2 压力检测及仪表
2.1 压力概念及其单位
压力的定义是垂直而均匀的作用在物体单位面积上的力称为压力。
在物理学中,将气或液相的介质,垂直作用于单位面积上的压力称为“压强”。因而,
在物理学中压力是作用力的概念,所以,工程技术中的压力与物理学中的压强概念相同。
根据压力的定义,压力P的基本公式是:
P=
S
F
(1)
式中:P—压力
F—垂直作用力,力的单位是具有专门名称的导出单位N(牛顿),其定义为:当1千
克(kg)质 量的物体产生1m/s
2
加速度的力,为1N(牛顿)。
s—受力作用的面积
从式(3-1)可知,压力与所承受力的面积成反比,而与所受的作用力成正比。
压力的单位根据国际单位制 (代号为SI) 的规定, 压力单位名称是帕斯卡,简称帕 (Pa) ,
用符号“Pa”表示。它是具有专门名称的导出单位。1984年我国也规定将帕斯卡作为法定的
压力计量单位。1帕为1牛顿每平方米,即
1Pa=1N/m
2
(2)
压力的常用单位还有:标准大气压、工程大气压、毫米水柱、毫米汞柱,以及巴、磅力
每平方英寸等。 这些单位属于非法定计量单位,应尽量少用。如确要使用,要掌握与法定计
量单位的转换方法。各种压力计量单位和转换关系如表1所示,表中数据取4位有效数字。具
体应用时要根据各自需要选用适当的有效数字进行有关计算。
1.标准大气压
大气压是围绕地球表面上大气层空气重量所产生的压力,它不仅与地理位置如海拔高
度、 纬度有关,而且还与时间、气候等条件有关,常用P 大气压 表示。国际上把在纬度为 45°
海平面上大气压定为标准大气压,它相当于温度为0℃、760mm汞柱在1cm
2
面积上所产生的压
力,常用atm或P 标准 表示,也称为物理大气压。取重力加速度g=9.807m/s
2
、汞密度为
13.60g/cm
3
时,有:
Paatm
533
10014.110760807.91060.131 ×=××××=
?
(3)
现在,国际标准化组织(ISO)直接采用10
5
Pa作为1个标准大气压。
2.工程大气压
指1kg力垂直均匀地作用在1cm
2
面积上所产生的压力,单位为kgf/cm
2
,有:
Pa
sm
kg
g
m
kg
cmkgf
4
2
4
24
2
10807.9
1
10807.9
10
1
/1 ×=
?
×=×=
?
(4)
3.毫米水柱
指1mm水柱的重量作用在1cm
2
面积上所产生的压力,用mmH 20表示。取水的密度为
1000kg/m
3
,有:
PaOmmH 807.9101807.910001
3
2
=×××=
?
(5)
4.毫米汞柱
仪 表 基础知识
指1mm汞柱的重量作用在1cm
2
面积上所产生的压力,用mmHg表示,即:
PammHg 4.133101807.91060.131
33
=××××=
?
