压力测量仪表

压力测量仪表一、压力仪表基础知识：1、压力定义：实际是指物理学上的压强，即单位面积上所承受压力的大小。2、压力单位：我国法定的压力单位为Pa（N/㎡），简称帕。常采用的单位还有：Kgf/cm2、bar、标准大气压atm、mmHg、磅每平方英寸PSI(lb/in2)3、常用的两个压力压强单位换算表：1atm=0.1MPa=100KPa=1公斤=1bar=10米水柱＝14.5PSI1KPa=0.01公斤=0.01bar=7.5mmHg=100mmH2O4、压力的表示方法压力有两种表示方法：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力。正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。差压：两个压力之间的差值。表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个大气压的数值来表示。称为”真空度”。它们的关系如下：绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力—绝对压力5、常用的压力测量方法液柱法——U型管压力计、单管压力计弹性变形法——弹簧管压力计、波纹管压力计、薄膜电测法——压阻材料、压电材料、霍尔效应1100绝对压力零线绝对压力表压绝对压力负压、真空度二、压力表压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管），膜片，膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。所测量的压力一般视为相对压力。一般相对点选为大气压力。弹性元件在介质压力作用下产生的弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值(或高或低)。在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示范围一般做成270度。1、压力表的分类：1）压力表按其测量精确度，可分为精密压力表、一般压力表。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。2）压力表按其指示压力基准不同，分为一般压力表、绝对压力表、差压表。3）压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000Pa的压力值；低压表用于测量0~6MPa压力值；中压表用于测量10~60MPa压力值；高压表用于测量100MPa以上压力值。4）其它类型：耐震压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号（比如电阻信号或标准直流电流信号）。隔膜压力表所使用的隔离器（化学密封）能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。5）压力表按敏感元件分类，可分为弹簧管、膜片、膜盒及波纹管压力表。2、弹簧管压力表弹簧管压力表又称弹性式压力表，弹簧管分为C型管、盘簧管、螺旋管等型式，一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性处理后获得很高的弹性和强度，弹簧管的测量范围一般在0.1MPa~250MPa。弹簧管压力表是弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的弹性特性变形而引起位移，经过连杆和齿轮传动机构放大，传递到仪表的指针上，指示出被测压力的数值。下图所示是弹簧压力表结构图。普通压力表不锈钢压力表其敏感元件是弹簧管，它一端是封死的自由端，另一端焊接在接头上。被测介质由接头引入弹簧管，介质的压力使弹簧管的自由端向上方扩张，通过拉杆使扇形齿轮作逆时针方向偏转，从而使中心齿轮带动同的指针作顺时针方向偏转，在面板上指示出被测的压力数值。游丝是用来克服因扇形齿轮和中心齿轮的间隙而产生的仪表偏差。改变调整螺钉的位置,可以调整压力表的量程。弹簧管的材料是根据所测量的范围和测量介质不同而选用不同的金属。3、弹簧压力表示值超差的调整方法单圈弹簧管式压力表是工业上应用十分广泛的压力仪表，在检定过程中，示值超差问题比较普遍，具体的调整方法如下：1）每一检定点超差值相同。可以在升压以后，在除零点以外的第一个检定点重新安装指针，校准示值。2）差值呈线性误差。误差逐渐增加时，将示值调节螺钉向外移以增加臂长；反之，则向内移，减少臂长。3）示值超差先快(正误差)后慢(负误差)。反时针方向转动机芯，扩大拉杆与扇形齿轮的夹角；反之，则顺时针方向转动机芯，缩小夹角。经过调整后。误差呈线性误差，再移动示值调节螺钉即可。4）示值在压力一半附近超差。升压以后，可在中间位置重新安装指针，若不能消除误差，就应该调整拉杆与扇形齿轮的夹角，进行综合调整。5）仅有一两个点超差。检查机芯在该点附近的配合情况，当为正差时，齿轮啮合处有污物、毛刺；为负差时，齿牙磨损和有伤，应修补或更换。6）对一块压力表多次调整，但来回差依然超差，且指针不回零位，则可能是弹簧管变形，需重新更换。7）调整结束后，装配好仪表各部件，按照检定规程重新进行检定。4、隔膜压力表：适用于测量强腐蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的介质压力以及必须避免测量介质直接进入通用型压力仪表和防止沉淀物积聚且易清洗的场合。由隔膜隔离器与通用型压力仪表组成一个系统的隔膜表。隔膜压力表与设备连接方式主要有螺纹连接和法兰连接及卫生卡箍式等。5、压力表的选用原则压力表满量程刻度为容器或容器系统最高工作压力的1.5—3.0倍，最好选用2倍。压力表盘直径不小于100mm，表盘上最好有指示容器系统的最高工作压力的最高工作压力的红线刻度。