概述

EJA的特性(1.卓越的性能和稳定性 2.小型轻量设计 3.现场总线通信能力)

EJA的设计目标

EJA的特点

EJA的工作原理(1.结构原理 2.谐振梁振动原理 3.受力情况)

EJA的优良性能(1、优良的温度影响特性 2、优良的单向过压特性)

EJA的选型参数(1.规格 2.选型资料 3.EJA附加功能（不指定）)

EJA的案例(1.油库计量中的应用 2、EJA在电厂的应用)

概述

EJA是日本横河电机株式会下仪器仪表系列代名词。EJA系列主要产品有：压力变送器、差压变送器、液位变关器、流量计等，是由日本横河电机株式会社于94年最新开发的高性能智能式仪器仪表，采用了世界上最先进的单晶硅谐振式传感器技术，自投放市场以来，以其优良的性能受到客户好评。EJA的开发获得了日本产业社会最高奖—大河内纪念奖和由桥本太郎颁发的优质产品奖，并通过了美国、英国、法国、德国、俄罗斯、中国等先进国家的多种安全认证。重庆公司生产的EJA保证了与日本横河电机产品同一品质，深得用户好评，获得了进入200MW、300MW、600WM机组的认证。

EJA的特性

1.卓越的性能和稳定性

系列采用单晶硅谐振式传感技术。单晶硅对于压力或温度的变化不存在滞后现象，是非常理想的材料。单晶硅谐振式传感器将过压、温度变化和静压影响降为最低，从而提供无与伦比的长期稳定性

2.小型轻量设计

由于采用ASIC放大器设计便包装变小，以及膜盒构造和法兰的小型化，这款机型的重量降到了原有机型的一半。ASIC设计不仅减少了零件数量，而且提高了放大器的可靠性。

3.现场总线通信能力

现场总线是双向数字通信系统，是配置仪表控制系统的革新技术，同时也是前景很好的更新换代产品，用于替换现在现场仪表中广泛使用的标准4-20mA模拟通信。

EJA的设计目标

1.除保证高精度外，传感器自身消除了静压、温度等变化产生的影响。

2.可长期连续使用的高可靠性。

3.小型、轻量，使期不受安装场所的限制，可自由安装。

4.采用微型计算机技术，具有完整的自诊断功能和通讯功能。

5.能保持零点的长期稳定性，提高了维护效率。

EJA的特点

世界首创—单晶硅谐振传感器

采用微电子机械加工高新技术（MEMS）

传感器直接输出频率信号，简化与数字系统的接口

高精度，一般为±0.075%

高稳定性和可靠性

连续十万次过压试验后影响量≤0.03%/16MPa

连续工作五年不需要调校零点

BRAIN/HART/FF现场总线三种通讯协义供选择

完善的自诊断及远程设定通讯功能

可无需三阀组而直接安装使用

基本品的接液膜片材质为：哈氏合金C-276（小型标准为3.9kg）

外部零点/量程调校

EJA的工作原理

EJA由单晶硅谐振式传感器上的两上H形的振动梁分别将差压、压力信号转换成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4~20mADC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。 膜盒组件中内置的特性修正存贮器存贮传感器的环境温度、静压及输入/输出特性修正数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入/输出特性。 通过I/O口与外部设备（如手持智能终端BT200或275以及DCS中的带通信功能的I/O卡）以数字通信方式传递据，即高频2.4kHz(BRAIN协议)或1.2kHz(HART协议)数字信号叠加在4~20mA信号线上，在进行通讯时，频率信号对4~20mA信号不产生任何的影响。

1.结构原理

晶硅谐振传感器的核心部分，即在一单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术（MEMS），分别在其表面的中心和边缘作成两个形状、大小完全一致的H形状的谐振梁（H型状谐振器有两个振梁），且处于微型真空腔中，使其即不与充灌液接触，又确保振动时不受空气阻尼的影响。

2.谐振梁振动原理

硅谐振梁处于由永久磁铁提供的磁场中，与变压器、放大器等组成一正反馈回路，让谐振梁在回路中产生振荡。

3.受力情况

当单晶硅片的上下表面受到压力并形成压力差时将产生形变，中心处受至压缩力，边缘处受到张力，因而两个形状振梁分别感受不同应变作用，其结果是中心谐振梁受压缩力而频减少，边侧谐振梁因受张力而频率之差对应不同的压力信号。

EJA的优良性能

1、优良的温度影响特性

数据是随着环境温度的变化观测到的零点和湿度的变化，可以看出，具有很好的温度特性。?

