浅析压力变送器在仪表行业中的技术性进步

      整个2018年，压力变送器技术的几个趋势只是对现有技术的扩展，更新和改进，但两种趋势正在使流量变送器发展：变送器诊断的进步和采用类似智能手机的技术以改善访问，通信和在不久
的将来，显示器附在变送器上。

    本文回顾了涉及微型变送器，专业变送器，先进诊断，改进变送器和企业之间通信的趋势，以及将智能手机技术体现为压力变送器的迫在眉睫的趋势。

    微型变送器具有多种功能
    多年来，一些变送器变得越来越小。市场上有数十种（如果不是数百种）紧凑，小型且相对便宜的变送器。压力变送器（压力变送器）可能导致小型化的趋势，主要是因为流量元件的尺
寸仅需要比承载导电液体的管或管稍大。


    压力变送器适用于小至0.5英寸的管道尺寸。这种压力变送器非常适用于过程滑板，这些滑板通常空间有限，或者难以到达的位置。虽然很小，但这些变送器具有广泛的功
能。它们可以具有4-20 mA，脉冲，开关和2至10伏输出以及I / O-Link数字通信连接，可灵活集成到自动化系统中。蓝牙无线接口可直接访问过程和诊断数据，并使用户能够即时配置测量设
备。有些可以通过应用在Android和iOS设备上进行操作和配置。

    2019年及以后，寻找小型化趋势，继续扩展到其他测量技术。

    与大多数压力变送器技术一样，压力变送器提供体积流量测量，但许多应用需要质量流量测量 - 科里奥利变送器的优势领域。

    测量质量流量
    据Grand View Research称：“磁性部门在市场中占有最大份额。然而，由于超声波和科里奥利变送器高度可靠和准确的技术进步，预计超声波和科里奥利在预测期内的复合年增长率最高
。

    Grand View预计科里奥利变送器的使用将在预测期内显着增加。“科里奥利变送器在石油和天然气，化学品和炼油行业的广泛采用预计将对市场产生积极影响。” 

    这种增加的主要原因之一是这些变送器测量质量流量的能力。以前，这种能力带来了相当大的价格溢价，但质量变送器和体积变送器之间的价格差异正在下降，刺激了它的使用。

    超声波变送器是非接触式的，可用于大型线路。过去，科里奥利变送器主要用于较小的线路尺寸，但另一个趋势是其尺寸越来越大。几家公司提供线径超过10英寸的科里奥利变送器，使
其更适合用于装船和卸载应用。预计到2019年，科里奥利仪表将继续入侵整个流量市场。

    此外，用户还认识到科里奥利仪表具有许多超越基本测量的先进功能。例如，大多数压力变送器不仅测量质量流量，还测量密度和温度; 有些人甚至测量粘度。

    这些定性参数为用户创造了一个可能的世界，并且越来越多的趋势是将科里奥利仪表视为过程分析仪。例如，在石油和天然气工业中，科里奥利仪表可以提供各种值，例如美国石油协会
（API）的密度，参考体积和密度校正，以及净油和含水量测量。在食品和饮料工业中，这些相同的密度和温度测量可用于获得二元混合物的白利糖度，证明或百分浓度，以及其他可能性。

    虽然科里奥利和体积流量测量技术之间的价格降低肯定是一个考虑因素，但是额外的精度和多变量正在为许多用户提供有利于科里奥利仪表的尺度。

    专业变送器
    在过去，仪器工程师有时不得不使用标准变送器“做”。当应用特别困难 - 磨损，热，冷，酸性或对传统变送器不友好时 - 工程师指定用于变送器的不锈钢，陶瓷或其他衬里，并希望
最好。这有时会导致过早失败。     如今，钽，哈氏合金C，蒙乃尔合金，铬镍铁合金和一系列特种合金等特殊材料的出现使得制造可以处理几乎任何流体或气体的变送器成为可能。此外，变送器制造商更愿意设计和制造设
备以满足特定行业的需求。
    使情况复杂化的是来自美国食品药品管理局（FDA），欧盟（EU），美国天然气协会（AGA），美国环境保护署（EPA）和数十家机构的永无止境和不断变化的法规。其他人要求仪器满足各
种规格。例如，卫生变送器可能需要符合ASME生物加工管道和设备（BPE），欧洲卫生工程和设计组（EHEDG）和3A标准，并且可能需要为无菌过程提供完整的良好生产规范（GMP）合规性，同
时还能承受原位清洁和现场消毒操作以及高压冲洗。这需要专门的变送器。

