具备诊断技术的压力变送器可以检测完整性问题

　　压力变送器可以测量压力、流量或液位，可用于控制或监控过程中的变化。操作员需依赖变送器和主机系统之间的成功通信才能接收这些测量值。

　　具备先进诊断技术的压力变送器可以检测到此连接中存在的完整性问题，并在可能发生通信错误时提前警告操作员。

　　此技术还可提供一种在过程环境中提前检测异常情况的方法。

　　其广泛的诊断覆盖范围将变送器的整体安全水平提高到了目前业界的最高水平。先进的诊断技术使用户能够响应过程和电路中的变化，进行故障排除并主动防止将来发生停机。

　　电路完整性

　　大部分压力变送器使用4-20 mA模拟信号进行通信。为了将更多信息引进传统的自动化网络，人们制定了HART(可寻址远程传感器高速通道)协议，作为通过现有模拟线路发送和接收数字信息的标准。

　　通过利用此数字信号，人们已经借助HART技术引进了许多新的变送器创新。为了精确地获取变送器正在传递的所有信息，操作员需依赖电路的完整性。

　　压力变送器中包含的先进诊断功能可提供检测功能，用于检测电路中可能发生的故障模式，例如电源故障和标度测量故障。

　　电力咨询诊断功能可监控变送器接线端子电压，并在电路上发生异常变化时发送通知。在启用诊断功能后，将完成对电路的特征描述。

　　变送器随后自动使接线端子电压达到其低电压(20 mA)和高电压(4 mA)输出。该特征描述方法在两点之间构成了一条直线(类似于下图1)，并设定了平行于该直线的高电压和低电压偏差极限。

　　图1：电力咨询诊断技术

　　在偏差超出极限时，将向主机系统发送HART警告或模拟警报。

　　许多异常事件会危害到电路的完整性。从暴风雨、电源故障到受腐蚀的端子，每一个此类事件均可能导致控制系统接收到来自变送器的不正确的4-20 mA信号。

　　导管密封不良可能导致接线盒内发生冷凝水聚积的问题。接线盒内的水足够多时可能发生短路，导致不正确的输出信号(参见下图2中的示例)。

　　图2：电力咨询诊断功能可以检测到的电路问题示例

　　输出尖峰

　　电力咨询诊断功能可以检测到的另一问题是电源不稳定。电源漂移或输出尖峰通常表明电源故障且不可靠。

　　此外，如果电源电压下降，变送器可能没有足够的电力达到高报警值。

　　电力咨询诊断功能计算电源输入，并将其与设置期间记录的特性进行比较。

　　这确保了变化的电源不会危害电路。先进的诊断功能可以通过监控变送器功耗和4-20 mA输出来检测特定类型的标度故障。

　　监控变送器功耗对于确保其能够在需要时驱动相应的报警操作十分重要。变送器消耗的电流不应超过3.6 mA，以便驱动低位报警。

　　其他诊断功能将确认模拟4-20 mA电路是否精确地反映了压力值。

　　上述描述条件可能导致模拟标度故障或者甚至失去HART通信。

　　安全覆盖范围

　　按照IEC 61511“功能安全：过程行业的安全仪表系统”的定义，安全覆盖范围的一种测量方法是要求故障概率(PFD)。

　　PFD被定义为在危险情况下，SIS回路或设备(变送器)将发生故障或按照要求处于故障模式的概率，这是不可取的，因为这会影响SIS回路正常工作和其防止灾难事件发生的能力。

　　未检测到的变送器危险故障会对变送器的失效率产生极大影响。这种故障一般通过第三方实施的失效模式、影响和诊断分析(FMEDA)进行确认。

　　在此期间，将逐一分析电路组件和每个指定的故障模式。各故障模式将被划分为检测到的安全故障、未检测到的安全故障、检测到的危险故障和未检测到的危险故障，然后为其分配一个概率。

　　这些数字以组件类型和一个大型历史故障率数据库为依据。

　　未检测到的危险故障是最令人担忧的，因为它们可能导致变送器在安全停机过程中出现问题。

　　电压降低是电路中可能发生的一种典型故障。此时有足够的电力用于变送器的工作，但不足以使变送器达到20 mA或达到高位报警。

　　过程噪声

　　在过程诊断中，变送器使用统计过程监控功能监控过程噪音，并检测过程的异常情况。

　　变送器首先生成过程噪音基线，并在其变化超出了配置的极限时通知您。引压管线堵塞是此区域中的一种典型故障(见下图3)。

　　图3：从过程到主机的全面保护

　　该诊断功能还可以检测许多其他故障，包括搅拌缺失、充气或硬粒变化以及泵气蚀。

　　如果考虑到内部专用诊断以及电路和过程诊断功能，这是可用于SIS系统的最安全、最可靠的变送器。

　　总之，艾默生的Rosemount 3051S压力变送器中包含的先进诊断功能可以提供一种方法，用于确保操作人员从变送器接收到正确的数据值。

　　其广泛的检测覆盖范围将压力变送器的整体安全水平提高到了业界的最高水平。

　　先进的诊断技术使用户能够主动响应过程和电路中的变化，进行故障排除并防止将来发生停机。

　　技术规格

　　具有先进诊断技术的Rosemount 3051S压力变送器拥有业界最大的诊断覆盖范围，安全失效系数达96.7%而且未检测到的危险故障最少，是市场上PFD最低的变送器。为了达到这一等级，增加了许多专用于内部变送器的诊断功能，例如功耗和电流(mA)输出。此变送器可以检测到电路和过程中使用其他方法可能无法检测到的外部故障。进行电路诊断时，变送器读入电路的电压特性，并警告操作人员是否发生了某些变化。

　　关于艾默生过程管理

　　艾默生过程管理是艾默生旗下的一员，在帮助化工、石油和天然气、炼油、纸浆和造纸、电力、水和废水处理、矿业和冶金、食品和饮料、生命科学及其他行业实现生产、过程控制及输配自动化方面始终保持领先。公司将优异的产品和技术与行业特定的工程、咨询、项目管理和维护服务相结合。艾默生过程管理旗下品牌包括：PlantWeb™、Syncade™、DeltaV™、Fisher®、Micro Motion®、Rosemount®、Daniel™、Ovation™和 AMS Suite。

　　关于 Emerson

　　总部位于美国圣路易斯市的 Emerson 是一家全球领先的公司，该公司将技术与工程相结合，通过网络能源、过程管理、工业自动化、环境优化技术、及商住解决方案五大业务为全球工业、商业及消费者市场客户提供创新性的解决方案。公司 2012 财年的销售额达 244 亿美元。