温度变化为什么对EJA没有影响呢?这是由传感器的固有结构决定的。?

为输入差压与频率的关系，在正常温度时，谐振片的频率如图中实线所示，边侧谐振片的频率fr随着压力的增加而上升，中心谐振片的频率fc随着压力的增加而减少。

当温度上升，由于边侧谐振梁和中心谐振梁形状、尺寸完全一致，故在相同的温度状态下，变化量一致。?

图中虚线表示高温时的频率特性，在同一温度状态下相同比率变化，由于需要的是频率之差，故变化量相互抵消，因此自动清除误差的影响。通过以下关系式得知：Iout0:常温时的输出Ioutt：高温时的输出Iout0=fr-fc

Ioutt=fr-△fr-fc-△fc?

=fr-fc-△fr-△cf?

=Iout0-△fr-△cf

∵△fr=△fc?

∴Ioutt=Iout0?

2、优良的单向过压特性

传感器的结构决定了EJA系列变送器具有优良的单向过压特性。因有单向压力作用时，接液膜片内侧的硅油向中心膜片移动，硅油传递压力到谐振传感器，压力增大到某一数值时，接液膜片与本体完全接触在一起，此时，外部压力不管怎样增大，硅油的压力不会增大见右图，因此，硅谐振传感器受到的一定压力后就不会再受到更大的压力，有很好的保护能力，即使受到了一定的作用，由于单晶硅材料的恢复性能特别好，故也能完全恢复而无误差。

EJA的选型参数

1.规格

L膜盒　M膜盒　H膜盒　V膜盒

测量范围　-10~10kPa
(-40~40inH2O)　-100~100kPa
(-400~400inH2O)　-500~500kPa
(-2000~2000inH2O)　-0.5~14MPa
(-70~2000psi)

测量量程　0.5~10kPa
(2~40inH2O)　1~100kPa
(4~400inH2O)　5~500kPa
(20~2000inH2O)　0.14~14MPa
(20~2000psi)

精度　±0.075%　±0.065%　±0.065%　±0.065%

防护等级　IP67，NEMA 4X，和JIS C0920防浸型

防爆规格　FM，CENELEC ATEX，CSA，IECEx

输出信号　4~20mA DC， FOUNDATION™现场总线或PROFIBUS PA两线制数字通信

电源　BRAIN和HART:10.5~42V DC (本安型： 10.5~30V DC)
Fieldbus:9~32V DC (本安Entity模式9~24V DC，本安FISCO模式9~17.5V DC)

环境温度　-40~85℃ (-40~185℉) （普通型）
-30~80℃ (-22~176℉) （内藏指示器）

过程温度　-40~120℃ (-40~248℉) （普通型）

最大工作压力　16MPa(2300psi)
L膜盒（特殊材料）3.5MPa(500psi)

