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3051智能壓力變送器應用于建于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, 難免會產生讀數誤差, 優化運行受到影響。建于􀀁􀀂80年代的東營至黃島復線采用當時先進的數據采集及監控系統（SCADA系統），實現了密閉輸送工藝。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, 還要進行反復調整。在􀀁98年東營至臨邑復線及黃島地下洞庫改造工程中, 采用了美國Rosemount公司生產的􀀁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, 可在最大量程與1/10量程之間調整, 且零點量程的調整不產生相互影響。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的3051智能壓力變送器的性能、工作原理、應用和維護作一介紹。

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據公路）􀀁􀀁通信協議, 該協議是一種用于現場智能儀表和控制室設備間通信的一種協議􀀁由一種數字向模擬信號過渡的協議, 是4-20mA模擬信號與數字信號兼容的標準􀀁。智能壓力變送器借助于成熟的傳感技術、計算機技術及數據通信技術, 其技術指標和電器性能遠優于傳統的模擬壓力變送器, 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和有關數據進行操作。

2、電子部件采用表面貼裝技術設計, 選擇專用電路和微處理技術, 實現了小型化、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的各種應用程序完成復雜運算, 對線性進行校正, 對滯后和復現性進行補償, 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電壓轉換成集成芯片5V的供電電壓, 分別為CPU、A/D􀀁模數轉換器􀀁、D/A數模轉換器􀀁、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換成相應的電壓信號傳送到􀀁A/D轉換器。

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

EEPROM用來保存所有組態、特征化和數字微調數據, 即使在斷電時，EEPROM也能完整地保存這些數據。

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環路上的FSK頻移鍵控信號后, 由MODEM將1200Hz的信號解調為1,2200Hz的信號解調為0，交由CPU處理。同樣CPU輸出的數字通信信號, 由MODEM調制成相應的1200Hz和2200Hz的􀀁FSK頻移鍵控信號疊加在環路上發出，HART􀀂通信方式為半雙工方式。

應用和維護

智能壓力變送器檢測元件內含一種填充液體, 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檢查其外觀是否

有物理性的損傷, 然后根據工藝要求進行調校。

1、校驗臺校準

使用手提式HART375手操器進行調整, 將手操器串聯在回路上􀀁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, 根據現場工藝的要求調整壓力變送器的量程范圍, 量程范圍的調整可以通過以下3種途徑來實現。

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有調整零點和量程兩個旋鈕。欲設定4mA零點, 將壓力變送器高壓側加壓到壓力變送器最小量程的壓力值, 擰松零位調整螺釘, 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。欲設定20mA量程點，將壓力變送器的高壓側加壓到所需設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）設定輸出類型輸出類型的設定可改變輸人壓力與4~20mA電流輸出信號之間的數學關系, 可設定為線性或平方根關系類型。

4）設定阻尼：3051C智能型壓力變送器具有能在輸入發生突變時提高壓力變送器的響應時間, 以光滑輸出電子阻尼。在進行以上調整過程中, 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寫入壓力變送器, 調整無效。當調整結束后, 跳變器開關放置在“ 關” 的位置。

2、現場安裝

當一臺壓力變送器完成校驗臺校準后, 即可進行現場安裝。首先檢查壓力變送器安全寫保護開關是否在“ 關” 的位置, 否則壓力變送器的輸出信號與現場檢測到的信號會不一致, 然后根據輸油工藝對壓力變送器量程范圍的要求, 安裝相應量程范圍的壓力變送器。在安裝過程中應注意以下事項。

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。

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

3）當電路通電后, 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, 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、高穩定性, 基本能做到免維護。有時因為生產工藝的要求，例如調整輸油工藝流程的流向或壓力越站等, 相應的壓力變送器量程需要重新設定, 設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。

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、量程穩定, 沒有漂移現象。從模擬式壓力變送器到模􀀁數并存的HART儀表, 然后到全數字通信的現場總線儀表, 是實現現場儀表改型換代的發展趨勢。采用HART通信協議的壓力變送器, 是從模擬向數字儀表過渡的橋梁。3051智能型壓力變送器在東黃老線上的應用表明, 該儀器安裝方便, 維護量較少, 運行穩定, 可靠性高, 其優良的性能為進人到全數字式通信方式奠定了基礎。