一、引言
现代造船与海洋工程对压力测量系统的要求正在不断提高。船舶在运行过程中,其动力系统、液压系统、燃油管路及各类工艺回路往往处于高压甚至超高压工况,同时机舱、燃料舱等区域存在潜在的爆炸性气体环境。传统的压力测量设备既难以满足Zone 0、Zone 1等高风险防爆区域的本质安全要求,又难以兼顾船舶环境对高防护等级、宽工作温度范围及抗振动性能的严苛需求。
Trafag推出的EXNT 8292系列本质安全型防爆压力传感器(本文涉及型号8292.79.2517.05.19.58.92)正是为应对上述挑战而设计。该系列传感器融合了Trafag自主开发的薄膜-on-钢(thin-film-on-steel)传感技术、全焊接不锈钢结构及多重国际认证体系,能够为造船及海洋工程领域提供从低压到2000 bar高压的全覆盖、高精度、高可靠性的压力测量解决方案。
二、核心技术特性
2.1 薄膜-on-钢传感器技术
EXNT 8292系列的核心技术优势在于其采用的薄膜-on-钢(thin-film-on-steel)传感技术。与传统粘贴式应变片技术不同,薄膜-on-钢技术将应变敏感材料直接沉积在不锈钢弹性体表面,通过微加工工艺形成惠斯通电桥结构。这种设计消除了胶粘剂层,从根源上消除了蠕变和老化问题,赋予了传感器卓越的长期稳定性。
该技术的具体优势体现在以下几个方面:
长期稳定性优异:由于应变电阻层与不锈钢基底之间形成冶金结合,传感器在全寿命周期内几乎不发生零点漂移和灵敏度衰减,大幅降低了定期校准的频率和维护成本。
抗电磁干扰能力强:全不锈钢结构本身具有良好的电磁屏蔽特性,结合内部DMS(Dehnungsmessstreifen)技术优化,使传感器在船舶复杂的电磁环境中仍能保持稳定输出。
测量范围宽广:该技术平台覆盖0.4 mbar至2000 bar的极宽压力测量范围,使同一技术平台能够适应从低压液位监测到超高压液压系统的多样化需求。
2.2 全焊接气密结构
EXNT 8292系列的传感器系统采用完全焊接(completely welded)的一体化结构设计,没有O形圈等任何弹性密封元件。全焊接结构不仅确保了绝对的气密性(absolutely gas tight),使其能够在氢气等易渗透介质中可靠工作,还消除了O形圈老化、泄漏等常见故障模式。对于船舶应用而言,这意味着传感器在长期承受船体振动、温度循环及海水盐雾侵蚀后,其密封完整性仍能得到保障。
2.3 超高压及抗冲击能力
本型号的压力测量范围达到0–2000 bar,同时具备极高的安全裕度——爆破压力高达额定压力的3倍(burst pressure safety up to 3x of the nominal pressure)。这一特性对于船舶液压系统而言至关重要:当液压系统出现瞬时压力尖峰或安全阀意外关闭时,传感器能够在极端工况下保持结构完整,避免因传感器破裂导致的介质泄漏和安全事故。
此外,传感器的抗振动能力达10 g,抗冲击能力达50 g,能够可靠应对船舶主机运行、恶劣海况航行及干船坞作业等各类动态工况。
三、核心认证体系
3.1 本质安全防爆认证
EXNT 8292系列产品通过了ATEX、IECEx及UKEX三大国际防爆认证,防爆标识为 II 1G Ex ia IIC T4/T6 Ga。以下对认证标识进行专业解读:
认证要素 含义
II 1G 设备类别为Group II(工业场所,非采矿);1G表示适用于Zone 0(气体环境连续存在)区域,保护级别Ga(极高防护)
Ex ia 本质安全型防爆,“ia”为最高保护等级——单一故障(甚至两个独立故障)下仍能保证安全
IIC 气体组别,涵盖氢气、乙炔等最具爆炸危险性的气体(适用于船舶燃料系统中的各类碳氢化合物)
T4/T6 温度等级。T4时最高表面温度≤135°C,T6时≤85°C。环境温度范围:T4工况为-40°C至+120°C,T6工况为-40°C至+65°C
Ga 设备保护级别(EPL Ga),适用于Zone 0区域——即爆炸性气体环境长期持续存在的极端危险区域
该认证使EXNT 8292能够在Zone 0、1、2(气体危险区域)以及Zone 20、21、22(粉尘危险区域)中安全使用,覆盖了船舶机舱、燃料舱、LNG/LPG处理系统等绝大部分防爆区域的应用需求。
