LEEG單晶硅壓力變送器是上海立格儀表有限公司單晶硅壓阻技術原理流程工業壓力變送器的簡稱，用於安全儀表系統（SIS）的單晶硅壓力變送器被稱為安全相關單晶硅壓力變送器。長期以來，安全相關壓力變送器在國內發展緩慢，國內石化化工場合安全儀表系統幾乎沒有安裝和使用國產壓力變送器。近年來，隨著國產各個廠商單晶硅壓阻技術壓力變送器的取得突破，達到了石化化工行業的用戶的基本要求，國產單晶硅壓力變送器逐漸進入石化化工等流程工業市場。現在，安全相關單晶硅壓力變送器的設計製造成為國產廠商新的突破方向。
國家化工安全儀表系統管理的指導意見
國家安全監管總局發佈《關於加強化工安全儀表系統管理的指導意見》，其內容包括充分認識加強化工安全儀表系統管理工作的重要性：化工安全儀表系統（SIS）包括安全聯鎖系統、緊急停車系統和有毒有害、可燃氣體及火災檢測保護系統等。安全儀表系統獨立於過程控制系統（例如分散控制系統等），生產正常時處於休眠或靜止狀態，一旦生產裝置或設施出現可能導致安全事故的情況時，能夠瞬間準確動作，使生產過程安全停止運行或自動導入預定的安全狀態，必須有很高的可靠性（即功能安全）和規範的維護管理，如果安全儀表系統失效，往往會導致嚴重的安全事故，近年來發達國家發生的重大化工（危險化學品）事故大都與安全儀表失效或設置不當有關。根據安全儀表功能失效產生的後果及風險，將安全儀表功能劃分為不同的安全完整性等級（SIL1-4，最高為4級）。不同等級安全儀表迴路在設計、製造、安裝調試和操作維護方面技術要求不同；還有從源頭加快規範新建項目安全儀表系統管理工作：從 2016 年 1 月 1 日起 ，大型和外商獨資合資等具備條件的化工企業新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施，要按照本指導意見的要求設計符合相關標準規定的安全儀表系統。從 2018 年 1 月 1 日起 ，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從 2020 年 1 月 1 日起 ，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。壓力變送器是安全儀表系統的其中一員，也是重要成員，用於安全儀表系統的安全相關壓力變送器國產化對掌握核心技術、降低成本普及中小企業安裝使用安全儀表系統，實現全面化工安全意義重大。
安全源於設計
國內安全儀表系統專家曾經這樣說，“安全相關係統的失效控制思路是帶有內化傾向的，將所有可能導致失效的問題，全部作為自身的我那天來予以解決。這就像修行，不見人過，只見己非。”把“安全第一”作為核心價值觀，用“安全源於設計”的理念去指導工作的上海立格深刻理解並堅持“不見人過，只見己非”，這也正是LEEG單晶硅壓力變送器的品牌使命。
LEEG單晶硅壓阻技術壓力變送器
LEEG單晶硅壓阻技術壓力變送器
設計指導思路
安全相關LEEG單晶硅壓力變送器的設計指導思路，一句話概括就是無論什麼情況下，都要保證壓力測量功能的正常工作。單晶硅壓力變送器由傳感器模塊、變送模塊、耐瞬變端子模塊等硬件、操作軟件和過程連接、電氣保護殼等機械零部件組成，也可以看做是硬件和軟件組成。如要達到目標安全完整性等級的安全相關產品的實現,就在於在安全相關產品的開發過程中使其硬件安全完整性等級和軟件安全完整性等級達到目標安全完整性等級,即在設計開發過程中採取一些措施和手段降低隨機硬件失效中不可診斷的危險失效的份額,同時採取一些措施和手段避免和控制產品在開發過程中引入的系統失效。
故障安全原則
故障安全原則，當內部或外部原因使安全相關係統失效時，被保護的對象應按預定的順序達到安全狀態，這就是故障安全原則。在採取控制失效的方法之前，我們認為首先應該考慮的是壓力變送器的故障安全原則，相當於把壓力變送器在工作時候可能出現的最壞的情況處理措施安排妥當，讓保護的對象應按預定的順序達到安全狀態，避免導致整個系統出現最壞情況，然後不斷地測試及改進控制失效的方法，鞏固壓力變送器的安全相關性能。安全相關壓力變送器的發生故障時候信號輸出3.6mA＜I≤3.8mA或21.5mA≥I＞20.5mA，而安全狀態就是斷電狀態。
控制失效方法
