對(dui)任(ren)何(he)工(gong)業(ye)來(lai)說(shuo),測(ce)量(liang)壓(ya)力(li)是(shi)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)的(de)最(zui)基(ji)礎(chu)的(de)一(yi)項(xiang)功(gong)能(neng)。從(cong)一(yi)家(jia)煉(lian)油(you)廠(chang)到(dao)一(yi)台(tai)推(tui)土(tu)機(ji),對(dui)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi),液(ye)壓(ya)機(ji)液(ye)體(ti),過(guo)程(cheng)液(ye)體(ti),蒸(zheng)汽(qi)或(huo)其(qi)他(ta)任(ren)何(he)介(jie)質(zhi)的(de)壓(ya)力(li)測(ce)量(liang),是(shi)件(jian)非(fei)常(chang)普(pu)通(tong)的(de)事(shi)情(qing),並(bing)且(qie)對(dui)所(suo)有(you)形(xing)式(shi)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)都(dou)起(qi)著(zhe)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。所(suo)以(yi),現(xian)在(zai)壓(ya)力(li)測(ce)量(liang)設(she)備(bei)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai),而(er)且(qie)有(you)很(hen)多(duo)種(zhong)的(de)選(xuan)擇(ze)。大(da)概(gai)地(di)回(hui)顧(gu)一(yi)下(xia)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)讓(rang)壓(ya)力(li)設(she)備(bei)得(de)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)應(ying)用(yong),盡(jin)管(guan)可(ke)能(neng)會(hui)有(you)些(xie)特(te)殊(shu)的(de)例(li)外(wai)點(dian)。 壓力,機械術語上也稱作壓縮應力,其特殊的特性會對其測量的方法有影響: ■壓力測量通常需要確定單位麵積下的單位力 ■靜態和流動的液體中都存在壓力測量的問題 ■液體壓力通常是用其與其它的東西比較得出差壓值。
 圖1:傳統的機械表使用的是一個彎曲的,閉合的“波登管”,當內部壓 力增加的時候,可能會使其變直。 兩種形式的壓力測量可以分為三類: ■絕jue對dui壓ya力li是shi對dui於yu絕jue對dui真zhen空kong得de出chu的de測ce量liang值zhi,它ta完wan全quan消xiao除chu了le大da氣qi壓ya力li值zhi對dui測ce量liang的de影ying響xiang。在zai一yi些xie應ying用yong場chang合he下xia,絕jue對dui壓ya力li的de讀du數shu對dui控kong製zhi過guo程cheng上shang下xia之zhi間jian的de聯lian係xi很hen有you幫bang助zhu,所suo以yi這zhe種zhong方fang法fa是shi研yan究jiu或huo設she計ji時shi的de首shou選xuan。但dan是shi要yao在zai傳chuan感gan器qi盒he內nei安an裝zhuang一yi個ge全quan真zhen空kong的de部bu分fen是shi很hen不bu實shi際ji的de,傳chuan感gan器qi通tong常chang是shi用yong一yi個ge固gu定ding的de校xiao正zheng係xi數shu或huo者zhe用yong更geng為wei複fu雜za的de單dan元yuan測ce 量大氣壓力值來對儀表讀數進行調節。 ■差cha壓ya是shi指zhi一yi個ge區qu域yu或huo容rong器qi內nei的de壓ya力li與yu另ling外wai一yi個ge之zhi間jian的de比bi較jiao。其qi讀du數shu就jiu是shi這zhe兩liang者zhe之zhi間jian的de差cha值zhi,並bing且qie即ji不bu需xu要yao考kao慮lv這zhe兩liang者zhe任ren何he一yi方fang對dui應ying的de大da氣qi壓ya值zhi也ye不bu需xu要yao考kao慮lv其qi真zhen空kong值zhi。 ■表壓,是差壓的一種形式,它是指一個區域或容器內的壓力與大氣壓之間的比較。這個是最實用的一種形式。 兩種壓力測量最常用的計量單位是psi和bar。前者現在在美國是常用的,但是後者現在正變得越來越通用。bar由於其數值表示更為便捷,現在已經大範圍地取代了帕和千帕。還有許多其他的計量單位,但是這些都是使用在特殊場合下的。psi和bar都使用後綴“a”或“g”來表示絕對壓力或表壓。當沒有後綴時,默認為表壓。 chayazhideceliangbuxuyaoquedingjueduiyalizhihuobiaoyazhi,yinweiliangzhezhijiandeceliangzhixuyaozhijiebijiaojiukeyile。qidushujiushiliangzhezhijiandechazhi,wufadechuliangzhegezidezhi。