人员培训-压力测量仪表原理与应用

1/23/20235:16AM压力测量仪表基本内容：

压力测量仪表基础知识、压力变送器工作原理和应用、压变故障检测和处理、压变安装和维护难点：

压力变送器原理和应用重点：

压变原理和应用、压变故障检测和处理、压变安装和维护1/23/20235:16AM1、压力测量仪表概述压力和差压是工业生产过程中常见的过程参数之一。有很多需要直接检测、控制的压力参数，如锅炉汽包压力、炉膛压力、烟道压力。此外，还有一些工艺参数如流量、液位需要通过压力或差压的检测来间接的获取。因此压力和差压的测量在各类工业生产领域占有十分重要的地位。一、压力测量仪表基础知识1/23/20235:16AM2、压力概念和单位概念：在工程上将垂直而均匀作用在单位面积上的力称为压力。两个测量压力之间的差值称为压差，工程上习惯叫差压。需要注意的是：这里所说的“压力”其实是物理学中的压强。在检测领域和工业应用中，我们将物理学中的“压强”称为“压力”。用P表示，单位有Pa，KPa，MPa。一、压力测量仪表基础知识1/23/20235:16AM2、压力概念和单位在工业现场应用中，除了用到Pa、KPa，MPa这三个行业统一的压力或差压基本单位，还常用到bar（巴）、psi（磅/英寸）做压力的单位。此外在以前还常用到毫米水柱（mmH2O）和毫米汞柱（mmHg）等单位。另外：我们在现场经常听到师傅们说“几公斤压力”，所以“公斤”在现场也是经常提到的压力单位。一、压力测量仪表基础知识Poundspersquareinch1/23/20235:16AM2、压力概念和单位几种压力单位之间的换算关系：

1Pa=1N/㎡=1㎏/ms2

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

1atm=101.325KPa1“公斤”=100KPa一、压力测量仪表基础知识1/23/20235:16AM3、压力表示方法在工程上，被测压力通常有绝对压力、表压和负压（真空度）之分。三者关系如图所示：一、压力测量仪表基础知识绝对零压（真空）标准大气压绝对压力表压（正压）表压（负压）绝对压力=表压力+标准大气压注：在现场如无特殊说明，所检测的压力都是表压力。所用的都是表压变送器。1/23/20235:16AM

根据现场工艺要求和用途不同，现场常见的压力仪表主要有以下几类：1、就地压力显示根据弹性敏感元件的不同主要有：膜片式压力表、波纹管式压力表和弹簧管（波登管压力表）。从表盘直径看最常见的有60mm,100mm,150mm三种规格。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM弹簧管压力表弹簧管压力表是最常见的压力指示表。其原理简要而言就是弹簧管在被测介质的压力作用下，自由端会产生相应的位移，相应的位移再通过齿轮传动放大机构和连杆转换为仪表盘指针的转角，显示出被测压力。二、现场常见的压力仪表弹簧管原理图：问题：弹簧管测的表压还是绝压？自由端固定端1/23/20235:16AM表压是以大气压力为基准的压力。而弹簧管压力表测的压力就是以大气压为基准的。如图示，被测压力为P1,它作用在弹簧管内部；大气压力为P大，它作用在弹簧管外部。当P1=P大时，P表=P1-P=0,仪表指零；当P1>P大时，P表=P1-P>0，仪表指示正压力，即表压；当P1<P大时，P表=P1-P<0，仪表指示真空度，也是表压。即弹簧管压力表测的是被测压力与大气压之差，所以是表压。二、现场常见的压力仪表P大P11/23/20235:16AM2、电接点压力表其测量工作原理和一般弹簧管压力计完全相同。只不过在指针的下部有两个指针，一个为高压给定指针，另一个为低压给定指针，用时根据工艺要求将给定指针拨到所要控制的压力上、下限值上。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM电接点压力表的用途

a、可作为高、低压报警；

b、可以接其它继电器等自动设备，起联锁和自动操作作用；

C、但不能远传压力指示。

d、触点的供电电压：交流电不得超过380V，直流220V以下；电流1A。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM123、压力开关

1）、压力开关是一种简单的（压力控制装置），当被测压力达到额定值时，压力开关可发出（警报或控制）信号。

2）、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件），改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。

3)、压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM133、压力开关

4）、压力开关的开关形式有（常开式）和（常闭式）两种。

5）、压力开关的调节方式有（两位式）和（三位式）两种。

6)、压力开关的参数可调，依实际使用压力范围调节

二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM3、智能型压力（差压）变送器现场的参数若需要远距离压力显示时，我们就会用到压力（差压）变送器。压力和差压变送器作为过程控制系统的检测变换部分，将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺参数转换成统一的标准信号（DC4mA～20mA电流），作为显示仪表或者DCS的输入信号，从而实现生产过程的连续监测和自动控制。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM3、智能型压力（差压）变送器压力变送器最常见的分为：差动电容式压力变送器、扩散硅压力变送器和单晶硅压力变送器。目前主流压力变送器几乎都采用了智能协议，即智能变送器。将专用的微处理器植入变送器，使其具备数字计算和通信能力的变送器。

