本文安全儀表系統(tǒng)單晶硅壓力變送器設(shè)計(jì)探討資料由優(yōu)質(zhì)變送器生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。

LEEG單晶硅壓力變送器是上海李哥儀器單晶硅壓阻技術(shù)原理流程工業(yè)的縮寫壓力變送器，單晶硅為安全儀表系統(tǒng)(sis) 壓力變送器稱為安全相關(guān)單晶硅壓力變送器。長(zhǎng)期以來(lái)，安全關(guān)聯(lián)度壓力變送器在中國(guó)發(fā)展緩慢，國(guó)內(nèi)石油化工領(lǐng)域的安全儀表系統(tǒng)幾乎沒有安裝和使用。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)各廠商對(duì)單晶硅壓阻技術(shù)壓力變送器的突破，滿足了石化行業(yè)用戶的基本要求。國(guó)內(nèi)單晶硅壓力變送器已經(jīng)逐步進(jìn)入石化行業(yè)和其他流程工業(yè)市場(chǎng)?，F(xiàn)在，安全相關(guān)的單晶硅壓力變送器的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)廠商新的突破方向。

國(guó)家化工安全儀表系統(tǒng)管理指導(dǎo)意見

國(guó)家安全監(jiān)管總局發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)化學(xué)安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》，其中充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)化學(xué)安全儀表系統(tǒng)管理的重要性:化學(xué)安全儀表系統(tǒng)包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、有毒有害氣體、可燃?xì)怏w和火災(zāi)探測(cè)及保護(hù)系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)獨(dú)立于過(guò)程控制系統(tǒng)(如分散控制系統(tǒng)等)。)并且在正常生產(chǎn)期間處于休眠或靜態(tài)狀態(tài)。一旦生產(chǎn)設(shè)備或設(shè)施處于可能導(dǎo)致安全事故的情況下，它可以立即準(zhǔn)確地采取行動(dòng)，使生產(chǎn)過(guò)程安全地停止運(yùn)行或自動(dòng)導(dǎo)致預(yù)定的安全狀態(tài)。它必須具有高可靠性(即功能安全性)和標(biāo)準(zhǔn)化的維護(hù)和管理。安全儀表系統(tǒng)的故障往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)生的重大化學(xué)(危險(xiǎn)化學(xué)品)事故大多與安全儀表故障或設(shè)置不當(dāng)有關(guān)。根據(jù)安全儀表功能失效造成的后果和風(fēng)險(xiǎn)，安全儀表功能分為不同的安全完整性等級(jí)(SIL4，最高等級(jí)為4)。不同等級(jí)的安全儀表電路在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)方面有不同的技術(shù)要求。還需要從源頭上加快新建項(xiàng)目安全儀表系統(tǒng)管理的標(biāo)準(zhǔn)化:從2016年1月1日起，大型和外商獨(dú)資合資企業(yè)等有資質(zhì)的化工企業(yè)在建設(shè)“兩個(gè)優(yōu)先、一個(gè)重點(diǎn)”的新化工廠和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施時(shí)，應(yīng)按照本指導(dǎo)意見的要求，設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的安全儀表系統(tǒng)。從2018年1月1日起，所有涉及“兩個(gè)優(yōu)先、一個(gè)主要”的新化工廠和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施應(yīng)設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。從2020年1月1日起，其他新建化工廠和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施的安全儀表系統(tǒng)應(yīng)符合相關(guān)功能安全標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)滿足要求的安全儀表系統(tǒng)。壓力變送器是安全儀表系統(tǒng)之一，也是重要成員。安全儀表系統(tǒng)的安全相關(guān)性壓力變送器本地化對(duì)于掌握核心技術(shù)、降低成本、在中小企業(yè)推廣安全儀表系統(tǒng)的安裝和使用、實(shí)現(xiàn)整體化學(xué)品安全具有重要意義。

安全來(lái)自設(shè)計(jì)。

國(guó)內(nèi)安全儀表系統(tǒng)專家曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“安全相關(guān)系統(tǒng)的故障控制思想是內(nèi)在化的，所有可能導(dǎo)致故障的問(wèn)題都將作為我自己的問(wèn)題來(lái)解決。這就像是在練習(xí)，看不到人們走過(guò)，只看到你自己?！鄙虾＠罡缫浴鞍踩谝弧睘楹诵膬r(jià)值觀，以“安全源于設(shè)計(jì)”的理念指導(dǎo)工作，深刻理解并堅(jiān)持“誰(shuí)也不放過(guò)，只有自己是錯(cuò)的”。這也是LEEG單晶硅壓力變送器的品牌使命。

