摘 要:對化工生產(chǎn)中常用的硅微電容智能型變送器的結構特點(diǎn)、工作原理、安裝調試以及故障處理等進(jìn)行闡述，并結合化工生產(chǎn)實(shí)際應用操作情況，分析了硅微電容智能型變送器的優(yōu)劣，為化工生產(chǎn)一線(xiàn)的儀表技術(shù)人員提供借鑒。7PH壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
從原理上講，硅微電容傳感器依然采用電容來(lái)進(jìn)行測量，但其結構與原來(lái)的電容傳感元件有很大不同，用硅材料制成電容，#大特點(diǎn)是體積特別小(9 mm ×9 mm ×7 mm)，故稱(chēng)硅微電容傳感器(結構如圖 1 所示)。硅微電容傳感器是整體封裝，周?chē)?/div>
被封液包裹，變送器采用了浮動(dòng)膜盒結構，這樣可以消除被測介質(zhì)溫度和靜壓對測量膜片的影響。
1． 2 新型浮動(dòng)膜盒
新型浮動(dòng)膜盒的結構(見(jiàn)圖 2)能保護傳感器，使其在多種惡劣環(huán)境中工作，傳感器工作的穩定性得到提高，方便了現場(chǎng)的設置操作。因此，相比傳統電容傳感器，其溫度特性、靜壓特性、過(guò)壓保護特性更優(yōu)異。
1． 3 工作原理
感測原理:硅材料膜片形成兩個(gè)電容 C1 和 C2，當傳感器兩端的壓力 PH、PL 發(fā)生變化時(shí)，硅微電容C1 和 C2 也會(huì )相應發(fā)生變化，測量電容的變化量，并由此可計算出壓力差。
變送原理:傳感膜盒中存放著(zhù)由生產(chǎn)線(xiàn)上計算機采集到的包括測量范圍、輸入輸出特性、靜壓和溫度特性、修正數據等在內的各種參數，變送器調試過(guò)程中儀表的各種參數則存放于電子單元中，這種雙存儲器結構使儀表具有良好的部件互換性，微處理器可以根據兩個(gè)溫度傳感器測得的溫度隨時(shí)修正，減小溫度變化產(chǎn)生的影響。
2 硅微電容智能型變送器特點(diǎn)
2． 1 傳感器特點(diǎn)
傳感器封裝后僅有 7 mm ×7 mm ×9 mm，體積非常小;測量膜片采用單晶硅材料，其熱膨脹系數僅有金屬膜片的 1/4，受環(huán)境溫度變化的影響較小;材料的抗疲勞性能強，儀器可以長(cháng)周期穩定運行;硅材料沒(méi)有彈性滯后，因此儀器具有很好的線(xiàn)性特性，儀
表的回差率可忽略不計，使用過(guò)程中也不需要調整零點(diǎn)。在#大測量范圍內，硅膜片的#大位移量是其他移變送器的幾十分之一，膜片的移動(dòng)接近理論的平行板電容器，因而儀表的線(xiàn)性好、精度高。傳感器是在單晶硅片上光刻出來(lái)的，其功耗低、響應快，便于集成并保證傳感器的一致性。
2． 2 新型浮動(dòng)膜盒特點(diǎn)
2． 2． 1 溫度特性?xún)?yōu)良
因為將小型硅微電容傳感器從膜盒的下部移到了放大器臺內部，可使傳感器院秒過(guò)程介質(zhì)，從而使傳感器受過(guò)程介質(zhì)溫度變化的影響減小。傳感器內部安裝了溫度傳感元件，對溫度比較敏感，變送器的微處理器可隨時(shí)修正溫度變化產(chǎn)生的影響，所以?xún)x表的溫度特性很好。
2． 2． 2 靜壓影響小
傳感器與過(guò)程介質(zhì)和外部環(huán)境沒(méi)有直接接觸，改善了傳感器的受力狀況。膜盒四周設有基座，如果受到很高的過(guò)程壓力，基座會(huì )因受到軸向力的作用而產(chǎn)生徑向變形;硅微電容傳感器被封液所包圍，而傳感器受力是通過(guò)封液來(lái)傳遞，因而它受到的是周邊不同方向的均勻壓力，不會(huì )產(chǎn)生變形，因此儀表的靜壓影響極小。
2． 2． 3 可靠的單向過(guò)壓保護
