廣西人員培訓(xùn)-壓力測量儀表原理與應(yīng)用

1、壓力測量儀表基本內(nèi)容： 壓力測量儀表基礎(chǔ)知識、壓力變送器工作原理和應(yīng)用、壓變故障檢測和處理、壓變安裝和維護(hù)難點(diǎn)： 壓力變送器原理和應(yīng)用重點(diǎn)： 壓變原理和應(yīng)用、壓變故障檢測和處理、壓變安裝和維護(hù)8/1/20221、壓力測量儀表概述 壓力和差壓是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的過程參數(shù)之一。有很多需要直接檢測、控制的壓力參數(shù)，如鍋爐汽包壓力、爐膛壓力、煙道壓力。此外，還有一些工藝參數(shù)如流量、液位需要通過壓力或差壓的檢測來間接的獲取。 因此壓力和差壓的測量在各類工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域占有十分重要的地位。一、壓力測量儀表基礎(chǔ)知識8/1/20222、壓力概念和單位 概念：在工程上將垂直而均勻作用在單位面積上的力稱為壓力。兩個

2、測量壓力之間的差值稱為壓差，工程上習(xí)慣叫差壓。 需要注意的是：這里所說的“壓力”其實(shí)是物理學(xué)中的壓強(qiáng)。在檢測領(lǐng)域和工業(yè)應(yīng)用中，我們將物理學(xué)中的“壓強(qiáng)”稱為“壓力”。用P表示，單位有Pa，KPa，MPa。一、壓力測量儀表基礎(chǔ)知識8/1/20222、壓力概念和單位 在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用中，除了用到Pa、KPa，MPa這三個行業(yè)統(tǒng)一的壓力或差壓基本單位，還常用到bar（巴）、psi（磅/英寸）做壓力的單位。此外在以前還常用到毫米水柱（mmH2O）和毫米汞柱（mmHg）等單位。 另外：我們在現(xiàn)場經(jīng)常聽到師傅們說“幾公斤壓力”，所以“公斤”在現(xiàn)場也是經(jīng)常提到的壓力單位。一、壓力測量儀表基礎(chǔ)知識Pounds p

3、er square inch8/1/20222、壓力概念和單位 幾種壓力單位之間的換算關(guān)系： 1Pa = 1N/=1/ms2 1MPa=1000KPa=106Pa 1bar=100KPa 1psi=6.895KPa 1atm=101.325KPa 1“公斤”= 100KPa一、壓力測量儀表基礎(chǔ)知識8/1/20223、壓力表示方法 在工程上，被測壓力通常有絕對壓力、表壓和負(fù)壓（真空度）之分。三者關(guān)系如圖所示：一、壓力測量儀表基礎(chǔ)知識絕對零壓（真空）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓絕對壓力表壓（正壓）表壓（負(fù)壓）絕對壓力 = 表壓力 + 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓注：在現(xiàn)場如無特殊說明，所檢測的壓力都是表壓力。所用的都是表壓變送器。8

4、/1/2022 根據(jù)現(xiàn)場工藝要求和用途不同，現(xiàn)場常見的壓力儀表主要有以下幾類：1、就地壓力顯示 根據(jù)彈性敏感元件的不同主要有：膜片式壓力表、波紋管式壓力表和彈簧管（波登管壓力表）。從表盤直徑看最常見的有60mm,100mm,150mm 三種規(guī)格。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022彈簧管壓力表彈簧管壓力表是最常見的壓力指示表。其原理簡要而言就是彈簧管在被測介質(zhì)的壓力作用下，自由端會產(chǎn)生相應(yīng)的位移，相應(yīng)的位移再通過齒輪傳動放大機(jī)構(gòu)和連桿轉(zhuǎn)換為儀表盤指針的轉(zhuǎn)角，顯示出被測壓力。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表彈簧管原理圖：問題：彈簧管測的表壓還是絕壓？自由端固定端8/1/2022表壓是以大氣壓力為基準(zhǔn)的壓

5、力。而彈簧管壓力表測的壓力就是以大氣壓為基準(zhǔn)的。 如圖示，被測壓力為P1,它作用在彈簧管內(nèi)部；大氣壓力為P大，它作用在彈簧管外部。當(dāng)P1=P大時，P表=P1-P =0,儀表指零；當(dāng)P1P大時，P表=P1-P0，儀表指示正壓力，即表壓；當(dāng)P1P大時， P表=P1-P0，儀表指示真空度，也是表壓。即彈簧管壓力表測的是被測壓力與大氣壓之差，所以是表壓。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表P大P18/1/20222、電接點(diǎn)壓力表 其測量工作原理和一般彈簧管壓力計完全相同。只不過在指針的下部有兩個指針，一個為高壓給定指針，另一個為低壓給定指針，用時根據(jù)工藝要求將給定指針撥到所要控制的壓力上、下限值上。二、現(xiàn)場常見的壓

