化工仪表及自动化(化学工程与工艺专业适用)
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第二节 压力检测及仪表

工业生产中,所谓压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。在工业生产过程中,压力是重要的操作参数之一。特别是在化工、炼油等生产过程中,经常会遇到压力和真空度的测量,其中包括比大气压力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的真空度的测量。如高压聚乙烯,要在150MPa或更高压力下进行聚合;氢气和氮气合成氨气时,要在15MPa或32MPa的压力下进行反应;而炼油厂减压蒸馏,则要在比大气压低很多的真空下进行。如果压力不符合要求,不仅会影响生产效率,降低产品质量,有时还会造成严重的生产事故。此外,压力测量的意义还不局限于它自身,有些其他参数的测量,如物位、流量等往往是通过测量压力或差压来进行的,即测出了压力或差压,便可确定物位或流量。

一、压力单位及测压仪表

由于压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力,故可用式(3-9)表示

  (3-9)

式中,p为压力;F为垂直作用力;S为受力面积。

根据国际单位制(代号为SI)规定,压力的单位为帕斯卡,简称帕(Pa),1帕为1牛顿每平方米,即

1Pa=1N/m2  (3-10)

帕所表示的压力较小,工程上经常使用兆帕(MPa)。帕与兆帕之间的关系为:

1MPa=1×106Pa  (3-11)

过去使用的压力单位比较多,根据1984年2月27日国务院“关于在我国统一实行法定计量单位的命令”的规定,这些单位将不再使用。但为了使大家了解国际单位制中的压力单位(Pa或MPa)与过去的单位之间的关系,下面给出几种单位之间的换算关系表3-1。

表3-1 各种压力单位换算表

在压力测量中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分,其关系见图3-4。

图3-4 绝对压力、表压、负压(真空度)的关系

工程上所用的压力指示值,大多为表压(绝对压力计的指示值除外)。表压是绝对压力和大气压力之差,即

p表压=p绝对压力-p大气压力

当被测压力低于大气压力时,一般用负压或真空度来表示,它是大气压力与绝对压力之差,即

p真空度=p大气压力-p绝对压力

因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中,本身就承受着大气压力。所以,工程上经常用表压或真空度来表示压力的大小。以后所提到的压力,除特别说明外,均指表压或真空度。

测量压力或真空度的仪表很多,按照其转换原理的不同,大致可分为四大类。

1.液柱式压力计

它是根据流体静力学原理,将被测压力转换成液柱高度进行测量的。按其结构形式的不同,有U形管压力计、单管压力计和斜管压力计等。这类压力计结构简单、使用方便,但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响,测量范围较窄,一般用来测量较低压力、真空度或压力差。

2.弹性式压力计

它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。

3.电气式压力计

它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量(如电压、电流、频率等)来进行测量的仪表,例如各种压力传感器和压力变送器。

4.活塞式压力计

它是根据水压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。它的测量精度很高,允许误差可小到0.05%~0.02%。但结构较复杂,价格较贵。一般作为标准型压力测量仪器,来检验其他类型的压力计。

二、弹性式压力计

弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件,在被测介质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。这种仪表具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。若增加附加装置,如记录机构、电气变换装置、控制元件等,则可以实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等。弹性式压力计可以用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力,因此在工业上是应用最为广泛的一种测压仪表。

1.弹性元件

弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时,所用的弹性元件也不一样,常用的几种弹性元件的结构如图3-5所示。

图3-5 弹性元件示意图

(1)弹簧管式弹性元件 弹簧管式弹性元件的测压范围较宽,可测量高达1000MPa的压力。单圈弹簧管是弯成圆弧形的金属管子,它的截面做成扁圆形或椭圆形,如图3-5(a)所示。当通入压力p后,它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管自由端位移较小,因此能测量较高的压力。为了增加自由端的位移,可以制成多圈弹簧管,如图3-5(b)所示。

(2)薄膜式弹性元件 薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片与膜盒等。它的测压范围较弹簧管式的为低。图3-5(c)为膜片式弹性元件,它是由金属或非金属材料做成的具有弹性的一张膜片(有平膜片与波纹膜片两种形式),在压力作用下能产生变形。有时也可以由两张金属膜片沿周口对焊起来,成一薄壁盒子,内充液体(例如硅油),称为膜盒,如图3-5(d)所示。

(3)波纹管式弹性元件 波纹管式弹性元件是一个周围为波纹状的薄壁金属筒体,如图3-5(e)所示。这种弹性元件易于变形,而且位移很大,常用于微压与低压的测量(一般不超过1MPa)。

