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3051智能壓力變送器應(yīng)用于建于70年代后期的東營至臨邑輸油管道, 所使用的壓力表均為就地顯示儀表, 調(diào)度員只能通過崗位值班人員的定時匯報來了解管道的運行情況。有時因值班人員疏忽大意, 難免會產(chǎn)生讀數(shù)誤差, 優(yōu)化運行受到影響。建于􀀁􀀂80年代的東營至黃島復(fù)線采用當(dāng)時先進的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)），實現(xiàn)了密閉輸送工藝。壓力檢測儀表采用了某公司壓力變送器和美國Honeywell公司的擴散硅式1144型壓力變送器, 這兩種壓力變送器基本滿足了壓力參數(shù)遠傳的要求。但不足之處是, 零點、量程漂移較大, 在6個月的校驗周期中要進行零點量程的調(diào)整, 有時零點漂移可達􀀁0.5mA, 測量誤差為3%，不能滿足測量精度要求。同時由于零點及量程的相互影響, 還要進行反復(fù)調(diào)整。在􀀁98年東營至臨邑復(fù)線及黃島地下洞庫改造工程中, 采用了美國Rosemount公司生產(chǎn)的􀀁壓力變送器。該壓力變送器重量輕，體積小, 不需用附加托架便可直接安裝在管道上。并采用了微處理技術(shù), 可在最大量程與1/10量程之間調(diào)整, 且零點量程的調(diào)整不產(chǎn)生相互影響。在東營至黃島老輸油管道的改造工程中, 首次使用了智能型壓力變送器, 以下對紹興中儀生產(chǎn)的3051智能壓力變送器的性能、工作原理、應(yīng)用和維護作一介紹。

壓力變送器的性能

智能壓力變送器采用HART（可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)公路）􀀁􀀁通信協(xié)議, 該協(xié)議是一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備間通信的一種協(xié)議􀀁由一種數(shù)字向模擬信號過渡的協(xié)議, 是4-20mA模擬信號與數(shù)字信號兼容的標(biāo)準(zhǔn)􀀁。智能壓力變送器借助于成熟的傳感技術(shù)、計算機技術(shù)及數(shù)據(jù)通信技術(shù), 其技術(shù)指標(biāo)和電器性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬壓力變送器, 主要特點如下：

1、兩線制, 兼有信號傳輸、通信、電源供電3種功能, 可實現(xiàn)雙向通信, 并可通過HART手持操作器對智能壓力變送器量程組態(tài)和有關(guān)數(shù)據(jù)進行操作。

2、電子部件采用表面貼裝技術(shù)設(shè)計, 選擇專用電路和微處理技術(shù), 實現(xiàn)了小型化、輕量化, 性能更加可靠。

3、能通過軟件選擇不同的輸出, 例如數(shù)字、頻率、模擬輸出等。

4、能隨時測出溫度靜壓的變化對檢測元件的影響, 并通過處理器和存儲器內(nèi)的各種應(yīng)用程序完成復(fù)雜運算, 對線性進行校正, 對滯后和復(fù)現(xiàn)性進行補償, 輸出信號更為精確。

5、量程比可達到100:1 , 用戶只需用一臺智能型壓力變送器就能測量很寬的范圍。由于量程比大大擴展, 提高了互換性。

工作原理

3051C智能型壓力變送器硬件電路以高性能的16位單片機8051CXA為核心, 電路框圖見下圖􀀁。該電路由四大模塊組成, 即電源模塊、傳感器模塊、CPU中央處理單元模塊及HART通信模塊。

智能型壓力變送器電路框圖

電源模塊的主要功能是將回路24V電壓轉(zhuǎn)換成集成芯片5V的供電電壓, 分別為CPU、A/D􀀁模數(shù)轉(zhuǎn)換器􀀁、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器􀀁、MODEM以及傳感器模塊提供工作電源。

傳感器模塊利用電容差壓原理將壓力信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號傳送到􀀁A/D轉(zhuǎn)換器。

CPU模塊由CPU、A/D、D/A及EEPROM、零位按鍵和量程按鍵組成。A/D轉(zhuǎn)換單元將壓力傳感器模塊輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號, 進入CPU進行線性化處理, 依靠靈活和豐富的軟件對輸入數(shù)據(jù)進行量程轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、誤差補償、單位轉(zhuǎn)換、阻尼處理等運算, 并能進行各種功能的組態(tài), 最后由D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電流信號輸出，通過零位和量程按鍵可進行就地零點和量程的調(diào)整。

EEPROM用來保存所有組態(tài)、特征化和數(shù)字微調(diào)數(shù)據(jù), 即使在斷電時，EEPROM也能完整地保存這些數(shù)據(jù)。

HART通信模塊主要由MODEM及其附屬電路組成。HART通信模塊在檢測到疊加在4~20mA環(huán)路上的FSK頻移鍵控信號后, 由MODEM將1200Hz的信號解調(diào)為1,2200Hz的信號解調(diào)為0，交由CPU處理。同樣CPU輸出的數(shù)字通信信號, 由MODEM調(diào)制成相應(yīng)的1200Hz和2200Hz的􀀁FSK頻移鍵控信號疊加在環(huán)路上發(fā)出，HART􀀂通信方式為半雙工方式。

