1、前言

        壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一 , 正確測(cè)量和控制壓力對(duì)保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測(cè)量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測(cè)量中。壓力變送器的任務(wù)是將檢測(cè)出來(lái)的非電量（物理量）大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，傳輸?shù)斤@示儀表中進(jìn)行監(jiān)視和控制。

 

        20 世紀(jì) 80 年代中末期，國(guó)內(nèi)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)的壓力變送器，主要是非智能的，在選購(gòu)變送器時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程的不同壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力，來(lái)選擇不同壓力變送器的量程，由于被測(cè)壓力點(diǎn)數(shù)量多，訂貨時(shí)所定壓力變送器的規(guī)格多，同時(shí)在備件上造成很大的資金積壓。由于早期的壓力變送器沒(méi)有微處理器進(jìn)行各種性能的補(bǔ)償，容易受到環(huán)境的影響，造成儀表的漂移和測(cè)量不準(zhǔn)確。

 

        美國(guó)霍尼韋爾（HONEYWELL）公司于 1983 年獨(dú)家率先向全世界推出智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表 ST3000 100 系列全智能壓力變送器，這是對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的一次深刻變革！它為工業(yè)自動(dòng)化儀表及其系統(tǒng)應(yīng)用，向更高層次的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，全智能變送器的問(wèn)世，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)場(chǎng)儀表的新紀(jì)元。

 

        美國(guó)霍尼韋爾公司在 92 年 4 月向中國(guó)推出了 ST3000/900 系列全智能變送器，它具有數(shù)字式全智能變送器的全部?jī)?yōu)越性能，而價(jià)格接近傳統(tǒng)模擬式常規(guī)變送器。1997 年底，霍尼韋爾公司又推出可測(cè)高溫的壓力變送器，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度最高可達(dá)150℃。通過(guò)使用專(zhuān)用的手操器，可以對(duì)運(yùn)行中的變送器進(jìn)行零點(diǎn)、量程、變送器的工作溫度、使用單位等很多參數(shù)的監(jiān)測(cè)和修改，非常的方便。20 世紀(jì) 90 年代中末期，引進(jìn)的壓力變送器的幾乎是數(shù)字式全智

能變送器，在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)有不少?gòu)S家與國(guó)外的公司合作，生產(chǎn)智能儀表。

 

2、智能型壓力變送器

        智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表，壓力或差壓變送器的精度為0.1 級(jí)，量程范圍為 100：1 或 50:1，時(shí)間常數(shù)在 0 ～ 36s 可調(diào)，儀表的電壓范圍為 15 ～ 36VDC，正常工作電壓為 24VDC，兩線制儀表，輸出電流 4 ～ 20mA，一般使用 HART 通訊協(xié)議。壓力及差壓變送器外形如圖 2-1 和圖 2-2 所示。

 

        智能型壓力變送器不僅能輸出電流信號(hào)，還在電流信號(hào)的的基礎(chǔ)上傳輸雙向數(shù)字通訊信號(hào)。模擬、數(shù)字兩種信號(hào)方式同時(shí)使用一對(duì)電纜，通過(guò)手持操作器，可以非常方便地對(duì) 1500m 之內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行各種工作參數(shù)的設(shè)定、量程調(diào)整以及向變送器加入信息數(shù)據(jù)。智能型壓力變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能，大大提高了變送器的精確度，簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過(guò)程，通過(guò)通訊使變送器與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)直接組態(tài)。

2.1 智能壓力變送器的主要特點(diǎn)

2.1.1 具有自動(dòng)補(bǔ)償能力

        可通過(guò)軟件對(duì)傳感器的非線性、溫漂、時(shí)漂等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。可自診斷，通電后可對(duì)傳感器進(jìn)行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。數(shù)據(jù)處理方便準(zhǔn)確，可根據(jù)內(nèi)部程序自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、去除異常數(shù)值等。

 

2.1.2 具有雙向通信功能

        微處理器不但可以接收和處理傳感器數(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳感器，從而對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。可進(jìn)行信息存儲(chǔ)和記憶，能存儲(chǔ)傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。

 