2.弹簧管压力表

弹簧管压力表的测量范围极广,品种规格繁多。按其所使用的测压元件不同,可有单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。按其用途不同,除普通弹簧管压力表外,还有耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。它们的外形与结构基本上是相同的,只是所用的材料有所不同。

弹簧管压力表的结构原理如图3-6所示。

图3-6 弹簧管压力表

1—弹簧管;2—拉杆;3—扇形齿轮;4—中心齿轮;5—指针;6—面板;7—游丝;8—调整螺钉;9—接头

弹簧管1是压力表的测量元件。图中所示为单圈弹簧管,它是一根弯成270°圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭,管子的另一端固定在接头9上。当通入被测的压力p后,由于椭圆形截面在压力p的作用下,将趋于圆形,而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生向外挺直的扩张变形。由于变形,使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大,产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比,所以只要测得B点的位移量,就能反映压力p的大小,这就是弹簧管压力表的基本测量原理。

弹簧管自由端B的位移量一般很小,直接显示有困难,所以必须通过放大机构才能指示出来。具体的放大过程如下:弹簧管自由端B的位移通过拉杆2(见图3-6)使扇形齿轮3作逆时针偏转,于是指针5通过同轴的中心齿轮4的带动而作顺时针偏转,在面板6的刻度标尺上显示出被测压力p的数值。由于弹簧管自由端的位移与被测压力之间具有正比关系,因此弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。

游丝7用来克服因扇形齿轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。改变调整螺钉8的位置(即改变机械传动的放大系数),可以实现压力表量程的调整。

在化工生产过程中,常常需要把压力控制在某一范围内,即当压力低于或高于给定范围时,就会破坏正常工艺条件,甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化,便可成为电接点信号压力表,它能在压力偏离给定范围时,及时发出信号,以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。

图3-7是电接点信号压力表的结构和工作原理示意图。压力表指针上有动触点2,表盘上另有两根可调节的指针,上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值(此数值由静触点4的指针位置确定)时,动触点2和静触点4接触,红灯5的电路被接通,使红灯发亮。若压力低到下限给定数值时,动触点2与静触点1接触,接通了绿色信号灯3的电路。静触点1、4的位置可根据需要灵活调节。

图3-7 电接点信号压力表

1,4—静触点;2—动触点;3—绿灯;5—红灯

三、电气式压力计

电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。这种仪表的测量范围较广,分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力,允许误差可至0.2%。由于可以远距离传送信号,所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警,并可与工业控制机联用。

电气式压力计一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。图3-8是电气式压力计的组成方框图。

图3-8 电气式压力计组成方框图

压力传感器的作用是把压力信号检测出来,并转换成电信号进行输出,当输出的电信号能够被进一步变换为标准信号时,压力传感器又称为压力变送器。

标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如直流电流4~20mA、空气压力0.02~0.1MPa都是当前通用的标准信号。我国还有一些变送器以直流电流0~10mA为输出信号。

下面简单介绍霍尔片式、应变片式、压阻式压力传感器、电容式压力变送器。

1.霍尔片式压力传感器

霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的,即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。

霍尔片为一半导体(如锗)材料制成的薄片。如图3-9所示,在霍尔片的Z轴方向加一磁感应强度为B的恒定磁场,在Y轴方向加一外电场(接入直流稳压电源),便有恒定电流沿Y轴方向通过。电子在霍尔片中运动(电子逆Y轴方向运动)时,由于受电磁力的作用,而使电子的运动轨道发生偏移,造成霍尔片的一个端面上有电子积累,另一个端面上正电荷过剩,于是在霍尔片的X轴方向上出现电位差,这一电位差称为霍尔电势,这样一种物理现象就称为“霍尔效应”。

图3-9 霍尔效应

霍尔电势的大小与半导体材料、所通过的电流(一般称为控制电流)、磁感应强度以及霍尔片的几何尺寸等因素有关,可用式(3-12)表示

UH=RHBI  (3-12)

式中,UH为霍尔电势;RH为霍尔常数,与霍尔片材料、几何形状有关;B为磁感应强度;I为控制电流的大小。

由式(3-12)可知,霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高BI值可增大霍尔电势UH,但两者都有一定限度,一般I为3~20mA,B约为几千高斯,所得的霍尔电势UH约为几十毫伏数量级。

必须指出,导体也有霍尔效应,不过它们的霍尔电势远比半导体的霍尔电势小得多。

如果选定了霍尔元件,并使电流保持恒定,则在非均匀磁场中,霍尔元件所处的位置不同,所受到的磁感应强度也将不同,这样就可得到与位移成比例的霍尔电势,实现位移-电势的线性转换。

