了解压力仪器

测量压力是任何行业中最基本的仪表功能之一。从炼油厂到推土机，测量压缩空气、液压油、工艺液体、蒸汽或无数其他介质的压力是日常发生的事情，对各种控制方式至关重要。因此，压力测量装置无处不在，并且有无数种选择。一般地审查技术可以产生更好的应用程序，尽管可能存在任何特定点的例外情况。

压力，在机械术语中也称为压应力，具有影响测量方法的特殊特性:

•通常以单位面积的力为单位进行量化;
•它既存在于静态流体中，也存在于移动流体中;而且,
•流体压力总是作为与其他事物的差值来测量。

两类压力测量可分为三类:

绝对压力是在绝对真空条件下测量的，完全不考虑大气压力的影响。该测量主要用于研究或设计，但在某些应用中，绝对读数在过程上下文中是有用的。由于在传感器外壳内完全真空是不实际的，传感器通常使用固定校正系数或使用测量的气压更复杂的单位来调整仪表读数。

压差是一个区域或容器内的压力相对于另一个区域或容器的压力。读数是两者之间的差值，不考虑任何一方相对于大气或真空的压力。

表压它是一种差压，是一个区域或容器相对于大气测量的压力。这是最常见的做法。

两个最常用的压力测量单位是psi和bar。虽然前者主要仍在美国使用，但后者的公制单位正变得越来越普遍。巴已经在很大程度上取代了帕斯卡和千帕斯卡，因为这些数字更方便。还有许多其他度量单位存在，但它们的用途一般都归为专门的应用程序。psi和bar都使用后缀“a”或“g”来表示绝对或压力表。如果没有后缀，则假定为gage。

仪表

传统的机械仪表(见图)使用一个弯曲的、封闭的“波登管”，随着内部压力的增加，波登管会变直。

差压测量不指定绝对压力或压力表，因为测量的两边都是直接比较的。读数是差值，并不表示两边的大小。如果两个储罐之间的压差是50psi，那么储罐可以是10psi和60psi，或者是5000 psi和5050psi。如果没有另一个传感器，就没有办法确定相对于大气的压力。压差通常使用后缀“d”。

传统上，机械仪表与弯曲波登管是标准的，这些仍然可以在许多配置。然而，与其他形式的乐器一样，电子版本也越来越受欢迎。

准确性，射程和安全性

电子压力仪表和机械压力表以同样的方式表示精度，指定误差系数为量程的百分比。例如，一个质量好的0- 500psi压力表可以提供其工作液位的准确性，同时允许潜在的压力波动或峰值。换句话说，如果您的过程在75 psi下运行，最好使用0-100 psi压力表而不是0-500 psi压力表，即使它们具有相同的精度等级。在选择和使用压力装置时，量程差是最常见的错误。注重成本的购买者选择一种压力仪器，以尽量减少库存，然后尝试使其在广泛的应用范围内工作。其结果是准确性受到影响。

一些电子传感器可以调整它们的范围。例如，设计用于测量0-500 psi的单元可以通过电子调节到读取0-300 psi。这有助于在4-20 mA信号上分散相关的读取区域，但实际上并没有提高精度。在大多数情况下，关小比将与完整的0-500刻度相同。

在尝试确定适当的坚固程度时，用户需要考虑系统内部发生了什么。水锤是由流体运动和阀门突然打开或关闭引起的，它会在系统中发出以声速传播的压力峰值，从而损坏传感器或至少使其无法校准。静态应用和可压缩流体不需要像动态环境那样多的防峰值保护。

选择注意事项

住房当前位置污水处理厂的安全需求不同于炼油厂。许多选项可以满足要求防爆或本质安全仪表的环境。此外，许多公司已经制定了明确的政策，规定了使用什么以及在哪里使用。另一方面，如果一个爆炸性的环境不是一个问题，可用的设备种类要大得多。此外，该装置的体积将主要取决于通信所需的辅助电子设备。一个只有4-20 mA输出尾纤的简单换能器可以非常紧凑，而带有现场总线连接的智能变送器将更大，以容纳额外的电路。

安装连接仪器通常有一个管道螺纹入口，范围从1/8到1/2英寸。NPT或BSPT。但是，对于更专业的应用，还有其他选择，包括卫生三夹和其他法兰选项。差压装置通常使用歧管来简化连接。

沟通大多数换能器本身产生某种类型的电压、电容或电阻模拟信号。对于传输，这被转换为更标准化的格式，如4-20 mA模拟信号。这可能涉及一些额外的信号调节，以确保可靠的传输。发射机也通过现场总线，无线通信，并可添加HART通信。

传感技术将压力转换为可扩展的电子信号至少有10种技术和变化，但没有一种是通用的。设备制造商倾向于采用一种或两种技术，结合性能属性和商业适用性，尽最大努力优化性能并最大限度地减少缺点。产品资料通常甚至不提及所使用的技术。一些供应商使用多种传感器技术，因为它们针对特定范围进行了优化。智能发射机中微处理器的功能弥补了传感器的弱点。

配件可以简化安装，或保护设备。例子包括:

堵塞和放气阀-安装在脉冲管线上的阀门，一旦过程连接关闭，就可以从传感器释放压力。

阻尼器-一种减缓从工艺到传感器的流量的装置，主要是为了抑制脉动，以延长传感器的使用寿命。如果应用得当，读数是正确的，而不会损坏传感器隔膜。

膜片密封-安装在传感器下方的膜片，以传递压力，而不允许工艺流体渗入传感器。使用时，传感器必须充满惰性流体，通常是硅油，以传递系统压力。

超压保护装置-在传感器损坏之前，在超压情况下关闭的弹簧加载阀，用于可能出现大尖峰的情况。

廖-一种将复杂管道简化为差压表的装置，通常包括内部阀门，以方便切断，泄压和平衡功能。

长期操作

根据不同仪器和工艺的需要，维护和校准要求差别很大。在应用程序中，次要的质量设备可以运行多年而不引起注意。另一方面，在精度至关重要的关键应用中，变送器需要定期校准。然而，高质量的传感器和变送器在工厂接受非常精确的校准，这远远超出了大多数工厂维护部门的能力。通常，试图提高性能只会让它变得更糟。来自信誉良好的制造商的设备漂移或需要持续关注，很可能已经损坏，或者安装的方式阻碍了传输可靠数据的能力。

最终，对于选择压力测量装置或任何类型的仪器，最好的建议是了解应用。精度、通信和诊断方面的知识很容易转化为规范。否则，压力传感器的选择可能会出错，您将失去过程控制的关键因素。

彼得•Welanderpwelander@cfemedia.com

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