6、力儀表8/1/2022電接點(diǎn)壓力表的用途 a、可作為高、低壓報警； b、可以接其它繼電器等自動設(shè)備，起聯(lián)鎖和自動操作作用； C、但不能遠(yuǎn)傳壓力指示。 d、觸點(diǎn)的供電電壓：交流電不得超過380V，直流220V以下；電流1A。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022123、壓力開關(guān) 1）、壓力開關(guān)是一種簡單的（壓力控制裝置），當(dāng)被測壓力達(dá)到額定值時，壓力開關(guān)可發(fā)出（警報或控制）信號。 2）、壓力開關(guān)的工作原理是：當(dāng)被測壓力超過額定值時，彈性元件的自由端（產(chǎn)生位移），直接或經(jīng)過比較后推動（開關(guān)元件），改變（開關(guān)元件）的通斷狀態(tài)，達(dá)到控制被測壓力的目的。 3)、壓力開關(guān)采用的彈性元件有（單圈彈簧管）、（

7、膜片）、（膜盒）及（波紋管）等。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022133、壓力開關(guān) 4）、壓力開關(guān)的開關(guān)形式有（常開式）和（常閉式）兩種。 5）、壓力開關(guān)的調(diào)節(jié)方式有（兩位式）和（三位式）兩種。 6)、壓力開關(guān)的參數(shù)可調(diào)，依實(shí)際使用壓力范圍調(diào)節(jié) 二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20223、智能型壓力（差壓）變送器 現(xiàn)場的參數(shù)若需要遠(yuǎn)距離壓力顯示時，我們就會用到壓力（差壓）變送器。壓力和差壓變送器作為過程控制系統(tǒng)的檢測變換部分，將液體、氣體或蒸汽的壓力、流量、液位等工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號（DC 4mA20mA電流），作為顯示儀表或者DCS的輸入信號，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)監(jiān)測和自動控制。

8、二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20223、智能型壓力（差壓）變送器 壓力變送器最常見的分為：差動電容式壓力變送器、擴(kuò)散硅壓力變送器和單晶硅壓力變送器。目前主流壓力變送器幾乎都采用了智能協(xié)議，即智能變送器。將專用的微處理器植入變送器，使其具備數(shù)字計算和通信能力的變送器。 目前智能變送器有兩個層次，一種是真正的智能變送器，即現(xiàn)場總線型的全數(shù)字式智能變送器，正處在開發(fā)階段，應(yīng)用不多。另一種是混合式智能變送器，它既有數(shù)字信號輸出，又有模擬信號輸出。目前市場上出現(xiàn)的主要是后一類智能變送器。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022差動電容式壓力變送器 差動電容式壓力變送器由檢測環(huán)節(jié)和變送環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感

9、受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化；變送環(huán)節(jié)將電容變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的420mA DC電流信號輸出。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022電容式壓力變送器的總體結(jié)構(gòu)原理圖 被測差壓p作用在測量膜片上，使膜片產(chǎn)生微小位移d，引起差動電容量發(fā)生變化，再由測量電路和放大輸出電路將電容量的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。 它采用24V（DV）集中供電， 42OmA的二線制電流信號。 差動電容測量膜片測量電路放大輸出電路pdI2 I0電容-電流轉(zhuǎn)換部分測量部分（差動電容膜盒）c二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20228/1/2022181）、投用三閥組：開正壓閥，再關(guān)平衡閥，再開負(fù)壓閥；2）、關(guān)閉三閥組：關(guān)負(fù)壓閥，

10、打開平衡閥，關(guān)正壓閥。差壓變送器 一般使用來測量阻力、液位或者與流量節(jié)流元件配套使用測量流量儀表。 該類型儀往往與三閥組或者五閥組配套使用。 目前國內(nèi)應(yīng)用三閥組較為普遍。對于三閥組類型儀表有一個開關(guān)投用程序。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20228/1/2022191）、投用三閥組：開正壓閥，再關(guān)平衡閥，再開負(fù)壓閥；2）、關(guān)閉三閥組：關(guān)負(fù)壓閥，打開平衡閥，關(guān)正壓閥。三閥組 二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20228/1/2022204、壓力差壓變送器的應(yīng)用 1）壓力（差壓）變送器用于測液位： 敞口容器液位測量： 容器底部或側(cè)面液位零點(diǎn)處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反映相應(yīng)的液柱靜壓。二、現(xiàn)場

11、常見的壓力儀表8/1/20228/1/2022214、壓力差壓變送器的應(yīng)用 1）壓力（差壓）變送器用于測液位： 密閉容器液位測量： 在測量受壓密閉容器中的液位時，介質(zhì)上方的壓力影響會產(chǎn)生附加靜壓力，所以采用差壓法測液位。 二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20228/1/2022224、壓力差壓變送器的應(yīng)用 2）差壓變送器用于測流量： 差壓變送器和孔板、威力巴、V內(nèi)錐等一次節(jié)流元件配合用于測量蒸汽、水等介質(zhì)的流量。 二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/20228/1/202223二、現(xiàn)場常見的壓力儀表最具有代表性的壓力變送器： 1）、EJA川儀橫河（重慶川儀），通訊時疊加Brain或Hart協(xié)議的數(shù)字信