(6)
此外,还有:
1bar=10
5
Pa=1000mbar (7)
()
Painlbfpsi
3
2
6
2
10895.6
4.25
10807.94536.0
/11 ×=
××
== (8)
表1 各种压力计量单位和转换关系(取4位有效数字)
单位 帕(Pa ) 标准大气
压(atm )
工程大气压
(kgf/cm
2
)
mmH
2
O mmHg 巴(bar ) 磅力/ 平方
英寸(psi )
帕(Pa ) 1 9.862×10
-6
1.020×10
-5
0.1020 7.496×10
-3
10
-5
1.450×10
-4
标准大气压
(atm )
1.014×10
5
1 1.034 1.034×10
4
760 1.014 14.70
工程大气压
(kgf/cm
2
)
9.807×10
4
0.9671 1 10
4
735.2 0.9807 14.22
mmH
2
O 9.807 9.671×10
-5
10
-4
1 7.352×10
-2
9.807×10
-5
1.422×10
-3
mmHg 133.4 1.316×10
-3
1.360×10
-3
13.60 1 1.334×10
-3
1.935×10
-2
巴(bar ) 10
5
0.9862 1.020 1.020×10
4
749.6 1 14.50
磅力/ 平方
英寸(psi )
6.895×10
3
6.802×10
-2
7.033×10
-2
703.3 51.68 6.895×10
-2
1
2.2 压力的表示方法
在工程技术中,对压力的测量,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分,其关系见图
1所示。
1、绝对压力P 绝 。绝对压力是相对于绝对真空所测得的压力,即从完全真空的零压力
开始所测得的压力。它是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力,也叫不带条件起算的全部
压力。
2、大气压力P b 。大气压力就是地球表面上的空气柱重量所产生的压力。即围绕地球的
大气层,由于它本身的重力对地球表面单位面积上所产生的压力。它随某一地点离海平面的
高度、所处纬度和气象情况而变化。并且随着时间、地点的不同而变化,用符号P b表示。
3、标准大气压P 标 (P N) 。在纬度为 45°海平面, 当温度为0℃时,重力加速度为
9.80665m/s
2
,水银密度为 13595.11kg/m
3
时 760mmHg所产生的压力为101.325Pa kpa,此压
力称为标准大气压。
4、 表压力 P 表 表压力是高于大气压力的
绝对压力与大气压力之差,或者相对将大气
压力作为零压力就称为表压力。一般压力仪
表,若无特殊装置,其零点压力实际上就是
当时的大气压力。所以
P绝 =P表 +P b (9)
工程上所用的压力指示值,大多为表压
(绝对压力计的指示值除外)。表压是绝对
压力和大气压力之差,即
绝对压力零线
大气压力线
绝对压力
表压
负压
绝对压力
0
P 大气压
被测压力
被测压力
图1 各种压力术语关系示意图
P表 =P绝 -P b (10)
5、负压(真空表压力)P 负 。当绝对压力小于大气压力时,大气压力与绝对压力之差,
即比大气压力低的表压力称为负压力.
P负 =Pb-P绝 (11)
6、真空度P 真空 。当绝对压力低于大气压力时的绝对压力称为真空度。
7、差压P 差压 两个压力之间的差值称为差压,或者以大气压以外的任意压力作为零点所表
示的压力。
8、静压。不随时间变化的压力叫静压。当然,绝对不变化是不可能的,因而规定压力
随时间的变化,每秒钟为压力计分度值的1%, 或每分钟在 5% 以下的变化压力均称为静压。
9、动压。压力随时间的变化超过静压所规定的限度的变化叫动压。
因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中,本身就承受着大气压力。所以,工
程上经常用表压来表示压力的大小。以后所提到的压力,除特别说明外,均指表压。
2.3 弹性元件
