布线，成为网络上的节点。

无线压力变送器使得在经济上不可行的情况下，可以测量位置的压力，流量和水平。通过这种能力，工程师可以考虑使用无线发射器进行控制，监控或安全原因在过程工厂中的任何位置。

鉴于设备选择和部署的复杂性，不要害怕向行业供应商寻求帮助。为仪器制造商工作的许多应用工程师都有多年的行业经验，并处理了一系列挑战性的测量情况。他们经常可以在技术选择方面提供免费咨询服务的金额。

- Wally Baker是艾默生过程管理的全球压力内容营销经理。由特约内容专家Peter Welander编辑，控制工程那pwelander@cfemedia.com.。

关键概念：

• 压力传感器是最广泛部署的工业测量装置。
• 有无数的配置为特定应用程序设计。
• 做出适当的选择取决于了解过程的需求。

在线的

www.emersonprocess.com/rosemount - 3051