壓力測量儀表原理及結(jié)構(gòu)

1、壓力表工作原理及結(jié)構(gòu)用來測量氣體或液體壓力的工業(yè)自動(dòng)化儀表，又稱壓力表或壓力計(jì)。垂直均勻地作用于單位面積上的力稱為壓力，又稱壓強(qiáng)。壓力表可以指示、記錄壓力值并可附加報(bào)警或控制裝置。儀表所測壓力包括絕對壓力、大氣壓力、正壓力（習(xí)慣上稱表壓）、負(fù)壓 (習(xí)慣上稱真空)和差壓。圖1各種壓力間的關(guān)系表示各種壓力間的關(guān)系。工程技術(shù)上所測量的多為表壓。壓力的國際單位為帕(Pa)。壓力的其他單位還有：工程大氣壓(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)。如高壓容器的壓力超過額定值時(shí)便是不安全的，必須進(jìn)行測量和控制。在某些工業(yè)生產(chǎn)過程中，

2、壓力還直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如生產(chǎn)合成氨時(shí)，氮和氫不僅須在一定的壓力下合成，而且壓力的大小直接影響產(chǎn)量高低。此外，在一定的條件下，測量壓力還可間接得出溫度、流量和液位等參數(shù)。彈性式壓力測量儀表利用各種不同形狀的彈性元件在壓力下產(chǎn)生變形的原理制成的壓力測量儀表。彈性式壓力測量儀表按采用的彈性元件不同分為彈簧管壓力表、膜片壓力表、膜盒壓力表和波紋管壓力表等；按功能不同分為指示式壓力表、電接點(diǎn)壓力表和遠(yuǎn)傳壓力表等。這類儀表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實(shí)耐用，測量范圍寬(-0.11500兆帕)，是壓力測量儀表中應(yīng)用最多的一種。一、壓力表1.1、壓力表的工作原理彈簧管壓力表又稱為波登管壓力表。壓力表中的

3、彈簧的自由端是封閉的，它通過拉桿帶動(dòng)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。測壓時(shí)，彈簧管在被測壓力作用下產(chǎn)生變形，因而彈簧管自由端產(chǎn)生位移，位移量與被測壓力的大小成正比，使指針偏轉(zhuǎn)，在度盤上指示出壓力值。如果表殼內(nèi)通有大氣，壓力表測出的壓力為正壓或負(fù)壓;如果將表殼密封并抽真空,壓力表測出的壓力就是絕對壓力。彈簧管壓力表帶有隔離裝置時(shí)，尚可測量溫度較高或腐蝕性、粘稠狀、易結(jié)晶和粉塵狀介質(zhì)的壓力。在精確度較高（如0.25級以上）的彈性式壓力測量儀表中，彈性元件多用恒彈性合金以至石英玻璃制成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸孔中鑲嵌寶石軸承或滾動(dòng)軸承。度盤標(biāo)尺長，有的還能進(jìn)行數(shù)字顯示。1.2、壓力表的結(jié)構(gòu)彈簧管式壓力表主要由帶有螺紋接頭的支持

4、器、彈簧管、拉桿、調(diào)節(jié)螺釘、扇形齒輪、小齒輪、游絲、指針、上下夾板、表盤、表殼、罩殼等組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的各零部件的作用：拉桿的作用是將彈簧管自由端的位移傳給扇形齒輪； 扇形齒輪的作用是將線位移轉(zhuǎn)換成角位移，并傳給小齒輪；小齒輪的作用是帶動(dòng)同軸的指針轉(zhuǎn)動(dòng)，在刻度盤上指示出被測壓力值；游絲的作用是使扇形齒輪和小齒輪保持單向齒廓接觸，消除兩齒輪接觸間隙，以減小來回差；調(diào)整螺釘即改變調(diào)整螺釘?shù)奈恢茫靡愿淖兩刃锡X輪短臂的長度，達(dá)到改變傳動(dòng)比的目的；上下夾板即用以將上述部件固定在一起，組成一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。1.3、壓力表的分類：常用彈簧管儀表的型號(hào)、規(guī)范與精度如下表所示：表1類別 型 號(hào) 精度等級 規(guī)范（M

5、Pa）壓力真空聯(lián)成普通型YZYZ1, 1.52 2.5壓力:00.1、0.16、0.25、0.4、0.6、1、1.6、2.5、(30)、4.6、10、16、25、40、60等.真空:0-0.1、聯(lián)成:-100.16、0.25、0.4、0.6、1、2.5等.精密型 YJ ZJ /16(0.1)0.25(0.2)標(biāo)準(zhǔn)型 YB ZB /0.25 0.40.6電接點(diǎn)型YX ZX YZX1.5 2.5 Y壓力表 Z真空表 YZ聯(lián)成表 這些均為普通型，即徑向無邊結(jié)構(gòu)。 YX電接點(diǎn)壓力表 ZX電接點(diǎn)真空表 YZX電接點(diǎn)聯(lián)成表1.4、精度要求： 儀表的等級以儀表允許的最大基本誤差的百分?jǐn)?shù)數(shù)字部分表示。它表示儀