3.2 船级社认证
EXNT 8292系列已获得DNV、KRS、RMRS等多个国际船级社的型式认可认证。DNV(Det Norske Veritas,现DNV GL)认证是国际船用设备领域最具权威性的认证之一,其认证标准涵盖了以下关键考核维度:
环境适应性:高低温循环测试、盐雾腐蚀测试、湿热测试
机械强度:振动耐受性测试、冲击耐受性测试
电磁兼容性(EMC) :依据IEC 61000系列标准进行抗扰度和发射测试
长期可靠性:加速寿命测试及密封性能验证
获得DNV船级社认证意味着该传感器可直接安装于国际航行船舶及海上平台,无需额外进行单项设备的认证审核,大幅简化了船舶配套设备的合规流程。
3.3 氢应用专用认证
对于采用氢燃料电池动力系统的绿色船舶,EXNT 8292还提供可选配的氢兼容传感器元件,并持有德国联邦机动车运输管理局(KBA)颁发的EC79/2009认证。氢分子具有极强的渗透性,易导致常规传感器材料的氢脆失效,而氢兼容型传感器通过特殊的材料选型和表面处理工艺,能够在富氢环境中长期保持稳定的测量精度。
四、船舶应用场景分析
4.1 高压液压系统监测
现代大型船舶的舵机系统、锚机系统、舱口盖驱动系统及推进器控制系统普遍采用液压动力单元(HPU),其工作压力通常达到200–350 bar,部分特种船舶(如深海工程船)的液压系统压力可达700 bar乃至更高。EXNT 8292的0–2000 bar量程覆盖了上述所有应用场景。
在液压系统中,压力传感器的主要功能包括:
系统压力闭环控制:向比例阀/伺服阀控制器提供实时压力反馈信号,实现精确的压力调节
过压保护:当系统压力超过预设阈值时触发报警或安全停机
状态监测与预测性维护:通过监测压力波动模式,识别泵磨损、阀芯卡滞或管路堵塞等早期故障征兆
4–20 mA两线制电流输出信号是该应用场景下的工业标准。该信号体制具有长距离传输抗衰减、不受线路电阻影响、便于与PLC/DCS系统直接对接等优点,同时具备断线检测功能(0 mA指示断线)。
4.2 船舶主机燃油共轨系统
现代船用柴油发动机普遍采用高压共轨燃油喷射技术。共轨系统中的燃油压力直接影响喷油雾化质量和燃烧效率,进而决定发动机的功率输出、燃油经济性和排放水平。EXNT 8292能够承受共轨系统中高达2000 bar的峰值压力及伴随的强烈压力脉动(压力尖峰),其毫秒级响应速度足以满足发动机控制单元(ECU)对压力信号的实时采集需求。
4.3 压载水管理系统
根据《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》(BWM公约),船舶必须安装经认可的压载水处理系统。压载水处理系统中的过滤单元、紫外消毒单元及化学投加单元均需配置压力监测点,以确保系统在规定的压力范围内正常运行。虽然压载水管路的工作压力通常不高(数bar至十余bar),但应用环境对传感器的防护等级(IP65/IP67)和耐海水腐蚀能力提出了明确要求——EXNT 8292的不锈钢全焊接结构完全满足这些要求。
4.4 液化气体运输船(LNG/LPG)燃料系统
液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)运输船的燃料处理系统涉及低温液态介质、易燃气态介质以及两者的相变过程,是船舶上防爆等级要求最高的区域之一。EXNT 8292的Ex ia IIC T4/T6 Ga认证使其能够在LNG/LPG燃料舱区域(Zone 1甚至Zone 0)中安全使用,同时其-40°C至+120°C的宽工作温度范围也覆盖了LNG的低温工况需求。
Trafag EXNT 8292系列防爆压力传感器(型号8292.79.2517.05.19.58.92)通过将薄膜-on-钢传感技术、全焊接不锈钢结构与ATEX/IECEx本质安全防爆认证及DNV船级社认证有机结合,为造船业提供了一个从低压到2000 bar、从普通燃油系统到氢燃料电池系统、从Zone 2到Zone 0危险区域的全方位压力测量解决方案。
在船舶行业对安全性、可靠性及合规性要求日益严格的背景下,EXNT 8292系列产品凭借其优异的技术性能和完善的认证体系,能够帮助造船企业和船舶运营方有效降低设备选型与认证的复杂度,同时提升船舶关键系统的运行安全水平。


