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為什么在山里煮飯很難?其實原因大家都知道——水的沸點和氣壓有關,氣壓越低,沸點越低;海拔越高,氣壓越低,沸點也越低。
那么壓力是什么?[這不是生活中的壓力]
壓力:垂直均勻作用于單位面積上的力,計算公式滿足:
壓力計算公式
其中P為壓強(Pa),F為垂直均勻力(N),S為受力面積(m2)
單位:牛頓/米2(N/m2),簡稱“帕”,符號“Pa”。
1帕斯卡=1*10-3千帕=1*10-6兆帕
【我們稍后會詳細講解該儀器的各個單元】
被測壓力通常可以表示為絕對壓力、表壓、負壓(或真空),它們之間的關系清晰簡單,可以用一張圖來表示如下:
各種壓力與大氣壓關系圖
絕對壓力:以絕對零度壓力表示的壓力。
表壓:以大氣壓為基準表示的壓力。P 表壓 = P 絕對壓力 - P 大壓力
負壓:被測介質的壓力低于大氣壓力,壓力表測量的壓力為負壓。
真空度:Ptrue=-
通過公式和圖片你了解它們之間的關系了嗎?!
我們繼續,既然有壓力,就應該有測量壓力的工具,作為儀器人,我們都知道我說的工具就是壓力表,不同場合,不同需求使用的壓力表當然是不一樣的,接下來就是見證奇跡的時刻——壓力儀器的分類。
1. 就地壓力表
現場壓力表又稱機械壓力表,主要有以下幾種類型:
隔膜壓力表
波登管就地壓力表
隔膜壓力表
膜片式就地壓力表
測量原理:壓力表是利用儀表內部敏感元件的彈性變形,再通過儀表內部的轉換機構把壓力變形傳遞給指針,使指針轉動來顯示壓力。如圖所示
隔膜壓力顯示圖
波登管壓力表
下面是一個更簡單的圖表:
這里我們就簡單講解一下就地壓力表的安裝,以后會重點講解智能壓力變送器的安裝。
安裝要點:
1、測量管道內流動介質壓力時,測壓點應選擇在流動呈線性的直管段內壓力的計算公式,避開彎頭、分叉處、死角或其他易形成渦流的地方;
2、當壓力表用于測量60℃以上介質時,通常在壓力表前安裝冷凝環或冷凝管;
3、往復式壓縮機出口處或壓力波動較大的場合,應在引壓管上加裝阻尼器或采用充油壓力表;
4、遠傳壓力變送器不允許與就地壓力表共用截止閥和取壓口;
5、壓力較高場合需加阻尼器;
6、嚴禁用氣焊開取壓口,開孔應與管道內壁平齊,無毛刺等。
阻尼器
冷凝彎頭
充油防震
對了,有時候我們在現場會用到數字顯示的就地壓力表,我們稱之為電動壓力表,其實它的原理和機械式是一模一樣的,只是在機械部件上增加了一個電子轉換模塊,實現了指針式到數顯式的轉換。
原理:利用轉換元件(如某些機電元件)將被測量的壓力直接轉換成電信號進行測量。
1、彈性元件上裝有某些轉換裝置,用以將彈性元件自由端的位移轉換成相應的電信號,如電阻、電感、電容、霍爾板、應變計、振動弦等。
2、非彈性元件構成的快速壓力測量元件主要利用某些物體與壓力有關的某種物理特性,如壓電、壓阻、壓磁等。
霍爾壓力表是一種電氣壓力表。
壓力測量原理:利用霍爾效應傳感器(基于半導體材料霍爾效應原理)實現壓力-位移-霍爾電勢的轉換。
霍爾板:是一種半導體或化合物半導體的轉換元件。霍爾效應:將霍爾元件置于均勻磁場中,使霍爾板垂直于磁感應強度B方向。沿霍爾板左右縱向端面通以恒定的控制電流I,霍爾板兩橫向端面間將形成電位差VH,此電位差稱為霍爾電位。
線性非均勻磁場
計算公式
結構圖
2.智能壓力表