應(yīng)用和維護

智能壓力變送器檢測元件內(nèi)含一種填充液體, 用來通過隔離膜向壓力傳感器元件傳送過程壓力。在壓力變送器安裝前應(yīng)檢查其外觀是否

有物理性的損傷, 然后根據(jù)工藝要求進行調(diào)校。

1、校驗臺校準(zhǔn)

使用手提式HART375手操器進行調(diào)整, 將手操器串聯(lián)在回路上􀀁見下圖􀀁􀀂。手操器與電源之間必須有至少250歐的電阻以保持通信。校驗步驟如下。

1）設(shè)定過程變量單位過程變量單位可選擇MPa或Kpa。

3051智能壓力變送器校驗接線圖

2）重定量程：將3051智能型壓力變送器的量程點與工作壓力相匹配, 根據(jù)現(xiàn)場工藝的要求調(diào)整壓力變送器的量程范圍, 量程范圍的調(diào)整可以通過以下3種途徑來實現(xiàn)。

A、僅用􀀁HART手操器重定量程范圍, 便可單獨改變零點和量程, 無須輸人外加壓力。

B、使用一個壓力輸人信號和通信器重定量程。

C􀀁、用壓力輸入源及零位和量程旋鈕重定量程。

在3051C智能型壓力變送器的頂端設(shè)有調(diào)整零點和量程兩個旋鈕。欲設(shè)定4mA零點, 將壓力變送器高壓側(cè)加壓到壓力變送器最小量程的壓力值, 擰松零位調(diào)整螺釘, 直到旋鈕脫出, 等待2s后, 然后驗證輸出是否為4mA，最后按下并擰緊零位按鈕。欲設(shè)定20mA量程點，將壓力變送器的高壓側(cè)加壓到所需設(shè)定的最大量程壓力值, 擰松量程旋鈕直到旋鈕脫出, 等待2s后, 然后驗證輸出是否為􀀁􀀂20mA，最后按下并擰緊量程按鈕。

3）設(shè)定輸出類型輸出類型的設(shè)定可改變輸人壓力與4~20mA電流輸出信號之間的數(shù)學(xué)關(guān)系, 可設(shè)定為線性或平方根關(guān)系類型。

4）設(shè)定阻尼：3051C智能型壓力變送器具有能在輸入發(fā)生突變時提高壓力變送器的響應(yīng)時間, 以光滑輸出電子阻尼。在進行以上調(diào)整過程中, 壓力變送器安全寫保護跳變器的位置必需在“ 開” 的位置, 否則不能將這些組態(tài)寫入壓力變送器, 調(diào)整無效。當(dāng)調(diào)整結(jié)束后, 跳變器開關(guān)放置在“ 關(guān)” 的位置。

2、現(xiàn)場安裝

當(dāng)一臺壓力變送器完成校驗臺校準(zhǔn)后, 即可進行現(xiàn)場安裝。首先檢查壓力變送器安全寫保護開關(guān)是否在“ 關(guān)” 的位置, 否則壓力變送器的輸出信號與現(xiàn)場檢測到的信號會不一致, 然后根據(jù)輸油工藝對壓力變送器量程范圍的要求, 安裝相應(yīng)量程范圍的壓力變送器。在安裝過程中應(yīng)注意以下事項。

1）為避免輸出漂移, 不需要使用螺栓來堵塞壓力變送器的低壓側(cè)。

2）為了避免在安裝過程中的泄漏, 在加壓前應(yīng)安裝和緊固法蘭的所有螺栓, 在正確安裝的情況下，法蘭螺栓應(yīng)伸出模塊外殼的頂部。

3）當(dāng)電路通電后, 不要拆卸儀表封蓋或連接電路, 以防止在可燃氣體中爆炸。

4）確保壓力變送器的前后蓋均被完全蓋嚴(yán), 以滿足防爆要求。

3、維護說明

3051智能型壓力變送器具有高性能、高穩(wěn)定性, 基本能做到免維護。有時因為生產(chǎn)工藝的要求，例如調(diào)整輸油工藝流程的流向或壓力越站等, 相應(yīng)的壓力變送器量程需要重新設(shè)定, 設(shè)定時不需要將變送器拆卸下來, 可通過手提式􀀁HART375手操器直接進行在線組態(tài)。

智能型壓力變送器在東黃老線已運行近一年, 運行狀況良好, 在周期抽檢中, 其零點、量程穩(wěn)定, 沒有漂移現(xiàn)象。從模擬式壓力變送器到模􀀁數(shù)并存的HART儀表, 然后到全數(shù)字通信的現(xiàn)場總線儀表, 是實現(xiàn)現(xiàn)場儀表改型換代的發(fā)展趨勢。采用HART通信協(xié)議的壓力變送器, 是從模擬向數(shù)字儀表過渡的橋梁。3051智能型壓力變送器在東黃老線上的應(yīng)用表明, 該儀器安裝方便, 維護量較少, 運行穩(wěn)定, 可靠性高, 其優(yōu)良的性能為進人到全數(shù)字式通信方式奠定了基礎(chǔ)。