弹性元件是一种简易而可靠的测压敏感元件。它不仅是弹性式压力计的测压元件,也经
常用来作为气动单元组合仪表的基本组成元件。当测压范围不同时,所用的弹性元件也不一
样,常用的几种弹性元件的结构如图3-2所示。
(1) 弹簧管式弹性元件。弹簧管式弹性元件的测压范围较宽, 可测量高达1000MPa的压力。
单圈弹簧管是弯成圆弧形的金属管子,它的截面做成扁圆形或椭圆形,如图2(a)所示。当
通入压力P后,它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管自由端位移较小,因此能测量较
高的压力。为了增加自由端的位移,可以制成多圈弹簧管,如图2(b)所示。
(2)薄膜式弹性元件。薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片与膜盒等。它的
测压范围较弹簧管式的为低。图2(c)为膜片式弹性元件,它是由金属或非金属材料做成的
具有弹性的一张膜片(有平膜片与波纹膜片两种形式),在压力作用下能产生变形。有时也
可以由两张金属膜片沿周口对焊起来,成一薄壁盒子,内充液体(例如硅油),称为膜盒,
如图2(d)所示。
(3)波纹管式弹性元件。波纹管式弹性元件是一个周围为波纹状的薄壁金属筒体,如图2
(e)所示。这种弹性元件易于变形,而且位移很大,常用于微压与低压的测量(一般不超
过1MPa)。
图2 弹性元件
1 一弹簧管;2- 拉杆;3 一扇形齿轮;
4- 中心 齿轮;5 一指针;6 一面板;
7 一游丝;8- 调整螺钉;9 一接头
图3 弹簧管压力表结构图
2.4 弹簧管压力表
弹簧管压力表的测量范围极广,品种规格繁
多。按其所使用的测压元件不同,有单圈弹簧管压
力表与多圈弹簧管压力表。按其用途不同,除普通
弹簧管压力表外,还有耐腐蚀的氨用压力表、禁油
的氧气压力表等。它们的外形与结构基本上是相同
的,只是所用的材料有所不同。
弹簧管压力表的结构如图3所示。
1.测压原理
如图3所示,弹簧管1是压力表的测量元件。图
中所示为单圈弹簧管, 它是一根弯成270
0
圆孤的椭圆
截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭,管子的另一端固定在接头9上。当通人被测的压
力P后,由于椭圆形截面在压力P的作用下,将趋于圆形,而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生
向外挺直的扩张变形。由于变形,使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力P越大,产生的变
形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比,所以只要测得B点的位移量,就能
反映压力P的大小,这就是弹簧管压力表的基本测量原理。
游丝7用来克服因扇形齿轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。改变调整螺钉8
的位置(即改变机械传动的放大系数),可以实现压力表量程的调整。
2.传动放大机构
如图3所示,弹簧管自由端B的位移量一般很小,直接显示有困难,所以必须通过放大机
构才能指示出来。具体的放大过程如下:弹簧管自由端B的位移通过拉杆2使扇形齿轮3作逆
时针偏转,于是指针5通过同轴的中心齿轮4的带动而作顺时针偏转,在面板6的刻度标尺上
显示出被测压力户的数值。由于弹簧管自由端的位移与被测压力之间具有正比关系,因此弹
簧管压力表的刻度标尺是线性的。
3.压力表的校验
所谓校验,就是将被校压力表和标准压力表通以相同的压力,比较它们的指示数值。所
选择的标准表的绝对误差一般应小于被校仪表绝对误差的1/3,所以它的误差可以忽略,认
为标准表的读数就是真实压力的数值。如果被校仪表对于标准仪表的读数误差,不大于被校
仪表的规定误差,则认为被校仪表合格。
常用的校验仪器是活塞式压力计,其结构原理如图
4所示,它是由压力发生部分和测量部分组成。
1-测量活塞;2-硅码;3-舌塞柱;4-螺旋压力发生器;
5-工作液;6-压力表;7-手轮;8-丝杜;