6、压力表的安装下图为管道公司广泛采用的典型压力表安装图安装的一般原则：（1）压力表应垂直安装；（2）应设置在便于观察、清理处，避免受到辐射、冻结或振动等不利因素影响；（3）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换和校验压力表。详情参照《石油化工仪表工程施工技术规程SH3521-1999》。6、压力表的使用要求压力表在安装前，应经国家认可的计量部门对压力表进行校验，并出具校验合格证。使用中的压力表每半年校验一次，出现压力指示不灵，指针松动，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题时，必须立即更换。三、压力变送器（一）压力变送器介绍和原理压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。压电式压力传感器分为：压电晶体、压电陶瓷变送器是从传感器发展而来的，凡能输出标准信号的传感器就称为变送器（标准信号是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号，如直流4～20mA），有了统一的信号形式和数值范围，就便于把各种变送器和其他仪表组成检测系统或调节系统。输出为非标准信号的传感器，必须和特定的仪表或装置配套，才能实现检测或调节功能。为了加强通用性和灵活性，某些传感器的输出可以靠转换器把非标准信号转换成标准信号，使之与带有标准信号的输入电路或接口的仪表配套。不同的标准信号也可借助于转换器互相转换。例如利用气/电转换器，能把20～100kPa的空气压力转换成0～10mA的直流电流。压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的压力，然后将压力信号转变成4～20mADC信号输出，这样的电流信号与压力大小成线性关系，一般是正比关系，即变送器输出的电流随压力增大而增大，由此得出一个压力和电压或电流的关系式，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。压力变送器根据测量原理可分为电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，应变式压力变送器等。压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MPa）和微差压变送器（0～1.5kPa），负压变送器三种。电容式压力变送器原理：压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。扩散硅变送器工作原理：压力作用在不锈钢隔离膜片上，通过隔离硅油传递到扩散硅压力敏感元件上引起电桥输出电压变化，经差分放大和输出放大器放大，最后经V/A电压电流转换成与被测介质（液体）的压力成线性对应关系的4-20mA标准电流输出信号。扩散硅压力变送器具有工作可靠、性能稳定、安装使用方便、体积小、重量轻、性能价格比高等点，能在各种正负压力测量中得到广泛应用。采用进口扩散硅或芯体作为压力检测元件，传感器信号经高性能电子放大器转换成0-10mA或4-20mA统一输出信号。可替代传统的远传压力表，霍尔元件、差动变送器，并具有DDZ-Ⅱ及DDZ-Ⅲ型变送器性能。能与各种型号的动圈式指示仪、数字压力表、电子电位差计配套使用，也能与智能调节仪或计算机系统配套使用。扩散硅压力变送器特点1）使用被测介质广泛，可测油、水等，具有一定的防腐能力。2）高准确度、高稳定性，线性好，温度稳定性高。3）体积小、重量轻、安装、调试、使用方便4）不锈钢全封闭外壳，防水好。5）压力传感器直接感测被测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响。模拟型压力变送器特点：●精度高、量程、零点可调、稳定性能好●二线制●阻尼可调、耐过压●固体传感器设计●无机械可动部件、维修量少●重量轻（2.4kg）●全系列统一结构、互换性强●小型化●接触介质的膜片材料可选智能型压力变送器特点：●超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量●数字精度：+（-）0.05%●模拟精度：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S●全性能：+（-）0.25F.S●稳定性：0.25%60个月●量程比：100：1●小型化（2.4kg）全不锈钢法兰，易于安装●过程连接与其它产品兼容，实现最佳测量●采用16位计算机的智能变送器●标准4-20mA，带有基于HART协议的数字信号，远程操控●支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级。智能压力变送器方块图如下：模/数信号转换传感器内存-修正系数-膜片信息微处理器-敏感元件线性化-量程调整-传递系数-工程单位-阻尼-诊断-通讯数/模信号转换电子板模块内存-量程值-变送器组态数字通讯量程、零点调整传感器电子线路板压力压力数字信号4~20mA信号（二）选择压力变送器所需要的参数1.型号：是选择智能型还是模拟型。2.压力量程范围：的压力变送器需要测量的压力（压强）上限，通常情况下，为了应对意外出现的过载现象而使变器免于损坏，订购的压力变送器量程通常大于现场测量最大压力约1/3。3.压力变送器输出信号：通常的压力变送器输出信号为电压（0-5V，0-10V等）和电流（0-20mA,4-20mA等）信号，适用于不同的需求，电流输出信号的变送器抗干扰能力较强，有很好的远传能力。电压力输出的传感器适合于短距离的计算机采集和高频响要求。4.供电电源：压力变送器正常工作需要合适的激励电源。通常情况下，电流输出信号的压力变送器供电为24VDC。5.产品测量精度等级：该参数为压力变送器按准（精）确度高低分成的等级。衡量压力变送器测量水平的重要参数。0.1%0.25%0.5%较为常见。6.压力接口：压力变送器在测量过程中，需要和被测量量进行勾通。通常的勾通的方式为螺纹形式，较为常见的有M20