簡(jiǎn)單介紹差壓/壓力變送器的制作及應用

1 概述

變送器的選型通常根據安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性和應用介質(zhì)等方面考慮。實(shí)際運用中分為直接測量和間接測量;其用途有過(guò)程測量、過(guò)程控制和裝置聯(lián)鎖。常見(jiàn)的變送器有普通壓力變送器、差壓變送器、單法蘭變送器、雙法蘭變送器、插入式法蘭變送器等。

壓力變送器和差壓變送器單從名詞上講測量的是壓力和兩個(gè)壓力的差，但它們間接測量的參數是有很多的。如壓力變送器，除測量壓力外，它還可以測量設備內的液位。在常壓容器測量液位時(shí)，需用一臺壓變即可。當測量受壓容器液位時(shí)，可用兩臺壓變，即測量下限一臺，測量上限一臺，它們的輸出信號可進(jìn)行減法運算，即可測出液位，一般選用差壓變送器。在容器內液位與壓力值不變的情況下它還可以用來(lái)測量介質(zhì)的密度。壓力變送器的測量范圍可以做的很寬，從絕壓0開(kāi)始可以到100MPa(一般情況)。

2 壓力/差壓變送器介紹

差壓變送器除了測量?jì)蓚€(gè)被測量壓力的差壓值外，它還可以配合各種節流元件來(lái)測量流量，可以直接測量受壓容器的液位和常壓容器的液位以及壓力和負壓。

2.1 制作

從壓力和差壓變送器制作的結構上來(lái)分有普通型和隔離型。普通型的測量膜盒為一個(gè)，它直接感受被測介質(zhì)的壓力和差壓;隔離型的測量膜盒接受到的是一種穩定液(一般為硅油)的壓力，而這種穩定液是被密封在兩個(gè)膜片中間，接受被測壓力的膜片為外膜片。原普通型膜盒的膜片為內膜片，當外膜片上接受壓力信號時(shí)通過(guò)硅油的傳遞原封不動(dòng)的將外膜片的壓力傳遞到了普通膜盒上，測出了外膜片所感受的壓力。

隔離型變送器主要是針對特殊的被測量介質(zhì)使用的，如被測介質(zhì)離開(kāi)設備后會(huì )產(chǎn)生結晶，而使用普通型變送器需要取出介質(zhì)，會(huì )將導壓管和膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必須選用隔離型。隔離型通常作成法蘭式安裝，即在被測設備上開(kāi)口加法蘭使變送器安裝后它的感應膜片是設備壁的一部分，這樣它不會(huì )取出被測介質(zhì)，一般不會(huì )造成結晶堵塞。

當被測介質(zhì)需求結晶溫度較高時(shí)，可選用將膜片凸出的結構，這樣可將傳感膜片插入到設備內部，從而感應到的介質(zhì)溫度不會(huì )降低，這樣測量是有保障的，即選用插入式法蘭變送器。

隔離型變送器有遠傳型和一體型。遠傳型即外膜盒與測量膜盒之間用加強毛細管連接，一般毛細管為 3~5米，這樣外膜盒裝在設備上，內膜盒及變送器可以安裝在便于維護的支架上;另一種形式是外膜盒與變送器作成一體直接由法蘭安裝在設備上。對于隔離型壓力變送器它還可以作成螺紋連接型，即外膜盒或外彈性元件可在安裝螺紋的前面，只要在被測設備上焊接上內螺紋凸臺，便可將變送器直接擰到設備上，安裝非常方便。

隔離型壓力/差壓變送器的制作復雜，材質(zhì)要求高，所以它的價(jià)格通常是普通型的3倍。

2.2 選型原則

在壓力/差壓變送器的選用上主要依據：以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標為準，以節約資金、便于安裝和維護為參考。如被測介質(zhì)為高黏度易結晶強腐蝕的場(chǎng)合，必須選用隔離型變送器。

在選型時(shí)要考慮它的介質(zhì)對膜盒金屬的腐蝕，一定要選好膜盒材質(zhì)，否則使用后很短時(shí)間就會(huì )將外膜片腐蝕壞，法蘭也會(huì )被腐蝕壞造成設備和人身事故，所以材質(zhì)選擇非常重要。變送器的膜盒材質(zhì)有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質(zhì)等。