2.1.3 具有數(shù)字量接口輸出功能

        可將輸出的數(shù)字信號(hào)方便地和計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)總線等連接。

 

2.2 壓力單位換算

        在國(guó)際單位制中，壓力的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)帕，代號(hào)為 Pa。它的定義是在每平方米面積上垂直作用 1 牛頓的力，即實(shí)際使用中，常常有巴、毫米水柱、毫米汞柱、工程大氣壓等壓力單位，它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見(jiàn)表 2.2。

 

3、壓力變送器的安裝

3.1 測(cè)壓點(diǎn)的選擇

        ⑴所選擇的測(cè)壓點(diǎn)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)情況。

        ⑵要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其它易形成旋渦的地方。

        ⑶測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直。

        ⑷測(cè)量氣體時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不存液體。

        ⑸測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不存氣體。

        ⑹變送器安裝低于取壓管線時(shí)應(yīng)減去壓力表到管道取壓口之間的一段液柱壓力。

        ⑺測(cè)量蒸汽壓力時(shí)應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接和測(cè)壓元件接觸。

 

3.2 壓力變送器安裝注意事項(xiàng)

        ⑴壓力變送器應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。

        ⑵安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。

        ⑶避免安裝在腐蝕性環(huán)境中。

        ⑷當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加保溫伴熱管線。

        ⑸取壓口到變送器之間應(yīng)裝截止閥，應(yīng)靠近取壓口。

        ⑹壓力變送器的連接處應(yīng)加裝密封墊片和聚四氟膠帶，一般低于80℃及 2Mpa 時(shí)用石棉紙或鋁片，溫度及壓力（50MPa）更高時(shí)用退火紫銅墊或鉛墊。

 

3.3 壓力變送器的安裝方式

        壓力變送器的安裝有多種方式，目前經(jīng)常用到的有以下三種。

        ⑴直接管道安裝方式，這種安裝方式簡(jiǎn)單，用材少。如圖 3.3-1所示。

        ⑵法蘭安裝，主要應(yīng)用于液位測(cè)量，利用液體的靜壓力對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量。如圖 3.3-2 所示。

        ⑶支架安裝（管裝平支架），大多采用此種安裝方式，安裝維護(hù)方便，以往在露天的位置使用儀表箱作為保護(hù)壓力變送器免遭粉塵、雨淋，但現(xiàn)在的壓力變送器的防護(hù)做的很好，防護(hù)等級(jí)在 IP65，工作的環(huán)境溫度－40～＋75℃，耐震動(dòng)、防塵、防雨，5年免維護(hù)。如圖3.3-3所示。

 

3.4 壓力變送器的取氣方式

        壓力變送器的取氣分兩種，即壓力變送器取氣和壓差變送器取氣。

 

3.4.1 壓力變送器取氣

        壓力變送器不是直接安裝在管道上，是通過(guò)直徑 14 毫米的取氣管道連接到壓力變速器的連接接頭，壓力變送器本體安裝在設(shè)備的旁邊。

        在管道上安裝的取氣裝置（實(shí)際上是一個(gè)Φ50～75mm的金屬管）焊接此管時(shí)，焊接角度最好在 45°左右，這樣不容易造成積灰，另外，在金屬管的頭部有管螺紋，用絲堵擰緊不能漏氣，在檢查取氣管時(shí)便于打開(kāi)，檢查取氣管是否有積灰。儀表取氣管焊接在取氣管的上部，不容易造成積灰。

 

        壓力變送器的取氣管道上應(yīng)裝有 4 個(gè)儀表閥門(mén)，（如果是被測(cè)壓力低的空氣管道，可以省去取氣管上部的儀表閥門(mén)。這個(gè)閥門(mén)一般稱(chēng)作一次閥門(mén)，但是測(cè)量高壓氣體和水的測(cè)量不能省去此閥門(mén)）。壓力變送器工作時(shí)打開(kāi)取氣管道上部的閥門(mén)，打開(kāi)三通上部的閥門(mén)，一般稱(chēng)為二次門(mén)，關(guān)閉最下部的閥門(mén)，一般稱(chēng)為排氣閥門(mén)，緩慢打開(kāi)接壓力變送器的閥門(mén)，使壓力變送器充壓工作，如圖 3.4 所示。

