压力检测及仪表压力检测及仪表目录1、基本概念 2、具体类型 3、操作维护基本概念基本概念 压力的基本概念： 均匀而垂直作用于单位面积上的力称为压力，用公式表 示为p= F/A式中 F均匀而垂直作用的力，N；A受力面积，m2；P压力，Pa。法定压力计量单位为帕斯卡（简称“帕”）用符号Pa表 示。1帕斯卡等于1牛顿每平方米，用符号N/m2表示。因为帕斯卡单位太小，工程上常用kPa和MPa。基本概念基本概念压力的表示方式： 大气压力：地球表面上的空气柱 重量所产生的压力、其值由地理 位置及气相情况所决定。 绝对压力：液体。气体或蒸汽所 处空间的全部压力。 表压力：以大气压力为基准的压 力值，当绝对压力大于大气压力 时，它等于绝对压力与大气压力 之差。 负压或真空度（疏空压力）：当 绝对压力小于大气压力时它等于 大气压力与绝对压力之差。负压 绝对值越大，绝对压力越小，真 空度越高。 差压：两个相关压力之差。它们 之间的关系如图所示：0绝对压 力零线1大气压 力线P绝压P表压P负压P绝压基本概念基本概念 压力检测的基本原理 1、利用液体压力平衡原理：通过液体产生或传递压力平 衡被测压力而获得测量结果。如液柱式压力计和活塞式 压力计。 2、利用弹性变形原理：利用各种形式的弹性敏感元件在 受压后产生弹性形变的特性进行压力检测。如弹簧管压 力表。 3、利用某些物质的某一物理效应与压力的关系来检测压 力：这类仪表的输出均为电信号，统称为电测式压力仪 表，又称传感器或变送器。如应变片式压力传感器，霍 尔式压力传感器，电容式压力（差压）变送器，扩散硅 式压力（差压）变送器，等等。具体类型具体类型 （1）压力表 由于弹簧管受压后其形变位移和受力的大小具有比例关系 。因此，生产中，大多采用弹簧管作为弹性元件来测压， 经常使用单弹簧管和多弹簧管，以单弹簧管应用为最多。 弹簧管压力表是工业生产应用最为广泛的一种测压仪表。 1）弹簧管的测压原理 单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积呈扁圆形或 椭圆形。被测压力由弹簧管的固定端引入，由于椭圆形截 面积在压力作用下会趋向圆形，因此弹簧管的自由端就产 生一定的位移。弹簧管就这样把压力转变为位移。但是， 弹簧管输出位移很小，因此一般都选用各种杠杆式或齿轮 式的传动放大机构，把微小位移放大并转换成角位移传送 给显示部分。由于弹簧管自由端的位移与被测压力的大小 具有比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。具体类型具体类型（2）压力变送器 以上介绍的是就地显示的压力计，即压力表。在生产中，我们还需要将 压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传，把压力转换成气动信 号或电动信号的设备就是压力变送器。压力变送器分为气动压力变送器 和电动压力变送器。 1）气动压力变送器 气动压力变送器中应用最多的是力矩平衡式压力变送器，由于平台上很 少应用，故不作详细描述。 2）电动压力变送器 电动压力变送器是将一定范围的压力信号转换成标准电流或电压信号。 目前，海洋采油生产中大多采用电容式压力变送器。电容式压力变送器 简单的工作原理就是将弹性测压元件的位移转换成电容的变化，再经一 定的转换电路输出标准电流或电压信号。 目前，海洋采油平台上常用到的电动压力变送器的输出标准信号一般为 420mA电流信号，4mA电流信号对应被测压力的低限，20mA电流信 号对应被测压力的高限，被测压力与输出的电流信号成比例。敏感元件传感元件转换电路被测量非电量电参量电量具体类型具体类型法兰卸压口传感器接线端子传感器连接器电路板压力变送器总体结构具体类型具体类型 传感器外部、内部结构图传感器外部、内部结构图具体类型具体类型数字信号转换转换模块高级诊断模块显示模块资源模块通讯连接控制压力输入功能模块内部模块图具体类型具体类型电测式压力仪表主要包括以下几种类型： 1、应变式压力传感器：是以导体或者半导体的“应变效应”（金属导体或半导 体在受到外力作用时，会产生相应的形变，其电阻也将随之发生变化的物理现 象）为基础的电测式仪表。