ABB 364DS系列實現壓力儀表“可靠性的”
2008/4/3 11:33:35
當今的傳感器裝置當然是高科技產品，但近年來傳感器技術的創新速度卻令人沮喪地緩慢。這是因為，大多數用戶寧可堅持使用久經考驗的技術，而不愿采用不穩定的新型儀表并危及流程。如果儀表出現問題，一天的生產損失（即使在一家中型工廠中）也能輕易地超過整個儀表系統的成本。因此，可靠性是儀器儀表用戶的頭等大事，然后才是精度和成本。在確定新型ABB壓力變送器系列的規格時，ABB決定根據這些輕重次序，提供可靠的技術和常識性的解決方案。其成果便是364DS壓力變送器。
在過去幾年中，人們愈發關注產品規格中的“基礎”精度。精度已被顯著改善（從90年代末的0.1％到目前的0.025％），但這對客戶價值意味著什么呢？出于降低成本的需要，一些著名的制造商建議不采用冗余設計，聲稱它是問題的來源，而不是一項安全功能。這就像建議采用單引擎飛機，而非雙引擎飛機：兩種飛機都能飛得很好，但第二種較不受歡迎，因為它有兩臺（而不是僅僅一臺）容易出事的引擎。
盡管客戶需求千變萬化，有些功能特點能夠使所有人受益。ABB一直致力于這些方面，使其新型壓力變送器364DS系列成為可靠、堅固、緊湊而簡單（見上圖）的產品。
可靠–零件更少，更不容易發生故障由ABB公司研發部對現有ABB裝置及競爭對手裝置的零件功能詳細分析表明，每種裝置都包含120個以上的零件、15個子組合件和50種操作。分析認為最小零件數目為24，表明有很大的空間，可以進行簡化和改善可靠性。新型傳感器的設計理念圍繞ABB及其競爭對手在過去3年中向客戶提供的、最受歡迎的裝置。裝置的零件數目及材料種類被降到最低。外殼與法蘭得到簡化，尺寸縮小。材料規格被提高（如用不銹鋼作為標準儀器外殼，而哈氏合金C用作密封膜片）。
最為重要的是，通過取消墊圈、并引入一種新穎的“全焊接”體（ABB已為此技術申請專利），消除了所有可能的泄漏源。新型壓力變送器的制造過程采用了最為先進的工藝，例如激光焊接、大功率CO2源、高真空技術、以及高品質材料處理。
堅固–全不銹鋼外殼
在壓力變送器上采用全不銹鋼外殼是一種誘人的、但通常比較昂貴的選項。鋁制外殼常常用來削減成本，但如果有價格類似的其他解決方案，很少有人會選擇這一材料。借助ABB的新設計，全不銹鋼外殼的成本得以降低，其價格可以普遍接受。新型外殼 的設計和組裝方式使其能夠在所需防爆應力的4倍以上條件下運行。測試表明，它可以承受約100巴（100 kg/cm2）的內部壓力，而機械結構不致顯著變形。外殼還可保護傳感器不受振動和物理沖擊的影響。外殼的安全 規格更高，限制了所需生產測試的次數，從而降低成本。
緊湊 – 內部寬大，外形節省空間
縮小傳感器相當容易，但減小尺 寸卻常常造成可及性下降。ABB的一些競爭對手正在生產
非常小的單元，某些儀器被縮小 到了一半，但沒有一種比得上364DS系列的可及性。后者小于 其競爭產品，但同時可及性更好。這是由于“全焊接”體包含 了電子器件的外殼以及一個易于使用的大型接線板 1 。
簡單 – 364DS系列采用了簡單的四按鈕式菜單系統
任何新型電子裝置的主要問題之一便是設置，這通常涉及復雜的程序和含混不清的說明書。364DS的HMI（人機界面）以四個按鈕為中心，便于用戶通過一目了然的菜單（與目前手機上采用的類似）方便地瀏覽！胺奖阍O置”功能允許用戶在變送器調試期間進行操作。HMI還提供關于操作語言的選擇（將于2006年12月起提供中文版）。
設計實現最大的人身安全
