方原柏：艾默生羅斯蒙特壓力變送器的前世今生
http://www.199rrr.com 2020-03-05 09:47 來源：工控百家談
編者按：
壓力參數是工藝過程參數的檢測重點，壓力變送器是自動化儀表所有檢測設備中最重要及數量最多的自動化裝置。艾默生過程管理公司屬下的羅斯蒙特公司，自1969年開啟微位移式變送器的新時代到如今，在壓力變送器這條路上已有50年歷程。方原柏老師將為大家分享這期間的變化，以及三代產品背后的一些技術驅動。
壓力變送器的地位
壓力參數的測量，一直是工藝過程參數檢測的重點，它不僅只是檢測壓力，也包括負壓、絕對壓力、差壓的檢測，還涉及流量、液位、密度、重量、設備阻力等參數的檢測，一個工程項目的訂貨量往往能達到成百上千臺，如100萬t/年乙烯、1000萬t/年煉油一個項目的壓力變送器訂貨數量就達8000臺，所以是自動化儀表所有檢測設備中最重要及數量最多的自動化裝置。
早期的壓力參數的測量，除了就地壓力表外，還有兩類設備，一類是基地式壓力儀表，另一類是單元組合儀表中的變送器類儀表。
基地式壓力儀表，如水銀浮子式、雙波紋管式，它將測量部分、轉換部分、指示記錄部分及可能具有的運算部分、調節部分全部集中在儀表殼體之內，所以稱為基地式儀表。水銀浮子式屬含水銀儀表，水銀有毒，對儀表使用、維護人員身體健康危害較大，國內在上世紀六十年代后期已淘汰，并用雙波紋管式取代水銀浮子式用于檢測壓力，但因為無遠傳、體積龐大、量程不可調、準確度較低等原因，用量越來越少了。
隨著儀表技術的發展，出現了單元組合儀表，將上述基地式儀表綜合功能的每一項功能交給一類儀表完成，如檢測功能交給變送器完成，顯示功能交給指示儀完成，記錄功能交給記錄儀完成，運算功能交給運算器完成，調節功能交給調節器完成，在各類儀表之間，則采用標準的統一信號聯系，如4mA～20mA、0~10 mA等。
這樣變送器（transmitter）就誕生了，它的定義是能感受規定的被測物理量并按照一定的規律轉換成規定的標準信號的器件或裝置，變送器通常由敏感元件和信號變換器組成。就測量壓力、差壓類信號的變送器來說，被測物理量包括壓力、差壓、絕對壓力、負壓、液位、密度等等。
國內在上世紀六七十年代大量使用電動、氣動單元組合儀表，其中測量壓力的變送器為力平衡式和矢量式變送器，準確度約為1%。
上世紀六十年代美國儀器儀表市場上力平衡式氣動變送器應用較多，但存在易漂移、可動部件多，維護量大等缺點。1969年，羅斯蒙特公司（Rosemount）將其申請的第一份專利——可變電容壓力傳感器轉換成產品1151電容式壓力變送器（transmitter），用電信號取代氣動信號。電容式變送器在檢測壓力時傳感元件的位移和變形極小，從此開始了微位移式變送器的新時代，在穩定性、可靠性和準確性方面，它前進了一大步。此后，各大儀表廠商分別推出屬于微位移式壓力變送器，如電感式、擴散硅式、振弦式、諧振式、陶瓷式等工作原理的變送器。
羅斯蒙特的誕生
羅斯蒙特公司于1964年注冊成立（見下圖），公司第一個產品是航空用的溫度傳感器，1967年推出世界上第一臺兩線制溫度變送器，開始進入工業生產過程自動化市場。
成立之初的羅斯蒙特工程公司
1969年羅斯蒙特公司在休斯敦ISA展會上首次推出1151模擬電容式壓力變送器，受到了廣泛關注，壓力變送器開發成功使羅斯蒙特從一家專業航空儀器制造商轉變為過程自動化公司。1972年，一家公司一次訂購了1000臺羅斯蒙特1151變送器，使羅斯蒙特公司在過程自動化檢測技術方面發揮了主導作用。
早期人工裝配的1151型壓力變送器
1976年，艾默生過程管理公司收購了羅斯蒙特公司，使其成為旗下生產各類儀表產品的主力子公司。上世紀八十年代初期，國內西安儀表廠首開引進國外儀器儀表技術的先河，從羅斯蒙特公司引進當時世界上最為先進的1151型電容式壓力變送器制造技術。
在歷年美國“控制”（CONTROL）雜志讀者評選獎中，羅斯蒙特公司均名列壓力變送器產品的第一名，早期的評選還列出票數的百分比，如羅斯蒙特公司2000年的評選得票62%，2004年評選得票73%，2008年評選得票65%，可見排名居后的廠家與羅斯蒙特公司的差距很大。
三代壓力變送器
從1969年推出1151模擬式壓力變送器算起，羅斯蒙特公司在變送器產品上一共開發了三代產品：1151模擬電容式壓力變送器算第一代，1988年推出3051智能式變送器算第二代，2001年推出3051S數字化智能變送器算第三代。迄今為止，全球75個國家的85000家以上的客戶使用了羅斯蒙特公司的壓力變送器超過了1500萬臺。
從國際上來看，日本富士公司FC系列變送器、日本日立公司EDR/EPR系列變送器也屬模擬式第一代產品；美國霍尼威爾公司的ST3000變送器、日本橫河公司EJA變送器、德國E+H公司的Cerabar S變送器、美國福克斯波羅公司的I/A變送器、日本富士公司的FCX變送器、美國摩爾公司的XTC變送器、美國斯瑪公司的LD301、LD302變送器、德國西門子公司的SITRANS P DSIII變送器、德國ABB公司的MV2000T變送器屬智能式第二代產品；日本橫河公司的EJX變送器、美國霍尼威爾公司的ST3000/100變送器和德國ABB公司的2600T265系列變送器則可稱為第三代數字化智能變送器。
筆者將在《工控百家談》下一篇文章《從艾默生羅斯蒙特三代產品看儀表的發展趨勢》中，和大家一起聊聊我對這三代產品的使用體會和一些觀察思考，有興趣的朋友可以關注交流。
作者簡介
方原柏，1942年生，男，湖北黃岡人，昆明有色冶金設計研究院教授級高級工程師，昆明儀器儀表學會理事長，中國衡器協會技術專家委員會顧問，《衡器》、《冶金自動化》、《儀表世界》等雜志編委，曾出版《電子皮帶秤的原理及應用》、《電子皮帶秤》、《工業無線通信技術及應用》、《有色金屬生產過程自動化》四本專著，發表論文350篇。
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