9-工作活塞;10-油杯;11-进油阀
a、b、C-切断阀;d-进油阀
图4 活塞式压力计
压力发生部分—螺旋压力发生器4, 通过手轮7旋转
丝杠8,推动工作活塞9挤压工作液,经工作液传压给测
量活塞1。工作液一般采用洁净的变压器油或筐麻油等。
测量部分—测量活塞1上端的托盘上放有荷重砝码
2,活塞1插入在活塞柱3内,下端承受螺旋压力发生器4
向左挤压工作液5所产生的压力P的作用。当活塞1下端
面因压力P作用所产生向上顶的力与活塞1本身和托盘
以及砖码2的重力相等时, 活塞1将被顶起而稳定在活塞
柱3内的任一平衡位置上。这时的力平衡关系为
PA=W 十 W 1 (12)
P=
A
1
(W+W 1) (13)
式中,A —测量活塞 1 的截面积;
W.W1—砝码和测量活塞 ( 包括托盘 )的重量;
P —被测压力。
一般取A=1cm
2
或0.lcm
2
。因此可以方便而准确地由平衡时所加的砖码和活塞本身的重量
知道被测压力P的数值。如果把被校压力表6上的指示值P与这一准确的标准压力值P相比较,
便可知道被校压力表的误差大小。也可以在b阀上接上标准压力表 (其精度为0.35级或更高) 。
由压力发生器改变工作液压力,比较被校表和标准表上的指示值,进行校验。
4.电接点压力表
在石油、石化等企业里,在生产过程中,常常需要把压力控制在某一范围内,即当压力
低于或高于给定范围时,就会破坏正常工艺条件,甚至可能发生危险。这时就,应采用带有
报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化,便可成为电接点信号压力表,它
1、4—静触点;2—动触点;
3—绿灯;5—红灯
图5 电接点压力表
能在压力偏离给定范围时,及时发出信号,以提醒操作人员注
意或通过中间继电器实现压力的自动控制。
图5是电接点信号压力表的结构和工作原理示意图。压力表
指针上有动触点2,表盘上另有两根可调节的指针,上面分别有
静触点1和4。当压力超过上限给定数值(此数值由静触点4的指
针位置确定)时,动触点2和静触点4接触,红色信号灯5的电路
被接通,使红灯发亮。若压力低到下限给定数值时,动触点2
与静触点1接触,接通了绿色信号灯3的电路。静触点1、4的位
置可根据需要灵活调节。
2.5 差压变送器
1.概述
在石化等大型生产企业里,采用着大量的差压变送器(亦称传感器)。它是生产过程的
参数中的液位和流量测量中占据极其重要的地位。
变送器是直接与被测介质接触的现场仪表,常常在高温、高压、腐蚀、振动、冲击等
恶劣环境中工作。随着工艺流程的大型化、复杂化及科学技术的发展,对检测仪表的精度、
稳定性和可靠性等提出了更高的要求。变送器由过去的普通型—不论最早的双杠杆结构还
是后来的矢量机构,都属于力平衡原理,结构复杂,体积较大,影响性能提高。新型差压
变送器己发展为现在的智能型。结构上不需要笨重的反馈及传动装置,智能变送器是以微
处理器为核心,以数字技术为基础的新一代变送器,具有精度高)、可靠性高、稳定性好、
量程比宽、能进行远程通讯、能够进行现场组态、能与 DCS 进行通讯、具有自诊断功能、
良好的经济性能价格比等特点。因此近十来年,各仪器仪表制造公司,纷纷推出了 各具特
色的智能变送器。如美国 Rosemount 公司的3051 系列智能变送器;Honeywell 公司的
ST3000系列智能变送器;日本横河电机株式会社的EJA系列智能变送器等。
2.电容式差压变送器
电容式差压变送器的结构如图6所示。变送器采用完全密封的“δ”室结构作为感测元
件,无机械运动部件,从而提高了可靠性。如图7所示。它的结构可以有效地保护测量膜片,
当差压过大并超过允许测量范围时,测量膜片将平滑地贴靠在玻璃(绝缘体)凹球面上,因
此不易损坏,过载后的恢复特性很好,这样大大提高了过载承受能力。与力矩平衡式相比,
它没有杠杆传动机构等,因而尺寸紧凑,密封性与抗振性好,测量精度相应提高。
图6电容式差压变送器结构示意图
图7电容式差压变送器原理图
由“δ”室结构可知,主要是由测量室(隔离膜片)、测量(传感)膜片和固定电容极
板组战。测量膜片把测量室分隔成左右两个,即“+”、“-”压室。两室间空腔中充满填