在364DS變送器的設計及開發過程中，安全性始終頭等重要。在經過1百萬次過量程壓力循環后，量程較低的儀器可以承受超過1500巴（150 MPa或21，750si）的壓力。在Politecnico diMilano進行的裂縫及應力侵蝕效果測試中，密封膜片的性能得到了驗證。裝置采用了由國家腐蝕工程師協會（NACE）批準的材料，來保證最大的抗腐蝕性。裝置符合幾種危險區域認證要求，這可由最終用戶選擇（如FM，CSA與ATEX），并具有EC61508安全集成等級2。儀器標配包括一個4kV1.2/20微秒電涌保護器，以及一個能夠提供0V/m電磁場抗擾度的高性能濾波器。
其他主要特點
儀器外殼具有抗侵入保護等級P67（NEMA 4X），但儀器本身可以在拆除外殼、濕度為100％的情況下工作。屏幕（2英寸表頭），是所有新型ABB儀器儀表產品的標配，即使在最極端的溫度（– 20°C至60°C）下也便于讀數。364DS是一種典型的“現貨”產品。它可以在定購后立即發貨，盡管以不銹鋼制成，它的重量卻遠遠小于采用鋁制外殼的競爭產品。裝置還配有可更換、可升級的電子器件、自動修復數據庫、遠程指示器選項、流量累加器、可編程的報警飽和限制、高級內部診斷以及平方根取舍功能。
性能提高
現場測量裝置的實際性能往往低于制造商聲稱的數字（“基礎”精度）3-5倍。這是由于衰減、安裝、靜態壓力、溫度、振動、電磁相容性等因素的影響。這種性能下降是促使我們設計364系列的主要動力之一。通過滿足對儀器的四項主要要求（即可靠、堅固、緊湊而簡單），新型儀器的基礎精度提高到了0.06％（量程上限，URL）。更為重要的是，溫度的影響被限制在最大0.15％（范圍–40°C至+85°C），而穩定性也得到改善，使變送器10年使用壽命內的誤差保持在URL的0.15％以下。
結論
ABB的“可靠性”設計與開發方法加上它的實際經驗產生了一系列新的變送器，這些產品可以幫助客戶實現最大的投資回報，同時具有最高的安全性能。
Aurelio Fanoni
Andrea Moroni
ABB儀器儀表有限公司
意大利Lenno
urelio.fanoni@it.abb.com
ndrea.moroni@it.abb.com
在過去幾年中，人們愈發關注產品規格中的“基礎”精度。精度已被顯著改善（從90年代末的0.1％到目前的0.025％），但這對客戶價值意味著什么呢？出于降低成本的需要，一些著名的制造商建議不采用冗余設計，聲稱它是問題的來源，而不是一項安全功能。這就像建議采用單引擎飛機，而非雙引擎飛機：兩種飛機都能飛得很好，但第二種較不受歡迎，因為它有兩臺（而不是僅僅一臺）容易出事的引擎。
盡管客戶需求千變萬化，有些功能特點能夠使所有人受益。ABB一直致力于這些方面，使其新型壓力變送器364DS系列成為可靠、堅固、緊湊而簡單（見上圖）的產品。
可靠–零件更少，更不容易發生故障由ABB公司研發部對現有ABB裝置及競爭對手裝置的零件功能詳細分析表明，每種裝置都包含120個以上的零件、15個子組合件和50種操作。分析認為最小零件數目為24，表明有很大的空間，可以進行簡化和改善可靠性。新型傳感器的設計理念圍繞ABB及其競爭對手在過去3年中向客戶提供的、最受歡迎的裝置。裝置的零件數目及材料種類被降到最低。外殼與法蘭得到簡化，尺寸縮小。材料規格被提高（如用不銹鋼作為標準儀器外殼，而哈氏合金C用作密封膜片）。
最為重要的是，通過取消墊圈、并引入一種新穎的“全焊接”體（ABB已為此技術申請專利），消除了所有可能的泄漏源。新型壓力變送器的制造過程采用了最為先進的工藝，例如激光焊接、大功率CO2源、高真空技術、以及高品質材料處理。
堅固–全不銹鋼外殼
