第第2章章 压压力力检测检测及及仪仪表表2.1 概述概述2.2 弹弹性式性式压压力力计计2.3 电电气式气式压压力力计计霍霍尔尔片式片式压压力力传传感器感器压变压变片式片式压压力力传传感器感器压压阻式阻式压压力力传传感器感器力矩平衡式力矩平衡式压压力力变变送器送器电电容式容式压压力力变变送器送器2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装2.1 概述概述压压力是化工生力是化工生产过产过程中重要的操作参数之一程中重要的操作参数之一高高压压聚乙聚乙烯烯150MPa合成氨合成氨15Mpa或或32Mpa减减压压蒸蒸馏馏低于大气低于大气压压压压力不符合要求，影响生力不符合要求，影响生产产效率，降低效率，降低产产品品质质量，量，甚至造成甚至造成严严重的生重的生产产事故事故有些其他参数的有些其他参数的测测量，如物位、流量，往往量，如物位、流量，往往通通过测过测量量压压力或差力或差压压来来进进行的行的2.1 概述概述定定义义：均匀而垂直作用于：均匀而垂直作用于单单位面位面积积上的力上的力 压压力力测测量量单单位：位：1N/m2=1帕斯卡帕斯卡 (Pa)压压力的表示方法：力的表示方法： 绝对压绝对压力力表表压压负压负压（真空度）（真空度） P表表压压P绝对压绝对压力力P大气大气压压力力P真空度真空度P大气大气压压力力P绝对压绝对压力力 大气压力线P绝压P表压P负压（真空度）P绝压绝对压力线012.1 概述概述压压力力检测仪检测仪表的表的转换转换原理原理液柱式液柱式压压力力计计依据流体静力学原理，把被依据流体静力学原理，把被测压测压力力转换转换成液柱高度成液柱高度进进行行测测量量弹弹性式性式压压力力计计将被将被测压测压力力转换转换成成弹弹性元件的位移性元件的位移进进行行测测量量电电气式气式压压力力计计通通过过机械和机械和电电气元件将被气元件将被测压测压力力转换转换成成电电量来量来进进行行测测量量活塞式活塞式压压力力计计根据液体根据液体传传送送压压力的原理，将被力的原理，将被测压测压力力转换为转换为活塞上所活塞上所加平衡砝加平衡砝码质码质量量进进行行测测量量2.2 弹弹性式性式压压力力计计弹弹性式性式压压力力计计的定的定义义利利用用各各种种形形式式的的弹弹性性元元件件，在在被被测测介介质质压压力力的的作作用用下下，使使弹弹性性元元件件受受压压后后产产生生弹弹性性变变形形的的原原理理而而制制成成的的测压仪测压仪表表特点特点结结构构简单简单，使用可靠，使用可靠，读读数清晰，价格低廉数清晰，价格低廉测测量范量范围宽围宽，并具有足，并具有足够够的精度的精度若若增增加加附附加加装装置置，可可实实现现压压力力的的记记录录、远远传传、信信号号报报警、自警、自动动控制等控制等2.2 弹弹性式性式压压力力计计一一弹弹性元件性元件1 弹弹簧管式簧管式弹弹性元件性元件 (a) (b)2 薄膜式薄膜式弹弹性元件性元件 (c) (d)3 波波纹纹管式管式弹弹性元件性元件 (e)2.2 弹弹性式性式压压力力计计二二弹弹簧管簧管压压力力计计1 弹弹簧管簧管压压力力计计的分的分类类按按测压测压元件元件单单圈圈/多圈多圈弹弹簧管簧管压压力表力表按用途按用途普通普通弹弹簧管簧管压压力表力表耐腐耐腐蚀蚀的氨用的氨用压压力表力表禁油的氧气禁油的氧气压压力表力表2.2 弹弹性式性式压压力力计计2弹弹簧管簧管压压力力计计的的测压测压原理原理 当当弹弹簧管的固定端通入被簧管的固定端通入被测压测压力后，力后，由于由于椭圆椭圆形截面在形截面在压压力的作用下将力的作用下将趋趋向向圆圆形，形，弯成弯成圆圆弧形的弧形的弹弹簧管随之向外挺直簧管随之向外挺直扩张变扩张变形。形。由于由于变变形，其形，其弹弹簧管的自由端簧管的自由端产产生位移，生位移，输输入入压压力与自由端的位移成正比。力与自由端的位移成正比。