壓力變送器的失效可以分為壓力變送器自身的、過程連接和電氣連接的以及管網罐體周圍環境的，失效的情況來自現場的工況不同壓力變送器使用反饋，控制失效的方法來自十幾年現場經驗總結，還有借鑑標準和相關行業的解決方法。 對於壓力變送器自身來說，表壓力類型的安全相關壓力變送器的傳感器模塊採用高承壓的電氣連接及側面參考端壓力進入口，即使壓力變送器膜片被擊穿也可以避免過程介質進入電氣保護殼引發其他事故，而膜片狀態監測能及時發現破損並報警，讓工作人員及時處理故障；壓力敏感元件是單晶硅材質的彈性體，其對壓力高度敏感的特點意味著不耐高過載壓力衝擊，敏感元件的損壞將導致壓力變送器無法正常工作，特別增加一道中心膜片用於防護壓力衝擊，並對敏感元件進行狀態監控；在測量差壓時選用多變量傳感器，集成了差壓、靜壓（表壓力和絕壓）和溫度敏感元件，單一差壓敏感元件原理上無法測量到靜壓的變化，選用多變量傳感器實現了對靜壓的實時監控；變送模塊還增加了對各個元器件子模塊的週期性、連續性監控，包括ROM、RAM、ERPROM的數據，並通過內置的看門狗監控軟件，週期性監控傳感器集成溫度值、變送模塊集成溫度值、LCD顯示模塊的狀態、溫度壓力補償的情況以及測量值的變化情況等。對壓力變送器的工作時間進行累積，用以檢驗變送模塊和傳感器的可靠性，並作為制度校準週期的參考。
安裝使用及周圍環境影響
對於壓力變送器的過程連接和電氣連接而言，電源線和信號線監控，包括電子線的接線、端子以及供電電源的狀態，這樣既可以監控壓力變送器供給設備的狀態，也避免大規模故障狀態的發生。壓力變送器進行壓力測量，一般都會使用引壓管，既可以降溫又達到壓力緩衝的作用，常規壓力變送器就可以直接測量管道的高溫，如遇到粉塵、顆粒、雜質的堵塞，有時候通有時候堵會導致壓力無法傳遞或造成壓力衝擊損壞壓力變送器。 還有就是壓力變送器用於流程工業的工廠管網、罐區、各類反應裝置等，在易燃易爆的危險環境中應用，一些壓力變送器會在電氣保護箱中安裝，更多的壓力變送器直接暴露在周圍環境中，面對著自然颳風下雨的天氣，隔爆型電氣保護殼在進行電氣防護管安裝及打開保護蓋，如果重新密封不嚴可能導致進水或隔爆防護達不到要求；管網的壓力脈動會導致壓力衝擊，不僅會造成壓力變送器傳感器部分損壞，嚴重的時候還有導致管道被擊穿造成洩漏事故，安全相關壓力變送器內置的壓力極限值記錄器，既可以記錄瞬間壓力的峰值又可以記錄發生的頻繁程度，可以用於監控管道介質的流動狀態。
安全功能
安全相關壓力變送器核心是確保壓力測量安全功能的實現，也就是對過程壓力一絲一毫變化的精準測量，並且是近乎實時的精準測量輸出，讓用戶透過壓力測量可以洞察生產裝置的運行真情情況。比如用於鍋爐爐膛微差壓監測的差壓變送器可以監控火焰的狀態，還有通過壓力損失發現過程管道洩漏的情況等等。安全相關壓力變送器其實有著極高的壓力測量精度要求，又有快速響應的要求和長期可靠性的要求，這也正是LEEG單晶硅壓力變送器的特點，其壓力測量核心是單晶硅壓力敏感元件，所使用單晶硅材質具有高靈敏度、極小滯後和蠕變極小、良好的機械穩定性，單晶硅敏感元件位於傳感器模塊金屬本體頂部，遠離介質接觸面，實現機械隔離和熱隔離，玻璃燒結一體的傳感器引線實現了與金屬基體的高強度電氣絕緣，提高了電子線路的靈活性能與耐瞬變電壓保護的能力，這些獨創的單晶硅壓力傳感器模塊封裝技術確保了單晶硅壓力變送器可從容應對複雜的化學場合和機械負荷，同時具備強大的抗電磁干擾能力，足以應對苛刻的工業環境應用，壓力測量精度達到了0.05%的高精度，響應時間小於100mS，並具有5年以上的長期穩定性。
安全相關壓力變送器選型
還有，我們也需要把用於DCS系統的常規壓力變送器的選型問題加於考慮，比如過程介質的問題：介質的形狀、溫度、極限壓力範圍等，還有強酸強鹼、含雜質、有粉塵顆粒以及容易凝固結晶等等，還有一些特殊的介質，比如氧氣、氫氣等，氧氣需要考慮禁油及填充液的適合類型，高溫高壓下氫氣會發生氫透情況，需要採用鍍金測量膜片，還有一些特殊介質的處理措施就不一一列舉。另外一個問題就是工廠所在地區的氣候環境影響，比如南方地區的雷暴天氣，還有北方地區極端寒冷天氣的保護措施等，總的來說，安全相關壓力變送器不僅要考慮常規壓力變送器的選型問題，還要考慮安全功能的實現。
總結
安全相關壓力變送器的設計指導思想就是無論什麼情況下，都要保證壓力測量功能的正常工作。然而，首先應該考慮的是壓力變送器的故障安全原則，相當於把壓力變送器在工作時候可能出現的最壞的情況處理措施安排妥當，讓保護的對象應按預定的順序達到安全狀態，避免導致整個系統出現最壞情況，通過不斷地測試及改進控制失效的方法，從而提升壓力變送器功能安全性能。
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