6、表測量正確度和靈敏度的高低，所謂儀表的基本誤差是指在被測量壓力均勻變化時(shí)所測定的誤差，并需滿足以下條件：裝于正常的工作位置，一般應(yīng)處于垂直狀態(tài)。儀表的環(huán)境溫度為：0.16級為202 0.25-0.5級為203 1.04.0級為2051.5、技術(shù)要求：1.5.1壓力表的部件應(yīng)裝配牢固，不得有影響計(jì)量性能的 銹蝕、裂紋、孔洞等缺陷。1.5.2測量氣體的壓力表背面應(yīng)有安全孔，孔上需有防塵裝置。1.5.3壓力表的指針應(yīng)伸入所有的分度線內(nèi)，其指針指示寬度不小于最小分度PT的1/5，指針與平面距離應(yīng)在1-3mm范圍內(nèi)，外徑200mm以上的儀表其指針與分度盤平面距離在2-4mm范圍內(nèi)。1.5.4壓力表的封印

7、裝置在不損壞封印情況下，應(yīng)不能觸到內(nèi)部機(jī)件。1.5.5壓力表處于工作位置，在未加壓力或未疏空時(shí)，在升壓檢定前和降壓檢定后，其指針指示應(yīng)定在零值上。1.5.6壓力表的準(zhǔn)確度等級和最大允許誤差應(yīng)符合下表中規(guī)定：1.5.7壓力表的回程誤差不應(yīng)超過最大允許基本誤差的絕對值。1.5.8壓力表在輕敲表殼后，其指針示值變動(dòng)量不得超過最大允許基本誤差絕對值的1/2。1.5.9壓力表指針的移動(dòng)，在全分度范圍內(nèi)應(yīng)平穩(wěn)，不得有跳動(dòng)或卡住現(xiàn)象。表2 精密表的準(zhǔn)確度等級和允許誤差準(zhǔn)確度等級0.060.10.160.250.40.6允許誤差%（按測量上限的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）60.10.160.250.40.6表3 一般彈簧管表

8、的準(zhǔn)確度等級和允許誤差準(zhǔn)確度等級允許誤差%（按測量上限的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）零位測量上限的(90100)%其余部分帶止銷不帶止銷1111.611.6(1.5)1.61.62.51.62.52.52.542.544444使用中的1.5級壓力表允許誤差按1.6級計(jì)算，準(zhǔn)確度等級可不更改。1.6、檢修項(xiàng)目與質(zhì)量要求外觀檢查與檢修1.6.1壓力表表盤應(yīng)平整清潔，玻璃完好，嵌裝嚴(yán)密；分度線、數(shù)字以及符號(hào)等應(yīng)完整、清晰。測量特殊氣體的壓力表，應(yīng)有明顯的相應(yīng)標(biāo)記；1.6.2壓力表接頭螺紋無滑扣、錯(cuò)扣，緊固螺母無滑牙現(xiàn)象；1.6.3壓力表指針平直完好，軸向嵌裝端正，與銅套柳接牢固，與表盤或玻璃面不碰擦。1.6.4彈簧

9、管壓力主要機(jī)械部件的檢查1.6.5游絲各圈間距均勻、同心平整，其表面應(yīng)無斑點(diǎn)和損傷。上下夾板中心齒輪1.6.6扇形輪拉桿鎖眼等各部件應(yīng)清潔，無明顯的磨損。彈性測量元件應(yīng)無銹斑、變形和泄漏；1.6.7機(jī)械部件組裝后，緊配合部件應(yīng)無松勁；可動(dòng)部件應(yīng)動(dòng)作靈活平穩(wěn)。各軸孔中加少量鐘表油；1.6.8電接點(diǎn)壓力（真空）表的報(bào)警接點(diǎn)無明顯斑痕和燒損。1.6.9調(diào)校前校驗(yàn)在校準(zhǔn)低量程壓力表時(shí)，應(yīng)注意消除液柱差影響； 若有水柱修正的壓力表，校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)加上水柱的修正值；1.6.10檢查過程中，觀察儀表是否有泄漏、卡、指針跳動(dòng)等現(xiàn)象，并作好記錄；1.6.11壓力表解體檢修后，應(yīng)作耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)值應(yīng)符合表14要求。表4

10、 壓力表耐壓試驗(yàn)值名稱壓力表真空表壓力真空表耐壓試驗(yàn)值（kPa）測量上限值-93.3測量上限或下限值耐壓時(shí)間（min）5 33質(zhì)量要求數(shù)值變化小于耐壓試驗(yàn)值的1%視為合格1.6.12校驗(yàn)：（1）校驗(yàn)所需儀器：標(biāo)準(zhǔn)器、壓力校驗(yàn)器、氣體壓力源、真空泵、兆歐表、隔離器、發(fā)迅設(shè)備以及合適的活扳手、起針器、螺絲刀等。（2）選定校驗(yàn)點(diǎn)讀取儀表示值時(shí)，應(yīng)先加信號(hào)按被試表讀取示值，當(dāng)達(dá)到校驗(yàn)點(diǎn)后再讀取標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)使用活塞壓力計(jì)時(shí)，則此砝碼所示值為標(biāo)準(zhǔn)丁點(diǎn)校驗(yàn)。（3）校驗(yàn)點(diǎn)的選定一般不少于5點(diǎn)，其中包括零點(diǎn)和最大點(diǎn)。 如使用中不能達(dá)到最大量程，可從實(shí)際出發(fā)，校驗(yàn)至足夠使用的最大范圍均可，但在校驗(yàn)報(bào)告中注明，對主要

