一、压力仪表基础知识
1.1根据测量要求,按零标准的方法,可分为绝对压力、表压力、差压力等。工程上检测压力大多数是表压。
绝对压力:以完全真空作为零标准的压力。在用绝对压力表示低于大气压时,把该绝对压力称为真空度。
表压力:以当地大气压作为零标准的压力。通常所指压力就是指表压力。
差压力:用两个压力之差表示的压力,也就是以大气压以外的任意压力作
零标准的压力。
1.2压力设备和测压仪表通常是处于大气之中,本身就承受着大气压力,所以,工程上常使用表压或真空度来表示压力的大小。
表示方法:绝压“A”absolutepressure绝对压力
表压“G”gauge
举例:表压0.2MPa=0.3MPa(A)
表压:绝对压力和大气压力的差值,表压“G”即P表=P绝-P大气压。
负压(真空度):大气压力和绝对压力的差值。P真=P大气-P绝。
二、压力仪表分类特点
2.1压力仪表的分类
按测量原理分类:
(1)弹性元件式:以弹性敏感元件为测量元件,在被测压力作用下弹性形变量转变而产生的弹性力大小。如弹簧管压力表、波纹管压力表、膜盒压力表、膜片压力表等。
(2)静力平衡式:按重力与被测压力平衡的方法,测量被测压力值。如活塞式压力计、(U形、杯形)液体压力计、补偿式微压计等。
(3)传感器式:利用某些物质与压力有关的电学特性,如在压力作用下的电阻、电容、电压变化,将被测压力值转换为与之相关的电信号输出。比如电容式压力传感器、压阻式压力传感器、扩散硅式压力传感器等。
2.2压力仪表的特点
2.2.1弹性元件式压力表
其结构简单、制造安装方便、易于读数、准确稳定、牢固耐用、成本低廉、对各种特殊恶劣工况(如高温、振动、腐蚀、爆炸等)适应能力强,在各主要工业领域得到广泛的应用。
(1)弹簧管(波登管)压力表(最为常用):弹簧管压力表以弹簧管(波登管)为测量元件。弹簧管分为C型管和螺旋管,螺旋管通常用于测量≥10MPa的压力。
弹簧管压力表的测量元件及接液元件材质为LSS不锈钢或铜合金,适用于测量不结晶、不凝固,对元件材质无腐蚀作用的各类介质的压力。
(2)膜盒压力表:膜盒是由两块波纹膜片对扣在一起而形成的测量腔室,感压面积较大,可以测量很小的压力。
膜盒压力表通常适用于气体介质。操作压力40kPa时,气体介质可选用膜盒压力表,液体介质选用膜片压力表。
(3)膜片压力表:以波纹膜片为弹性元件,膜片同时可隔离介质,主要测量液体、气体等各类介质的微压或低压。
膜片被夹持在两片法兰之间,依靠较大的感压面积来感应膜片下腔很小的压力。因测量腔室较大,膜片压力表可以制成法兰连接形式,以适应黏稠、含颗粒或易结晶介质。
(4)波纹管压力表:弹性元件容易变形,位移大,常用于微压或低压测量(一般不超过1MPa)。
(5)隔膜压力表:是以弹簧管压力表为基础,附加隔膜化学密封而组成。隔膜上腔与弹簧管所形成的密封腔室内充满隔膜传导液,将被测压力传递至弹簧管。由于隔膜将介质与测量元件隔离,因而适用于强腐蚀、高黏度、易结晶、易凝固等介质。
2.2.2液柱式压力计
液柱式压力计工作原理基于静压平衡,利用平衡时液柱高度差作为压力测量信号。所用液体叫做封液,常用的有水、酒精、水银等。
液柱式压力计结构简单、价格低廉、精度及灵敏度较高,常用于测量微压、负压或差压,例如烟道、风道压力。
常用的有U型管压力计、单管压力计和斜管微压计。
2.2.3压力变送器
压力传感器的原理是利用某些物质与压力相关的电学特性,将被测压力转变为电信号。利用压力传感器的电信号可以制成压力变送器、数字压力计、电子式压力开关等输出标准信号的仪表,实现监测、显示、报警或控制等功能。
智能式变送器:除了压力(差压)传感元件外,一般还有温度传感元件;采用微机械电子加工技术、超大规模集成电路等。
智能变送器精度较高(±0.%),测量范围很宽,量程比达40、50、甚至;静压性能、过载性能等都很好。
智能变送器可以在手持通信器(手操器)上远程设定仪表零点和量程。(方便、快捷)。变送器与DCS系统间数字通信。
三、就地压力仪表选型
3.1、压力测量单位和量程选择
①压力仪表应采用法定计量单位:帕(Pa)、千帕(kPa)和兆帕(MPa)。
②测量稳定压力时,正常操作压力应为量程的1/3~2/3。
③测量脉冲压力时,正常操作压力应为量程的1/3~1/2。
④使用压力变送器测量压力时,操作压力宜为仪表校准量程的60%~80%。
3.2、一般介质的压力表选择
①操作压力≥40kPa时,宜选用弹簧管压力表。
②操作压力40kPa时,气体介质可选用膜盒压力表,液体介质选用膜片压力表。
③操作压力在-0.1~0MPa时,应选用弹簧管真空压力表。
④操作压力在-~Pa时,应选用膜盒微压表或微差压表。