将霍尔元件与弹簧管配合,就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器,如图3-10所示。被测压力由弹簧管1的固定端引入,弹簧管的自由端与霍尔片3相连接,在霍尔片的上、下方垂直安放两对磁极,使霍尔片处于两对磁极形成的非均匀磁场中。霍尔片的四个端面引出四根导线,其中与磁钢2相平行的两根导线和直流稳压电源相连接,另两根导线用来输出信号。

图3-10 霍尔片式弹簧管压力传感器

1—弹簧管;2—磁钢;3—霍尔片

当被测压力引入后,在被测压力作用下,弹簧管自由端产生位移,因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置,使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。

2.应变片式压力传感器

应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。电阻应变片有金属应变片(金属丝或金属箔)和半导体应变片两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩应变时,其阻值减小;当应变片产生拉伸应变时,其阻值增加。应变片阻值的变化,再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出,并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力,从而组成应变片式压力计。

图3-11是一种应变片式压力传感器的原理图。应变筒1的上端与外壳2固定在一起,下端与不锈钢密封膜片3紧密接触,两片康铜丝应变片r1r2用特殊胶合剂(缩醛胶等)贴紧在应变筒的外壁。r1沿应变筒轴向贴放,作为测量片;r2沿径向贴放,作为温度补偿片。应变片与筒体之间不发生相对滑动,并且保持电气绝缘。当被测压力p作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时,沿轴向贴放的应变片r1也将产生轴向压缩应变ε1,于是r1的阻值变小;而沿径向贴放的应变片r2,由于本身受到横向压缩将引起纵向拉伸应变ε2,于是r2阻值变大。但是由于ε2ε1要小,故实际上r1的减少量将比r2的增大量为大。

图3-11 应变片式压力传感器示意图

1—应变筒;2—外壳;3—密封膜片

应变片r1r2与两个固定电阻r3r4组成桥式电路,如图3-11(b)所示。由于r1r2的阻值变化而使桥路失去平衡,从而获得不平衡电压ΔU作为传感器的输出信号,在桥路供给直流稳压电源最大为10V时,可得最大ΔU为5mV的输出。传感器的被测压力可达25MPa。由于传感器的固有频率在25000Hz以上,故有较好的动态性能,适用于快速变化的压力测量。传感器的非线性及滞后误差小于额定压力的1%。

3.压阻式压力传感器

压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成,其工作原理如图3-12所示。采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化,再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

图3-12 压阻式压力传感器

1—基座;2—单晶硅片;3—导环;4—螺母;5—密封垫圈;6—等效电阻

压阻式压力传感器具有精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等特点,可以适应恶劣的环境条件下工作,便于实现显示数字化。压阻式压力传感器不仅可以用来测量压力,稍加改变,就可以用来测量差压、高度、速度、加速度等参数。

4.电容式压力变送器

20世纪70年代初由美国最先投放市场的电容变送器,是一种开环检测仪表,具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等一系列优点,目前已成为最受欢迎的压力、差压变送器。其输出信号也是标准的4~20mA(DC)电流信号。

电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容量的变化,然后进行测量的。

在工业生产过程中,差压变送器的应用数量多于压力变送器,因此,以下按差压变送器介绍,其实两者的原理和结构基本上相同。

图3-13是电容式差压变送器的原理图,将左右对称的不锈钢底座的外侧加工成环状波纹沟槽,并焊上波纹隔离膜片。基座内侧有玻璃层,基座和玻璃层中央有孔道相通。玻璃层内表面磨成凹球面,球面上镀有金属膜,此金属膜层有导线通往外部,构成电容的左右固定极板。在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片,作为电容的中央动极板。在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。

图3-13 电容式差压变送器原理图

1—隔离膜片;2,7—固定电极;3—硅油;4—测量膜片;5—玻璃层;6—底座;8—引线

当被测压力p1p2分别加于左右两侧的隔离膜片时,通过硅油将差压传递到测量膜片上,使其向压力小的一侧弯曲变形,引起中央动极板与两边固定电极间的距离发生变化,因而两电极的电容量不再相等,而是一个增大、另一个减小,电容的变化量通过引线传至测量电路,通过测量电路的检测和放大,输出一个4~20mA的直流电信号。

电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片,当差压过大并超过允许测量范围时,测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上,因此不易损坏,过载后的恢复特性很好,这样大大提高了过载承受能力。与力矩平衡式相比,电容式没有杠杆传动机构,因而尺寸紧凑,密封性与抗震性好,测量精度相应提高,可达0.2级。

