今天的许多智能过程变送器都是全能的设备。它们在提供简单的压力读数以外还可以提供大量的信息以及执行更多的功能。
　　这些额外的数据可以包括温度、设备历史、标定信息、诊断信息以及更多。一台智能变送器可以检测到内部问题，可以远程进行重新标定和重新设定范围，在某些情况下甚至可以定位过程异常现象，例如阻塞的取压管线。
　　除了直接测量压力数值，压力测量可以用来确定或推断出流量、液位、产品密度以及其他参数。因此，压力变送器比任何其他类型的过程仪表的应用更加广泛。
　　无线技术为压力变送器的功能又增色一分，无线技术让用户从以前不便于测量的地点获取信息成为可能。过去，因为担心配套的导管、电缆、输入/输出（I/O）机柜、以及其他有线仪表所需的基础设施所产生的成本，有些测量点因不具备经济可行性而被放弃。
　　有了这个“在任何地点测量任何参数”的额外能力，工程师只需决定需要测量什么及其原因。对该地点进行某种测量的正当理由，以及什么设备对于满足他的目标最适合？
　　本文将提供一系列问题的建议以及其他注意事项，给那些负责为压力应用和变送器选择制定关键决策的设计师提供指导。
　　压力变送器的基本常识
　　在选择适合的压力变送器时，首先要考虑的问题应该包括：
　　●该应用的正常工作压力是多少？在这个范围内选择一个最优的变送器。
　　●正常工作时会出现的最高和最低压力是多少？精度通常在极值的时候会降低，要确保设备在这些情况下可重复使用，不会受到任何损伤且不需要重新标定。
　　●在最差的情况下，设备会承受的最大压力是多少？为了安全考虑，变送器可以承受的最高压力必须可以达到其所连接的容器或管路的额定压力，且不会发生爆裂。所有连接的管路、法兰、阀组以及其他会承受相同最大压力的配件都必须满足这个额定限值的要求。有一些设备在过压事故之后还可以继续工作并保持精度，可是其他设备可能需要重新标定或者甚至更换，不过这里的首要考虑因素是安全。
　　连接到过程上
　　由于压力变送器也可以用在流量和液位应用场合，它们经常与其他组件整合在一起，例如测量流量的孔板或用来监控罐体液位的压力传感器。有三种安装类型可以用来将变送器与组件或过程连接起来：1）直插式（In-line），变送器直接安装在一个工艺开孔上；2）共面式（coplanar）；3）双平面式（biplanar），变送器通过两个接口连接到过程上。
　　一台直插式安装的变送器（请见图1）有一个接口，通常在测量单元的底部，用于测量表压或绝对压力。直插式安装的变送器一般重量轻且不需要安装支架。

图1：直插式（In-line）压力变送器具有一个过程连接口。本文所有图片来源：艾默生过程管理

　　一台共面式安装的变送器（请见图2）在测量单元底部有两个工艺接口，用于连接不同压力。这种变送器重量轻，通常安装在一个过程法兰上面。双平面式连接可以测量差压、绝对压力或表压类型的应用。

图2：共面式安装的变送器有两个过程接口。

　　双平面式配置是一个更加传统的过程连接方式，在测量单元下部两侧有两个接口（请见图3）。这是用于差压测量的传统过程连接，它同时支持表压和绝对值测量。它重量更大一些，相比直插式和共面式设计的连接更加具有挑战。一台用于差压流量应用的变送器也可以直接安装在一个包含孔板的法兰上。