充液(一般是硅油)。被测罐内介质的高低压力(罐的下部和上部的压力),经过导压管分
别引进测量元件的“+”、“-”压室, 作用于隔离膜片上,填充液把两隔离膜片的压力
信号送到中心测量膜上,中心测量膜片是一个张紧的弹性元件,作用在其上的两侧压力差使
中心膜片产生一个对应于压力差的变形,其变形位移与所测压力差成正比,这个位移 使电
容极板产生相应的电容变化,电子线路检测到这一电容变化并放大转换成对应的 4~20mA
电流信号,送往相应的显示器显示出来。
3.3051差压变送器的结构与校验
3051CD智能型差压变送器的校验不同于校验模拟变送器。 模拟变送器是一步校验,而
智能变送器 校验则分为三步进行。
(1)重设量程:在所需压力下设定4和20mA;
(2)传感器微调:调整工厂特性化曲线,使在特定压力范围内变送器具有最佳性能,
或者调整安装影晌;
(3)模拟输出微调:调整模拟输出,使之与工厂标准或者控制回路相匹配。
具体校验分安装前的实验室工作台上的校验和现场校验:
-工作台上校验任务
(1)设定输出组态参数:设定量程点、设定输出单位、设定输出型式及设定阻尼值。
(2)选项:进行“完全传感器微调”(需要精密压力源)。
(3) 选项:进行“模拟输出微调”(需要精密万用表)。
-现场校验任务
(1)必要时在现场重新进行参数组态。
(2) 对变送器进行零点微调,以补偿安装位置或者静压力的影响。
-具体的完整校验包括以下任务和做法:
(1)组态模拟输出参数
设定过程变量单位(设定差压单位):
设定输出型式
可以将变送器输出设定为线性或者平方根输出。驱动变送器平方根输出模式,使模拟输
出与流量成正比。而在平方根输出模式下,3051 型在该量程压力 0.8% 输入点切除,使输
出为零(4mA),或者在满刻度流量输出的9% 进行切除(小信号切除),以免因输入接近零
值而产生极高的增益。从线性到平方根输出的转换是平滑的,输出不会产生阶跃 变化或者
不连续性。
重设量程
量程值指令可设定4和20mA点(量程下限和上限 值)。将量程值设定至所要求读数的极
限值,可最大程度地发挥变送器的性能;在您的使用中,当变送器在所要求的压力范围之内
工作时,其精确度最高。实际上,您可根据需要多次重设变送器量程值,以反映发生变化的
过程状况。
设定阻尼
设定阻尼值,使变送器的响应时间对于输入快速变化引起的输出读数呈平滑变化曲线。
可根据您的系统回路动态变化所需要的响应时间、信号稳定性 和其它要求决定适当的阻尼
设定。
-校验传感器
传感器微调可以利用完全微调或者零点微调功能微调传感器。微调功能在复杂程度上
不相同,且用途取决于应用。两种微调功能均会改变变送器对输入信号的理解。
-零点微调
-校验4~20mA输出
4.扩散硅式差压变送器
扩散硅式差压变送器的结构如图8所示。生产过程的差压(或压力)通过隔离膜片和
密封液传到位于膜盒内的传感器上,引起传感器上的扩散硅晶片形变,电阻值亦相应地
变化。此阻值的变化由形成于传感器芯片上的惠斯登电桥检出,并由A/D转换器转换数字
信号,再送至发信部。与此同时,在此传感器芯片上形成的两个辅助传感器(温度传感
器和静压传感器) 检出表体温度和过程静压。辅助传感器的输出也被转换成数字信号并
送至发信部。在发信部这些数字信号经微处理器运算处理转换成一个对应的4~20mA DC
模拟信号输出,或数字信号输出。
图8 ST3000变送器原理图
变送器的特征(过程差压或压力下的数据)、表体温度特征和静压特性诸数据被存储
在各自的发信部内的PROM中,这些数据均是在变送器制造时,由生产线上的计算机采集的,
微处理器利用此存储器中的数据信息,能产生一个高精度的特性优异的输出。
此外,由于半导体传感器的宽范围的输入输出特性数据也被存储在PROM中, 放使变送
器的量程比可做得非常大,精度高,重复性好。
5.ST3000差压变送器的结构与校验
当变送器安装完毕后,运转之前还应在过程测量实际状态下校验。
-所需校验仪器
(l)精度为 0.04%FS 的输入信号源。
(2)电压表(包括精密电阻器),精度为 0.03% 的毫安表。
(3)SFC(现场通讯器)。
-校验步骤