测测得自由端的位得自由端的位移量，就能反移量，就能反应压应压力的大小力的大小 2.2 弹弹性式性式压压力力计计2.2 弹弹性式性式压压力力计计2.3 电电气式气式压压力力计计基本原理基本原理被被测压测压力通力通过过敏感元件敏感元件传换传换成一个与成一个与压压力有确定力有确定关系的关系的电电量量进进行行压压力力测测量量测测量范量范围较围较广，广，7E-5Pa至至5E+2Mpa允允许误许误差可至差可至0.2%可以可以远传远传，实现压实现压力自力自动动控制和控制和报报警警 2.3 电电气式气式压压力力计计组组成成压压力力传传感器、感器、测测量量电电路和信号路和信号处处理装置理装置当当输输出出电电信号信号转换为标转换为标准信号准信号时时，称，称为变为变送器送器传感器测量电路指示器记录仪控制器压力电量辅助电源2.3 电电气式气式压压力力计计一霍一霍尔尔片式片式压压力力传传感器感器1 1测测量原理量原理 根据霍根据霍尔尔效效应应制成，即利用霍制成，即利用霍尔尔元件将元件将压压力力引起的引起的弹弹性元件的位移性元件的位移转换为转换为霍霍尔尔电势电势，从而，从而实现压实现压力的力的测测量量 2.3 电电气式气式压压力力计计霍霍尔尔效效应应霍霍尔尔电势 选定了霍定了霍尔尔元件，保持恒定元件，保持恒定电流，在非均匀磁流，在非均匀磁场中，中，根据位置不同，所受到的磁感根据位置不同，所受到的磁感应强强度不同，从而度不同，从而实现了位移了位移-电势的的线性性转换 2.3 电电气式气式压压力力计计2工作工作过过程程2.3 电电气式气式压压力力计计二二应变应变片式片式压压力力传传感器感器 1 1测测量原理量原理金属金属导导体或半体或半导导体受到外力作用体受到外力作用时时，会，会产产生相生相应应的的应变应变，其，其电电阻也随着阻也随着发发生生变变化，称化，称为为“应变应变效效应应”应变应变片片电电阻阻值值的的变变化通化通过桥过桥式式电电路路获获得相得相应应的毫伏的毫伏级电势输级电势输出，从而出，从而显显示出被示出被测压测压力力2.3 电电气式气式压压力力计计2工作工作过过程程2.3 电电气式气式压压力力计计三三压压阻式阻式压压力力传传感器感器1测测量原理量原理采用采用单单晶硅晶硅为弹为弹性元件，在性元件，在单单晶硅膜片上，晶硅膜片上，在特定方向在特定方向扩扩散一散一组组等等值电值电阻，并阻，并连连成成桥桥路。路。 当当压压力力发发生生变变化化时时，单单晶硅晶硅产产生生应变应变，使，使直接直接扩扩散在上面的散在上面的应变电应变电阻与被阻与被测压测压力成比例的力成比例的变变化，化，再由再由桥桥式式电电路路获获得相得相应电压输应电压输出信号出信号2.3 电电气式气式压压力力计计2工作工作过过程程2.3 电电气式气式压压力力计计四四DDZ-III型力矩平衡式差型力矩平衡式差压变压变送器送器1测测量原理量原理典型的自平衡典型的自平衡检测仪检测仪表表 采用采用负负反反馈馈的工作原理克服元件材料、加工工的工作原理克服元件材料、加工工艺艺等不利因素的影响，具有等不利因素的影响，具有较较高的高的测测量精度量精度直流直流24V供供电电，输输出出420mA DC，两，两线线制制，本，本质质安全安全防爆防爆2.3 电电气式气式压压力力计计2工作工作过过程程2.3 电电气式气式压压力力计计五五电电容式差容式差压变压变送器送器1 1测测量原理量原理先将差先将差压变压变化化转变为电转变为电容量的容量的变变化，然后化，然后进进行行测测量量 开开环检测仪环检测仪表表直流直流24V供供电电，输输出出4-20mA DC，两，两线线制制2.3 电电气式气式压压力力计计2工作工作过过程程2.3 电电气式气式压压力力计计六智能六智能压压力力变变送器送器1 1定定义义在普通在普通压压力或差力或差压传压传感器的基感器的基础础上增加微上增加微处处理器理器电电路而路而形成的智能形成的智能检测仪检测仪表表2特点特点可以可以进进行行远远程通信，利用手持通信器程通信，利用手持通信器对现场变对现场变送器送器进进行运行行运行参数的参数的选择选择和和标标定定精确度高，使用与精确度高，使用与维护维护方便方便 通通过组态编过组态编程，具有自修正、自程，具有自修正、自补偿补偿、自、自诊诊断及断及错误错误告警等告警等多种功能，多种功能，提高了提高了变变送器的精度，送器的精度，简简化了化了调调整、校准和整、校准和维护过维护过程程 