电容式压力变送器是企业#常应用的压力变送器，随着科学技术的发展，微电子技术、微处理器技术以及现场总线技术不断更新，以硅微电容作为压力传感器的智能型压力差压变送器出现并得到应用，这种变送器既符合现场总线协议，可靠性又得到极大提高，因而得到化工行业的青睐，在化工生产装置中已应用相当普遍。河南神马尼龙化工有限公司为加快发展尼龙产业，成套引进了日本技术装置，许多装置仪表中采用了硅微电容智能变送器，用于测量介质压力、流量及液位等。硅微电容智能变送器的传感器将被测参数转换成静电容量，然后通过测量硅电容来得到被测压差或压力值。变送器将检测到的各种流体的差压或压力，转换为电流信号传输给仪表;调整功能可通过 HHC(手持通信器)进行，即使在仪表室等院秒变送器的场所也可容易地变更各种设定(量程、阻尼时间常数、自检等);同时，通过带有本地调整功能的 LCD 单元可与 HHC 实现同步，大大提高了现场维护的可靠性和方便性。

 

1 变送器结构及工作原理

1． 1 硅微电容传感器结构图

从原理上讲，硅微电容传感器依然采用电容来进行测量，但其结构与原来的电容传感元件有很大不同，用硅材料制成电容，#大特点是体积特别小(9 mm ×9 mm ×7 mm)，故称硅微电容传感器(结构如图 1 所示)。硅微电容传感器是整体封装，周围

被封液包裹，变送器采用了浮动膜盒结构，这样可以消除被测介质温度和静压对测量膜片的影响。

1． 2 新型浮动膜盒

新型浮动膜盒的结构(见图 2)能保护传感器，使其在多种恶劣环境中工作，传感器工作的稳定性得到提高，方便了现场的设置操作。因此，相比传统电容传感器，其温度特性、静压特性、过压保护特性更优异。

1． 3 工作原理

感测原理:硅材料膜片形成两个电容 C1 和 C2，当传感器两端的压力 PH、PL 发生变化时，硅微电容C1 和 C2 也会相应发生变化，测量电容的变化量，并由此可计算出压力差。

 

变送原理:传感膜盒中存放着由生产线上计算机采集到的包括测量范围、输入输出特性、静压和温度特性、修正数据等在内的各种参数，变送器调试过程中仪表的各种参数则存放于电子单元中，这种双存储器结构使仪表具有良好的部件互换性，微处理器可以根据两个温度传感器测得的温度随时修正，减小温度变化产生的影响。

 

2 硅微电容智能型变送器特点

2． 1 传感器特点

传感器封装后仅有 7 mm ×7 mm ×9 mm，体积非常小;测量膜片采用单晶硅材料，其热膨胀系数仅有金属膜片的 1/4，受环境温度变化的影响较小;材料的抗疲劳性能强，仪器可以长周期稳定运行;硅材料没有弹性滞后，因此仪器具有很好的线性特性，仪

表的回差率可忽略不计，使用过程中也不需要调整零点。在#大测量范围内，硅膜片的#大位移量是其他移变送器的几十分之一，膜片的移动接近理论的平行板电容器，因而仪表的线性好、精度高。传感器是在单晶硅片上光刻出来的，其功耗低、响应快，便于集成并保证传感器的一致性。

 

2． 2 新型浮动膜盒特点

2． 2． 1 温度特性优良

因为将小型硅微电容传感器从膜盒的下部移到了放大器台内部，可使传感器院秒过程介质，从而使传感器受过程介质温度变化的影响减小。传感器内部安装了温度传感元件，对温度比较敏感，变送器的微处理器可随时修正温度变化产生的影响，所以仪表的温度特性很好。

 

2． 2． 2 静压影响小

传感器与过程介质和外部环境没有直接接触，改善了传感器的受力状况。膜盒四周设有基座，如果受到很高的过程压力，基座会因受到轴向力的作用而产生径向变形;硅微电容传感器被封液所包围，而传感器受力是通过封液来传递，因而它受到的是周边不同方向的均匀压力，不会产生变形，因此仪表的静压影响极小。

 

2． 2． 3 可靠的单向过压保护

膜盒中间的过压保护膜片在仪表正常工作时，不会因测量压力的作用产生位移或者发生弯曲。过压保护膜片的移动压力为#大测量值的 3 倍。当变送器承受单向压力过大时，过压保护膜片会发生弹性变形，抑制封液压力的继续上升，对传感器的测量膜片(硅膜片)不会产生影响，起到了单向过压保护作用。当单向压力消失时，由于材料的弹性特性，测量膜片和过压保护膜片可迅速恢复到初始位置。这使得安装变送器时，可以将过程压力直接引入变送器的测量室，而且不需要安装附加的组合阀门。

 

2． 2． 4 结构紧凑、体积小

因为小型硅微电容传感器是设置在放大器内，膜盒结构简单紧凑，体积也相对减小不少，现场使用操作也更加方便。

 

3 维修、检查和故障处理

河南神马尼龙化工有限责任公司生产装置中硅微电容智能型变送器配置数量很多，由于涉及多种化工产品的生产，硅微电容智能型变送器使用中出现问题的频次较高，例如在己二酸生产工艺中储存罐使用的温度传感器，检测到的温度变化后输出电流曾出现超量程现象，变送器的微处理器修正温度也产生误差，以往处理排除此类故障需要从传感器源头排查，排除故障非常耗时，维修效率低，严重时会导致停车。通过不断地总结和探究，现在当硅微电容智能型变送器使用中出现故障时，检修工作人员很快就能查出故障原因，并准确、及时地进行维修。

 

3． 1 维修、检查

为了保持变送器的精度和寿命，需根据运行状况进行定期检查(1 次/年)。包括:检查变送器各部分是否有损坏、腐蚀等现象;传输部罩壳、段子部罩盖、O 形圈是否损坏或出现老化;流体是否泄漏;去除变送器内和导压管内积液等。

 

3． 2 硅微电容智能变送器常见故障及其处理方法

3． 2． 1 输出电流出现超量程

造成这种现象的原因可能有如下几种:歧管阀的开闭状态不正确;有泄漏造成降压;导压配管连接方法不正确;导压管内阻塞;放大部的外部连接端子部电压失准等。在工作中，要及时检查，逐项排除，有问题及时解决，使阀门及时恢复正常，堵漏、修正连接管、排除堵塞或更换元器件等。

 

3． 2． 2 无输出电流

主要原因可能为:歧管阀的开闭状态不正确;导压配管连接方法不正确;有压力泄漏;导压管内阻塞;电源极性错误;外部连接端子部电压错误。出现上述问题时，要及时调整、修正，检查配线电缆绝缘情况，并进行适当处理。

 

3． 2． 3 输出电流误差大

主要原因可能为:导压配管连接方法不正确;变送器内混入气体或液体;介质密度发生变化;环境温度变化较大;电子部不良等。出现上述问题时，要及时修正，进行排气、排液;密度不对时，要及时修正，重新调整，加强控制，减少温度变化;电子部件出现问题时，要及时更换。

 

4 结束语

通过对硅微电容变送器的特性进行分析，结合变送器在化工生产中应用情况，针对硅微电容变送器出现常见故障，根据长期从事化工装置的实际维检工作经验，提出了维修处置措施，为从事化工仪表操作的技术人员借鉴。随着化工行业的产业调整和技术升级，硅微电容智能变送器在化工生产中的应用范围将会越来越大。

 

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