-接线如图9所示。
按图连接完毕后,先进行通信试验,即检查 SFC 与变送器连接状态下完成通信试验,
再检查通信器组态的确认。
-输出信号的校正:
-量程范围的设定
对于量程的上限值 (URV)和下限值 (LRV)的设定有键设定和输入压力设定两种。
说明: 当改变 LRV 时,量程范围不变,URV 随之改变,所以同时改变 LRV 和 URV 应
从 LRV开始。
图9 变送器校验连接图
6. 振弦式差压变送器
振弦式差压变送器的基本结构如图10所示。振弦密封于保护管中,一端固定,另一 端
与膜片相连,低压作用在膜片1上,高压作用在膜片8上,两个膜片与基座之间充有硅油,并
且经导管7相通,借助硅油传递压力并提供适当的阻尼,以防止出现振荡。硅油仅存在于膜
片与支座之间,保护管6内并无硅油,所以对振弦的振动没有妨碍。
在低压膜片内侧中部有提供振弦初始张力的弹簧片2, 还有垫圈3和过载保护弹簧4,
使保护管中的振弦具有一定的初始张力。振弦的右端固定在帽状零件9上,此零件套在保护
管右端部,与高压膜片无直接关系。当差压过大时,硅油流向左方,垫圈3中央的固定端将
会使振弦张力增大,这时过载保护弹簧会压缩而产生反作用力,使张力不再增大。若差压
继续增大,高压膜片将会紧贴于基座上,从而防止过载损坏测量膜片。
永久磁铁的磁极装在保护管外,振弦和保护管的热膨胀系数相近,以减少温度误差。保
护管两端和支座之间装有绝缘衬垫10, 以便振弦两端信号的引出。
在差压的作用下会改变振弦的张力T, 差压增大,振弦的张力增大,由式(14)可知会
引起振弦的振动频率变化。测得f 0的大小,则可知被测压差的大小。
振弦传感器的工作原理如图11所示。振动元件是一根张紧的金属丝,称为振弦。它放置
在磁场中,一端固定在支承上,另一端与测量膜片相连,并且被拉紧,具有一定的张紧力 T,
张紧力的大小由被测参数所决定。在激励作用下,振弦会产生振动,其固定振动频率为
1,8—膜片;2—弹簧片;3—垫圈;
4—过载保护弹簧;5—振弦;6—保护管;
7—导管;9—固定件;10—绝缘衬垫
图10 振弦式差压变送器结构
1一振弦;2一支承;
3一测量膜片;4一永久磁铁
图11 振弦传感器工作原理图
f0=
m
c
π2
1
(14)
对于振弦来说,弦的横向刚度系数 c=
2
π
l
T
, 弦的质量 m=ρl , 则
f0=
ρ
T
l2
1
(15)
式中,T—振弦的张紧力;
l—振弦的有效长度;
ρ—振弦的线密度,即单位弦长的质量。
由式(15)可见,当振弦的长度l和线密度ρ已定,则固有振动频率 f 0 的大小就由张
力T所决定。由于振弦置于磁场中,因此在振动时会感应出电势,感应电势的频率就是振 弦
的振动频率,测量感应电势的频率即可得振弦的振动频率,从而可知张力的大小。振弦式差
压变送器利用上述原理制成,通过振动频率反应的是压差值大小。
7. EJA 差压变送器
EJA 差压变送器的结构,核心部分如图12所示。此图为单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, 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,且处于微型真空腔中,使其既不与充灌液接触,又确保
振动时不受空气阻尼影响。
谐振梁振动原理,如图13所示,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。
图12 硅谐振梁的结构 图13 硅谐振器的自激振荡
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,中心处受到
压缩力,边缘处受到张力,因而两个 H 形状谐振梁分别感受不同应变作用,其结果中心谐
振梁因受压缩力而频率喊少,边侧谐振梁因受张力而频率增加。即两个频率之差对应不同
的压力信号,如图14所示。
图14 由差压形成的谐振器的频率变化
EJA 差压变送器的校验,短期维
修或排除故障后,按下列步骤检查仪表
运行状况及精度。
1、按图15所示,连接好各仪表,
并通电预热至少五分钟。
2、向变送器提供测量范围的0%、