2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装一一压压力力计计的的选选用用压压力表的力表的选选用用应应根据工根据工艺艺生生产过产过程程对对压压力力测测量的要求，量的要求，针对针对具体情况做具体分析，具体情况做具体分析，在在满满足工足工艺艺要求的前提下，要求的前提下，应应本着本着节约节约的原的原则则全面全面综综合的考合的考虑虑2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装1 1仪仪表表类类型的型的选选用用信号使用信号使用压压力力检测检测信号是作信号是作为为指示用指示用还还是控制用，是否要是控制用，是否要求与求与计计算机或其它智能算机或其它智能仪仪表通表通讯讯被被测测介介质质性性质质腐腐蚀蚀性、温度、粘度、性、温度、粘度、脏污脏污程度、易燃易爆性能程度、易燃易爆性能现场环现场环境条件境条件高温、高温、电电磁磁场场、振、振动动及及现场现场安装条件等安装条件等2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装氨用氨用压压力表力表氨用氨用压压力表力表弹弹簧管的材料却采用碳簧管的材料却采用碳钢钢，不，不允允许许采用采用铜铜合金。因合金。因为为氨氨对铜对铜的腐的腐蚀蚀性极性极强强，所以普，所以普通通压压力表用于氨力表用于氨压压力力测测量量时时很快就会很快就会损损坏。坏。氧气氧气压压力表力表与普通与普通压压力表在力表在结结构和材构和材质质上完全相同，上完全相同，只是只是测测量氧所用的量氧所用的压压力表禁油，因力表禁油，因为为油油进进入氧气系入氧气系统统易引起爆炸。氧气易引起爆炸。氧气压压力力计计在校在校验时验时，不能像普通，不能像普通压压力力计计那那样样采用采用变压变压器油作器油作为为工作介工作介质质，并且氧气，并且氧气压压力力计计在存放中要在存放中要严严格避免接触油格避免接触油污污2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装2仪仪表表测测量范量范围围的确定的确定根据根据“化工自控化工自控设计设计技技术规术规定定” 上限上限值值测测量量稳稳定定压压力，最大工作力，最大工作压压力不力不应应超超过测过测量上限量上限值值的的2/32/3；测测量脉量脉动压动压力，最大工作力，最大工作压压力不力不应应超超过测过测量上限量上限值值的的1/21/2；测测量高量高压时压时，最大被，最大被测压测压力不力不应应超超过测过测量上限量上限值值的的3/53/5下限下限值值一般被一般被测压测压力的最小力的最小值值不低于不低于仪仪表表满满量程的量程的1/31/3为为宜宜根据被根据被测测参数的最大参数的最大值值和最小和最小值计值计算出算出仪仪表的上下限后，根表的上下限后，根据国家据国家标标准取相准取相邻邻大一大一级级的系列的系列值值2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装3仪仪表精度表精度级级的的选选取取仪仪表表的的精精度度主主要要是是根根据据生生产产允允许许的的最最大大测测量量误误差差来来确定，确定，选择过选择过高精度等高精度等级级会造成不必要的浪会造成不必要的浪费费在在满满足足工工艺艺要要求求的的前前提提下下，应应尽尽可可能能选选用用精精度度较较低低、价廉耐用的价廉耐用的仪仪表表就地指示用就地指示用弹弹性性压压力表，力表，选选用用1.0、1.5或或2.5级级压压力力变变送器精度送器精度为为0.2级级0.5级级2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装例：某台往复式例：某台往复式压缩压缩机出口机出口压压力范力范围为围为2528MPa，测测量量误误差不差不得大于得大于1Mpa，工，工艺艺上要求就地上要求就地观观察，并能高低限察，并能高低限报报警，警，试试正确正确选选用一台用一台压压力表，指出型号、精度与力表，指出型号、精度与测测量范量范围围解：往复式解：往复式压缩机出口机出口压力脉力脉动较大，大，选择仪表的上限表的上限值为根据就地根据就地观察及高低限察及高低限报警的要求，可警的要求，可查的的选用用YX-150型型电接点接点压力表，力表，测量范量范围0-60MPa被被测压力最小力最小值不低于量程不低于量程1/3，允，允许选择YX-150型型电接点接点压力表，力表，测量范量范围060Mpa，精度等，精度等级为1.5 