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技術文章
壓力檢測與變送
發布日期:2017-11-28 14:29
一、概述
壓力是工業生產中的重要參數之一，為了保證生產政黨運行，必須對壓力進行監測和控制，但需說明的是，這里所說的壓力，實際上是物理概念中的壓強，即垂直作用在單位面積上的力。
在壓力測量中，常用絕對壓力、表壓力、負壓力或真空度之分。所謂絕對壓力是指被測介質作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號pj表示。用來測量絕對壓力的儀表稱為絕對壓力表。地面上的空氣柱所產生的平均壓力稱為大氣壓力，用符號pq表示。用來測量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。絕對壓力與大氣壓力之差。稱為表壓力，用符號pb表示。即pb=pj-pq。當絕對壓力值小于大氣壓力值時，表壓力為負值（即負壓力），此負壓力值的絕對值，稱為真空度，用符號pz表示。用來測量真空度的儀表稱為真空表。既能測量壓力值又能測量真空度的儀表叫壓力真空表。
二、壓力的測量與壓力計的選擇
壓力測量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等等。壓力計測量壓力范圍寬廣可以從超真空如133×10-13Pa直到超高壓280MPa。壓力計從結構上可分為實驗室型和工業應用型。壓力計的品種繁多。因此根據被測壓力對象很好地選用壓力計就顯得十分重要。
1．就地壓力指示
當壓力在2.6Kpa時,可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測時，可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。
2．遠距離壓力顯示
若需要進行遠距離壓力顯示時，一般用氣動或電動壓力變壓器，也可用電氣壓力傳感器。當壓力范圍為140~280MPa時，則應采用高壓壓力傳感受器。當高真空測量時可采用熱電真空計。
3．多點壓力測量
進行多點壓力測量時，可采用巡回壓力檢測儀。
若被測壓力達到極限值需報警的，則應選用附帶報警裝置的各類壓力計。
正確選擇壓力計除上述幾點考慮外，還需考慮以下幾點。
（1）量程的選擇 根據被測壓力的大小確定儀表量程。對于彈性式壓力表，在測穩定壓力時，最大壓力值應不超過滿量程的3/4；測波動壓力時，最大壓力值應不超過滿量程的2/3。最低測量壓力值應不低于全量程的1/3。
（2）精度選擇 根據生產允許的最大測量誤差，以經濟、實惠的原則確定儀表的精度級。一般工業用壓力表1.5級或2.5級已足夠,科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標準壓力表。
（3）使用環境及介質性能的考慮 環境條件惡劣，，如高溫、腐蝕、潮濕、振動等，被測介質的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結晶、易燃、易爆等等，以此來確定壓力表的種類和型號。
（4）壓力表外形尺寸的選擇 現場就地指示的壓力表一般表面直徑為φ100mm，在標準較高或照明條件關差的場合用表面直徑為φ200~φ250mm的，盤裝壓力表直徑為φ150mm，或用矩形壓力表。常用彈性式壓力表規格見表2-1-13。
三、壓力傳感器
壓力傳感器是壓力檢測系統中的重要組成部分,由各種壓力敏感元件將被測壓力信號轉換成容易測量的電信號作輸出,給顯示儀表顯示壓力值,或供控制和報警使用。
1．應變式壓力傳感器
應變式壓力傳感器是把壓力的變化轉換成電阻值的變化來進行測量的，應變片是由金屬導體或半導體制成的電阻體，其阻值隨壓力所產生的應變而變化。
2．壓電式壓力傳感器
壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應，目前廣泛使用的壓電材料有石英和鈦酸鋇等，當這些晶體受壓力作用發生機械變形時，在其相對的兩個側面上產生異性電荷，這種現象稱為“壓電效應”。
3.光導纖維壓力傳感器
光導纖維壓力傳感器與傳統壓力傳感器相比,有其獨特的優點:利用光波傳導壓力信息,不受電磁干擾,電氣絕緣好,耐腐蝕,無電火花,可以在高壓、易燃易爆的環境中測量壓力、流量、液位等。它靈敏高度，體積小，可撓性好，可插入狹窄的空間是進行測量，因此而得到重視，并且得到迅速發展。
四、壓力變送器
需要在控制室內顯示壓力的儀表，一般選用壓力變送器或壓力傳感器，對于爆炸危險場所，常選用氣動壓力變送器、防爆型電動Ⅱ型或Ⅲ型壓力變送器；對于微壓力的測量，可采用微差壓變送器；對粘稠、易堵、易結晶和腐蝕強的介質，宜選用帶法蘭的膜片式壓力變送器；在大氣腐蝕場所及強腐蝕性等介質測量中，還可選用1151系列或820系列壓力變送器。
壓力變送器測量部分的測壓敏感元件所產生的測量力的大小范圍約為50~100，最高不超過150N。根據這一要求，敏感元件的選擇依據由制成的波紋管，其結構原理如圖2-1-12所示。當被測壓力p進入測量室后，經測量波紋管轉換成測量力，通過推桿用在主杠桿上，傳遞到氣動轉換部分。測量中、高壓2.5~10MPa,10~60 MPa）的敏感元件一般采用鉻釩鋼制成的包端管,它的測量原理是利用包端管末端產生的徑向分力,通過推桿2作用在主杠桿3的下端,帶動變送器的氣動轉換部分動作。
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