jiashelianggerongqizhijiandechayazhiwei50psi,一個容器內可能為10psi另一個為60psi,或者是一個為5000psi另一個為5050psi。如果沒有其他傳感器的話是沒有辦法確定相對於大氣壓的值的。差壓通常使用後綴“d”。 通常地,機械儀表都標配有曲麵波登管,也有許多其他可用的配置。雖然有許多形式的儀表,但是電子式的最為常用。 精度,測量範圍和安全 電子壓力儀表和機械儀表在表示精度時都是一樣的:按百分比確定誤差值。例如,一個高品質的0-500psi的機械儀表的精度為滿量程的±0.5%。這就意味著在其測量範圍內的任意一點其誤差範圍為5psi(±2.5 psi)。dianzichuanganqihebiansongqitongchangyeshiyongzheyangdejingduguifan。youyuliangchengyujingduguagou,suoyizaiyunxudeyalibodonghuotubianfanweinei,xuanzeceliangfanweilishijizhizuijiejindeyiqishifeichangzhongyaode。huanjuhuashuo,ruguonideguochengshiyunxingzai75psi壓力下的話,你選用精度都一樣的0-100psi的表會比0-500psi的(de)表(biao)要(yao)好(hao)。在(zai)選(xuan)擇(ze)和(he)使(shi)用(yong)壓(ya)力(li)儀(yi)器(qi)時(shi),錯(cuo)誤(wu)的(de)量(liang)程(cheng)選(xuan)擇(ze)是(shi)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)一(yi)種(zhong)錯(cuo)誤(wu)。隻(zhi)考(kao)慮(lv)成(cheng)本(ben)的(de)采(cai)購(gou)商(shang)會(hui)為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)成(cheng)本(ben)而(er)選(xuan)擇(ze)一(yi)種(zhong)壓(ya)力(li)儀(yi)器(qi),然(ran)後(hou)試(shi)著(zhe)將(jiang)其(qi)應(ying)用(yong)於(yu)一(yi)個(ge)很(hen)廣(guang)的(de)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)。這(zhe)樣(yang)的(de)結(jie)果(guo)使(shi)精(jing)度(du)得(de)不(bu)到(dao)保(bao)證(zheng)。 一些變送器可以通過調節電路來調節其測量範圍。比如說,一個設計為可以測量0-500psi的元器件可以通過調節讓其隻顯示0-300的量程。這樣可以在4~20mA信號上得出相應的讀數區間,但並不是真正的增加了精度。大多數情況下,其最大的誤差值將會和滿量程0-500的誤差值一樣。 GE-Druck 公司的生產經理Tom Reid說:“在你汽車輪胎裏可能裝有2個或者3個傳感器,他們會給你的汽車儀表盤一個反饋信號。你不需要對你的右輪胎裏的壓力降低進行精確或快速的響應。”同(tong)樣(yang)的(de),你(ni)也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)這(zhe)個(ge)應(ying)用(yong)在(zai)隻(zhi)需(xu)要(yao)大(da)致(zhi)了(le)解(jie)一(yi)個(ge)容(rong)器(qi)內(nei)的(de)壓(ya)力(li)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。隻(zhi)要(yao)機(ji)械(xie)結(jie)構(gou)和(he)外(wai)殼(ke)支(zhi)持(chi),那(na)麼(me)就(jiu)不(bu)會(hui)有(you)其(qi)他(ta)問(wen)題(ti)了(le)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)取(qu)決(jue)於(yu)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)精(jing)密(mi)的(de)壓(ya)力(li)測(ce)量(liang)。
 圖2:這個壓縮空氣罐有絕壓和表壓兩個轉換器。當表壓改變到100psig 時,絕壓讀數改變到114.7psia。如果這個罐拿到外太空去,那麼兩個轉 換器的讀數都是114.7psi,因為它們都是相對於絕對真空得到的值。 威卡儀表公司壓力方麵的專家Victor Miller強調:對一個應用的深入理解將如何決定測量範圍和重現性的重要性。“用戶通常不考慮在係統內部產生的動態變化,”他說,“當dang液ye體ti正zheng在zai流liu動dong時shi,閥fa門men的de突tu然ran關guan閉bi或huo開kai啟qi,會hui使shi液ye體ti產chan生sheng一yi個ge壓ya力li突tu變bian,然ran後hou以yi聲sheng速su在zai係xi統tong內nei傳chuan播bo,這zhe可ke能neng使shi傳chuan感gan器qi損sun壞huai或huo至zhi少shao使shi其qi超chao出chu了le,”相對於動態環境來說,靜態環境下和可壓縮流體不需要對壓力突變的情況進行很多的保護。 選擇一個壓力儀器 一yi旦dan你ni決jue定ding在zai特te定ding場chang合he進jin行xing壓ya力li測ce量liang時shi,你ni除chu了le可ke以yi從cong測ce量liang範fan圍wei和he精jing度du方fang麵mian來lai選xuan擇ze合he適shi的de設she備bei,也ye可ke以yi從cong其qi他ta性xing能neng方fang麵mian來lai進jin行xing選xuan擇ze。