在選型時(shí)要考慮被測介質(zhì)的溫度，如果溫度高一般為200℃~400℃，要選用高溫型，否則硅油會(huì )產(chǎn)生汽化膨脹，使測量不準。

在選型時(shí)要考慮設備工作壓力等級，變送器的壓力等級必須與應用場(chǎng)合相符合。從經(jīng)濟角度上講，外膜盒及插入部分材質(zhì)比較合適，但連接法蘭可以選用碳鋼、鍍鉻，這樣會(huì )節約很多資金。

隔離型壓力變送器選用最好是選用螺紋連接形式的，這樣既節約資金安裝又方便。

對于普通壓力和差壓變送器選型，也要考慮被測介質(zhì)的腐蝕性問(wèn)題，但使用的介質(zhì)溫度可以不考慮，因為普通型壓變是引壓到表內，長(cháng)期工作溫度為常溫，但普通型使用的維護量要比隔離型大。首先是保溫問(wèn)題，在北方冬季零下，導壓管會(huì )結冰，變送器無(wú)法工作甚至損壞，這就需要增加伴熱和保溫箱等。

從經(jīng)濟角度上來(lái)講，選用變送器時(shí)，只要不是易結晶介質(zhì)都可以采用普通型變送器，而且對于低壓易結晶介質(zhì)也可以加吹掃介質(zhì)來(lái)間接測量(只要工藝允許用吹掃液或氣)，應用普通型變送器就是要求維護人員多進(jìn)行定時(shí)檢查，包括各種導壓管是否泄漏、吹掃介質(zhì)是否正常、保溫是否良好等，只要維護好，大量使用普通型變送器一次性投資會(huì )節約很多。

從選用變送器測量范圍上來(lái)說(shuō)，一般變送器都具有一定的量程可調范圍，最好將使用的量程范圍設在它量程的1/4~3/4段，這樣精度會(huì )有保證，對于微差壓變送器來(lái)說(shuō)更是重要。實(shí)踐中有些應用場(chǎng)合(液位測量)需要對變送器的測量范圍遷移，根據現場(chǎng)安裝位置計算出測量范圍和遷移量，遷移有正遷移和負遷移之分。

目前，智能變送器已相當普及，它的特點(diǎn)是精度高、可調范圍大，而且調整非常方便、穩定性好，選型時(shí)應多考慮。川儀橫河EJA、北京遠東1751、霍尼韋爾ST3000、ARK800系列等，使用都非?？煽?。

按照設計規范，在工程設計選型中，究竟采用氣動(dòng)變送器還是電動(dòng)變送器，因其各有特長(cháng)，應該根據裝置的具體條件進(jìn)行綜合考慮和分析。以下幾點(diǎn)可供選用時(shí)參考：

集中操作程度;

是否與DCS計算機相操作配合;

響應速度;

經(jīng)濟性;

可靠性及使用維護方面;

安全性(防爆、停電、氣源故障等);

環(huán)境條件及傳輸距離。

一般來(lái)說(shuō)，下列條件以選用氣動(dòng)儀表為宜：

自變送器至顯示調節儀表間的距離較短，通常以不超過(guò)150m較為合適;

工藝物料是易燃易爆介質(zhì)及相對濕度很大的場(chǎng)合;

要求儀表投資少;

一般中小型企業(yè)要求易維修，經(jīng)濟可靠;

在以電動(dòng)儀表為主的大型裝置里，有些現場(chǎng)就地調節回路不要求引入中央控制室集中操作。

下列條件以選擇電動(dòng)儀表為宜：

變送器至顯示調節單元間的距離超過(guò)150m以上;

大型企業(yè)要求高度集中管理的中央控制;

設置有DCS計算機進(jìn)行控制及管理的對象;

要求響應速度快，信息處理及運算復雜的場(chǎng)合。

實(shí)際中，在現代化生產(chǎn)裝置中都是發(fā)揮它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行混合選用的。

3 差壓變送器的選型

差壓變送器根據以下幾點(diǎn)選型：

　　(1) 測量范圍、需要的精度及測量功能;

　　(2) 測量?jì)x表面對的環(huán)境，如石油化工的工業(yè)環(huán)境，有可燃(有毒)和爆炸危險氣氛的存在，有較高的環(huán)境溫度等;

　　(3) 被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如強酸、強堿、粘稠、易凝固結晶和氣化等工況;

