人員培訓-壓力測量儀表原理與應用

1/23/20235:16AM壓力測量儀表基本內(nèi)容：

壓力測量儀表基礎知識、壓力變送器工作原理和應用、壓變故障檢測和處理、壓變安裝和維護難點：

壓力變送器原理和應用重點：

壓變原理和應用、壓變故障檢測和處理、壓變安裝和維護1/23/20235:16AM1、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)領域占有十分重要的地位。一、壓力測量儀表基礎知識1/23/20235:16AM2、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。兩個測量壓力之間的差值稱為壓差，工程上習慣叫差壓。需要注意的是：這里所說的“壓力”其實是物理學中的壓強。在檢測領域和工業(yè)應用中，我們將物理學中的“壓強”稱為“壓力”。用P表示，單位有Pa，KPa，MPa。一、壓力測量儀表基礎知識1/23/20235:16AM2、壓力概念和單位在工業(yè)現(xiàn)場應用中，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、壓力測量儀表基礎知識Poundspersquareinch1/23/20235:16AM2、壓力概念和單位幾種壓力單位之間的換算關系：

1Pa=1N/㎡=1㎏/ms2

1MPa=1000KPa=106Pa1bar=100KPa1psi=6.895KPa

1atm=101.325KPa1“公斤”=100KPa一、壓力測量儀表基礎知識1/23/20235:16AM3、壓力表示方法在工程上，被測壓力通常有絕對壓力、表壓和負壓（真空度）之分。三者關系如圖所示：一、壓力測量儀表基礎知識絕對零壓（真空）標準大氣壓絕對壓力表壓（正壓）表壓（負壓）絕對壓力=表壓力+標準大氣壓注：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。1/23/20235:16AM

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1/23/20235:16AM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)生相應的位移，相應的位移再通過齒輪傳動放大機構(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1/23/20235:16AM表壓是以大氣壓力為基準的壓力。而彈簧管壓力表測的壓力就是以大氣壓為基準的。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P1=P大時，P表=P1-P=0,儀表指零；當P1>P大時，P表=P1-P>0，儀表指示正壓力，即表壓；當P1<P大時，P表=P1-P<0，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P11/23/20235:16AM2、電接點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)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM電接點壓力表的用途

a、可作為高、低壓報警；

b、可以接其它繼電器等自動設備，起聯(lián)鎖和自動操作作用；

C、但不能遠傳壓力指示。

d、觸點的供電電壓：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1/23/20235:16AM123、壓力開關

1）、壓力開關是一種簡單的（壓力控制裝置），當被測壓力達到額定值時，壓力開關可發(fā)出（警報或控制）信號。

2）、壓力開關的工作原理是：當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（開關元件），改變（開關元件）的通斷狀態(tài)，達到控制被測壓力的目的。

3)、壓力開關采用的彈性元件有（單圈彈簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波紋管）等。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM133、壓力開關

4）、壓力開關的開關形式有（常開式）和（常閉式）兩種。

5）、壓力開關的調(diào)節(jié)方式有（兩位式）和（三位式）兩種。

6)、壓力開關的參數(shù)可調(diào)，依實際使用壓力范圍調(diào)節(jié)

二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM3、智能型壓力（差壓）變送器現(xiàn)場的參數(shù)若需要遠距離壓力顯示時，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)一的標準信號（DC4mA～20mA電流），作為顯示儀表或者DCS的輸入信號，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)監(jiān)測和自動控制。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM3、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1/23/20235:16AM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)換成標準的4～20mADC電流信號輸出。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM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)換成標準電流信號。它采用24V（DV）集中供電，4～2OmA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△p△dI2

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1/23/20235:16AM2023/1/23181）、投用三閥組：開正壓閥，再關平衡閥，再開負壓閥；2）、關閉三閥組：關負壓閥，打開平衡閥，關正壓閥。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)應用三閥組較為普遍。對于三閥組類型儀表有一個開關投用程序。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM2023/1/23191）、投用三閥組：開正壓閥，再關平衡閥，再開負壓閥；2）、關閉三閥組：關負壓閥，打開平衡閥，關正壓閥。三閥組

二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM2023/1/23204、壓力差壓變送器的應用

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)面液位零點處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反映相應的液柱靜壓。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM2023/1/23214、壓力差壓變送器的應用

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1/23/20235:16AM2023/1/23224、壓力差壓變送器的應用

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1/23/20235:16AM2023/1/2323二、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)字信號。

2）、Rosemount（中國北京遠東），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機柜室或者現(xiàn)場進行儀表參數(shù)的監(jiān)視和修改。1/23/20235:16AM

HART通訊裝置和現(xiàn)場儀表通訊連接接線回路。1/23/20235:16AM智能壓力（差壓）變送器具有以下特點：

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）對變送器進行遠程設定組態(tài)，可以修改儀表顯示的方式和工程單位，校對、調(diào)整儀表零點和測量范圍，操作十分方便。二、現(xiàn)場常見的壓力儀表1/23/20235:16AM為了使壓力儀表在生產(chǎn)過程中起到應有的作用，首先要正確選用和安裝壓力變送器。

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，最大工作壓力不應超過儀表上限值的2/3；

2）、為保證測量準確度，最小工作壓力不應低于儀表量程的1/3。

3)、測量高壓時，最大工作壓力不應超過儀表上限值的3/5。被測壓力波動較大時，最大工作壓力不應超過儀表上限值的1/2。三、壓力變送器的選用和安裝1/23/20235:16AM2、壓力變送器的安裝：壓力檢測系統(tǒng)由取壓口、導壓管、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情況，具體選用原則如下：

a、取壓口要選在被測介質(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1/23/20235:16AMc、引至變送器的導壓管，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1/23/20235:16AMd、當必須在調(diào)節(jié)閥門附近取壓時，若取壓口在其前，則與閥門距離應不小于2倍管徑；若取壓口在其后，則與閥門距離應不小于3倍管徑。

e、測量差壓時，兩個取壓口應在同一水平面上。

f、導壓管最好不要伸入被測對象內(nèi)部。當管路中有突出物體（如測溫元件）時，取壓口應取在其前面。三、壓力測量儀表的選用和安裝1/23/20235:16AM2)、導壓管的安裝：導壓管是傳遞壓力、壓差信號的，安裝不當會造成能量損失。安裝導壓管應遵循以下原則：

a、在取壓口附近的導壓管應與取壓口垂直，管口應與管壁平齊，不得有毛刺。

b、導壓管的不能太細、太長，防止產(chǎn)生過大的測量滯后，一般內(nèi)徑應為6~10mm，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，應優(yōu)選壓力計高于取壓點的安裝方案，以利于管道內(nèi)冷凝液回流至工藝管道，也不必設置分離器：測量液體壓力或蒸汽時，應優(yōu)選壓力計低于取壓點的安裝方案，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1/23/202