其qi他ta可ke考kao慮lv的de方fang麵mian如ru下xia: 材質。儀表對接觸液體部件的材質(即與過程液體接觸的部件)youteshudeguiding。xianjinyiyouleyigehenguangfandexuanzefanweilaishiyingbutongqiangdudeyetihuoqiti。youyugongchangdeshiyonghuanjingkenengcunzaifushixingqiti,nameyekeyixuanzebutongdewaikeyifanglaiziwaibudepohuai。teshudecailiaojiagehenanggui,yinciqinghelidexuanze。 內nei部bu結jie構gou。許xu多duo傳chuan感gan器qi會hui帶dai有you內nei部bu凹ao槽cao,在zai正zheng常chang運yun行xing時shi裏li麵mian充chong滿man了le過guo程cheng液ye體ti。如ru果guo液ye體ti流liu動dong是shi緩huan慢man的de話hua,那na麼me少shao量liang的de滯zhi留liu液ye體ti是shi可ke以yi允yun許xu存cun在zai的de,因yin為wei其qi不bu會hui對dui產chan品pin產chan生sheng不bu良liang的de影ying響xiang。但dan是shi一yi些xie要yao求qiu嚴yan格ge的de過guo程cheng是shi不bu允yun許xu這zhe個ge存cun在zai的de。傳chuan感gan器qi通tong常chang帶dai有you液ye體ti隔ge離li膜mo並bing安an裝zhuang在zai內nei部bu以yi防fang止zhi液ye體ti滲shen入ru及ji對dui過guo程cheng流liu體ti的de影ying響xiang降jiang到dao最zui低di。隔ge離li膜mo也ye可ke以yi是shi一yi個ge附fu件jian。 外(wai)殼(ke)。一(yi)個(ge)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)和(he)一(yi)個(ge)煉(lian)油(you)廠(chang)對(dui)於(yu)安(an)全(quan)等(deng)級(ji)的(de)需(xu)要(yao)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)。對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)隔(ge)爆(bao)型(xing)或(huo)本(ben)安(an)型(xing)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he),有(you)許(xu)多(duo)的(de)儀(yi)器(qi)可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)。而(er)且(qie)很(hen) 多(duo)公(gong)司(si)都(dou)很(hen)清(qing)楚(chu)地(di)知(zhi)道(dao)在(zai)哪(na)裏(li)使(shi)用(yong)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)儀(yi)器(qi)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),如(ru)果(guo)不(bu)存(cun)在(zai)可(ke)能(neng)爆(bao)炸(zha)的(de)環(huan)境(jing)的(de)話(hua),可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)的(de)儀(yi)器(qi)就(jiu)會(hui)更(geng)多(duo)。一(yi)個(ge)元(yuan)器(qi)件(jian)是(shi)否(fou)龐(pang)大(da)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)其(qi)輔(fu)助(zhu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)通(tong)訊(xun)。如(ru)一(yi)個(ge)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)4-20mA輸出引線的簡單傳感器就可以做得很小,但是一個可以與現場總線連接的智能型變送器就需要做得很大來安裝其附加的電路部分。 安裝連接件。儀器通常是使用1/8~1/2英寸NPT或BSPT管螺紋接頭。但是也有其他在特殊應用場合使用的接頭規格可供選擇,如sanitary三夾箝式和其他一些法蘭結構。