LEEG單晶硅壓阻技術(shù)壓力變送器

設(shè)計(jì)指南

安全相關(guān)的LEEG單晶硅壓力變送器設(shè)計(jì)指南可以概括為確保壓力測(cè)量功能在任何情況下的正常運(yùn)行。單晶硅壓力變送器由傳感器模塊、傳輸模塊、瞬態(tài)電阻終端模塊、操作軟件、過(guò)程連接、電氣保護(hù)外殼等硬件組成，也可視為硬件和軟件。實(shí)現(xiàn)安全相關(guān)產(chǎn)品的目標(biāo)安全完整性水平，在于在安全相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程中，使其硬件安全完整性水平和軟件安全完整性水平達(dá)到目標(biāo)安全完整性水平，即在設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程中，采取一些措施和手段來(lái)減少隨機(jī)硬件故障中不可診斷的危險(xiǎn)故障的份額，并采取一些措施和手段來(lái)避免和控制產(chǎn)品在開發(fā)過(guò)程中引入的系統(tǒng)故障。

故障安全原則

故障安全原則，當(dāng)安全相關(guān)系統(tǒng)由于內(nèi)部或外部原因而發(fā)生故障時(shí)，受保護(hù)對(duì)象應(yīng)按照預(yù)定順序達(dá)到安全狀態(tài)，這就是故障安全原則。在采用故障控制方法之前，我們認(rèn)為首先要考慮的是壓力變送器的故障安全原則，這相當(dāng)于安排壓力變送器工作時(shí)可能出現(xiàn)的最壞情況處理措施，使被保護(hù)對(duì)象能夠按照預(yù)定的順序達(dá)到安全狀態(tài)，避免整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)最壞情況，然后不斷測(cè)試和改進(jìn)故障控制方法，鞏固壓力變送器的安全相關(guān)性能。當(dāng)安全相關(guān)壓力變送器故障時(shí)，信號(hào)輸出為3.6毫安< 1≤3.8毫安或21.5毫安≥1 > 20.5毫安，安全狀態(tài)為斷電狀態(tài)。

控制失敗方法

壓力變送器的故障可分為壓力變送器自身、工藝連接和電氣連接，以及管網(wǎng)儲(chǔ)罐周圍環(huán)境。故障情況來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)不同的工作條件壓力變送器使用反饋?？刂剖У姆椒▉?lái)源于十多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以及參考標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)的解決方案。對(duì)于壓力變送器本身，具有表壓類型安全相關(guān)壓力變送器的傳感器模塊采用高壓軸承電氣連接和側(cè)基準(zhǔn)端壓力入口。即使壓力變送器隔膜發(fā)生故障，也能避免工藝介質(zhì)進(jìn)入電氣保護(hù)殼引起的其他事故，隔膜狀態(tài)監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞并報(bào)警，以便工作人員及時(shí)處理故障；壓敏元件是由單晶硅制成的彈性體，對(duì)壓力高度敏感，這意味著它不能抵抗高過(guò)載壓力沖擊。敏感元件的損壞將導(dǎo)致壓力變送器無(wú)法正常工作。特別是，增加了一個(gè)中央隔膜來(lái)保護(hù)壓力沖擊和監(jiān)控敏感元件的狀態(tài)。測(cè)量差壓時(shí)，選擇多變量傳感器，集成差壓、靜態(tài)壓力(表壓和絕對(duì)壓力)和溫度敏感元件。原則上，單個(gè)差壓敏感元件不能測(cè)量靜壓的變化，因此選擇多變量傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)靜壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。傳輸模塊還為每個(gè)組件子模塊增加了周期性和連續(xù)的監(jiān)測(cè)，包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，并定期監(jiān)測(cè)傳感器和傳輸模塊的綜合溫度值、液晶顯示模塊的狀態(tài)、溫度和壓力的補(bǔ)償以及測(cè)量值的變化等。通過(guò)內(nèi)置的看門狗監(jiān)控軟件。累計(jì)壓力變送器的工作時(shí)間，以驗(yàn)證變速器模塊和傳感器的可靠性，并作為系統(tǒng)校準(zhǔn)周期的參考。