50%、100% 参考气压,校正误差(数字
电压表读数与参考气压间误差)。将压
力(差压值)由 0% 增至 100%, 再由
100% 减至0%,检查误差是否符合精度
要求。
图15 EJA变送器校验连接图
8.压力表的选用
1.智能变送器准确度高,可以达到 0.2 级、0.1级或 0.075级甚至更高,同时还具有可
靠性高、稳定性好、量程比宽、能进行现场组态和远程通讯、自诊断功能好、性能价格比高、
本安防爆和调整使用方便等显著特点,已被广泛应用于化工行业生产过程中,是当前工业应
用的主流和首选。
2.压力变送器、压力开关应根据使用场所的防爆要求选择。
3.对远传距离和测量准确度要求较高时,应首选压力变送器,对准确度要求不高时,可
选择电阻式、电感式、霍尔式等远传压力计。
4.对被测介质是悬浮液体、高粘度、易凝结、易挥发时,或对引压、连接部件有腐蚀性
等场合,应选择法兰变送器。
5.安装要点同弹性式压力计, 如取压点和隔离罐要求等,安装时除直接安装在设备上外,
通常安装在立柱支架,采用 U 型螺栓或墙板支架,变送器应垂直安装,仪表接线入口不能朝
上。如图 16所示。
Ⅰ Ⅰ
Ⅱ Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
气体 气体
蒸汽 蒸汽
液体 液体
图16 不同介质的管道取压方向
6.常用的智能压力(差压)变送器有:2051、3051、
FCX系列、EJA和EJX系列、ST3000系列、FMD系列等。近年
来,基于工业无线技术的无线智能压力变送器开始得到应
用。压力变送器正向高准确度、高可靠性、高灵敏度、响
应速度快、体积小、多功能方向发展。国内众多仪表厂家
生产的智能变送器性能也有了长足的进步和提高。
8.压力表的安装
1、取压位置的选择
取压位置要具有代表性,应该能真实地反映被测压力
的变化。因为测到的是静压信号,取压位置应按下述原则
选择。
①要选在被测介质直线流动的管段部分,不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成
漩涡的地方。
②取压位置的上游侧不应有突出管路或设备的阻力件(如温度计套管、阀门、挡板等),
否则应保证一定的直管段要求。
③测量液体压力时,取压点应在管道横截面下侧,使导压管内不积存气体,但也不宜取
在最低部,以免沉淀物堵塞取压口;测量气体压力时,取压点应在管道横截面的上侧,使导
压管内不积存液体。
2、导压管的安装
导压管的安装要注意以下几点:
①导压管口最好应与设备连接处的内壁保持平齐,若一定要插入对象内部时,管口平面
应严格与流体流动方向平行。此外导压管口端部要光滑,不应有凸出物或毛刺。
②导压管内径一般为 6~lOmm,长度≤50m,对于水平安装的导压管应保证有 1:10~1:
20 的倾斜度,以防导压管中积液(测气体时)或积气(测液体时) 。
③取压点与压力表之间在靠近取压口处应安装切断阀,以备检修压力仪表时使用。导压
管中介质为气体时,在导压管最低处要装排水阀;为液体时,在导压管最高处要装排气阀。
④如果被测介质易冷凝或冻结,必须增加保温伴热措施。
3、压力仪表的安装
压力仪表的安装要注意以下方面。
①压力仪表应安装在易观察和易维修处,力求避免振动和高温影响。
②测量蒸汽压力或压差时,应装冷凝管或冷凝器,如图 17(a)所示,以防止高温蒸汽
直接与测压元件接触;对有腐蚀介质的测量,应加装充有中性介质的隔离罐,如图 17(b)
所示。另外针对具体情况(高、低温、结晶、沉淀、黏稠介质等)采取相应的防护措施。
③压力仪表的连接处根据压力高低和介质性质,必须加装密封垫片,以防泄漏。一般低
于 80℃及 2MPa 时,用石棉板或铝垫片;温度和压力更高(50MPa 以下)时,用退火紫铜或
铅垫片。另外要考虑介质性质的影响,如测量氧气时,不能使用浸油或有机化合物垫片;测
量乙炔、氨介质时,不能使用铜垫片。
④当被测压力较小,而压力仪表与取压点不在同一高度时,如图 17(c)所示,由高度
差引起的测量误差应考虑进行修正。
1-压力表 2-切断阀 3-隔离罐 4-生产设备 ρ1、ρ2-隔离液和被隔离介质的密度
图17 压力表安装示意图
|
|