计算允算允许误差差 精度精度为1.5级可以可以满足足误差要求差要求 2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装二二压压力力计计的安装的安装压压力力计计的安装与否，直接影响到的安装与否，直接影响到测测量量结结果果的准确性和的准确性和压压力力计计的使用寿命，包括的使用寿命，包括测压测压点的点的选择选择、导压导压管管铺设铺设、压压力力仪仪表的安装等内容。表的安装等内容。2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装1 1测压测压点的点的选择选择 要要选选在被在被测测介介质质直直线线流流动动的管段部分，不要的管段部分，不要选选在管路在管路拐弯、分又、死角或其他易形成旋拐弯、分又、死角或其他易形成旋涡涡的地方的地方 取取压压点与流点与流动动方向垂直，取方向垂直，取压压管内端面与生管内端面与生产设备连产设备连接接处处的内壁保持平的内壁保持平齐齐，不，不应应有凸出物或毛刺有凸出物或毛刺 测测量液体量液体压压力力时时，取，取压压点点应应在管道的下部，使在管道的下部，使导压导压管管内不内不积积存气体；存气体；测测量气体量气体压压力力时时，取，取压压点点应应在管道上在管道上方，使方，使导压导压管内不管内不积积存液体存液体 2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装2导压导压管管铺设铺设 导压导压管粗管粗细细要合适，一般内径要合适，一般内径为为610mm，长长度度应应尽尽量短，最量短，最长长不得超不得超过过50 m。 导压导压管水平安装管水平安装时应时应保保证证有有(1:10)(1:20)的的倾倾斜度斜度,以以便于便于积积存液体存液体(或气体或气体)的排出的排出 当被当被测测介介质质易冷凝或易冷凝或冻结时冻结时，须须加加设设伴伴热热管管线线 取取压压点到点到压压力力仪仪表之表之间应间应装有切断装有切断阀阀，以，以备检备检修修压压力力仪仪表，切断表，切断阀应阀应装在靠近取装在靠近取压压点的地方点的地方2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装3压压力力仪仪表的安装表的安装 压压力力仪仪表表应应安装在易安装在易观观察和察和检检修的地方。修的地方。安装地点安装地点应应力求避免振力求避免振动动和高温影响。和高温影响。测测量蒸汽量蒸汽压压力力时时，应应加装凝液管，以防止高温蒸汽直加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与接与测压测压元件接触。元件接触。测测量有腐量有腐蚀蚀性介性介质质的的压压力，力，应应加装有中性介加装有中性介质质的隔离的隔离罐。罐。2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装2.4 压压力力计计的的选选用及安装用及安装 压压力表的力表的连连接接处处，应应根据被根据被测压测压力的高低和介力的高低和介质质性性质质，选择选择适当的材料作适当的材料作为为密封密封垫垫片以防泄漏。片以防泄漏。当被当被测压测压力力较较小，而小，而压压力表与取力表与取压压点又不在同一高度点又不在同一高度时时，由高度差而引起的，由高度差而引起的测测量量误误差差应应按按pHg进进行修行修正。正。为为安全起安全起见见，测测量高量高压压的的压压力力仪仪表除表除选选用有通气孔的用有通气孔的以外，安装以外，安装时时表壳表壳应应向向墙墙壁或无人通壁或无人通过过之之处处，防止，防止发发生意外。生意外。