    虽然仪器仪表世界一直使用压力变送器，但趋势是制造商正在生产更多设备以满足新法规，解决新的应用问题并为小型市场提供变送器。

    由于改进的制造技术，激光3D打印，计算机建模和模拟以及先进的微电子技术，制造商现在可以比以前更快地生产专业变送器，从而使他们能够迅速占领市场。

    智能变送器变得越来越智能
    智能变送器已经使用了数十年，但它们变得更加智能，并且能够进行自我诊断和自我验证。

    自诊断意味着变送器能够通过连续监测与其机械，机电和电子组件相关的相关内部参数来检测何时出现问题。

    通常，在变送器的设计阶段使用故障模式，效果和诊断分析来识别信号链中的关键组件，从过程润湿的部件开始，然后是机电组件，放大器板，主电子模块和输出。然后为每个关键路径
或组件分配适当的安全裕度。

    变送器中的固件持续监控整个信号链的偏差。例如，如果诊断程序检测到错误，Endress + Hauser的心跳技术会发送符合NAMUR建议NE 107的事件消息。该事件显示在变送器的前面板上，
可以作为消息通过数字通信链路发送到自动化系统。该消息还包括故障排除提示和补救说明。

    如今，可以设计变送器，其自诊断覆盖率为94％或更高（符合IEC 61508），并且检测到的故障率很低。许多但并非所有变送器制造商都采用类似的自诊断方法，但新的趋势是自我验证。

    根据行业的不同，变送器必须定期校准。例如，化学工业要求按照IEC 61508和IEC 61511进行验证测试，而石油和天然气行业必须遵守买卖双方之间的合同协议，并遵守政府机构的要求
。但是为什么要拆下变送器并将其送到实验室进行校准，如果它不需要它？输入自我验证。

    根据自动化系统或仪器本身的命令进行自我验证。在自我验证期间，诊断执行检查，然后生成报告，可用于验证设备是否仍在正常工作.Endress + Hauser的心跳技术符合DIN EN ISO
9001：2008的可追溯验证要求。

    自我验证是一种趋势，将在2019年扩展，因为它可以节省时间和金钱。在变送器上执行自我验证可以将校准周期延长10倍或更高。在某些情况下，甚至可以通过自我验证完全替换湿校准
。

    进取型变送器
    过去，变送器通过简单但有限的系统连接回自动化系统，该系统包括封装在导管中和/或铺设在电缆桥架中的4-20mA电线。在自动化系统中，单个过程变量流量信号用于控制和监视单元或
过程。

    今天的趋势是使用数字数据链接不仅将流程变量发送到压力变送器，还发送与其他变量，诊断，校准等相关的许多其他数据点。

    HART，FOUNDATION Fieldbus和PROFIBUS PA / DP已经推出多年，但EtherNet / IP和PROFINET等工业以太网协议有所增加。某些类型的变送器也可以使用无线传输协议，例如ISA100
和无线 HART。对于无法通过无线通信的变送器，可以使用适配器将4-20 mA或HART输出转换为无线 HART。

    使用现代微电子技术，今天的变送器提供了许多通信选择。最近的一项进步是采用新协议来简化与企业网络的连接。例如，变送器可以在变送器中内置OPC-UA服务器应用程序包，允
许设备与OPC-UA客户端通信并集成到工业物联网（IIoT）应用程序中。这是通过LAN或WL??AN将变送器联网来实现的，这允许DCS或PLC专用于控制功能，而这种额外的通信路径可专用于诊断，
监控和/或报告目的。

    这意味着变送器现在可以简化曾经复杂的流程和状态信息流程到SCADA（监控和数据采集），CMMS（计算机化维护管理系统），ERP（企业资源规划）和其他企业级网络。利用这些新
的通信功能，该软件可以直接从设备轻松访问所需的数据。

    对于2019年，趋势将是更多变送器，提供与企业网络的直接连接。

    无线功能
    移动技术也正在流入变送器。今天的变送器已经具备无线，蓝牙和Web服务器功能，这意味着可以通过智能手机，平板电脑和手持设备访问，探测，配置和诊断变送器。

    未来，智能手机技术的入侵将会扩大。例如，今天许多显示器具有光学或红外“按钮”，因此维护可以通过盖子与设备交互。这允许在危险区域中操作并确保外壳保持密封以免受诸
如湿度和雨水的环境影响。

    我们将继续看到与变送器的改进互动，这更加反映了我们与智能手机和平板电脑互动的方式。