在壓力變送器上采用全不銹鋼外殼是一種誘人的、但通常比較昂貴的選項。鋁制外殼常常用來削減成本，但如果有價格類似的其他解決方案，很少有人會選擇這一材料。借助ABB的新設計，全不銹鋼外殼的成本得以降低，其價格可以普遍接受。新型外殼 的設計和組裝方式使其能夠在所需防爆應力的4倍以上條件下運行。測試表明，它可以承受約100巴（100 kg/cm2）的內部壓力，而機械結構不致顯著變形。外殼還可保護傳感器不受振動和物理沖擊的影響。外殼的安全 規格更高，限制了所需生產測試的次數，從而降低成本。
緊湊 – 內部寬大，外形節省空間
縮小傳感器相當容易，但減小尺 寸卻常常造成可及性下降。ABB的一些競爭對手正在生產
非常小的單元，某些儀器被縮小 到了一半，但沒有一種比得上364DS系列的可及性。后者小于 其競爭產品，但同時可及性更好。這是由于“全焊接”體包含 了電子器件的外殼以及一個易于使用的大型接線板 1 。
簡單 – 364DS系列采用了簡單的四按鈕式菜單系統
任何新型電子裝置的主要問題之一便是設置，這通常涉及復雜的程序和含混不清的說明書。364DS的HMI（人機界面）以四個按鈕為中心，便于用戶通過一目了然的菜單（與目前手機上采用的類似）方便地瀏覽！胺奖阍O置”功能允許用戶在變送器調試期間進行操作。HMI還提供關于操作語言的選擇（將于2006年12月起提供中文版）。
設計實現最大的人身安全
在364DS變送器的設計及開發過程中，安全性始終頭等重要。在經過1百萬次過量程壓力循環后，量程較低的儀器可以承受超過1500巴（150 MPa或21，750si）的壓力。在Politecnico diMilano進行的裂縫及應力侵蝕效果測試中，密封膜片的性能得到了驗證。裝置采用了由國家腐蝕工程師協會（NACE）批準的材料，來保證最大的抗腐蝕性。裝置符合幾種危險區域認證要求，這可由最終用戶選擇（如FM，CSA與ATEX），并具有EC61508安全集成等級2。儀器標配包括一個4kV1.2/20微秒電涌保護器，以及一個能夠提供0V/m電磁場抗擾度的高性能濾波器。
其他主要特點
儀器外殼具有抗侵入保護等級P67（NEMA 4X），但儀器本身可以在拆除外殼、濕度為100％的情況下工作。屏幕（2英寸表頭），是所有新型ABB儀器儀表產品的標配，即使在最極端的溫度（– 20°C至60°C）下也便于讀數。364DS是一種典型的“現貨”產品。它可以在定購后立即發貨，盡管以不銹鋼制成，它的重量卻遠遠小于采用鋁制外殼的競爭產品。裝置還配有可更換、可升級的電子器件、自動修復數據庫、遠程指示器選項、流量累加器、可編程的報警飽和限制、高級內部診斷以及平方根取舍功能。
性能提高
現場測量裝置的實際性能往往低于制造商聲稱的數字（“基礎”精度）3-5倍。這是由于衰減、安裝、靜態壓力、溫度、振動、電磁相容性等因素的影響。這種性能下降是促使我們設計364系列的主要動力之一。通過滿足對儀器的四項主要要求（即可靠、堅固、緊湊而簡單），新型儀器的基礎精度提高到了0.06％（量程上限，URL）。更為重要的是，溫度的影響被限制在最大0.15％（范圍–40°C至+85°C），而穩定性也得到改善，使變送器10年使用壽命內的誤差保持在URL的0.15％以下。
結論
ABB的“可靠性”設計與開發方法加上它的實際經驗產生了一系列新的變送器，這些產品可以幫助客戶實現最大的投資回報，同時具有最高的安全性能。
Aurelio Fanoni
Andrea Moroni
ABB儀器儀表有限公司
意大利Lenno
urelio.fanoni@it.abb.com
ndrea.moroni@it.abb.com