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浅谈分析现有单晶硅压力变送器的优劣性能对比

发布时间:2017-01-23    17403次阅读书    咨询电话:029-89180615
浅谈分析现有单晶硅压力变送器的优劣性能对比
单晶硅压力变送器具有许多传统压力传感器不具备的优点,能够满足石化行业对压力传感器的要求。介绍了当前石化领域正在使用的MEMS压力传感器及其结构特点;对比国内外厂商生产的压力传感器性能,明确了压力传感器国产化问题的关键是如何提高传感器长期稳定性问题。
1、引言
压力变送器是石化行业自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目中,几乎包含了所有压力变送器的应用:差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温,以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力变送器。以扬子巴斯夫苯乙烯工程为例,它使用了接近480台各种类型的压力变送器。在工程筹建阶段,该工程筹建部的专家和工程师就希望能在至少2年时间内全部压力变送器可靠运行,不出现故障。
目前,我国石化行业大量使用的压力变送器主要依靠进口,国产的压力变送器在产品种类和性能方面和国外还有一定的差距。实现压力传感器的国产化,对于国家的经济和国防安全,振兴民族产业等都具有重要意义。本文通过对比研究在石化领域使用的国内外几种典型的压力变送器,分析了压力传感器国产化的关键所在。通过努力,可以打破基于MEMS传感器的压力变送器国外的垄断地位,实现石化行业压力传感器的国产化。
2、石化行业对压力变送器的需求和对压力传感器的要求
在现代化连续生产的过程中,稳定可靠的压力变送器是生产工艺过程的有力保障。一旦出现计量错误,甚至发生停机故障,随之而来的经济损失将是无法计数的。压力变送器的稳定性和可靠性成为石化行业对压力变送器的首要需求。
通常,压力变送器的测量会随着工作环境和静压的变化而发生漂移。在一些微小的压力或者差压测量场合,这个漂移很可能是比较严重的。在不同的工作条件下,得到相对最正确的测量,从而维护生产的稳定和保证工艺的一致,是压力变送器稳定性的体现,也是石化行业对压力变送器稳定性的要求。
在稳定性和可靠性基础上,高精度是石化行业对压力传感器的更高需求。控制的准确度取决于控制过程中测量的精度。测量精度越高,控制准确度也就越高。目前,多数压力变送器的精度达到0.075%,可以满足石化行业测量精度要求。
此外,石化行业对压力变送器还有许多其他需求。例如:增加量程比能够增加压力变送器使用的灵活性,给设计和应用带来方便。当工艺流程中某些反应条件的设计发生变化时,如,果变送器具有较大的量程比,意味着具有很好的通用性,工艺条件的变化基本不影响变送器的型号,大大减少了设计修改的工作量。同时,大量程比可以减少工程中所用变送器的种类,减少备品备件库存量,也减少了资金的积压。
石化行业对压力变送器的需求主要集中在可靠性、稳定性和高精度3个方面。其中,可靠性和许多附加需求,如,量程比、总线类型等,依赖变送器的结构设计、机械加工工艺水平和结构材料。压力变送器的稳定性和高精度则主要由压力传感器的稳定性和测量精度保证。与压力变送器的测量精度相对应的是压力传感器的测量精度和响应速度,与压力变送器的稳定性相对应的是压力传感器的温度特性和静压特性以及长期稳定性。
石化行业对压力传感器的需求就体现在测量精度、快速响应、温度特性和静压特性、长期稳定性4个方面。
单晶硅压力变送器是采用半导体材料和MEMS工艺制造的新型压力传感器。与传统压力传感器相比,单晶硅压力变送器具有精度高、灵敏度高、动态特性好、体积小、耐腐蚀、成本低等优点。纯单晶硅的材料疲劳小,采用这种材料制造的单晶硅压力变送器的长期稳定性好。同时,单晶硅压力变送器易于与微温度传感器集成,增加温度补偿精度,大幅提高传感器的温度特性和测量精度。如果将2个单晶硅压力变送器集成,又可以实现静压补偿,从而提高压力传感器的静压特性。由此可见,单晶硅压力变送器具有许多传统压力传感器不具备的优点,能够很好地满足石化行业对压力传感器的需求。单晶硅压力变送器的优劣

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