四、智能型压力变送器

随着集成电路的广泛应用,其性能不断提高,成本大幅度降低,使得微处理器在各个领域中的应用十分普遍。智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。例如,用带有温度补偿的电容传感器与微处理器相结合,构成精度为0.1级的压力或差压变送器,其量程范围为100∶1,时间常数在0~36s间可调,通过手持通信器,可对1500m之内的现场变送器进行工作参数的设定、量程调整以及向变送器加入信息数据。

智能型变送器的特点是可进行远程通信。利用手持通信器,可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定;其精确度高,使用与维护方便。通过编制各种程序,使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能,因而提高了变送器的精确度,简化了调整、校准与维护过程,促使变送器与计算机、控制系统直接对话。

下面以美国费希尔-罗斯蒙特公司(Fisher-Rosemount)的3051C型智能差压变送器为例对其工作原理作简单介绍。

3051C型智能差压变送器包括变送器和275型手持通信器。

变送器由传感膜头和电子线路板组成,图3-14为其原理方框图。

图3-14 3051C型智能差压变送器(4~20mA)方框图

被测介质压力通过电容传感器转换为与之成正比的差动电容信号。传感膜头还同时进行温度的测量,用于补偿温度变化的影响。上述电容和温度信号通过A/D转换器转换为数字信号,输入到电子线路板模块。

在工厂的特性化过程中,所有的传感器都经受了整个工作范围内的压力与温度循环测试。根据测试数据所得到的修正系数,都贮存在传感膜头的内存中,从而可保证变送器在运行过程中能精确地进行信号修正。

电子线路板模块接收来自传感膜头的数字输入信号和修正系数,然后对信号加以修正与线性化。电子线路板模块的输出部分将数字信号转换成4~20mA DC电流信号,并与手持通信器进行通信。

在电子线路板模块的永久性EEPROM存储器中存有变送器的组态数据,当遇到意外停电,其中数据仍然保存,所以恢复供电之后,变送器能立即工作。

数字通信格式符合HART协议,该协议使用了工业标准Bell 202频移调制(FSK)技术。通过在4~20mA DC输出信号上叠加高频信号来完成远程通信。罗斯蒙特公司采用这一技术,能在不影响回路完整性的情况下实现同时通信和输出。

3051C型智能差压变送器所用的手持通信器为275型,其上带有键盘及液晶显示器。它可以接在现场变送器的信号端子上,就地设定或检测,也可以在远离现场的控制室中,接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。为了便于通信,信号回路必须有不小于250Ω的负载电阻。其连接示意图如图3-15所示。

图3-15 手持通信器的连接示意图

手持通信器能够实现下列功能。

(1)组态 组态可分为两部分。首先,设定变送器的工作参数,包括测量范围、线性或平方根输出、阻尼时间常数、工程单位选择;其次,可向变送器输入信息性数据,以便对变送器进行识别与物理描述,包括给变送器指定工位号、描述符等。

(2)测量范围的变更 当需要更改测量范围时,不需到现场调整。

(3)变送器的校准 包括零点和量程的校准。

(4)自诊断 3051C型变送器可进行连续自诊断。当出现问题时,变送器将激活用户选定的模拟输出报警。手持通信器可以询问变送器,确定问题所在。变送器向手持通信器输出特定的信息,以识别问题,从而可以快速地进行维修。

由于智能型差压变送器有好的总体性能及长期稳定工作能力,所以每五年才需校验一次。智能型差压变送器与手持通信器结合使用,可远离生产现场,尤其是危险或不易到达的地方,给变送器的运行和维护带来了极大的方便。

五、压力计的选用及安装

正确地选用及安装是保证压力计在生产过程中发挥应有作用的重要环节。

1.压力计的选用

压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求,结合其他各方面的情况,加以全面的考虑和具体的分析。选用压力计和选用其他仪表一样,一般应该考虑以下几个方面的问题。

(1)仪表类型的选用 仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警;被测介质的物理化学性能(诸如腐蚀性、温度高低、黏度大小、脏污程度、易燃易爆性能等)是否对测量仪表提出特殊要求;现场环境条件(诸如高温、电磁场、振动及现场安装条件等)对仪表类型有否特殊要求等等。总之,根据工艺要求正确选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提。

例如普通压力计的弹簧管多采用铜合金,高压的也有采用碳钢的,而氨用压力计弹簧管的材料却都采用碳钢,不允许采用铜合金。因为氨气对铜的腐蚀极强,所以普通压力计用于氨气压力测量时很快就要损坏。