光看名字就能猜到這玩意兒有“大腦”,能為客戶提供多種服務,比如客戶可以自行編輯量程、單位、遠程傳輸等功能,當然它還能根據自身“身體”狀況,隨時向客戶發送維修代碼。
特點:具有遠程通訊功能
用戶可以利用手持通訊器在現場或控制室設置變送器的各項參數。
易于使用和維護
長期穩定工作
壓力變送器是一種將壓力轉換成電信號進行傳輸和顯示的儀器。
智能壓力變送器一般由傳感器、微處理器、存儲器以及模數、數模轉換器等組成,分為混合型智能變送器(4~20mA+HART)和全數字智能變送器(總線型智能變送器)兩類。
HART協議(智能儀表專用)
FF總線協議(智能儀器專用)
智能壓力變送器
智能壓力變送器
智能壓力變送器
其測量原理主要有兩種:硅諧振測量原理和電容測量原理,其實這兩種原理就是壓力儀表的兩大陣營的測量原理。
硅諧振測量原理是日本橫河壓力表常用的檢測方式,電容式測量原理是其他儀表廠家常用的方式,羅斯蒙特壓力表在電容式原理的基礎上進行了優化改進,傳統電容式傳感器采用單板電容,而羅斯蒙特電容式傳感器采用雙板電容,雙板電容可以防止壓力遲滯、過壓遲滯、溫度遲滯,從而保證變送器的測量精度和長期穩定性,提供更優的測量性能。
大家了解這兩個原理就夠了,畢竟現場維修不需要考慮壓力表原理的來龍去脈,我們需要知道的是每個壓力表的安裝、材質、故障代碼、防護要求等,后面我會對每個壓力表分別講解。
壓力表的附件有三閥組、五閥組等,這里簡單介紹一下。
三閥組
五閥組
三閥組安裝示意圖
三閥組、五閥組投入使用步驟:
1.打開平衡閥,對高壓側和低壓側同時加壓。
2.打開高壓側截止閥。
3.關閉平衡閥。
4.打開低壓側截止閥。
注意:打開高低壓側截止閥時,應先將其松開一圈,確認儀表側連接處無泄漏后,再全開閥門。
三閥和五閥組停用步驟:
1.關閉低壓側截止閥。
2.打開平衡閥。
3.關閉高壓截止閥。
4.關閉平衡閥。
注:三閥組的工作原理是防止測量儀表受熱或受到單向壓力壓力的計算公式,防止引壓管或隔離罐內的隔離液消失。
3.壓力開關
顧名思義,壓力開關只能起到開啟和關閉的作用,當壓力達到危險值時,它們就會起作用。有些參與DCS、SIS和機組聯鎖,有些則參與報警功能。但有些化工廠使用智能壓力變送器作為壓力開關,然后在DCS或SIS系統中設置壓力報警值或聯鎖值,這些也起到了壓力開關的作用,但價格更昂貴,更安全。
常見的壓力開關分為機械式和電子式兩大類。
機械壓力開關的工作原理是:當測量壓力超過額定值時,彈性元件的自由端產生位移,通過杠桿彈簧等機械結構使上端的微動開關動作,改變開關元件的通斷狀態,輸出開關信號。
電子壓力開關的工作原理是:利用高精度壓力傳感器及傳輸電路將被測量的壓力信號轉換成電信號并驅動繼電器輸出開關信號。
電子壓力開關
電接點壓力開關
差壓開關
特征:
壓力開關使用的彈性元件有彈簧管、膜片、活塞和波紋管等。
壓力開關常用于警報或聯鎖保護系統。
機械式壓力開關的特點是:價格便宜,使用方便,但精度低,使用壽命短,控制點設定復雜不方便。
電子壓力開關的特點是:繼電器信號輸出,上、下限控制點可自由設定,穩定可靠,精度較高;缺點是價格相對較高。
機械壓力開關
線路圖及內部圖
接線圖
今天就給大家講一下壓力儀器的分類,儀器的知識點非常多,有些可能我沒有提到,請大家多多指教,我會繼續給大家帶來儀器方面的視頻,請大家繼續關注。
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