 圖3:一個差壓變送器有兩個輸入信號來比較兩個容器內的壓力, 但是它不能同時也表示出兩個容器內相對於大氣壓的壓力值。 通訊。大多數轉換器都是使用4-20mA信xin號hao傳chuan輸shu數shu據ju的de。如ru果guo使shi用yong了le這zhe個ge信xin號hao,那na麼me為wei了le使shi傳chuan輸shu更geng可ke靠kao,就jiu需xu要yao附fu加jia一yi個ge信xin號hao調tiao整zheng電dian路lu。變bian送song器qi通tong常chang使shi用yong的de通tong訊xun方fang法fa有you現xian場chang總zong線xian,無wu線xian網wang絡luo或huoHART協議。 傳感技術。現在大約有10zhongjiangyalixinhaozhuanhuanchengdianxinhaodejishu,danshimeiyouyizhongshitongyongde。yiqizhizaoshangquxiangyushiyongyihuoliangzhongjishushiqijinengmanzuxingnengyaoqiuyetongshimanzujingjixingyaoqiu。tamenzhengnulizuiyouhuaxingneng,zuixiaohuaquedian。chanpintexingxingnengjieshaoshitongchangbuhuitidaosuoshiyongdeshinaxiangjishu。ABB公司產品經理Allen Hood說:“現在最重要的事情是對已有的傳感技術有足夠的經驗,”,他說“zaiyiqian,xianxingdebiaozhunshizugoule,danshixianzaiyouyuxuyaoshihegezhongbutongdefanweisuoyichuxianlehenduozhongkeyongdechuanganjishu。zhinengbiansongqineibudeweichuliqimibuchuanganqidequedianshidezhizaoshangmenkeyibajinglifangzaiqitafangmianshang。” 安裝,附加軟件,維護 正zheng確que的de安an裝zhuang儀yi器qi有you時shi和he選xuan擇ze正zheng確que的de儀yi器qi是shi一yi樣yang重zhong要yao的de。測ce量liang壓ya力li的de儀yi器qi通tong常chang是shi與yu斷duan開kai裝zhuang置zhi安an裝zhuang在zai一yi起qi的de,尤you其qi是shi在zai連lian續xu過guo程cheng中zhong。這zhe樣yang的de話hua儀yi器qi就jiu可ke以yi不bu用yong中zhong斷duan過guo程cheng來lai進jin行xing校xiao正zheng,修xiu理li或huo更geng換huan。如ru果guo是shi在zai一yi個ge斷duan斷duan續xu續xu的de過guo程cheng下xia的de話hua,這zhe樣yang的de做zuo法fa並bing不bu是shi必bi須xu的de,儀yi器qi可ke以yi直zhi接jie安an裝zhuang在zai流liu體ti內nei。從cong管guan道dao到dao傳chuan感gan器qi那na一yi段duan叫jiao做zuo脈mai衝chong線xian,它ta是shi作zuo為wei在zai沒mei有you足zu夠gou空kong間jian安an裝zhuang變bian送song器qi時shi的de措cuo施shi。但dan是shi,脈mai衝chong線xian的de使shi用yong必bi須xu相xiang當dang謹jin慎shen: ■使脈衝線盡可能的短。 ■如果過程流體是液體的話,請確認所有的氣體都已排空。 ■如果你需要在一個更舒適的位置讀數據的話,請延長電纜而不是脈衝線。 ■在高溫環境下,尤其是蒸汽環境下,請確定脈衝線可以被當成虹吸管來使用。 附件可以簡化安裝或起到保護設備的作用。以下是幾個例子: 截斷和泄放閥―一種安裝在脈衝線上的閥門,一旦過程連接件關閉它可以讓傳感器的壓力釋放掉。 緩衝器―yizhongzuailiutiliuxiangchuanganqidezhuangzhi,zhuyaoshiyizhizhendonglaiyanchangchuanganqishouming。dangyingyongdedang,budansuodededushushizhengquede,tongshiyebuhuisunshangchuanganqimopian。 隔膜密封件―anzhuangzaichuanganqixiamianlaichuanshuyalibingqiezuzhiguochengliutishenrudaochuanganqineideyizhongmopian。dangshiyongzhegefujianshi,chuanganqixuyaochongmanmouzhongduoxingyeti,tongchangshiyongguiyoulaichuanshuxitongyali。 過壓保護器―當出現過壓情況時在傳感器損壞前會自動關閉的一個彈簧閥,主要用於可能存在壓力突變的過程中。 歧管―一種將複雜的管道變成差壓計的設備,其通常與內置閥一起安裝以便於實現切斷,泄壓和均衡壓力的功能。

 圖5:差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)歧(qi)管(guan)來(lai)減(jian)少(shao)連(lian)接(jie)件(jian)。這(zhe)歧(qi)管(guan)包(bao)括(kuo)閥(fa)門(men)來(lai)隔(ge)離(li)任(ren)一(yi)邊(bian)或(huo)如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)的(de)話(hua)均(jun)衡(heng)內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)。