目前智能变送器有两个层次，一种是真正的智能变送器，即现场总线型的全数字式智能变送器，正处在开发阶段，应用不多。另一种是混合式智能变送器，它既有数字信号输出，又有模拟信号输出。目前市场上出现的主要是后一类智能变送器。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM差动电容式压力变送器

差动电容式压力变送器由检测环节和变送环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化；变送环节将电容变化量转换成标准的4～20mADC电流信号输出。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM电容式压力变送器的总体结构原理图

被测差压△p作用在测量膜片上，使膜片产生微小位移△d，引起差动电容量发生变化，再由测量电路和放大输出电路将电容量的变化转换成标准电流信号。它采用24V（DV）集中供电，4～2OmA的二线制电流信号。

差动电容测量膜片测量电路放大输出电路△p△dI2

I0电容-电流转换部分测量部分（差动电容膜盒）△c二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/23181）、投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开负压阀；2）、关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正压阀。差压变送器一般使用来测量阻力、液位或者与流量节流元件配套使用测量流量仪表。该类型仪往往与三阀组或者五阀组配套使用。目前国内应用三阀组较为普遍。对于三阀组类型仪表有一个开关投用程序。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/23191）、投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开负压阀；2）、关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正压阀。三阀组

二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/23204、压力差压变送器的应用

1）压力（差压）变送器用于测液位：敞口容器液位测量：容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液柱静压。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/23214、压力差压变送器的应用

1）压力（差压）变送器用于测液位：密闭容器液位测量：在测量受压密闭容器中的液位时，介质上方的压力影响会产生附加静压力，所以采用差压法测液位。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/23224、压力差压变送器的应用

2）差压变送器用于测流量：差压变送器和孔板、威力巴、V内锥等一次节流元件配合用于测量蒸汽、水等介质的流量。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM2023/1/2323二、现场常见的压力仪表最具有代表性的压力变送器：

1）、EJA川仪横河（重庆川仪），通讯时叠加Brain或Hart协议的数字信号。

2）、Rosemount（中国北京远东），通讯时叠加Hart协议的数字信号。通讯时有专用的通信手操器，可以在I/O机柜室或者现场进行仪表参数的监视和修改。1/23/20235:16AM

HART通讯装置和现场仪表通讯连接接线回路。1/23/20235:16AM智能压力（差压）变送器具有以下特点：

1）、智能变送器功能更佳，性能更优，精度更高，使用更加灵活。

2）、智能变送器可以用手持通信器（手操器）对变送器进行远程设定组态，可以修改仪表显示的方式和工程单位，校对、调整仪表零点和测量范围，操作十分方便。二、现场常见的压力仪表1/23/20235:16AM为了使压力仪表在生产过程中起到应有的作用，首先要正确选用和安装压力变送器。

1、变送器量程的选择：根据被测压力大小来确定变送器的量程。

1)、一般在被测压力较稳定时，最大工作压力不应超过仪表上限值的2/3；

2）、为保证测量准确度，最小工作压力不应低于仪表量程的1/3。

3)、测量高压时，最大工作压力不应超过仪表上限值的3/5。被测压力波动较大时，最大工作压力不应超过仪表上限值的1/2。三、压力变送器的选用和安装1/23/20235:16AM2、压力变送器的安装：压力检测系统由取压口、导压管、压力变送器及一些附件组成，各个部件安装正确与否对压力测量精度都有一定的影响。

1)、取压口的选择：选择取压口的原则是取压口处压力能反映被测压力的真实情况，具体选用原则如下：

a、取压口要选在被测介质直线流动的管段上，不要选在管道拐弯、分岔、死角及流束形成涡流的地方。

b、就地安装的压力表在水平管道上的取压口，一般在顶部或侧面。三、压力测量仪表的选用和安装1/23/20235:16AMc、引至变送器的导压管，其水平管道上的取压口方位要求如下：测量液体压力时，取压口应在管道横截面的下部，与管道截面水平中心线夹角45度以内；测量气体压力时，取压口应在管道横截面的上部，与管道截面水平中心线夹角45度以内；对于测量水蒸气压力，取压口可在管道的上半部及下半部。三、压力测量仪表的选用和安装1/23/20235:16AMd、当必须在调节阀门附近取压时，若取压口在其前，则与阀门距离应不小于2倍管径；若取压口在其后，则与阀门距离应不小于3倍管径。

e、测量差压时，两个取压口应在同一水平面上。

f、导压管最好不要伸入被测对象内部。当管路中有突出物体（如测温元件）时，取压口应取在其前面。三、压力测量仪表的选用和安装1/23/20235:16AM2)、导压管的安装：导压管是传递压力、压差信号的，安装不当会造成能量损失。安装导压管应遵循以下原则：

a、在取压口附近的导压管应与取压口垂直，管口应与管壁平齐，不得有毛刺。

b、导压管的不能太细、太长，防止产生过大的测量滞后，一般内径应为6~10mm，长度一般不超过60m。测量高温时不得小于3m。

c、测量气体压力时，应优选压力计高于取压点的安装方案，以利于管道内冷凝液回流至工艺管道，也不必设置分离器：测量液体压力或蒸汽时，应优选压力计低于取压点的安装方案，使测量管不易集聚气体，也不必另加排气阀。三、压力测量仪表的选用和安装1/23/202