11、儀表，其使用范圍加校一至二點(diǎn)。（4）校驗(yàn)前做一般性檢查，符合下列要求時(shí)，方可進(jìn)行校驗(yàn)，否則先做檢修處理，一般性檢查應(yīng)達(dá)到的具體條件如下：（5）儀表刻度盤平整清潔，分度、數(shù)字、符號(hào)完整清晰，表盤分度標(biāo)尺均勻分布，中心角一般為270，標(biāo)有數(shù)字的分度線寬度不超過下表規(guī)定：表5表殼外徑表盤標(biāo)示數(shù)字的分度線寬度40601000.50.70.7150（160）2002501.21.62.0（6）玻璃完好整潔,嵌裝嚴(yán)密,無反光及影響讀數(shù)的缺陷。（7）儀表接頭螺絲無滑扣，儀表六方接頭平面完好，無嚴(yán)重滑方現(xiàn)象。（8）儀表指針平直完好，嵌裝規(guī)范，與銅套鉚合牢固，與表盤或玻璃不蹭不刮。（9）電接點(diǎn)裝置外觀完好，接點(diǎn)

12、無明顯斑痕、缺陷，明顯部分標(biāo)有電壓和接點(diǎn)電數(shù)值，拔針器好用，信號(hào)引出接線端子完好，螺絲齊全并有完好的外蓋。1.6.13校驗(yàn)方法和步驟：與標(biāo)準(zhǔn)表比較法：（1）將標(biāo)準(zhǔn)表和被校表垂直裝在符合要求的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，壓力為零時(shí)，校準(zhǔn)零點(diǎn)：有零點(diǎn)限止釘?shù)膬x表，其指針應(yīng)靠在限止釘上。無零點(diǎn)限止釘?shù)膬x表，其指針應(yīng)在零點(diǎn)分度線寬度范圍內(nèi)；（2）觀察儀表指針位置，然后均勻升壓，正確讀取被校表與標(biāo)準(zhǔn)指示值（指針與鏡面指針影子成一條直線），依次類推校其他點(diǎn)，當(dāng)校完測量上限后，繼續(xù)加壓略超上限，耐壓3分鐘，記錄壓力變化值。（3）儀表的示值誤差，輕敲前后均應(yīng)不大于儀表的允許誤差。精密表的準(zhǔn)確度等級和允許誤差見表6，一般彈簧管表

13、的準(zhǔn)確度等級和允許誤差見表7。表6 精密表的準(zhǔn)確度等級和允許誤差準(zhǔn)確度等級0.060.10.160.250.40.6允許誤差%（按測量上限的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）60.10.160.250.40.6表7 一般彈簧管表的準(zhǔn)確度等級和允許誤差準(zhǔn)確度等級允許誤差%（按測量上限的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）零位測量上限的(90100)%其余部分帶止銷不帶止銷1111.611.6(1.5)1.61.62.51.62.52.52.542.544444使用中的1.5級壓力表允許誤差按1.6級計(jì)算，準(zhǔn)確度等級可不更改。（4）儀表的回程誤差輕敲前后均應(yīng)不大于儀表的允許誤差；儀表的輕敲位移差，當(dāng)輕敲表殼后，指針示值變動(dòng)量應(yīng)不大于儀表允許誤

14、差絕對值的1/2。（5）逐步減壓，依次校驗(yàn)下行程的各點(diǎn)。（6）注意：在被校表上加壓（校驗(yàn)點(diǎn)），讀取標(biāo)準(zhǔn)表指示值為實(shí)際測量值。用活塞式壓力計(jì)校驗(yàn)壓力表（標(biāo)準(zhǔn)砝碼的比較法）。1.6.14帶電接點(diǎn)信號(hào)裝置壓力表的校驗(yàn)：壓力表的電氣部分與表殼之間的絕緣電阻在環(huán)境溫度5-35，相對濕度不大于85%時(shí)，應(yīng)小于20M。將壓力表安裝在校驗(yàn)器上，用撥針器將兩個(gè)信號(hào)接觸指針分別撥到上限及下限以外，然后進(jìn)行示值檢定，示值檢定合格后，進(jìn)行信號(hào)誤差檢定，標(biāo)準(zhǔn)器的讀數(shù)與信號(hào)指針示值間的誤差不得超過最大允許基本誤差絕對值的1.5倍。1.6.15結(jié)果處理：經(jīng)檢定合格的壓力表應(yīng)予封印或發(fā)給合格證，必要時(shí)，封印的同時(shí)也發(fā)給合格證

15、。經(jīng)檢定不合格的壓力表，允許降級使用，但必須更改準(zhǔn)確度等級標(biāo)志。1.6.16設(shè)備的常見故障的原因分析及處理：（1）儀表在運(yùn)行過程中常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象有：變差大或指示誤差大，壓力表跳躍轉(zhuǎn)動(dòng)，中心齒輪與扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活和游絲變形等現(xiàn)象。（2）變差大的原因有：（2.1）機(jī)構(gòu)有磨損或上下夾板錯(cuò)位，引起軸的傾斜。（2.2）鎖子松晃，軸眼磨大，連接松動(dòng)。（2.3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不清潔。（2.4）游絲紊亂或不清潔，使彈性改變。（2.5）彈簧管彈性滯后大。（2.6）指示誤差大的主要原因有：（2.7）指針與中心軸松脫。（2.8）指針與銅套松脫，指針與表盤及玻璃碰蹭。（2.9）刻度與軸不同心。（3）壓力表跳躍轉(zhuǎn)動(dòng)主要原

