英国 Michell Instruments Ltd(简称 Michell,中文称密析尔)1974 年在英国 Cambridge 成立,专注微量水测量。公司的产品包括陶瓷、薄膜高分子、冷镜、石英晶体振荡、激光等多种湿度测量技术,以及氧分析仪和氢气纯度仪。Michell 现为 DwyerOmega 集团旗下的子品牌,官方网站为 michell.com。

Michell Easidew I.S. 是一款工业湿度变送器,测量气体中的微量水分,输出凝结温度或 ppmv 湿度,凝结温度量程为 -110 至 +20 °C,精度 ±2 °C。型号里的 I.S. 是 intrinsically safe(本质安全)的缩写,这款变送器取得 IECEx、cCSAus、FM 和 ATEX 许可,可以装在危险场所。Michell 列出的应用有压缩空气干燥器、呼吸气、氢冷却剂、惰性气体、手套箱、焊接气体和氧气纯度监测。本文先讲凝结温度和陶瓷传感器的原理,再看它的性能、本质安全设计、安装方式和应用。

凝结温度是什么,陶瓷传感器怎样测它?

凝结温度是气体冷却到其中的水汽开始凝结时的温度,数值越低,气体越干。气体里的水汽也可以用体积浓度 ppmv 表示,两种表示可以互相换算,Easidew I.S. 的输出可以在两者之间选择。

变送器的传感元件是陶瓷湿度传感器。这类传感器的结构是一个电容:多孔的氧化物层夹在两个电极之间做介质,微孔吸附气体里的水分子,水的介电常数远高于其他气体,吸附得越多,电容越大,电子线路测出电容再换算成凝结温度。多孔层的孔隙会被污染物逐渐改变,传感器需要定期再校验。Michell 为此设有再校验服务:用户把传感器寄回,由 Michell 检验、检查并再校验,使传感器保持可追溯。

Easidew I.S. 的测量性能和输出有哪些?

凝结温度量程为 -110 至 +20 °C,另有 -100 至 +20 °C 的范围,也可按要求提供非标准范围。精度为 ±2 °C,重复性 0.5 °C,由干到湿的响应时间是 5 分钟到 T95,即变化完成后稳定值的 95%。每台出厂带可追溯的 13 点校验证书。

输出是两线制 4–20 mA 电流源,范围可由用户配置:凝结温度对应 -110 至 +20 °C,气体中的湿度对应 0 至 3000 ppmv。电源电压 12 至 28 V DC,负载电阻上限在 14 V 时为 250 Ω,在 24 V 时为 500 Ω,电流消耗不超过 23 mA。传感器故障时输出 23 mA,低于下限输出 4 mA,超过上限输出 20 mA。Michell Easidew I.S. 的量程和输出怎样配置,可以向代理 DwyerOmega 集团的上海燃诺机电咨询。同系列的 Easidew M12 型输出 RS485 Modbus RTU,Michell 说明带 RS485 的变送器可以用通讯工具包重新设定量程和单位。

本质安全是什么,Easidew I.S. 有哪些认证?

本质安全把电路里的能量限制在不足以点燃危险气体或粉尘的水平,Ex ia 等级的电路在设备出现故障时仍保持这一限制,所以可以用在 0 区。Easidew I.S. 的 ATEX 标识为 II 1 G Ex ia IIC T4 Ga,IECEx 和 EX-TC TR 同为 Ex ia IIC T4 Ga,适用环境温度 -20 至 +70 °C;FM 与 cCSAus 的认证为 I 类 1 区 A、B、C、D 组 T4。本安回路需要配经过许可的隔离式安全栅,Michell 列出了 KFD2-CR-EX1.20200、MTL5041 等型号。整个 Easidew 系列另有 UL 许可和加拿大压力容器认可 CRN。

工作条件、过程连接和安装方式是什么?

变送器的工作温度为 -40 至 +60 °C,补偿温度范围为 -20 至 +50 °C,运行压力上限 45 MPa(450 barg)。外壳是 316 不锈钢,防护等级为 IP66 和 NEMA 4,重 150 g。过程连接有 5/8" UNF、3/4" UNF 和 G1/2" BSP 三种螺纹,电气接头为 Mini DIN 43650 C 型或 M12 5 针。传感器的标准保护是孔径小于 10 μm 的 HDPE 过滤器,也可选孔径小于 80 μm 的 316 不锈钢烧结保护。装在标准取样套筒里时,样气流量为 1 至 5 Nl/min;不用取样套筒时,可在 0 至 10 m/s 的流速下直接插入。另有富氧清扫服务和气路材料的 BS EN 10204 3.1 认证可选。更多 Easidew 取样套筒与过程连接转换接头的资料,可以联系 DwyerOmega 集团在国内的代理商上海燃诺机电获取。

Easidew I.S. 用在哪些气体和场合?

Michell 给出的应用有压缩空气 1 级至 6 级干燥器、呼吸气、氢冷却剂、惰性气体和大宗气体、手套箱、焊接气体、危险区域和氧气纯度监测,同一个型号可用于全部六个级别的压缩空气干燥器。其中氢冷却剂指氢冷发电机里循环的氢气:氢气含水,会损伤转子护环和绕组绝缘,电厂因此监测氢气里的水分,Michell 把这一场合列入 Easidew I.S. 的应用,它的本安认证使变送器可以装进这类现场。国内用户可以通过 DwyerOmega 集团的代理商上海燃诺机电了解 Michell Easidew I.S. 在这些场合的使用情况。

凝结温度反映气体的干燥程度,陶瓷传感器把水汽吸附量变成电容信号。Easidew I.S. 把这个信号做成两线制 4–20 mA 输出,并通过 Ex ia 本质安全设计进入危险场所。316 不锈钢外壳和 450 barg 的运行压力上限,使它能装在高压取样点,三种过程连接螺纹则对应不同的取样接口。从压缩空气干燥器到氢冷却剂,同一款变送器可以放在需要监测气体干燥程度的各个位置。