膜盒中間的過(guò)壓保護膜片在儀表正常工作時(shí)，不會(huì )因測量壓力的作用產(chǎn)生位移或者發(fā)生彎曲。過(guò)壓保護膜片的移動(dòng)壓力為#大測量值的 3 倍。當變送器承受單向壓力過(guò)大時(shí)，過(guò)壓保護膜片會(huì )發(fā)生彈性變形，抑制封液壓力的繼續上升，對傳感器的測量膜片(硅膜片)不會(huì )產(chǎn)生影響，起到了單向過(guò)壓保護作用。當單向壓力消失時(shí)，由于材料的彈性特性，測量膜片和過(guò)壓保護膜片可迅速恢復到初始位置。這使得安裝變送器時(shí)，可以將過(guò)程壓力直接引入變送器的測量室，而且不需要安裝附加的組合閥門(mén)。
2． 2． 4 結構緊湊、體積小
因為小型硅微電容傳感器是設置在放大器內，膜盒結構簡(jiǎn)單緊湊，體積也相對減小不少，現場(chǎng)使用操作也更加方便。
3 維修、檢查和故障處理
河南神馬尼龍化工有限責任公司生產(chǎn)裝置中硅微電容智能型變送器配置數量很多，由于涉及多種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，硅微電容智能型變送器使用中出現問(wèn)題的頻次較高，例如在己二酸生產(chǎn)工藝中儲存罐使用的溫度傳感器，檢測到的溫度變化后輸出電流曾出現超量程現象，變送器的微處理器修正溫度也產(chǎn)生誤差，以往處理排除此類(lèi)故障需要從傳感器源頭排查，排除故障非常耗時(shí)，維修效率低，嚴重時(shí)會(huì )導致停車(chē)。通過(guò)不斷地總結和探究，現在當硅微電容智能型變送器使用中出現故障時(shí)，檢修工作人員很快就能查出故障原因，并準確、及時(shí)地進(jìn)行維修。
3． 1 維修、檢查
為了保持變送器的精度和壽命，需根據運行狀況進(jìn)行定期檢查(1 次/年)。包括:檢查變送器各部分是否有損壞、腐蝕等現象;傳輸部罩殼、段子部罩蓋、O 形圈是否損壞或出現老化;流體是否泄漏;去除變送器內和導壓管內積液等。
3． 2 硅微電容智能變送器常見(jiàn)故障及其處理方法
3． 2． 1 輸出電流出現超量程
造成這種現象的原因可能有如下幾種:歧管閥的開(kāi)閉狀態(tài)不正確;有泄漏造成降壓;導壓配管連接方法不正確;導壓管內阻塞;放大部的外部連接端子部電壓失準等。在工作中，要及時(shí)檢查，逐項排除，有問(wèn)題及時(shí)解決，使閥門(mén)及時(shí)恢復正常，堵漏、修正連接管、排除堵塞或更換元器件等。
3． 2． 2 無(wú)輸出電流
主要原因可能為:歧管閥的開(kāi)閉狀態(tài)不正確;導壓配管連接方法不正確;有壓力泄漏;導壓管內阻塞;電源極性錯誤;外部連接端子部電壓錯誤。出現上述問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)調整、修正，檢查配線(xiàn)電纜絕緣情況，并進(jìn)行適當處理。
3． 2． 3 輸出電流誤差大
主要原因可能為:導壓配管連接方法不正確;變送器內混入氣體或液體;介質(zhì)密度發(fā)生變化;環(huán)境溫度變化較大;電子部不良等。出現上述問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)修正，進(jìn)行排氣、排液;密度不對時(shí)，要及時(shí)修正，重新調整，加強控制，減少溫度變化;電子部件出現問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)更換。
4 結束語(yǔ)
通過(guò)對硅微電容變送器的特性進(jìn)行分析，結合變送器在化工生產(chǎn)中應用情況，針對硅微電容變送器出現常見(jiàn)故障，根據長(cháng)期從事化工裝置的實(shí)際維檢工作經(jīng)驗，提出了維修處置措施，為從事化工儀表操作的技術(shù)人員借鑒。隨著(zhù)化工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)調整和技術(shù)升級，硅微電容智能變送器在化工生產(chǎn)中的應用范圍將會(huì )越來(lái)越大。
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