3.4.2 壓差變送器的取氣

 

        由于被測(cè)的是兩個(gè)管路的壓力差，所以壓差變送器的安裝要用兩套取氣裝置，如圖 3.4-2 所示，關(guān)鍵是在與壓差變送器的連接上，連接壓差變送器必須使用三閥組，壓差變送器安裝在三閥組上，壓差變送器的兩個(gè)進(jìn)氣管分為高壓進(jìn)氣口（H）和低壓進(jìn)氣口（L），不要接錯(cuò)，否則測(cè)量不正確，三閥組的外形圖如圖 3.4-3 所示。壓差變送器的投入使用比壓力變送器稍微復(fù)雜，因?yàn)樗鶞y(cè)量的氣體或液體在流經(jīng)測(cè)量元件上（變徑測(cè)量裝置，如文丘里管），在變徑處的兩邊會(huì)產(chǎn)生不同的壓力，通過(guò)壓差變送器測(cè)量變徑管兩端的壓力。

3.5 壓差變送器的投入

        投入壓差變送器前 , 須先將連接三閥組兩端的儀表閥門(mén)關(guān)緊，不得讓被測(cè)氣體或液體流入，三閥組中間的儀表閥門(mén)打開(kāi)，然后緩慢地打開(kāi)取氣管上部?jī)蓚�(gè)一次門(mén)、二次閥門(mén)，管道壓力通過(guò)中間的閥門(mén)使被測(cè)壓力兩端的壓力平衡。之后分別打開(kāi)連接三閥組兩邊的閥門(mén)，最后關(guān)閉中間的儀表閥門(mén)，最后壓差變送器投入正常使用。

 

        如果由于粉塵、雜物等原因造成儀表取氣管道堵塞，造成壓力變送器不能正常工作，就要對(duì)儀表取氣管道進(jìn)行清理，處理過(guò)程如下：

        將接在變送器處的閥門(mén)關(guān)閉，將工廠用的 0.4MPa 左右的壓縮空氣接在排氣管上，緩慢打開(kāi)排氣閥門(mén)，用空氣清掃取氣管道。如果堵塞發(fā)生在取氣管處（一般容易發(fā)生在此處），可以松開(kāi)絲堵，直接用棍棒物清堵。

 

        如果被測(cè)壓力為正壓，清理此處的積灰一定要注意安全，側(cè)身松開(kāi)絲堵，一般情況下，由于正壓的關(guān)系，積灰能從管子內(nèi)部沖出來(lái)，管道內(nèi)如果是負(fù)壓則比較安全，清掃完畢，恢復(fù)正常取氣狀態(tài)。在清掃差壓變送器取氣儀表管道時(shí)，一定要事先將壓差變送器脫離正常測(cè)量狀態(tài)，操作方法與投入運(yùn)行狀態(tài)相反，清掃管道時(shí)的安全注意事項(xiàng)如前所述。如果被測(cè)量是高壓、高溫流體、氣體，則必須注意人身和設(shè)備的安全。

 

3.6 壓力變送器的接線

        目前，壓力變送器更多的用于 DCS 控制系統(tǒng)中，在現(xiàn)場(chǎng)安裝的壓力變送器均帶有 4 ～ 20mA 輸出和數(shù)字通訊功能，通過(guò)屏蔽電纜連接到現(xiàn)場(chǎng)電力室模件柜 AI 模件的輸入端。

        手操器使用非常方便，可以在現(xiàn)場(chǎng)電力室內(nèi)的 DCS 模件柜相應(yīng)的端子上使用。通過(guò)手操器，可以檢查和設(shè)置壓力變送器的零點(diǎn)、量程、變送器工作點(diǎn)的溫度、工程壓力單位的選擇，如 Pa、Bar 等工作情況，例如某一壓力點(diǎn)的零點(diǎn)或量程需要改變，在電力室就可以通過(guò)使用手操器輕松改變。如圖 3.6 所示。