安装　2-inch管安装

接液部件材质　膜盒　SUS316L(膜片： 哈氏合金C-276)，
哈氏合金C-276，钽材，蒙乃尔

容室法兰　SUS316，哈氏合金C-276，蒙乃尔

外壳　铝合金或SUS316不锈钢（可选）

2.选型资料

第1项：输出信号　-D　4-20mA DC/BRAIN协议数字通讯

-E　4-20mA DC/HART协议数字通讯

-F　FF现场总线通讯

第2项：测量范围（膜盒）　L　0.5-10KPa

M　1-100KPa

H　5-500KPa

V　0.14-14MPa

第3项：接液件材质　S　JIS SCS14A JIS SUS316L JIS SUS316

H　JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316

M　JIS SCS14A 蒙乃尔 JIS SUS316

T　JIS SCS14A 钽 JIS SUS316

A　哈氏合金C-276 哈氏合金C-276 哈氏合金C-276

D　哈氏合金C-276 钽 哈氏合金C-276

B　蒙乃尔 蒙乃尔 蒙乃尔

第4项：过程接口　0　无过程接头（Rc1/4内螺纹在容室法兰上）

1　Rc1/4内螺纹过程接头

2　Rc1/2内螺纹过程接头

3　1/4NPT内螺纹过程接头

4　1/2NPT内螺纹过程接头

5　无过程接头（1/4NPT内螺纹在容室法兰上）

第5项：螺栓和螺母材质　A　JIS SCM435 3.5MPa

B　JIS SUS630 14MPa

C　JIS SUH660 3.5MPa

第6项：安装方式　-2　垂直配管连接，右边高压，上部安装过程接头

-3　垂直配管连接，右边高压，下部安装过程接头

-6　垂直配管连接，左边高压，上部安装过程接头

-7　垂直配管连接，左边高压，下部安装过程接头

-8　水平配管连接，右边高压

-9　水平配管连接，左边高压

第7项：电气接口　0　G1/2内螺纹，一个电气接口

2　1/2NPT内螺纹，二个电气接口，无盲塞

3　Pg13.5内螺纹，二个电气接口，无盲塞

4　M20内螺纹，二个电气接口，无盲塞

5　G1/2内螺纹，二个电气接口，一个盲塞

7　1/2NPT内螺纹，二个电气接口，一个盲塞

8　Pg13.5内螺纹，二个电气接口，一个盲塞

9　M20内螺纹，二个电气接口，一个盲塞

第8项：内藏显示表　D　数字显示表

E　数字显示表带测量范围设置钮

N　无

第9项：安装托架　A　JIS SECC 2”管安装（平托形）

B　JIS SSUS304 2”管安装（平托形）

C　JIS SECC 2”管安装（L形）

D　JIS SSUS304 2”管安装（L形）

N　无

3.EJA附加功能（不指定）

第1项：
隔爆型、本安型　不指定 NF1 NEPSI隔爆许可：dⅡCT6 环境温度：-40-60℃ 电气接口：1/2NPT FF1 FM隔爆许可 C1：ⅠⅡ&Ⅲ Div 1&2，Gps.B、C、D、E、F&G NEMA 4X 温度：C1：T6 FF15 FM隔爆许可 C1：ⅠⅡ&Ⅲ Div 1&2，Gps.B、C、D、E、F&G NEMA 4X 温度：C1：T6 KF1 CENELEC（KEMA）防爆许可：EExd Ⅱ CT4、T5、T6 KF5 CENELEC（KEMA）防爆许可：EExd Ⅱ CT4、T5、T6 CF1 CSA隔爆许可 C1:ⅠⅡ&Ⅲ Div、1&2、Gps、B、C、D、E、F、&G ENCL:Type4X 温度：CI:T4、T5、T6 CF15 CSA隔爆许可 C1:ⅠⅡ&Ⅲ Div、1&2、Gps、B、C、D、E、F、&G ENCL:Type4X 温度：CI:T4、T5、T6 NS1 NEPSI本安许可 :ia Ⅱ CT4 环境温度：-40-60℃ 电气接口：1/2NPT FS1 FM 本安许可 本安C1:ⅠⅡ&Ⅲ Div、1&2、Gps、B、C、D、E、F、&G 非可燃性C1:ⅠⅡ&Ⅲ Div、1&2、Gps、B、C、D、E、F&G KS1 CENELEC(KEMA)本安许可：EEx ia Ⅱ CT4 CS1 CSA本安许可： C1:ⅠⅡ&Ⅲ Div、1&2、Gps、A、B、C、D、E、F&G ENCL:Type4X 温度 C1:T4 FU1 包含FF1和FS1 KU1 包含KF1.KS1和N型 KEMA N型 EX nA ⅡCT4 CU1 包含CF1和CS1 SU1 SAA隔爆和本安和无火花 Ex dⅡCT6/T5/T4 IP67,Ex ia ⅡCT4 IP67 ,Ex nⅡ CT4 IP67 KS5 CENELEC(KEMA)本安防爆：[Entity模式]：EEx ia Ⅱ CT4；[Fisco模式]：EEx ia Ⅱ CT4/ EEx ia Ⅱ BT4

第2项：
隔爆密封接头　不指定 G71 连线口：1/2NPT 适用电缆外径：Φ8.5±0.5（1个) G72 连线口：1/2NPT 适用电缆外径：Φ8.5±0.5（1个) G81 连线口：1/2NPT 适用电缆外径：Φ8.5±0.5（2个) G82 连线口：1/2NPT 适用电缆外径：Φ8.5±0.5（2个)