⑤一般测量用的弹簧管压力表、膜盒压力表、膜片压力表及真空压力表的精确度宜为1.6级;精密测量和校验用压力表的精确度度宜为0.4级、0.25级或0.16级。
3.3、特殊介质及特殊工况压力表选择(专用压力表)
a.氧压力表用于氧气类有严格脱脂禁油要求的场合;
b.乙炔压力表接液元件的含铜量不得超过70%;
c.氨压力表的接液元件严禁用铜及铜合金;
d.抗硫压力表用于测量含有硫化氢的介质压力(硫化氢和含硫介质);
e.隔膜或膜片压力表用于测量黏稠、易结晶、含有固体颗粒或强腐蚀性等介质压力,隔膜或膜片材质根据测量介质的特性选择;(稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的);
f.耐振压力表用于振动场所或振动部位压力测量,耐振方法可以采用表盘内充填充液和/或加阻尼器;
g.用于蒸气及操作温度超过60℃的工艺介质的压力表,应带冷凝圈或冷凝弯;
h.结晶、结疤及高黏度等介质,宜选用法兰连接形式的隔膜式压力表。
3.4、压力表规格选择
①在管道和设备上安装的压力表,宜选用径向无边、mm表盘;照明条件较差、安装位置较高及观察距离较远的场合,宜选用mm表盘。
②就地盘装压力表选用轴向带边、表盘直径宜为mm或mm。
③对于空气过滤减压阀和电气阀门定位器,宜选用表盘直径为50mm。在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表,表盘直径宜选用φ60mm。
④压力表感压元件采用弹簧管、膜盒或膜片。元件材质最低选用SS。海水工况下使用蒙乃尔(Monel)合金。在没有辅助设备情况下,能够承受满量程的1.3倍压力;
⑤压力表表壳应为刚性,材质宜为低铜铝合金(铜含量不超过8%)、不锈钢或增强型聚酯。压力表面板宜为白底黑字,应带防爆玻璃、排放孔或排放膜;
⑥选用带填充液的压力表填充液不得与工艺介质发生反应,不得造成催化剂中毒。工艺介质中有氯、硝酸、过氧化氢等强氧化剂的场合,可使用氟碳润滑剂或卤烃等惰性液,不应使用甘油、硅树脂作填充液。
⑦量程(刻度)超过6.9MPa(G)的压力表,应有泄压安全装置。量程(刻度)为6.9MPa(G)及以下的压力表,当工艺设计压力有可能超过压力表爆破压力时压力表应带过压保护装置。
四、远传压力仪表选型
①压力变送器和差压变送器宜选用两线制4~20mADC带HART协议智能型,也可选用FF、PROFIBUS-PA等现场总线仪表和工业无线仪表。
②在爆炸危险区域内,选用隔爆型或本安型变送器。
③对于测量微小压力(小于Pa)、微小负压场合,宜选用差压变送器。压力测量宜选用压力变送器。测量设备或管道差压时,宜选用差压变送器。测量真空压力,宜选用绝对压力变送器。(注:变送器的耐压等级应满足所测管线或设备的设计压力要求。)
④对黏稠、易结晶、含有固体颗粒或腐蚀性等介质,宜选用直接安装式或毛细管式法兰膜片密封式压力(差压)变送器,毛细管长度宜短,必要时设置吹气、冲。
⑤压力开关的接点为密封型。在爆炸危险区内安装时,应选用防爆型。
⑥当选用膜片密封带毛细管远传式压力(差压)变送器时,毛细管应选用SS不锈钢,铠装层宜选用系列不锈钢且长度不宜超过15m,密封膜片的最低材质应为LSS。
⑦膜片密封差压变送器两端的毛细管宜具有同样的长度。
⑧仪表外壳防护等级通常不低于IP65级(远传仪表)或IP55级(就地仪表)。
⑨压力表工艺连接选用M20×1.5、G1/2或1/2″NPT。
五、压力仪表安装要求
取压位置应设在测量介质流束稳定的直管段处。
当测量设备和容器的压力时,取压点宜设在气相段。
取压位置不宜设在水平工艺管道的底部。
压力表应靠近取压点位置。在压力表的安装位置离取压点位置较远时,除了
一次取源阀外,在压力表处宜再加一个切断阀,并加以支撑。
当介质温度高于60°C,压力表和切断阀之间应设置降温设施,如冷凝圈、散
热器等。
测量介质脉动场所的压力表应配置阻尼器。
介质压力大于10MPa的测量导压管,应设置排放阀及堵头,排放口应朝向对
人员安全侧。
当测量高黏度、腐蚀性或凝固点高于环境温度的介质时,应采取隔离、伴热
或吹冼等措施。
当测量含有粉尘、固体颗粒的气体介质时,宜采用吹洗或隔离等措施。
测量液体和蒸汽介质时,压力变送器宜安装在取压位置的下方。
当测量气体介质时,压力变送器宜安装在取压位置的上方。
在水平和倾斜的管道上安装压力取源部件时,取压点的方位应符合下列要:
1测量气体压力时,应在管道的上半部。
2测量液体压力时,应在管道的下半部与管道的水平中心线成0°~45°夹角的范围内。
3测量蒸汽压力时,应在管道的上半部,以及下半部与管道水平中心线成0°~45°夹角的范围内。