16、因有：（3.1）自由端與連桿結(jié)合過緊。（3.2）連桿與扇形齒輪連接滑塊壓的過緊，使連桿轉(zhuǎn)動(dòng)卡澀。（3.3）扇形齒輪與中心齒輪和夾板結(jié)合面不平行或有損傷，嚙合太緊，以致卡住。（3.4）中心齒輪與扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活：（3.5）齒輪咬合過緊。（3.6）齒輪間污物太多。（3.7）中心齒輪不同心。（3.8）扇形齒輪平面與中心齒輪不互相垂直。（3.9）軸孔太小。1.6.17、游絲調(diào)整：當(dāng)游絲變形紊亂時(shí)，用夾嘴鉗將其兩端的銷子拔下，取下游絲放在白紙上，用兩把彈力較松的鑷子調(diào)整，一把夾住游絲規(guī)矩的點(diǎn)，另一把夾住間距大或小的，向里或向外的平整游程，細(xì)心修整，使游絲均勻圓滑。如果游絲由于受熱或扭曲過度，而造成嚴(yán)重

17、變形時(shí)，應(yīng)予以更新。當(dāng)示值的增長不成正比例情況下，當(dāng)壓力為最大量程的一半時(shí)，彈簧管自由端所引拉桿與扇形齒輪的中心線成90，此時(shí)螺絲應(yīng)在滑槽的中部，若大于或小于90，就會(huì)使指示產(chǎn)生非線形誤差，為此，必須調(diào)整拉桿與扇形齒輪的夾角。旋轉(zhuǎn)底板法：若儀表示值前大后小，旋松底板固定螺絲，將底板向反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；若儀表示值前小后大，旋松底板固定螺絲，將底板向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。對拉桿長度可調(diào)的儀表，增大拉桿長度時(shí)，使夾角變小，以調(diào)整儀表示值的前大后小的不均勻度，反之則相反。具有非線性誤差的壓力表，僅調(diào)一項(xiàng)往往不能滿足要求，為此需要同時(shí)進(jìn)行綜合調(diào)整。1.6.18、設(shè)備檢修特別注意事項(xiàng)：（1）在靜載負(fù)荷時(shí)（指被測壓

18、力每秒變化速度不大于儀表滿刻度范圍的1%），應(yīng)比被測對象額定參數(shù)（或工作點(diǎn)）高1/3量程。動(dòng)載負(fù)荷時(shí)（即變化速度大于1%），應(yīng)高1/2量程。（2）測壓點(diǎn)選取應(yīng)合理，有代表性，不靠近閥門彎頭處，以免對示值產(chǎn)生影響，儀表與測點(diǎn)之間一般不超過50米。（3）選取儀表時(shí)，首先應(yīng)考慮其型式和規(guī)范，其次是精度和性能。對于0.54.0儀表，當(dāng)環(huán)境溫度超過205的范圍，使儀表精度下降，如需進(jìn)行精確測定，則應(yīng)考慮溫度附加誤差的影響，溫度附加誤差對精度的影響程度由下式算得：現(xiàn)儀表精度=原儀表精度等級%+0.04(t環(huán)-25)%（4）當(dāng)儀表或?qū)汗艿沫h(huán)境溫度接近或低于零度時(shí)，應(yīng)采取防凍措施。（5）儀表墊圈的材料選用，

19、取決于測量條件與介質(zhì)，一般：低壓、低溫（80以下）用皮帶、橡膠或尼龍類。中壓、溫度在350-420時(shí)，用石棉橡膠或鋁墊。高溫、高壓工況，用退火紫銅座。測壓介質(zhì)為氧氣時(shí)，必須用除油脂鋁墊或石棉墊，不可用有機(jī)材料。測乙炔壓力時(shí)，一般用石棉墊。 （6）投用和切斷儀表時(shí)，截止門應(yīng)緩慢開關(guān)。截止門安裝應(yīng)注意導(dǎo)壓的方向性，在關(guān)閉后，門蓋及盤根不再承受壓力。（7）檢修作業(yè)應(yīng)做到工完料盡場地清。二、電測式壓力測量儀表 這類儀表利用金屬或半導(dǎo)體的物理特性直接將壓力轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)或頻率信號(hào)輸出，或是通過電阻應(yīng)變片等將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)輸出。代表性產(chǎn)品有由壓電式、壓阻式、振頻式、電容式和應(yīng)變式等

20、壓力傳感器所構(gòu)成的電測式壓力測量儀表。精確度可達(dá)0.02級，測量范圍從數(shù)十帕至700兆帕不等。 圖4 壓阻式壓力傳感器的原理示意結(jié)構(gòu)圖。它是利用半導(dǎo)體材料硅受壓后電阻率改變與所受壓力有一定關(guān)系的原理制做的。用集成電路工藝在單晶硅膜片的特定晶向上擴(kuò)散一組等值應(yīng)變電阻，將電阻接成電橋形式。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變使電阻值發(fā)生與被測壓力成比例的變化，電橋失去平衡，輸出一電壓信號(hào)至顯示儀表顯示。三、壓力變送器1、壓力變送器結(jié)構(gòu)及工作原理 壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕

21、緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。 當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。 信。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。 本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其中之一執(zhí)行A /D轉(zhuǎn)換。 D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號(hào)

22、微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi)，即使斷電也保存完整。 數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)與外部設(shè)備(如275型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測疊加在4-20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)壓力變送器是種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的統(tǒng)一輸出信號(hào)的儀表，而且其輸出信號(hào)與壓力變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，通常為線性函數(shù)。 壓力變量包括正、負(fù)壓力，差壓和絕對壓力2壓力變送器的分類壓力變送器有電動(dòng)和氣動(dòng)兩大類，電動(dòng)的統(tǒng)一輸出信號(hào)為010mA，420mA（或15V）的直流電信號(hào)，氣動(dòng)的統(tǒng)

23、一輸出信號(hào)為20100kpa的氣體壓力。 壓力變送器按不同的轉(zhuǎn)換原理可分為力（力矩）平衡式、電容式、電感式、應(yīng)變式和頻率式，等等。四、差壓變送器1差壓變送器工作原理電容式壓力、差壓變送器的原理 電容式變送器有一個(gè)可變電容的傳感組件該傳感器是一個(gè)完全封閉的組件過程壓力、差壓通過隔離膜片和灌充液硅油傳到傳感膜片引起位移傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換成（4-20）mA的兩線制輸出的電信號(hào)。2電容式差壓變送器的工作原理及結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。圖21-正壓室；2-彈性測量膜片；3-連接軸；4-固定電極；5-可動(dòng)電極；6-負(fù)壓室；7-電極引線；8-環(huán)形彈簧極 差動(dòng)電容式差壓變送器的工作原理如

24、下圖所示，圖中可動(dòng)電極5固定在連接軸3中間，在可動(dòng)電極兩側(cè)各裝一固定電極4，組成兩差動(dòng)電容。當(dāng)差壓為零時(shí)，可動(dòng)電極與兩固定電極間的間隙相等，L1L2L0，兩差動(dòng)電容量相等，C1C2。當(dāng)差壓pp分別加到正負(fù)壓室彈性測量膜片上時(shí)，引起膜片位移，連接軸3帶動(dòng)其上的可動(dòng)電極產(chǎn)生相應(yīng)的微小位移，使可動(dòng)電極與兩固定電極的間隙L1和L2不相等，相應(yīng)的電容C1和C2電容量也不相等。這樣將兩彈性測量膜片上檢出的壓差信號(hào)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。通過電路的檢測和轉(zhuǎn)換放大，轉(zhuǎn)變?yōu)槎€制輸出的420mA直流信號(hào)五、差壓式液位測量法1.液位測量 液位測量: 是一門測量液液、氣液和液固分界面的技術(shù)。從原理上講，液位測量主要基于相

25、界面兩側(cè)物質(zhì)的物性差異或液位改變時(shí)引起有關(guān)物理 參數(shù)的變化。在工程應(yīng)用中，它包括對液位、液位差、相界面的連續(xù)監(jiān)測，定點(diǎn)信號(hào)報(bào)警、控制等。 2.分類: 主要的有沉浮式液位測量法(浮子液位計(jì))、差壓式液位測量法(差壓式液位計(jì))、電容式液位測量法(電容式液位計(jì))、電阻式液位測量法(電阻式液位計(jì))等。3.測量方法的選擇: 選擇合適的測量方法不僅要求能夠獲得最大信號(hào)量，同時(shí)還應(yīng)該考慮信號(hào)傳送過程對被測液體安全性等方面的影響(如電源、光輻射可能加熱低溫液體或引爆易燃液體等)，考慮被測液體對敏感元件的污染、腐蝕以及所需儀表的成本、用戶的使用條件等具體情況。二.差壓式液位測量法1.基本原理 其原理是運(yùn)用流體靜

26、力學(xué)平衡方程,即液體中任一點(diǎn)的靜壓力與其自由表面上的壓力，原理圖如下。 對于開口容器,其平衡方程如下: P=P1-P2=1gH 由此可得:H=P/1g2差壓變送器用于流量測量：差壓式流量測量系統(tǒng)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理。在流體管道內(nèi)，當(dāng)流體流過孔板、噴嘴等節(jié)流件時(shí)，產(chǎn)生局部收縮，部分位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，收縮截面處流體的平均流速增加，靜壓力減小，在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差。流體的流量愈大，這個(gè)靜壓差也愈大，兩者之間成一一對應(yīng)的關(guān)系，測出節(jié)流件前后的壓差P，就可間接地測出流體的流量。節(jié)流件前后的壓差P與流量q的關(guān)系是q = K*（P）1/2（K與被測流體性質(zhì)、參數(shù)及節(jié)流件有關(guān)的參數(shù)）。差壓式流量測量系統(tǒng)主