氧气压力计与普通压力计在结构和材质上完全相同,只是氧用压力计禁油。因为油进入氧气系统易引起爆炸。所用氧气压力计在校验时,不能像普通压力计那样采用变压器油作为工作介质,并且氧气压力计在存放中要严格避免接触油污。如果必须采用现有的带油污的压力计测量氧气压力时,使用前必须用四氯化碳反复清洗,认真检查直到无油污时为止。

(2)仪表测量范围的确定 仪表的测量范围是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围,它是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。

在测量压力时,为了延长仪表使用寿命,避免弹性元件因受力过大而损坏,压力计的上限值应该高于工艺生产中可能的最大压力值。根据“化工自控设计技术规定”,在测量稳定压力时,最大工作压力不应超过测量上限值的2/3;测量脉动压力时,最大工作压力不应超过测量上限值的1/2;测量高压压力时,最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。

为了保证测量值的准确度,所测的压力值不能太接近于仪表的下限值,亦即仪表的量程不能选得太大,一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜。

根据被测参数的最大值和最小值计算出仪表的上、下限后,还不能以此数值直接作为仪表的测量范围。因为仪表标尺的极限值不是任意取一个数字都可以的,它是由国家主管部门用规程或标准规定了的。因此,选用仪表的标尺极限值时,也只能采用相应的规程或标准中的数值(一般可在相应的产品目录中找到)。

(3)仪表精度级的选取 仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。一般来说,所选用的仪表越精密,则测量结果越精确、可靠。但不能认为选用的仪表精度越高越好,因为越精密的仪表,一般价格越贵,操作和维护越费事。因此,在满足工艺要求的前提下,应尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。

下面通过一个例子来说明压力表的选用。

例3 某台往复式压缩机的出口压力范围为25~28MPa,测量误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察,并能高低限报警,试正确选用一台压力表,指出型号、精度与测量范围。

 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大,所以选择仪表的上限值为

p1=pmax×2=28×2=56MPa

根据就地观察及能进行高低限报警的要求,由本章附录一,可查得选用YX-150型电接点压力表,测量范围为0~60MPa。

由于,故被测压力的最小值不低于满量程的1/3,这是允许的。

另外,根据测量误差的要求,可算得允许误差为

所以,精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。

至此,可以确定,选择的压力表为YX-150型电接点压力表,测量范围为0~60MPa,精度等级为1.5级。

2.压力计的安装

压力计的安装正确与否,直接影响到测量结果的准确性和压力计的使用寿命。

(1)测压点的选择 所选择的测压点应能反映被测压力的真实大小。为此,必须注意以下几点。

①要选在被测介质直线流动的管段部分,不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。

②测量流动介质的压力时,应使取压点与流动方向垂直,取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐,不应有凸出物或毛刺。

③测量液体压力时,取压点应在管道下部,使导压管内不积存气体;测量气体压力时,取压点应在管道上方,使导压管内不积存液体。

(2)导压管铺设

①导压管粗细要合适,一般内径为6~10mm,长度应尽可能短,最长不得超过50m,以减少压力指示的迟缓。如超过50m,应选用能远距离传送的压力计。

②导压管水平安装时应保证有1∶10~1∶20的倾斜度,以利于积存于其中之液体(或气体)的排出。

③当被测介质易冷凝或冻结时,必须加设保温伴热管线。

④取压口到压力计之间应装有切断阀,以备检修压力计时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。

(3)压力计的安装

①压力计应安装在易观察和检修的地方。

②安装地点应力求避免振动和高温影响。

③测量蒸汽压力时,应加装凝液管,以防止高温蒸汽直接与测压元件接触[见图3-16(a)];对于有腐蚀性介质的压力测量,应加装有中性介质的隔离罐,图3-16(b)表示了被测介质密度ρ2大于和小于隔离液密度ρ1的两种情况。

图3-16 压力计安装示意图

1—压力计;2—切断阀门;3—凝液管;4—取压容器

总之,针对被测介质的不同性质(高温、低温、腐蚀、脏污、结晶、沉淀、黏稠等),要采取相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施。

④压力计的连接处,应根据被测压力的高低和介质性质,选择适当的材料,作为密封垫片,以防泄漏。

⑤当被测压力较小,而压力计与取压口又不在同一高度时,对由此高度而引起的测量误差应按ΔpHρg进行修正。式中H为高度差,ρ为导压管中介质的密度,g为重力加速度。

⑥为安全起见,测量高压的压力计除选用有通气孔的外,安装时表壳应向墙壁或无人通过之处,以防发生意外。