本項目依托引進的德國西門子智能變送器核心部件(傳感器和轉換電路)和制造設備，結合企業現有的儀表制造手段和能力，自主完成遠傳型法蘭智能變送器的設計制造，使整機的各項性能指標達到SIEMENS法蘭變送器的同等水平，解決該類產品系列化配套問題，使我廠的儀表制造能力得到提升。

　　摘 要 從DSIII智能變送器法蘭型機種的結構和功能入手，研究其主要內容、關鍵技術以及主要品種規格及技術指標。通過自主研發，實現了DSⅢ型智能變送器法蘭型機種的本地化生產，縮短產品的生產制造周期，降低生產成本，提高了產品的利潤率和市場競爭力。

　　關鍵詞 機械工程論文,DSIII智能變送器,法蘭型機種,研究,關鍵技術,本地化生產

　　DSⅢ系列智能變送器由壓力、差壓、流量、單法蘭遠傳壓力、雙法蘭遠傳差壓、液位六個品種組成，用于測量各種流體的壓力、差壓、流量、液位等工業過程控制參數，廣泛應用于石油化工、冶金、醫藥、輕工、電力等行業。DSIII智能變送器法蘭型機種，是在差壓、壓力變送器基礎上擴展的品種，即在壓力、差壓品種基礎上，通過隔膜法蘭引壓，充有硅油的毛細管傳遞壓力，實現介質溫度高、粘度高、腐蝕性強等特殊工藝條件下，壓力信號遠距離的測量。

　　1 主要研究內容、關鍵技術

　　1.1 主要研究內容

　　1)進行平面式單法蘭(公稱直徑DN50、DN80、DN100)壓力變送器、平面式雙法蘭差壓變送器、平面式單法蘭液位變送器、插入式單法蘭壓力變送器、插入式雙法蘭差壓變送器、插入式單法蘭液位變送器六大機種十八個品種的結構設計。

　　2)滿足現場使用條件要求及制造過程的工藝參數設計。

　　3)工藝及工裝夾具設計開發。

　　4)產品標準的研究與制定。

　　5)改造靜壓測試設備、充灌設備、焊接設備、數控加工機床，以滿足該產品的試制和特性檢測。

　　6)儀表用材料選擇及波紋法蘭的數控加工。

　　7)通過對高溫、普通、低溫充灌硅油特性的研究，完成對硅油品種的優化選擇，完成充灌量的計算與確定。

　　1.2 關鍵技術

　　1.2.1 結構設計

　　根據法蘭變送器工作原理，設計由隔離膜片、波紋法蘭、毛細管、遠傳連接蓋、連接口、硅油充灌工藝孔等零件組成的遠傳測量部件，以滿足現場測量工藝要求，保證儀表的精度誤差、單向(靜壓)誤差、溫度附加誤差等指標符合SIEMENS儀表的各項技術指標。

　　1.2.2 波紋法蘭設計及數控加工

　　波紋法蘭是組成法蘭變送器的關鍵零件之一，整機裝配時要與隔離膜片進行組焊。主要設計DN50、DN80和DN100三種規格波紋法蘭的外形尺寸、焊接坡口、波紋形狀與尺寸以及硅油充灌工藝孔，使其分別與F48 mm×0.04 mm、F73 mm×0.06 mm、F96 mm×0.08 mm的超薄膜片實現焊接，滿足氣密性和抗壓強度試驗的指標要求。為提高零件的可焊接性，波紋法蘭材料選用不銹鋼0Cr17Ni12Mo2。

　　波紋法蘭加工難度較大，精度要求高，公差范圍只有幾絲，波紋表面形狀復雜，由半徑為1.59 mm的圓弧面光滑過渡連接而成。普通機床難以實現對該零件的加工，我們通過數控車床加工來完成。根據零件加工技術要求，結合單位現有設備，考慮到數控機床使用合理性和經濟性，在TND360數控車床上編制程序來進行加工。

　　1.2.3 超薄膜片激光焊接工藝

　　通過試焊發現，這種高能束流焊接，對于膜片和基體法蘭之間的裝配間隙要求非常嚴格，如果兩者之間的間隙過大會影響兩者之間的充分熔合，這樣會產生未熔合的焊接缺陷。同時焊縫內側在受熱后很容易發生波浪變形，從而導致燒穿缺陷的產生。綜合以上試驗結果，設計相應的焊接夾具以消除以上不良因素。要求焊接夾具必須能快速吸收焊接多余熱量，幫助焊縫散熱，抑制波浪變形的產生，同時具備一定的重量以消除膜片與基體法蘭之間的裝配間隙，使之緊密貼合，利于熔合。鑒于以上，設計了一個能滿足要求的壓塊，同時還配套設計一個半圓定位環，用于膜片和壓塊的定位。