　　(4) 操作條件的變化，如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。有時(shí)還要考慮到從開(kāi)車(chē)到參數達到正常生產(chǎn)時(shí)，氣相和液相濃度和密度的變化;

　　(5) 被測對象容器的結構、形狀、尺寸、容器內的設備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮，如塔、溶液槽、反應器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;

　　(6) 其他要求，如環(huán)保及衛生等要求;

　　(7) 工程儀表選型要有統一的考慮，要求盡可能地減少品種規格，減少備品備件，以利管理;

　　(8) 工藝專(zhuān)利商的具體要求。

　　(9) 實(shí)際的工藝情況：

　?、?考慮被測對象是屬于哪一類(lèi)設備。如槽、罐類(lèi)，槽的容積較小，測量范圍不會(huì )太大，罐的容積較大，測量范圍可能較大;

　?、?要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度，首選常規的差壓式變送器及浮筒式液位變送器，還要對接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇;

　?、?對有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結晶的用插入式雙法蘭式差壓變送器;

　?、?對高黏度的介質(zhì)的液位及高壓設備的液位，由于設備無(wú)法開(kāi)孔，可選用放射液位計來(lái)測量;

　?、?除了測量方法上和技術(shù)上問(wèn)題外，還有儀表投資問(wèn)題。

綜上所述，變送器的選型，從技術(shù)上要可行，經(jīng)濟上要合理，管理上要方便。

4 壓力變送器的選型方法

從物理學(xué)角度看，任何一個(gè)物體上受到的壓力都應包括大氣壓力和被測介質(zhì)的壓力(一般稱(chēng)為表壓)兩部分。作用在被測物體上這兩部分壓力總和稱(chēng)為絕對壓力。

P絕 = P表 + 大氣壓

測量絕對壓力的儀表稱(chēng)為絕壓表。對于普通的工業(yè)壓力表測量的都是表壓值，也就是絕對壓力與大氣壓的壓差值。當絕對壓力大于大氣壓值時(shí)測得的表壓值為正值，稱(chēng)為正表壓;當絕對壓力小于大氣壓值時(shí)測得的表壓值為負值，稱(chēng)為負表壓，即真空度。測量真空度的儀表稱(chēng)為真空表。

① 為了保證壓力測量精度，最小壓力測量值應高于壓力表測量量程的1/3;

　?、?對需遠距離測量或測量精度要求較高的場(chǎng)合，應選擇壓力傳感器或壓力變送器;

　?、?在測量精度要求不高時(shí)，可選擇電阻或電感式、霍爾效應式遠傳壓力表;

　?、?氣動(dòng)基地式壓力指示調節器適宜作就地壓力指示調節;

　?、?壓力變送器、壓力開(kāi)關(guān)應根據安裝場(chǎng)所防爆要求合理選擇。

5 壓力表的選型

(1) 量程選擇

在測穩定壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇接近或大于正常壓力測量值的1.5倍;

在測脈動(dòng)壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇接近或大于正常壓力測量值的2倍;

在測機泵出口壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇接近機泵出口最大壓力值;

在測高壓壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇應大于最大壓力測量值的1.7倍;

為了保證壓力測量精度，最小壓力測量值應高于壓力表測量量程的1/3。

(2) 型式選擇

測壓>0.4MPa時(shí)，可選用彈簧管壓力表;

測壓0.04MPa時(shí)，可選用波紋管和膜盒壓力表;

測粘稠、易結晶、腐蝕性、含固體顆粒的場(chǎng)合，可采用膜片壓力表或附帶化學(xué)密封裝置;

測蒸汽或高于60℃的介質(zhì)壓力測量應選擇不銹鋼壓力表或安裝冷凝圈;

脈動(dòng)壓力測量應附加阻尼器或耐震壓力表;

測含有粉塵氣體時(shí)應設置除塵器;

測含有液體的氣體壓力時(shí)應設置氣液分離器;

測某些化工介質(zhì)應選用專(zhuān)用壓力表：對含氨介質(zhì)壓力測量采用氨用壓力表，對含氧氣壓力測量采用氧氣壓力表，對乙炔壓力測量采用乙炔壓力表，對含硫介質(zhì)壓力采用抗硫壓力表;

高壓壓力表(大于10MPa)應有泄壓安全設施。