第3项：
涂漆：颜色变化或涂漆变化　不指定 P1 颜色变化 只适用于变送器壳体 蒙塞尔标志编码：N1.5，黑色 P2 颜色变化 只适用于变送器壳体 蒙塞尔标志编码：7.5BG4/1.5绿色 P7 颜色变化 只适用于变送器壳体 金属银色 X1 涂漆变化 环氧树脂烤

第4项：
避雷保护器　不指定 A 变送器电源电压：10.5-32V DC(本安型：10.5-30V DC) 最大允许电流：6000A (1X4μS),反复1000A(1X40μS)100次

第5项：
禁油处理或禁水、禁油处理　不指定 K1 脱脂洗净处理 K2 脱脂洗净处理且膜盒充灌氟油，使用温度-20-80℃ K5 脱脂洗净并干燥处理 K6 脱脂洗净并干燥处理膜盒充灌氟油，使用温度：-20-80℃

第6项：
校正单位　不指定 D1 P校正（Psi单位） D3 bar校正（bar单位） D4 M校正（kgf/cm2)

第7项：SUS630螺母的密封处理　不指定 Y 紧固容室法兰SUS630螺栓和螺母表面涂（液态硅橡胶）

第8项：
长排气塞　不指定 U 总长：112mm(标准型：32mm)

第9项：
快速应答　不指定 F1 刷新时间：≤0.125秒 应答时间（含最小阻尼时间常数）：最长0.3-0.5秒（L膜盒0.6秒）

第10项：PID/LM功能　不指定 LC1 PID控制功能，Link Master功能

第11项：
CPU异常时输出设定为低　不指定 C1 低侧：≤-5%（3.2mA DC)

第12项：
NAMUKNE43　不指定 C2 [输出信号3.8～20.5mA] 故障报警输出-5%，3.2mA以下 C3 [输出信号3.8～20.5mA] 故障报警输出110%，21.6mA以上

第13项：
不锈钢放大器外壳　不指定 E1 放大器外壳材质：SCS14A不锈钢（相当于SUS316L铸造不锈钢或ASTM CF-8M）

第14项：
镀金膜片　不指定 A1 密封膜片镀金

第15项：
组态　不指定 R1 用户组态软件

第16项：
容室法兰选项　不指定 N1 不带排气排液塞 N2 N1及不带过程接头，容室法兰两侧加工DIN 19213 7/16 inch×20内螺纹（安装螺纹），后侧带盲塞 N3 N1，N2容室法兰、膜片、本体和盲塞的配件制造

第17项：
不锈钢位号牌　不指定 N4 JIS SUS304 不锈钢位号牌固定在变送器上

第18项：
配件制造证明　不指定 M01 容室法兰 M11 容室法兰、过程接头

第19项：
压力测试 漏压测试证明　不指定 T01 L膜盒 测试压力：3.5MPa 测试流体：氮气滞留时间10分钟 T12 M、H膜盒 测试压力：14MPa 测试流体：氮气滞留时间10分钟

EJA的案例

1.油库计量中的应用

Ⅰ、在目前的油库油罐液位的测量设计中，比较流行的是采用雷达液位计或浮球、浮标、钢带式液位计等。雷达液位计虽然精度高但成本也高，而浮标、浮球等液位计，安装、维护比较麻烦。差压式液位计，在锅炉汽包等密闭容器中应用广泛，但测量结果并非真正液位，因此在油罐液位测量的设计鲜有应用。其实油库油罐的精确液位，并不十分重要，用户实际要了解的并不是液位，而是通过测量液位来了解油罐中油品的实际数量（即吨数），从而防止满溢。由此分析采用差压法来测液位（实际为吨数）也不失为一个好的选择。因为目前差压变送器的应用十分成熟，EJA技术十分完善，精度可达0.075级，而且价格大幅下跌，性能价格较高。

Ⅱ、EJA 设计原理

顾名思义差压式液位计所测量的结果是压力差，即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圆柱形，其截面圆的面积S是不变的，那么，重量G=△P·S=ρg△h·S，S不变，G与△P成正比关系。即只要准确地检测出△P值，就可以得到实际油品的库存量G，从公式还可知其密度ρ与高度△h成反比，在温度变化时，虽然油品体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，所检测到的压力始终是保持不变的。如果用户需要显示实际液位，也可以引入介质温度补偿予以解决。