它把被测压力转换成应变片电阻值的变换，由桥式 电路输出相应的毫伏信号，供显示仪表显示出被测压力的大小。 2、霍尔式压力传感器：根据物理学原理，在磁场中运动的带电粒子必然要受 到力的作用。，带电粒子在力的作用下产生定向移动，而电性相反的粒子向反 方向移动，这样，电子积累达到动态平衡，而在正负粒子之间就产生了电位差 。这一物理现象称为“霍尔效应”。霍尔式压力传感器就是这种效应的应用。 3、电容式压力传感器：电容式压力传感器是根据变电容原理工作的压力检测 仪表。它是利用弹性元件受压后变形来改变电容器的电容量，从而实现压力 电容的转换。多用在差压变送器中。Rosemount公司的1151系列。 4、扩散硅式压力传感器：扩散硅式压力传感器实质是硅杯压阻传感器。它以N 型单晶硅膜片做压敏元件，通过扩散杂质使其形成4个电阻，并组成电桥。当 膜片受力后，由于半导体的压阻效应，电阻阻值发生变化，使电桥有相应的输 出。日本的山武霍尼威尔（yamatake- honeywell)公司的ST3000系列。具体类型具体类型 智能式变送器是由传感器和微处理器智能式变送器是由传感器和微处理器( (微机微机) )相结相结 合而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储合而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储 能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量 信号的调理信号的调理( (如滤波、放大、如滤波、放大、A/DA/D转换等转换等) )、数据显、数据显 示、自动校正和自动补偿等。示、自动校正和自动补偿等。微处理器是智能式变送器的核心。它不但可 微处理器是智能式变送器的核心。它不但可 以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可 以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数 据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件 功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任 务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度 ，并在很大程度上提高了传感器的性能。，并在很大程度上提高了传感器的性能。 智能仪表的特点具体类型具体类型 具有自动补偿能力，可通过软件对传感器的非线性、温具有自动补偿能力，可通过软件对传感器的非线性、温 漂、时漂等进行自动补偿。漂、时漂等进行自动补偿。 可自诊断，通电后可对传感器进行自检，以检查传感器可自诊断，通电后可对传感器进行自检，以检查传感器 各部分是否正常，并作出判断。各部分是否正常，并作出判断。 数据处理方便准确，可根据内部程序自动处理数据，如数据处理方便准确，可根据内部程序自动处理数据，如 进行统计处理、去除异常数值等。进行统计处理、去除异常数值等。 具有双向通信功能。微处理器不但可以接收和处理传感具有双向通信功能。微处理器不但可以接收和处理传感 器数据，还可将信息反馈至传感器，从而对测量过程进行调器数据，还可将信息反馈至传感器，从而对测量过程进行调 节和控制。节和控制。 可进行信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、组可进行信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、组 态信息和补偿特性等。态信息和补偿特性等。 具有数字量接口输出功能，可将输出的数字信号方便地具有数字量接口输出功能，可将输出的数字信号方便地 和计算机或现场总线等连接。和计算机或现场总线等连接。具体类型具体类型 （3）压力开关 压力开关是另外一种压力检测仪表。