压力测量仪表知识及其选型

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1、压力测量仪表知识及其选型陈洪旺目录1.压力表基础知识2.压力变送器基础知识3.压力表的选型4.压力变送器的选型5安装知识压力表基础知识 压压力的定义义： 这里的压力概念，实际 上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压 力的大小。 绝对压 力：以绝对压 力零位为基准，高于绝对压 力零位的压力。 正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。 负压 （真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。 差压：两个压力之间的差值。 表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。 压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。 压压力表： 在工业过 程控制与技术测 量过程中，由于机械式

2、压力表的弹性敏感元件具 有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛 的应用。 机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力 表采用弹簧管（波登管），膜片，膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。所 测量的压力一般视为 相对压 力。一般相对点选为 大气压力。弹性元件在介 质压 力作用下产生的弹性变形，通过压 力表的齿轮传动 机构放大，压力表 就会显示出相对于大气压的相对值 (或高或低)。 在测量范围内的压力值由指针显 示，刻度盘的指示范围一般做成270度。压力表的分类： 压力表按其测量精确度，可分为精密压力表、一般压力表。精密压力表的测 量精确度等级分别为0

3、.1、0.16、0.25、0.4级；一般压力表的测量精确度等级 分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。 压力表按其指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力表、差压表。 一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零位为基准；差压表测量 两个被测压力之差。 压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表 及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小 于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000 Pa的压力值；低压 表用于测量06MPa压力值；中压表用于测量1060MPa压力值；高压表用于 测量100MPa以上压力值。 耐震压力表的壳体制成

4、全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，由于其阻尼作 用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。 带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。 带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号（比如电阻信号 或标准直流电流信号）。 隔膜表所使用的隔离器（化学密封）能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔 离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。 压力表的弹性元件机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化 而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管）、膜片、膜盒及波纹管 等敏感元件并按此分类。敏感元件一般是由铜合金、不锈钢或由特殊材料制 成。 弹簧管（波登管）分为C型管、盘

5、簧管、螺旋管等型式。一般采用冷作硬 化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性处理 后获得很高的弹性和强度。弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的弹性 特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的弹性位移。弹簧管的测量范 围一般在0.1MPa 250MPa。 膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊 接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到测量介质的压力 。这样膜片所产生的微小弯曲变形可用来间接测量介质的压力。压力的大小 由指针显示。膜片与波登管相比其传递力较大。由于膜片本身周围边缘固定 ，所以其防振性较好。膜片压力表可达到很高的过压保护（

6、比如膜片贴附在 上法兰盘上）。膜片还可以加上保护镀层以提高防腐性。利用开口法兰、冲 洗、开口等措施可用膜片压力表测量粘度很大、不清洁的及结晶的介质。膜 片压力表的压力测量范围在1600Pa 2.5 MPa。 膜盒敏感元件由两块对 扣在一起的呈圆形波浪截面的膜片组成。测量介质的压力作用在膜盒腔内侧 ，由此所产生的变形可用来间接测量介质的压力。压力值的大小由指针显示 。膜盒压力表一般用来测量气体的微压，并具有一定程度的过压保护能力。 几个膜盒敏感元件叠在一起后会产生较大的传递力来测量极微小的压力。膜 盒压力表的压力测量范围在250Pa 60000Pa。 弹弹簧管压压力表基本结结构在压力测量和压力量

7、值传递领 域中，最常用到的仪器仪表无愧应数压力表 。因其结构简单 、指示直观、性能稳定而得到了广泛的应用。目前，国内各生产厂家的压 力表结构大同小异，主要由接口支撑部件、测量机构、传动 放大机构和示数装置组成。基本原理 压力表的工作原理是： 当被测介质通过接口部件进入弹性敏感元件（弹簧管）内腔时， 弹性敏感元件在被测介质压力的作用下其自由端端会产生相应的位移，相应的 位移则通过齿 轮传动放大机构和杆机构转换为对应的转角位移，与转角位移同步的仪表指针就会在示数装置的度盘刻线上指示出被测介质的压力。 压力变送器基础知识压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业 自控环境，涉及

8、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、 军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 压力变送器类型 以量程范围：微压变送器、压力变送器 以测量方式：差压变送器、压力变送器 以测量要求：绝压变送器、表压变送器、相对表压变送器。 按测压传感元件材料原理大体分这么几种： 电容式 硅压阻式 硅谐振式 硅电容式 陶瓷电容式 陶瓷压阻式 电容式原理 变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在元件(即敏感元 件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧 。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。 当 两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位

9、移，其位移量和压力差成正比， 故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号 。 单晶硅谐振式由单晶硅谐振式传感器上的两上H形的振动梁分别将差压、压力信号转换 成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递 到CPU进行数据 处理，经D/A转换 器转换为 与输入信号相对应 的420mADC的输出信号， 并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。 膜盒组件中内 置的特性修正存贮器存贮传 感器的环境温度、静压及输入/输出特性修正 数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入/ 输出特性。 1、 结构原理单晶硅谐振传感器的核心部分，即在一单