Ⅲ、EJA 实际应用

在温州新世纪油库项目，笔者将此思路应用到实际设计中。

设计条件： 2000m3油罐，直径d=14.5m，高度h=14m。

一次表：选用EJA118W法兰式隔爆差压变送器，选用法兰式是防止罐底脏物沉淀而堵塞引压管，变送器量程0～140kPa。

二次表：选用WP系列智能光柱显示报警仪，万能信号输入，可任意改变量程，用光柱显示液位，用数字显示油品的吨数。以6#罐为例，S=π×r2=3.14×7.252=165m2，高为14m。

在油罐顶部，设计一套液位报警装置，防止油品满溢，作为双保险。在应用中由于测量值直接为吨数，故油罐不论贮存何种油品，二次表显示的值是油罐内油品的吨数，避免了需要测定密度进行换算的麻烦。

一般情况油品出入库往往是采用泵输送经过椭圆齿轮流量计计量，由于流量计的精度有限，最高也只有0.2级，还需测密度计算，其结果往往有些出入，从而造成计量纠纷。现在因为油罐测量的结果为吨数，而且精度可达到0.2级甚至0.1级，因此，与容积式流量计相比，计量结果更准确。虽然在小数量的油品出入库时，由于分辨率的原因，测量的结果绝对误差较大，但在大数量的油品出入库时，其较高的精度和较小的相对误差，是其它计量手段所无法比拟的，特别适合月度、季度、年度的盘存。实践表明其主要优点有：① 安装维护简单方便；② 读数直观直接明确，可直接读出油品的库存量；③ 免除了密度的测定和换算。

Ⅳ、注意问题

(1) 设计和安装时应考虑油罐底部的取压开孔尽可能放低，以消除温度变化而造成的误差，必要时引入温度补偿。

(2) 在油罐的罐体水平截面不等的情况下（如上小下大），要考虑补偿措施。如二次表选用WP-H80系列液位-容量控制仪。

(3) 为达到一定精度，如油罐顶部装有呼吸阀时，必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。对敞口油罐或精度要求不高时，可直接采用压力变送器以方便安装。

(4) 二次表尽量采用智能表，可方便改变量程，实现温度补偿等。

(5) 安装时差压变送器的负压室要安装集水器，并要经常排污，以免积水影响准确度。

2、EJA在电厂的应用

系列智能变送器有强大的通讯功能，使运行维护更为方便快捷。采用BT200型智能终端可在控制室、现场及回路的任何一点处与变送器通信，实现在线调零、量程范围设定、显示模式设定及参数设定等。?

⑴、EJA系列列智能变送器零点非常稳定。在电厂中由于环境因数影响，其他类型的变送器零点漂移很大，因而需定期对变送器进行校零工作，而EJA系列智能变送器在我厂使用六年来未出现零点漂移现象。?

⑵、在差压式测量中，需特别注意引压管方向，否则变送器将无法工作；而EJA系列智能变送器能在设置中改变引压方向，也可改变输出方向，以满足现场需要。?

⑶、在电厂中流量测量很普遍，结合取压元件的不同，低流量有时需低截止模式，有时需线性或其他，通常在二次表或DCS组态实现，实施起来很不方便，而在EJA系列智能变送器中可通过设置低截止方式，在0～20%范围内灵活设置实现。?

⑷、EJA系列智能变送器具有良好的量程设置功能。在磨煤机出口压力测量中，原设计量程为0～600Pa,而实际运行中只有500Pa左右，非常不便于运行人员读数，误差也较大，根据现场实际在EJA智能变送器很方便地设置量程为0～1000Pa,大大减少更换变送器工作量及节约资金。?

⑸、EJA系列智能变送器能调整输出响应速度，以满足现场运行需要。例在炉膛负压测量中，开始把变送器阻尼时间常数设为0?5S，发现负压波动很大，把时间常数改为2S后，就能真正反映炉膛压力，有效滤出干扰。?

⑹、汽机高排逆止门前后差压测量是电厂的难点，因正常运行时，逆止门前压力高，门后压力低；机组异常时，逆止门前压力低，而门后压力高：由于引压方向经常变化，使得一般变送器易损坏。EJA系列智能变送器由于有优良的单向过压特性，使得测量稳定、可靠。?

⑺、EJA系列智能变送器有强大的自诊断功能，有故障时能显示错误代码，便于检修人员及时排除故障；例在#3机组给水压力变送器试运中，发现变送器显示Er.07符号，Er.07是输出超出上下限值故障，检查发现是变送器上限值设置错误，按标准值设定后变送器工作正常。