當(dang)兩(liang)個(ge)隔(ge)離(li)閥(fa)都(dou)關(guan)閉(bi)時(shi),在(zai)沒(mei)有(you)釋(shi)放(fang)過(guo)程(cheng)壓(ya)力(li)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),也(ye)可(ke)以(yi)移(yi)走(zou)變(bian)送(song)器(qi)。 維(wei)護(hu)和(he)校(xiao)正(zheng)的(de)差(cha)異(yi)很(hen)大(da),這(zhe)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)單(dan)個(ge)儀(yi)器(qi)及(ji)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)的(de)需(xu)要(yao)。一(yi)個(ge)次(ci)要(yao)環(huan)節(jie)中(zhong)的(de)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)很(hen)多(duo)年(nian)而(er)不(bu)必(bi)過(guo)分(fen)關(guan)注(zhu)。而(er)對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)對(dui)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)的(de)關(guan)鍵(jian)環(huan)節(jie),變(bian) songqikenengxuyaojinxingzhouqixingdexiaozheng。raner,gaozhiliangdezhuanhuanqihebiansongqixuyaozaiyuanchangjinxinggaojingdudexiaozheng,zheyijingyuanyuanchaoguodabufenchejianneibuweihubumendenenglifanwei。yincitongchangshituduixingnengjinxinggaijindejieguoshizhinengshiqibiandegengzao。youzhimingchangjiashengchandexuyaojingchangweihudeshebei,youshigengrongyibeisunhuai,gengrongyibuzhengdanganzhuang,yizhiyingxiangchuanshukekaoshujudenengli。 智能診斷 智能儀器說的是一個設備除了傳輸單獨的過程變量還有其他很多功能。但是壓力傳感器如何使用這種設備?還有其他什麼需要測量的? “無論何時發生一個錯誤或事件需要操作工或維護員進行操作的時候,我們通常需要了解引起這個的原因及防止這種情況以後再次發生。”艾默生過程管理公司高級營銷經理,Paul Schmeling 說,“因為儀器儀表就好像是一個工廠的‘眼睛’和‘耳朵’,因此我們需要增加其一個功能,就是對以前的測量或過程有詳細的觀察。” 一些智能功能當和過程結合起來時,表現和DCS沒什麼兩樣,但是如果儀器是單獨存在的話,這些功能就相當重要。製造商提供的功能都有所不同,以下是一些功能舉例: ■測量及記錄 過壓事件 ■對警報和錯誤信號計數 ■分析係統使信號開始混亂的‘噪聲’ ■過程流體及環境溫度的測量 ■壓力值的自校正對溫度的改變來進行補償 ■內部電子元器件功能及硬件的自診斷 ■報警設置功能 ■曆史校正記錄及進度表 變送器可以使用一個協議如HARThuogengweifuzadexianchangzongxianjiangzhegexinxiyuwaibutongxun。ruguoshiyuyigedaxingxitongxianglian,huoshitongguozaiguidingjulineideshoutishishebei,tongxunjiukeyishilianxude。 zuihou,duiyuxuanzeyigeyaliceliangshebeihuorenhexingshideyiqizuihaodejianyishiyaolejieyingyongdechanghexuqiu,rujingdu,tongxunhezhenduanxinhaodezhuanhuanzhexiexinxidouxiezaishuomingshunei。ruguobuzhidaozhexiexinxidehua,xuanzeyalichuanganqikenengdabudaoyuqidemude,bingqienikenengdiushiyixieguochengkongzhizhongdeguanjianyuansu。 儀表術語 術語――傳chuan感gan器qi,變bian送song器qi和he轉zhuan換huan器qi,是shi描miao述shu了le不bu同tong的de三san個ge東dong西xi,他ta們men各ge自zi的de功gong能neng並bing不bu是shi一yi樣yang的de,很hen容rong易yi混hun淆xiao。以yi下xia是shi對dui如ru何he分fen辨bian他ta們men的de一yi些xie已yi經jing普pu遍bian認ren可ke的de定ding義yi: 傳感器――最基礎的設備,它用一個膜片和電子元器件來產生原始信號。它不能單獨運行,隻賣給那些OEM工廠。 轉換器―一個帶基本電子元器件的傳感器,可以放大並將原始信號轉換為可用的形式,如4-20mA電信號。一個簡單的轉換器可能隻能應用於隻有一個模擬過程變量的情況。 變送器―一個帶有比較複雜電路的傳感器,無論過程變量是模擬形式的,數字形式的,硬連線形式的,還是總線形式的都可以進行通訊。 智能型變送器-一個帶有診斷及輔助變量測量功能的變送器。可用HART協議的變送器是最普通的一個例子。 儀器―一個略微廣泛的定義,可以包含轉換器,變送器及其他一些設備。 |