压力开关 检测的是压力的变化，它利用弹性元件受压产 生的形变来驱动开关动作。压力开关分为高压 开关和低压开关，高压开关是当压力升高至设 定压力，开关动作；低压开关是压力降低至设 定压力时，开关动作。压力开关的输出信号是 一个开关量，因此，压力开关的输出信号常用 来作为报警关停信号。大多数压力开关都提供 两组触点：常开点（NO）和常闭点（NC）。 在压力开关不受压（放空）的情况下，与公共 端（C）不相通的触点是常开点，与公共端相 通的触点是常闭点，根据生产控制的需要，可 以利用不同的触点。操作维护操作维护 （4）压力安全阀 压力安全阀是一种压力安全保护仪表，是工业生产中必不可少的仪表 ，其作用是保护压力容器免受高压冲击而损坏。为了保证压力安全阀 及时快捷的保护压力容器，压力安全阀有一个很明显的特点，就是压 力安全阀的出口口径明显大于入口口径。 压力安全阀的工作原理是：当压力安全阀入口端压力达到设定压力后 ，压力安全阀开启，将被保护的压力容器内的介质从压力安全阀出口 端排放到低压容器或安全区域，压力容器开始泄压，压力安全阀入口 端压力下降，当压力下降到压力安全阀的复位压力后，压力安全阀关 闭，从而保护了压力容器免受高压的冲击。 压力安全阀根据其动作情况可分为两种类型：瞬间性压力安全阀和调 节性压力安全阀。 瞬间性压力安全阀的特点是：当压力安全阀入口端压力达到设定压力 后，阀门瞬间动作并全开，当压力下降到压力安全阀的复位压力后， 阀门立即复位关闭。 调节性压力安全阀的特点是：当压力安全阀入口端压力达到设定压力 后，阀门将随压力安全阀入口端压力与设定压力的差值不断增加而成 比例的开启直至全开，当压力安全阀入口端压力与设定压力的差值下 降时，阀门将逐步关闭直至复位。操作维护操作维护 压力检测仪表的选择、校验和安装 正确地选择、校验和安装是保证压力检测仪表在生产过程中正常使用的 重要环节。 (1)压力检测仪表的选择 压力检测仪表的选择应根据使用的需要，在符合生产过程所提供的技术 条件下，以节约为原则，合理的进行种类、型号、量程、精度等级的选 择。选择主要考虑三个方面： 1、根据被测压力的大小，确定仪表量程。对于弹性式压力检测仪表， 为了保证弹性元件在弹性形变的范围内可靠的工作，在选择压力检测仪 表的量程时，必须考虑到留有充分的余地，一般在被测压力较稳定的情 况下，最大压力值应不超过满量程的34；在被测压力波动较大的情况 下，最大压力值应不超过满量程的23。为了保证测量精度，被测压力 值应不低于全量程的13为宜。 2、根据生产容许的最大测量误差确定仪表的精度，选择时，应在满足 生产要求的情况下尽可能选择精度较低、价廉耐用的压力检测仪表。 3、选择压力检测仪表时还要考虑被测介质的性质，如温度高低、粘度 大小、腐蚀性、脏污程度、易燃易爆等；还要考虑现场的环境条件，如 高温、腐蚀、潮湿、振动等。根据这些因素来确定压力检测仪表的种类 和型号。操作维护操作维护(2)压力检测仪表的校验 压力表的校验：压力表的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。所选择的标准压力表的绝对误差一般应小于被校压力表绝 对误差的!“，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 。如果被校压力表对于标准压力表的误差不大于被校压力表的允许误差，则认为 被校压力表合格。被校压力表的允许误差为被校压力表的精度百分数乘以量程。 常用的压力校验仪器是活塞式压力计，又名净重仪。 1、压力变送器的校验：压力变送器的校验和压力表的校验相似，用压力发生器给 压力变送器提供量程范围的标准压力，观察压力变送器的输出值，比较实际输出 值和理论输出值，进行校验。 2、压力开关的校验：压力开关都有设定点，校验压力开关时，用压力发生器给压 力开关提供标准压力，改变压力的大小，观察压力开关动作时压力发生器所提供 的标准压力是否与压力开关的设定点一致。校验高压开关或高高压力时，逐渐升 高压力观察压力开关的动作值；校验低压开关或低低压力开关时，要由高压逐渐 降低压力观察压力开关的动作值。当压力开关动作后，再降低或升高压力，当压 力开关