27、要由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、差壓信號(hào)管路、管路上的一次閥、二次閥、平衡閥、差壓變送器和顯示儀表組成。要想使差壓流量測量系統(tǒng)能準(zhǔn)確測量，應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置正確安裝、儀表管路及閥門正常投用、差壓變送器正常工作及顯示儀表正常工作。3、保證標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的正確安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置能否正確安裝，決定能否得到正確的差壓P信號(hào)，從而影響能否準(zhǔn)確顯示流量的大小。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝應(yīng)符合以下條件：（1）節(jié)流件開孔應(yīng)與管道中心同心，在兩個(gè)互相垂直的對角線方向上，測量環(huán)室邊緣與法蘭邊緣距離之差不應(yīng)大于1mm。（2）節(jié)流裝置端面應(yīng)與管道軸線垂直。（3）節(jié)流裝置只能安裝在直管段內(nèi)，其前方最小直管段長度根據(jù)管道的局部阻力、有無截門等情況

28、而不同，其值可從專門的圖表中查得；而其后部的直管段長度一般應(yīng)大于5D（D為管道內(nèi)徑）。（4）節(jié)流裝置前的管道內(nèi)徑應(yīng)在靠近節(jié)流裝置和距節(jié)流裝置2D的兩個(gè)截面上分別進(jìn)行四次測量，其算術(shù)平均值與設(shè)計(jì)值之差為：當(dāng)m0.3（m為開孔面積）時(shí)，不超過3%；當(dāng)0.3m0.5時(shí)，不超過1%；當(dāng)m0.5時(shí)，不超過0.5%。每次單獨(dú)測量的結(jié)果與上述四次測量的平均值比較：當(dāng)m0.3時(shí)，偏差不超過0.5%；當(dāng)m0.3時(shí)，偏差不超過2%。（5）由于節(jié)流件取壓口裝設(shè)在夾緊環(huán)或環(huán)室上，因此在安裝節(jié)流件時(shí)，如被測介質(zhì)為液體時(shí)應(yīng)考慮到防止氣體進(jìn)入導(dǎo)壓管，如被測介質(zhì)為氣體時(shí)應(yīng)考慮到防止不和臟物進(jìn)入導(dǎo)壓管。（6）若安裝節(jié)流裝置的管

29、道處于水平或傾斜位置，則取壓口位置的選擇如下：當(dāng)被測介質(zhì)為液體時(shí)，取壓口應(yīng)在管道下方；當(dāng)被測介質(zhì)為氣體時(shí)，取壓口應(yīng)在管道上方。如安裝節(jié)流裝置的管道處于垂直位置時(shí)，則取壓口位置可任意選擇。（7）對于測量蒸汽流量的節(jié)流裝置，在節(jié)流件取壓口裝設(shè)有冷凝器，其作用是使節(jié)流件與差壓計(jì)之間導(dǎo)壓管中的被測蒸汽冷凝，并使正負(fù)壓導(dǎo)管中的冷凝液面有相等的恒定高度。為此，節(jié)流件取壓口位置的選擇，對于水平或傾斜管道，應(yīng)在管道中心以上。對于垂直管道，則取壓口位置可以任意選擇，而下面的冷凝器應(yīng)向上移，以使正負(fù)壓的冷凝液面處于相同的高度。（8）對于新安裝的管道，節(jié)流件必須在管道沖潔凈后才能進(jìn)行安裝。沖洗時(shí)可用與節(jié)流件夾緊環(huán)或

30、相同厚度的臨進(jìn)墊圈代替。（9）在節(jié)流裝置前后長度為2D20的一段管道內(nèi)壁上，不得有任何凹坑和肉眼可見的突出物，如旱縫，溫度計(jì)套管等。（10）當(dāng)節(jié)流裝置前后裝有溫度計(jì)套管時(shí)，二者之間必須有一定的距離，其大小可根據(jù)溫度計(jì)套管直徑d決：當(dāng)d0.04D時(shí)，距離應(yīng)大于5D；當(dāng)0.13Dd0.18D時(shí)，距離應(yīng)大于30D。4、保證儀表管路及閥門正常投用儀表管路安裝應(yīng)符合以下條件：（1）儀表導(dǎo)管管路應(yīng)能抗腐蝕，一般采用鋼管或銅管，其內(nèi)徑應(yīng)在12mm15mm之間。（2）管路總長度一般不超過50m和不小于3m。若被測介質(zhì)溫度高于100時(shí)，則長度不應(yīng)小于6m。（3）應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的壓力采用耐壓強(qiáng)度足夠的儀表管。一般

31、汽水取樣多用無縫鋼管，測量風(fēng)量等微壓介質(zhì)時(shí)可用優(yōu)質(zhì)瓦斯管。導(dǎo)管敷設(shè)完畢后，應(yīng)作嚴(yán)密性試驗(yàn)或耐壓試驗(yàn)。（4）儀表管路的裝設(shè)應(yīng)保持垂直，或與水平之間有不小于1%10%的傾斜角度，整個(gè)儀表管路應(yīng)向同一方向傾斜；應(yīng)根據(jù)具體情況在表管最高處裝設(shè)排氣門，或在最低處裝設(shè)放水門。（5）敷設(shè)儀表管路時(shí)，每隔12m應(yīng)有固定卡子。多根儀表管束一起敷設(shè)時(shí)，應(yīng)排列整齊。敷設(shè)易燃易爆介質(zhì)的表管時(shí)，應(yīng)注意隔熱和防火。（6）儀表管穿越樓板、平臺(tái)鐵板時(shí)，應(yīng)加裝護(hù)管或留有富裕的孔口，并定期進(jìn)行磨損檢查。（7）管路拐彎處應(yīng)均勻彎曲和不得變扁，彎曲半徑不得小于管子外徑的810倍。（8）兩根導(dǎo)管應(yīng)并排敷設(shè)并處于同一環(huán)境溫度中。（9）導(dǎo)

