羅斯蒙特公司先后推出了1151模擬電容式變送器、3051電容式智能變送器和3051S數字化智能變送器，新技術在變革著壓力變送器性能和應用，昌暉儀表帶大家透過3051S數字化智能變送器看看壓力變送器發展趨勢。

第一代羅斯蒙特壓力變送器：模擬電容式變送器
這是中國人大量接觸的第一代國外變送器，除了DR型微差壓變送器的精度是0.5%以外，其余的大都是0.25%。其特點是采用可變電容工作原理，傳輸4-20mA模擬信號，就地顯示表頭為指針式，6:1左右的可變量程比，6個月的穩定性。

當西安儀表廠引進1151模擬式變送器后，產品較高的穩定性和低故障率，使它迅速占領了國內壓力變送器市場。1985年昆明焦化制氣廠選用了約兩百臺1151壓力變送器，直到2016年因進口天然氣管道引入昆明致使該廠停產，約80%的變送器三十年后仍在現場使用，下圖為昆明焦化制氣廠熱電站使用的1151壓力變送器。



昆明焦化制氣廠熱電站使用的1151壓力變送器

當后期推出第二代、第三代壓力變送器產品后，由于大量用戶仍然鐘情于1151變送器，羅斯蒙特公司在老產品中不斷注入新技術，使之智能化、數字化，如采用HART協議實現了1151變送器的智能化，量程比擴大到15:1、40:1、50:1，精度提高到0.1%、0.075%，穩定性增加到兩年。

第二代羅斯蒙特壓力變送器：3051智能變送器
1988年推出的3051智能式變送器具有以下特點：傳感元件采用微機械電子加工技術，安裝有測溫補償元件及大規模集成電路組成的電路板；靈活的共平面過程連接方式，小型化使尺寸和重量進一步減少了50%；提高了變送器的性能，如量程比擴大到100:1，精度提高到0.075%，響應時間減少到100ms，穩定性提高到5年；支持一系列數字通信選項，將HART或羅斯蒙特公司的DE通信添加到4-20mA模擬信號中，同時傳輸模擬信號和數字信號；變送器就地顯示表由模擬指針式改進為數字式；可用手操器就地組態或在控制系統上遠程組態，實現遠方設定或遠方修改變送器組態數據。

將流量檢測元件與差壓變送器組合成一體化的差壓流量計(見下圖中左側第二臺變送器)很好解決了用戶在現場經常面臨的麻煩：泄漏點多，引壓管長，檢查與維護工作麻煩。還創新地開發了3095多參數變送器(見圖3中左側第一臺變送器)，將壓力、壓差(DP)和溫度測量結合成單一裝置，在需要溫壓補償的空氣、蒸氣及天然氣等應用場合，用于質量流量的測量，在10:1的流量量程比范圍內，精度可達到0.1%。

當后期推出第三代壓力變送器產品后，又增加FF、PROFIBUS-PA現場總線選項和提供WirelessHART無線傳輸功能。



羅斯蒙特3051智能變送器

第三代羅斯蒙特壓力變送器：3051S數字化智能變送器
2001年，羅斯蒙特公司推出第三代3051S數字化智能壓力變送器(見下圖)，采用了新的檢測技術、安全儀表功能、自診斷功能和數字化通信能力。



3051S數字化智能變送器

下面聊聊3051S數字化智能壓力變送器的主要六個特點：
1、檢測技術先進
3051S變送器采用超級模塊(SuperModule)設計及先進的土星(Satum)雙傳感器檢測技術(見下圖)，額外的傳感環提供第二個電容測量做比較，減少滯后影響，使變送器零漂降低30%，過壓性能提高10倍；改進了傳感膜頭制造工藝，提高了膜頭精度和靜壓性能；改進充油工藝過程，優化了產品性能；采用新的專用集成電路ASIC技術，使變送器線性更好，精度更高；超級模塊與單一電路板置于全焊接真空密封的不銹鋼殼體內，因而消除了濕氣、粉塵及其它現場惡劣環境對變送器測量的影響。



3051S變送器的超級模塊原理圖
①全焊接的密封設計；②316L不銹鋼外殼；③土星檢測技術；④共平面的過程隔離法蘭；⑤多總線輸出信號；⑥專用集成電路ASIC技術；⑦單一電路板

帶毛細管的遠傳隔離密封式雙法蘭液位計常用于被測介質有腐蝕性、有固體懸浮物、粘稠的場合，現在5m以上的高量程液位測量可以采用電子遠程傳感器系統(ERS)，它取消了主法蘭和副法蘭之間的機械毛細管脈沖管線的連接，而采用主法蘭和副法蘭分別安裝兩個壓力傳感器，兩個壓力傳感器之間用電纜連接組成“ERS局域網”進行同步數字差壓測量。電子遠程傳感器系統響應時間縮短、安裝維護成本降低、檢測精度提高。

2、安全性能可靠
3051S變送器是按IEC61508經TüV認證，符合IEC-61511(過程工業安全標準)安全級別SIL2(單輸入量模式)、SIL3(雙輸入量冗余模式)標準的產品。首次采用整體安全回路的方式來進行控制，安全數據和報警信息可在DCS操作界面中顯示，同時儲存在它的歷史記錄中，并能夠被傳送到AMS智能設備管理軟件中進行統一歸檔和管理。

③自診斷能力強化
3015S還可進行更高級別的診斷，不僅檢測自身運行的異常，而且還能檢測通信路徑的完整性、過程本身的健康狀況和相關資產性能的異常。高級診斷功能可包括對引壓管堵塞、接線盒浸水故障進行診斷。如發生堵塞時，雖然主變量未見明顯變化，但能監測到主變量的過程噪聲發生改變，從而實時監控堵塞的發生；如接線盒浸水，將導致回路中出現泄漏電流，相當于回路中“并聯”或“串聯”了額外的電阻，泄漏電流和儀表輸出電流疊加在一起，導致DCS讀數異常。

④通訊協議更齊全
3051S變送器在4-20mA+HART、FF的基礎上增加了PROFIBUS-PA。

⑤新添無線傳輸功能
2008年，羅斯蒙特工程公司率先在全球推出符合過程自動化無線通信標準IEC 62591 WirelessHART的無線壓力變送器，使得眾多用戶在新設計或工藝過程需要增加更多監測點時，安裝更快速，維護更輕松，費用更節省，操作過程中可視性更高。從2007年開始的十一二年時間里，共投運14000個無線網絡，總運行時間約20億小時。

⑥性能指標提升
3051S變送器的精度0.025%，量程比擴大到200:1，響應時間100mS，穩定性達到10年以上。

下表簡單對比了羅斯蒙特三代壓力變送器的性能。



羅斯蒙特公司五十年前問世的1151電容式壓力變送器開創了微位移式壓力變送器的新時代，三十一年前3051智能式壓力變送器和十八年前3051S數字化智能是壓力變送器的開發也代表了當時的最先進產品水平。據說羅斯蒙特公司新一代壓力變送器的研制工作早已開始，由于精度等指標已接近極限，所以未來羅斯蒙特壓力變送器發展重點放在自診斷等數字化功能的開發上。

作者：方原柏