图3：双平面式连接，侧面两个接口，支持表压、差压和绝对压力测量。

　　在考虑连接类型的时候，要考虑是否存在已有的连接点，还是必须在过程管路上制造一个新的开孔。这两种情况都可能需要停止工艺过程，这会带来很高的成本以及潜在的危险。除此之外，也可以在工艺过程运行中进行带压开孔并增加一台变送器，不过这需要受过良好培训的专业人员操作才行。其他与连接相关的需要考虑的事情包括：
　　●能否增加一个法兰来实现连接？如果可以CONTROL ENGINEERING China版权所有，什么类型的法兰适合该应用？
　　●现在用的是哪种螺纹？
　　●是否已经安装了阀组？
　　所有关于监控点的安装考虑因素也同样适用于控制点。但是对于控制控制工程网版权所有，更加方便维护的连接点是比较理想的。例如，如果有沉积物堆积，能够清理和清洗连接点很重要。通过添加一个三向或五向的阀组，或者一个可泄放法兰，你就可以轻松地清洗任何堆积物。
　　远端密封
　　连接一台压力变送器通常包含从工艺过程开孔到变送器之间的取压管线。这些管线可能会被沉积物阻塞或在冬天结冻。处理阻塞的取压管线的一个方案是远端密封以及毛细管系统，即工艺过程压力是通过一个充油的毛细管传送到压力传感器的。
　　该系统扮演了压力变送器的延伸作用，并保护其隔膜免受热的、冷的或腐蚀性的过程流体的影响CONTROL ENGINEERING China版权所有，同样避免黏性流体或包含悬浮固体的流体阻塞取压管线。在卫生健康的应用中，远端密封也会让清理过程连接更容易，防止在不同批次之间产生污染，同时减少充满流体安装和未充流体安装经常需要的维护工作。
　　对于测量罐体液位，还可以使用电子远程传感器。与在罐底和罐顶使用取压管线连接时采用一台差压变送器的方式不同，这种方式使用了两台变送器。一台位于罐底部，另一台位于罐顶部。两个传感器通过电子方式连接在一起，而不是通过一个充满流体/未充流体管路或毛细管路连接。这尤其适用于较高的罐体，因为避免了对很长取压管线的需要。对于这种方式的一个提醒是相比液位的差压测量方式，罐体内的高静压力会对精度产生影响。在考虑这种布置方式时，最好咨询工厂专家来帮助选择最好的技术。
　　环境方面的考虑
　　压力变送器所在的工作环境很重要。需要考虑的问题包括：
　　●工作温度是多少？如果使用远端密封系统，要保证选择的填充管道的流体可以满足过程温度和环境温度。在低温的时候，取压管线可能会结冻，或者填充的流体会胶化。在高温的时候，远端密封系统填充的油可能会沸腾或退化。有一些经过特殊配方的流体适合大范围的温度。
　　●是否会有明显的机械振动？变送器的安装总是要将振动、冲击和温度波动控制在最低。
　　●工艺过程是否涉及明显的压力脉动？安装在正排量泵排出端的变送器可以因为快速的脉动而损坏，测量精度下降并且传感器寿命缩短。可能需要一个脉动阻尼器或减震器。它可以是一个简单的金属多孔过滤器或插入到脉动管路中的可调节针阀。
　　●设备是否会被用在危险区域？如果是，需要哪些认证？相关的认证可能包括ATEX、IECEx、CSA以及FM。许多设备具备多种认证，因此它们可以适用各种危险区域。
　　●彻底冲洗时会怎么样？在食品、饮料和制药的应用场合，变送器可能要适用热的和腐蚀性的化学品来彻底清洗。
　　了解变送器多久需要重新标定也是很重要的，以及在执行这种操作时需要包括什么。有可能需要把设备本体拆下来并送到仪表实验室，那样会要求工艺过程停止工作。如果变送器可以通过截止阀进行隔离，对工艺过程的中断影响会少得多。除此以外，现在的一些变送器提供更长久的稳定性特性，由于它们需要的标定更少了，因此减少了维护费用。
　　通讯协议的选择
　　一台变送器最简单和最常用的输出方式是通过4-20毫安的电流回路的模拟量方式：4毫安代表着设备处于量程下限值，20毫安代表处于其量程上限值。例如，这可能分别代表空的储罐以及满的储罐。电流回路要求每一台变送器都要通过接线连到控制室（在某些工厂里该距离可能达到一英里甚至更长），再加上其自身在控制室内的输入点，因此增加一个工艺测量点会增加很大的成本。
　　在20世纪80年代CONTROL ENGINEERING China版权所有，HART协议出现了。HART在4-20毫安的输出信号上叠加一个低水平的数字信号，使控制系统和变送器之间以1200比特/秒的速度进行双向通讯。来自于设备端的数字信号所含的信息包括设备状态、诊断信息、测量的或者计算的数值以及其他。HART的优势是可以利用已有的4-20毫安现场接线，安装起来简单且不贵。
　　另一种接线的架构是使用例如Ethernet/IP、基金会现场总线或Profibus PA的数字化数据总线接口。这些总线协议使安装的灵活度高得多，因为不再需要将每一台变送器都与控制器进行接线，多个变送器可以在连接到一束线缆上。同时可以让大量的信息以相对更高的速率进行传输。
　　无线选项
　　从根本上消除变送器接线成本的方式是省略所有的电缆连接，不管是模拟量还是数字量，即使用无线系统。或者，无线可以用来为已有的有线系统增加功能。尽管HART是一个行业标准，在所安装的3000万台有线HART仪表中www.cechina.cn，只有不到10%可以远程访问二级数据。技术人员通过手持式设备使用HART检查并重新设定变送器的量程。
　　现在有一些无线适配器，可以插入到具有HART的4-20毫安变送器中，使其成为无线网络的一部分，从而能够提供配置数据、状态信息、标定日期以及过程数据，包括主要压力数值和例如温度等其他数据。
　　尽管最初用在工厂里的无线网络几乎都是仅用于资产设备的监控目的，IEC 62591（无线HART）以及其他无线仪表协议的出现，让用于监控和控制应用的无线传送过程变量信息普遍得到了增加。该系统采用的是自组织网状网络的形式，有一个网关作为其连接点通过数字总线连接到工厂的主控制系统。
　　无线仪表网络协议使用各种方式将每个设备的数据传送到网关。使用无线HART，每个变送器构成一个网络节点，既扮演数据来源，又扮演路由器。来自于一个节点的信息会从一个节点传递到另一个节点，直到送到网关，而从网关传送到某一特定节点的信息也会通过类似的方式在网络中经过多条路径送到目的接收者。因为数据传送不依赖于一条路径，因此这种冗余设置提供了可靠的通讯。
　　一个无线网络可以在不需要在铺设任何电缆的情况下扩展一个工厂的仪表系统。仅仅需要将网关与控制系统相连接。无线变送器可以通过电池供电或者本地硬接线供电，变成网络中的节点。
　　对于那些曾经被认定不具备经济性的地点，现在通过无线压力变送器可以测量压力、流量和液位等数据的测量。有了这种功能，工程师可以考虑在过程工厂的任何地方将无线变送器用于控制、监控或安全。
　　考虑到设备选择和部署的复杂性，请不要担心要求工业供应商提供帮助。许多为仪表制造商工作的应用工程师具有很多年的工业经验，并且处理过很多各种有挑战性的测量情况。他们经常可以在技术选择方面提供相当于免费咨询的服务。（作者：Wally Baker）