32、壓管路應(yīng)油漆，并有注明用途、名稱的標(biāo)牌，必要時(shí)可刷色標(biāo)。（10）差壓計(jì)裝在節(jié)流裝置的上方或下方時(shí)，管道敷設(shè)有特殊要求，安裝前可參看有關(guān)技術(shù)資料。在系統(tǒng)使用中，為保證差壓信號(hào)能準(zhǔn)確送到變送器的正、負(fù)壓室，應(yīng)使一次閥門、二次閥門開啟，平衡門關(guān)閉，同時(shí)所有儀表管路及閥門都不能有漏、有堵。5、保證差壓變送器正常工作差壓變送器用來將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電流信號(hào)，它能否準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換直接影響到流量測量的準(zhǔn)確性。為保證差壓變送器能正常工作，應(yīng)定期對其進(jìn)行檢定。具體檢定項(xiàng)目及須達(dá)到的要求如下：（1）儀表外觀。表體整潔、銘牌完好，零部件完好無損。（2）基本誤差。差壓變送器的誤差不能超過其允許基本誤差。（3）回程誤差。

33、差壓變送器的回程誤差不得超過允許基本誤差的絕對值。（4）密封性。差壓變送器在承受額定工作壓力時(shí)，不得有泄漏及損壞現(xiàn)象。（5）靜壓誤差。當(dāng)差壓變送器無測量信號(hào)時(shí)，應(yīng)能承受向正、負(fù)壓室同時(shí)施加的額定工作壓力。工作壓力自零增大到額定工作壓力值和從額定工作壓力下降到零時(shí)，靜壓誤差不得超過規(guī)程中的誤差。（6）恒流性能。當(dāng)負(fù)載電阻在差壓變送器允許范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電流的變化不應(yīng)超過允許基本誤差的絕對值。（7）電源電壓在190240V范圍內(nèi)變化時(shí)，變送器輸出電流的變化不應(yīng)超過允許基本誤差的絕對值。（8）電源中斷再現(xiàn)性。當(dāng)差壓變送器切斷電源1分鐘后，重新通電時(shí)，輸出電流變化不應(yīng)超過允許基本誤差的絕對值之半。

34、（9）絕緣性。差壓變送器的絕緣電阻應(yīng)符合下列規(guī)定：輸出端子對機(jī)殼不小于20M，電源端子對機(jī)殼不小于50M，電源端子對輸出端子不小于50M。（10）穩(wěn)定度。差壓變送器的穩(wěn)定度不應(yīng)超過允許基本誤差的絕對值。（11）超負(fù)荷。差壓變送器應(yīng)能承受量程的125%的超負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)后仍符合全部技術(shù)要求。（12）小信號(hào)切除性能。在切除過程中，差壓變送器的輸出值不允許有緩慢變化及停滯現(xiàn)象。6、保證顯示儀表正常工作對于不同流體的流量，要求配用不同類型的流量顯示儀表。對于不可壓縮的液體流量，其流量q = K*（P）1/2，其中系數(shù)K基本不會(huì)隨介質(zhì)壓力溫度的變化而變化，故配用的流量顯示儀表只須有開方功能即可。而在實(shí)際

35、運(yùn)行過程中，蒸汽的壓力、溫度是經(jīng)常波動(dòng)的，從而導(dǎo)致被測介質(zhì)密度改變，此時(shí)流量q與差壓P就不是簡單的開方關(guān)系，而是還含有密度等參數(shù)的影響。此時(shí)，若要測量該蒸汽的流量，要求系統(tǒng)應(yīng)加裝該蒸汽的溫度、壓力變送器，對其進(jìn)行蒸汽密度的自動(dòng)校正。此時(shí)配用的流量顯示儀表應(yīng)具有溫度、壓力的補(bǔ)償功能。對于流量顯示儀表也應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行定期校驗(yàn)，使其達(dá)到技術(shù)要求7、變送器檢修與檢定作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 變送器根據(jù)被測介質(zhì)的壓力不同分為壓力變送器,絕對壓力變送器,微差變送器,低、中、高差壓變送器,高靜壓變送器,可進(jìn)行壓加、流量、液體的測量。我廠多數(shù)采用的是參加HART協(xié)議的羅斯蒙特3051變送器。7.1檢修項(xiàng)目與質(zhì)量要求7.1.1一