安裝、使用和周圍環(huán)境影響

對(duì)于壓力變送器的工藝連接和電氣連接，對(duì)電源線和信號(hào)線進(jìn)行監(jiān)控，包括電子線路的連接、端子和電源狀態(tài)，可以監(jiān)控壓力變送器供電設(shè)備的狀態(tài)，避免大規(guī)模故障狀態(tài)的發(fā)生。壓力變送器對(duì)于壓力測(cè)量，通常使用壓力管，它可以冷卻和緩沖壓力。常規(guī)壓力變送器可以直接測(cè)量管道的高溫。如果被灰塵、顆粒和雜質(zhì)堵塞，有時(shí)壓力無(wú)法傳遞或造成壓力沖擊損壞壓力變送器。還有加工行業(yè)使用的壓力變送器工廠管網(wǎng)、罐區(qū)和各種反應(yīng)裝置，適用于易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境。一些壓力變送器將安裝在電氣保護(hù)箱中，更多壓力變送器將直接暴露在周圍環(huán)境中。面對(duì)自然風(fēng)雨天氣，隔爆型電氣保護(hù)外殼正在安裝電氣保護(hù)管并打開保護(hù)蓋。如果重新密封不嚴(yán)格，可能導(dǎo)致進(jìn)水或防火保護(hù)不符合要求；管網(wǎng)中的壓力脈動(dòng)會(huì)導(dǎo)致壓力沖擊，這不僅會(huì)導(dǎo)致壓力變送器傳感器部分損壞，而且在嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致管道破裂導(dǎo)致泄漏事故。安全相關(guān)壓力變送器內(nèi)置壓力極限記錄器可記錄瞬時(shí)壓力峰值和出現(xiàn)頻率，并可用于監(jiān)控管道介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。

安全功能

安全相關(guān)壓力變送器核心是確保壓力測(cè)量安全功能的實(shí)現(xiàn)，即精確測(cè)量過(guò)程壓力的微小變化，是一種接近實(shí)時(shí)的精確測(cè)量輸出，讓用戶通過(guò)壓力測(cè)量了解生產(chǎn)設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行情況。例如，差壓變送器用于監(jiān)測(cè)鍋爐爐膛的微差壓力，可以監(jiān)測(cè)火焰狀態(tài)，通過(guò)壓力損失發(fā)現(xiàn)工藝管道泄漏。安全相關(guān)壓力變送器實(shí)際上要求高壓力測(cè)量精度、快速響應(yīng)和長(zhǎng)期可靠性，這正是LEEG單晶硅壓力變送器的特點(diǎn)。其壓力測(cè)量核心為單晶硅壓敏元件，靈敏度高，磁滯和蠕變最小，機(jī)械穩(wěn)定性好。單晶硅敏感元件位于傳感器模塊的金屬體的頂部，遠(yuǎn)離介質(zhì)接觸面。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械隔離和熱隔離，集成玻璃燒結(jié)的傳感器引線實(shí)現(xiàn)了與金屬基體的高強(qiáng)度電絕緣，提高了電子電路的柔性和瞬態(tài)電壓保護(hù)能力。單晶硅壓力傳感器模塊的這些原始封裝技術(shù)保證了單晶硅壓力變送器能夠從容應(yīng)對(duì)復(fù)雜的化學(xué)場(chǎng)合和機(jī)械負(fù)載，并具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，足以應(yīng)對(duì)惡劣的工業(yè)環(huán)境應(yīng)用。壓力測(cè)量精度達(dá)到0.05%高精度，響應(yīng)時(shí)間小于100毫秒

安全相關(guān)壓力變送器選擇

此外，我們還需要考慮DCS系統(tǒng)的常規(guī)壓力變送器型選擇，如工藝介質(zhì):介質(zhì)形狀、溫度、極限壓力范圍等。，以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、雜質(zhì)、塵粒、易凝固和結(jié)晶等。，以及一些特殊的介質(zhì)，如氧氣、氫氣等。，氧氣需要考慮合適的禁油和充液類型，氫氣在高溫高壓下會(huì)發(fā)生氫滲透，因此需要采用鍍金的測(cè)量膜片。另一個(gè)問(wèn)題是工廠所在地的氣候和環(huán)境的影響，例如南方的雷暴天氣和北方的極端寒冷天氣的保護(hù)措施。一般來(lái)說(shuō)，安全相關(guān)壓力變送器不僅要考慮常規(guī)壓力變送器的選擇，還要考慮安全功能的實(shí)現(xiàn)。

摘要

安全相關(guān)壓力變送器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是確保壓力測(cè)量功能在任何情況下都能正常運(yùn)行。然而，首先要考慮的是壓力變送器的故障安全原則，這相當(dāng)于安排在壓力變送器工作時(shí)可能發(fā)生的最壞情況處理措施，使得被保護(hù)對(duì)象能夠按照預(yù)定順序到達(dá)安全狀態(tài)，避免整個(gè)系統(tǒng)的最壞情況，并通過(guò)不斷測(cè)試和改進(jìn)控制失效方法來(lái)提高壓力變送器的功能安全性能。

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