　　根據理論分析并結合激光焊機設備的工作狀態，確定了 “電壓”、“脈寬”、“離焦量”、“轉速”四項關鍵工藝參數。鑒于設備硬件能力選定頻率為15Hz。對于其他四項參數的確定，根據以往焊接經驗和前期焊接試驗，基本確定了一個基礎參數，然后采用正交試驗法來選取最佳參數值。

　　1.2.4 充灌及充灌量

　　充灌硅油通過專用設備在真空狀態下對其進行高溫加熱、脫氣，系統的真空度1Pa abs以上，主要克服硅油中氣相、水分存在，以保證遠傳毛細管內用于信號傳遞的硅油不含任何微小的氣泡，確保儀表溫度、精度等特性指標，否則會造成儀表的零點漂移。

　　硅油充灌量主要通過計算和試驗，確定毛細管內徑、膜下容量。硅油充灌量的大小決定了信號能否準確測量：過量將造成溫度附加誤差、單向、靜壓等誤差的增大，量少信號則無法傳遞。它是決定整機性能的關鍵因素。

　　2 主要品種規格及技術指標

　　1)單法蘭遠傳智能壓力變送器(7MF4900系列)、雙法蘭遠傳智能差壓變送器(7MF4903系列)、智能液位變送器(7MF4912系列)。

　　2)測量范圍：

　　法蘭遠傳智能壓力變送器(7MF4900系列)：0.01～160bar;

　　法蘭遠傳智能差壓變送器(7MF4903系列)：1mbar～30bar;

　　法蘭遠傳智能液位變送器(7MF4912系列)：25mbar～5bar。

　　3)2"(f48)、3"(f73)、4"(f96)隔離膜片。

　　4)結構形式：平面式、對夾式、插入式、直接安裝式。 　　5)遠傳法蘭長度：1 m、1.5 m、3 m、4 m、5 m、6 m、8 m、10 m。

　　6)法蘭插入深度：50 mm、 100 mm、150 mm、200mm。

　　7)充灌介質：普通硅油、寒冷地區用硅油、高溫硅油。

　　8)膜片材料：SUS316L。

　　9)主要技術指標：

　　①精度：

　　A、7MF4900系列：≤(0.005r+0.05)%;

　　B、7MF4903系列：≤(0.005r+0.05)%;

　　C、7MF4912系列：≤(0.0075r+0.075)%。

　　②環境溫度影響：

　　A、7MF4900、7MF4903系列：

　　dp=(tRs- tcal).fRs+( tcap- tcal).Icap.fcap+( tTR- tcal).fPF

　　dp：溫度附加誤差;

　　tRs：遠傳密封膜片的溫度;

　　tcal：參比溫度(20℃);

　　fRs：遠傳密封的溫度誤差;

　　tcap：毛細管的環境溫度;

　　Icap：毛細管的長度;

　　fcap：毛細管的溫度誤差;

　　tTR：變送器的環境溫度;

　　fPF：硅油的溫度誤差;

　　B、7MF4912系列：

　　在-10～60℃：≤(0.5r+0.2)%;

　　在-40～-10℃和在60～85℃：≤(0.25r+0.15)%/10K。

　　③靜壓影響：

　　A、7MF4903系列：對零點影響：≤0.15r%/32bar;

　　對量程點影響：≤0.2%/32bar;

　　B、7MF4912系列：對零點影響：≤0.3%/每公稱壓力(PN);

　　對量程點影響：≤0.1r%/每公稱壓力(PN)長期漂移：≤0.1%/年;

　　r：量程比

　　符合SIEMENS法蘭變送器產品各項指標。

　　3 效果

　　該項目重點解決了壓力信號的遠距離傳送測量及精度指標、溫度指標、靜壓指標的實現。通過自主研發，完成DSⅢ型智能變送器法蘭型機種的系列化，實現本地化生產，縮短產品的生產制造周期，降低生產成本，提高產品的利潤率和市場競爭力。

　　參考文獻

　　[1]朱炳興.變送器選用與維護[M].北京：化學工業出版社，2001.

　　[2]樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.