36、般性檢查1) 被檢儀表（或裝置）外殼、外露部件(端鈕、 面板、 開關(guān)等)表面應(yīng)光潔完好，鉻牌標(biāo)志應(yīng)清楚；2) 各部件應(yīng)清潔無塵、完整無損，不得有銹蝕、變形；3) 緊固件應(yīng)牢固可靠，不得有松動(dòng)、脫落等現(xiàn)象，可動(dòng)部分應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、平衡，無卡澀；4) 絕緣檢查應(yīng)符合表1要求。7.2變送器密封性檢查1) 變送器與壓力校驗(yàn)器緊密連接后，平衡地升壓（或疏空），使變送器測量室壓力至測量上限值（或當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0%的疏空度）后，關(guān)閉隔離閥，密封15min，在最后5min內(nèi)，其壓力值下降（或上升）不得超過測量上限的2%；2) 差壓變送器進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)，其高、低壓力容室連通，同時(shí)加入額定工作壓力進(jìn)行觀察。b) 調(diào)

37、校項(xiàng)目與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.3零位及滿量程校準(zhǔn)1) 校準(zhǔn)低量程變送器時(shí)，應(yīng)注意消除液柱差影響；若有水柱修正，校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)加上水柱的修正值；當(dāng)傳壓介質(zhì)為液體時(shí)，應(yīng)保持變送器取壓口的幾何中心與活塞式壓力計(jì)的活塞下端面（或標(biāo)準(zhǔn)器取壓口的幾何中心）在同一水平面上。2) 輸入下限壓力信號(hào)時(shí)，調(diào)整變送器輸出電流為物理零位；加壓至上限壓力信號(hào)值時(shí)，調(diào)整輸出電流為滿量程，反復(fù)調(diào)整直至二者都達(dá)到要求；3) 根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行零點(diǎn)的正或負(fù)遷移；4) 智能變送器初次校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)施加被測物理量進(jìn)行校準(zhǔn)，以后校準(zhǔn)可以通過手操器進(jìn)行。7.4基本誤差及回程誤差校準(zhǔn)5) 按儀表按制造廠規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行預(yù)熱；制造廠未作規(guī)定時(shí)，可預(yù)熱15min（

38、具有參考端溫度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膬x表，預(yù)熱30min ）后，進(jìn)行儀表的調(diào)校前校驗(yàn)；6) 校驗(yàn)在主刻度線或整數(shù)點(diǎn)上進(jìn)行；其校驗(yàn)點(diǎn)數(shù)除有特殊規(guī)定外，應(yīng)包括上限、下限和常用點(diǎn)在內(nèi)不少于5點(diǎn)；7) 校驗(yàn)從下限值開始，逐漸增加輸入信號(hào)，使指針或顯示數(shù)字依次緩慢地停在各被檢表主刻度值上（避免產(chǎn)生任何過沖和回程現(xiàn)象），直至量程上限值，然后再逐漸減小輸入信號(hào)進(jìn)行下行程的檢定，直至量程下限值。過程中分別讀取并記錄標(biāo)準(zhǔn)器示值（壓力表校驗(yàn)除外）。其中上限值只檢上行程，下限值只檢下行程；8) 變送器的基本誤差值、回程誤差值及輸出斷路量程的變化應(yīng)滿足表10要求；表10 變送器的允許誤差值表準(zhǔn)確度等級0.250.51.01.52

39、.5基本誤差(%)0.250.51.01.52.5回程誤差(%)0.20.40.81.22.0輸出斷路量程變化(%)0.10.250.40.61.09) 流量變送器當(dāng)差壓信號(hào)在9%以下時(shí)，不計(jì)基本誤差值及回程誤差值。c) 基本組成及技術(shù)特性和指標(biāo)7.5基本本組成1) 殼體;2) 電路板:將電容的變化量轉(zhuǎn)化為4-20mADC輸出;3) 電流指示表:對應(yīng)4-20mADC,指示0-100%。7.6技術(shù)特性4) 使用對象: 液體、汽體和蒸汽5) 輸出信號(hào): 4-20mA DC。6) 電源: 24VDC7) 正、負(fù)遷移:最大正遷量為最小調(diào)校量程的500%,最大負(fù)遷移量為最小調(diào)校量程的600%,但上下限都

40、不得超過最大量程的極限。8) 零點(diǎn)提升和零點(diǎn)下降 9) 零點(diǎn)可以下降到大氣壓（適用于表壓變送器）或 0 psia （適用于絕壓變送器）與量程上限之間， 假設(shè)標(biāo)定量程等于或大于最小量程，并且量程上限值不超過量程上限 10) 溫度范圍: （0.15% URL + 0.15% 量程）/50 F （28 C） 環(huán)境溫度范圍從 40 F 至 185 F（-40 C 至 85 C） 11) 阻尼:時(shí)間常數(shù)在0.46.0秒之間連續(xù)可調(diào),啟動(dòng)時(shí)間:2秒。7.7技術(shù)指標(biāo):12) 精度:調(diào)校量程的0.075% 標(biāo)定量程13) 穩(wěn)定性: 對于 50 F （28 C） 的溫度變化，5 年內(nèi)達(dá)到 0.125% URL 。 14) 溫度影響: （0.15% URL + 0.15% 量程）/50 F （28 C） 環(huán)境溫度范圍從 40 F 至 185 F（-40 C 至 85 C） 15) 量程誤差:量程誤差是一種系統(tǒng)誤差,安裝之前可予先加以校正。16) 振動(dòng)影響:誤差為最大量程的小于 0.1% URL/g.17) 電源影響:輸出變化小于小于 0.01%18) 負(fù)載影響:電源穩(wěn)