10、晶硅芯片上采 用微电子机械加工技术（MEMS），分别在其表面的中心和边缘 作成两个形 状、大小完全一致的H形状的谐振梁（H形状谐振器有两个振梁），且处于 微型真空腔中，使其即不与充灌液接触，又确保振动时 不受空气阻尼的影 响。 2、 谐振梁振动原理 硅谐振梁处于由永久磁铁提供的磁场中，与变压 器、放大器等组成一正反馈回路，让谐 振梁在回路中产生振荡。 3、 受力情况 当单晶硅片的上下表面受到压力并形成压力差时将产 生形变，中心处受到压缩 力，边缘处 受到张力，因而两个形状振梁分别 感受不同应变 作用，其结果是中心谐振梁受压缩 力而频减少，边侧谐 振 梁因受张力而频率之差对应 不同的压力信号。

11、压力表选型 单位及标度(刻度)压力仪表一律使用法定计量单位。即:帕(Pa)、千帕(kPa)和 兆帕(MPa)。 对于涉外设计项目，可以采用国际通用标准或相应的国家标准。 按照使用环境和测量介质的性质选择 1 在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，应根 据环境条件，选择合适的外壳材料及防护等级。 2 对一般介质的测量 (1) 压力在-40kPa-+40kPa时，宜选用膜盒压力表。 (2 ) 压力在+40kPa以上时，一般选用弹簧管压力表或波纹管压力计。 (3) 压力在-100kPa-+2400kPa时，应选用压力真空表。 (4) 压力在-100kPa-0kPa时，宜选用弹簧管真

12、空表。 3 稀硝酸、醋酸及其它一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表或不锈钢膜 片压力表。 4 稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘 稠液等介质，应选用膜片压力表或隔膜压力表。其膜片及隔膜的材质，必须 根据测量介质的特性选择。 5 结晶 、结疤及高粘度等介质，应选用法兰式隔膜压力表。 6 在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。 7 在易燃、易爆的场合，如需电接点讯号时，应选用防爆压力控制器或 防爆电接点压力表。8 对于测量高、中压力或腐蚀性较强的介质的压力表，宜选择壳体具有超 压释放设施的压力表。 下列测量介质应选用专用压力表: (1) 气氨、液氨:氨压力表、真

13、空表、压力真空表; (2) 氧气:氧气压力表; (3) 氢气:氢气压力表; (4) 氯气:耐氯压力表、压力真空表; (5) 乙炔:乙炔压力表; (6 ) 硫化氢:耐硫压力表; (7) 碱液:耐碱压力表、压力真空表。 10 测量差压时，应选用差压压力表。 精确度等级的选择 1 一般测量用压力表、膜盒压力表和膜片压力表，应选用1.5级或2.5. 级。 2 精密测量用压力表，应选用0.4级、0.25级或0.16级。 外型尺寸的选择 1 在管道和设备上安装的压力表，表盘直径为l00mm或150mm。 2 在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表，表盘直径为小于 60mm。 3 安装在照度较低、位置较高

14、或示值不易观测场合的压力表，表盘直 径为大于150mm或200mm 。 测量范围的选择 1 测量稳定的压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3- -2/3, 2 测量脉动压力(如:泵、压缩机和风机等出口处压力)时，正常操作压 力值应在 仪表测量范围上限值的1/31/2 3 侧量高、中压力时，正常操作压力值不应超过仪表测量范围上限值 的1/2 变送器的选择 1 以标准信号传输时，应选用变送器。 2 易燃、易爆场合，应选用气动变送器或防爆型电动变送器。 3 结晶、结疤、堵塞、粘稠及腐蚀性介质，应选用法兰式变送器。与 介质直接接触的材质，必须根据介质的特性选择。 4 对于测量精确度要求高

15、，而一般模拟仪表难以达到时，宜选用智能 式变送器，其精确度优于0.2级以上。当测量点位置不宜接近或环境条件恶 劣时，也宜选用智能式变送器。 5 使用环境较好、测量精确度和可靠性要求不高的场合，可以选用电 阻式、电感式远传压力表或霍尔压力变送器。 6 测量微小压力(小于500Pa)时，可选用微差压变送器。 7 测量设备或管道差压时，应选用差压变送器。 8 在使用环境较好、易接近的场合，可选用直接安装型变送器。 安装附件的选择 1 测量水蒸汽和温度大于60的介质时，应选用冷凝管或虹吸器。 2 测量易液化的气体时，若取压点高于仪表，应选用分离器。 3 测量含粉尘的气体时，应选用除尘器。 4 测量脉动压力时，应选用阻尼器或缓冲器。 5 在使用环境温度接近或低于测量介质的冰点或凝固点时，应采取绝热或伴热措 施。压力变送器选型压力变送器应该如何选型，以下几点供参考 1、变送器要测量什么样的压力 先确定系统中测量压力的最大