12、號。 2）、Rosemount（中國北京遠(yuǎn)東），通訊時疊加Hart協(xié)議的數(shù)字信號。 通訊時有專用的通信手操器，可以在I/O機(jī)柜室或者現(xiàn)場進(jìn)行儀表參數(shù)的監(jiān)視和修改。8/1/2022 HART 通訊裝置和現(xiàn)場儀表通訊連接接線回路。8/1/2022智能壓力（差壓）變送器具有以下特點(diǎn)： 1）、智能變送器功能更佳，性能更優(yōu)，精度更高，使用更加靈活。 2）、智能變送器可以用手持通信器（手操器）對變送器進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定組態(tài)，可以修改儀表顯示的方式和工程單位，校對、調(diào)整儀表零點(diǎn)和測量范圍，操作十分方便。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表8/1/2022為了使壓力儀表在生產(chǎn)過程中起到應(yīng)有的作用，首先要正確選用和安裝壓力變送器。

13、 1、變送器量程的選擇：根據(jù)被測壓力大小來確定變送器的量程。 1)、一般在被測壓力較穩(wěn)定時，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的2/3； 2）、為保證測量準(zhǔn)確度，最小工作壓力不應(yīng)低于儀表量程的1/3。 3)、測量高壓時，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的3/5。被測壓力波動較大時，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的1/2。三、壓力變送器的選用和安裝8/1/20222、壓力變送器的安裝： 壓力檢測系統(tǒng)由取壓口、導(dǎo)壓管、壓力變送器及一些附件組成，各個部件安裝正確與否對壓力測量精度都有一定的影響。 1)、取壓口的選擇：選擇取壓口的原則是取壓口處壓力能反映被測壓力的真實(shí)情況，具體選用原則如下： a、取壓口要選

14、在被測介質(zhì)直線流動的管段上，不要選在管道拐彎、分岔、死角及流束形成渦流的地方。 b、就地安裝的壓力表在水平管道上的取壓口，一般在頂部或側(cè)面。三、壓力測量儀表的選用和安裝8/1/2022 c、引至變送器的導(dǎo)壓管，其水平管道上的取壓口方位要求如下： 測量液體壓力時，取壓口應(yīng)在管道橫截面的下部，與管道截面水平中心線夾角 45度以內(nèi)； 測量氣體壓力時，取壓口應(yīng)在管道橫截面的上部，與管道截面水平中心線夾角 45 度以內(nèi)； 對于測量水蒸氣壓力，取壓口可在管道的上半部及下半部。三、壓力測量儀表的選用和安裝8/1/2022 d、當(dāng)必須在調(diào)節(jié)閥門附近取壓時，若取壓口在其前，則與閥門距離應(yīng)不小于2倍管徑；若取壓口

15、在其后，則與閥門距離應(yīng)不小于3倍管徑。 e、測量差壓時，兩個取壓口應(yīng)在同一水平面上。 f、導(dǎo)壓管最好不要伸入被測對象內(nèi)部。當(dāng)管路中有突出物體（如測溫元件）時，取壓口應(yīng)取 在其前面 。三、壓力測量儀表的選用和安裝8/1/20222)、導(dǎo)壓管的安裝：導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號的，安裝不當(dāng)會造成能量損失。安裝導(dǎo)壓管應(yīng)遵循以下原則： a、在取壓口附近的導(dǎo)壓管應(yīng)與取壓口垂直，管口應(yīng)與管壁平齊，不得有毛刺。 b、導(dǎo)壓管的不能太細(xì)、太長，防止產(chǎn)生過大的測量滯后，一般內(nèi)徑應(yīng)為 610mm，長度一般不超過 60m 。測量高溫時不得小于3m。 c、測量氣體壓力時，應(yīng)優(yōu)選壓力計高于取壓點(diǎn)的安裝方案，以利于管道內(nèi)冷凝

16、液回流至工藝管道，也不必設(shè)置分離器：測量液體壓力或蒸汽時，應(yīng)優(yōu)選壓力計低于取壓點(diǎn)的安裝方案，使測量管不易集聚氣體，也不必另加排氣閥。三、壓力測量儀表的選用和安裝8/1/20222)、導(dǎo)壓管的安裝：導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號的，安裝不當(dāng)會造成能量損失。安裝導(dǎo)壓管應(yīng)遵循以下原則： d、為了檢修方便，在取壓口與儀表之間應(yīng)裝切斷閥，并應(yīng)靠近取壓口。 e、管路應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè),水平段要短，有水平段時，管路應(yīng)有坡度。 f：當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或易凍結(jié)時，應(yīng)加裝保溫伴熱管。 三、壓力測量儀表的選用和安裝8/1/20223)、壓力變送器的安裝：變送器安裝應(yīng)遵循以下原則： a、就地壓力表應(yīng)裝在便于觀察、維護(hù)和操作方便的地方，安裝高度不應(yīng)高于1.5m。變送器安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量避免振動和高溫影響