壓力變送器、差壓變送器的選型和運用

智能變送器已相當普及，應用也最廣泛、最普遍，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。在諸類(lèi)儀表中，變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。變送器常用來(lái)測量壓力、差壓、真空、液位、流量和密度等。變送器有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制之分，兩線(xiàn)制變送器尤其多；有智能和非智能之分，智能變送器漸多；有氣動(dòng)和電動(dòng)之分，電動(dòng)變送器居多；另外，按應用場(chǎng)合有本安型和隔爆型之分；按照應用工況變送器的主要種類(lèi)如下幾種：低（微）壓/低差壓變送器；中壓/中差壓變送器；高壓/高差壓變送器；絕壓/真空/負壓差壓變送器；高溫/壓力、差壓變送器；耐腐蝕/壓力、差壓變送器；易結晶/壓力、差壓變送器。

2. 壓力/差壓變送器的簡(jiǎn)介

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）兩部分所組成。作用在被測物體上這兩部分壓力總和稱(chēng)為絕對壓力。

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。

差壓變送器除了測量?jì)蓚€(gè)被測量壓力的差壓值外，它還可以配合其他各種節流儀表來(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。

壓力和差壓變送器的制作可以從結構上來(lái)分為普通型和隔離型。普通型壓力和差壓變送器的測量膜盒為一個(gè)，它可以直接感受到被測介質(zhì)的壓力和差壓；而隔離型壓力和差壓變送器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到的壓力。隔離型壓力和差壓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，而使用普通型壓力和差壓變送器需要取出介質(zhì)，將會(huì )使導壓管和膜盒室堵塞導致設備不能正常工作，所以必須選用隔離型壓力和差壓變送器。隔離型壓力和差壓變送器通常制作成法蘭式安裝，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，這樣它就不必要取出被測介質(zhì)，因而也就不會(huì )造成結晶堵塞。當被測介質(zhì)結晶溫度要求較高時(shí)，則選用插入式法蘭變送器，即可選用將膜片凸出式的結構，這樣可將傳感膜片插入到設備內部，從而使感應到的被測介質(zhì)的溫度不會(huì )降低，這樣才能使測量有保障。

隔離型壓力和差壓變送器有遠傳型和一體型兩種。遠傳型即在外膜盒與測量膜盒之間用加強毛細管連接，一般毛細管長(cháng)度為 3~5米，這樣外膜盒安裝在設備上，內膜盒及壓力和差壓變送器可以安裝在便于維護的支架上；一體型形式是將外膜盒與壓力和差壓變送器制作成一個(gè)整體直接由法蘭安裝在設備上。對于隔離型壓力和差壓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以安裝在螺紋的前面，只要在被測設備上焊接上內螺紋凸臺，便可將壓力和差壓變送器直接擰到設備上，安裝起來(lái)非常方便。隔離型壓力/差壓變送器的制作工藝復雜，對材質(zhì)的要求較高，所以它的價(jià)格通常是普通型壓力和差壓變送器的3倍。

壓力變送器和差壓變送器單從名詞上來(lái)解釋就是測量的是壓力和兩個(gè)壓力的差，但是它們間接測量的參數是有很多的。如壓力變送器，除了測量壓力之外，它還可以測量容器設備內部的液位。在常壓容器測量液位時(shí)，需用一臺壓力變送器即可。當測量受壓容器液位時(shí)，則要用到兩臺壓力變送器，即一臺測量下限值，一臺測量上限值，將這兩臺壓力變送器的輸出信號進(jìn)行減法運算，即可測量出液位，一般選用差壓變送器。在容器設備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到很寬，一般情況下從絕壓0開(kāi)始可以做到100M Pa。

3. 壓力/差壓變送器的選型原則以及方法

壓力和差壓變送器的選型通常要根據安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性和應用介質(zhì)等多方面綜合考慮。實(shí)際應用中可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)的壓力和差壓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。在壓力/差壓變送器的選用上要充分注意參考以下幾點(diǎn)：

（1）以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標為基準，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，則必須選用隔離型變送器。

（2）在選型時(shí)還應要考慮到被測物料的介質(zhì)對膜盒金屬的腐蝕影響，一定要選好的膜盒材質(zhì)，否則使用后很短時(shí)間就會(huì )將外膜片腐蝕損壞，法蘭也會(huì )被腐蝕損壞造成設備和人身事故，所以壓力和差壓變送器的膜盒材質(zhì)的選擇尤其重要。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。

（3）在選型時(shí)也要考慮到被測介質(zhì)的溫度，如果物料介質(zhì)的溫度高達200℃~400℃，則要選用高溫型壓力和差壓變送器，否則變送器中的硅油會(huì )產(chǎn)生汽化膨脹，使測量不準確。

（4） 在選型時(shí)還要考慮到設備工作壓力等級，壓力和差壓變送器的壓力等級必須與應用場(chǎng)合相符合。從經(jīng)濟角度上來(lái)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。

（5）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的大。首先是保溫問(wèn)題，在北方的冬季溫度達到零下，會(huì )使得導壓管結冰，導致變送器無(wú)法工作甚至損壞，這就需要增加伴熱和保溫等措施。

（6）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、保溫是否良好等等。只要維護得好，大量使用普通型變送器一次性投資會(huì )節約很多。

（7）從選用壓力和差壓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定為變送器滿(mǎn)量程的1/4~3/4段，這樣準確度會(huì )有所保證，對于微差壓變送器來(lái)說(shuō)這將更為重要。實(shí)踐中有些應用場(chǎng)合（如液位測量）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。

（8）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，因根據其各自具有的特長(cháng)，應該根據設備裝置的具體條件：如集中操作程度； 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（如防爆、停電、氣源故障等）；環(huán)境條件及傳輸距離等等。來(lái)進(jìn)行綜合考慮和分析。一般來(lái)說(shuō)，下列條件以選用氣動(dòng)變送器為宜：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。而對于變送器至顯示調節單元間的距離超過(guò)150m 以上的； 大型企業(yè)要求高度集中管理的中央控制的； 設置有DCS計算機進(jìn)行控制及管理為對象的； 要求響應速度快的；信息處理及運算復雜的場(chǎng)合的，則應以選擇電動(dòng)變送器為宜。實(shí)際工作中，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。因此在壓力/差壓變送器的選型上就應當注意以下問(wèn)題：

（1）測量范圍、需要的精度及測量的功能上：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和差壓變送器；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；

（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；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。

（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）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；

（7）實(shí)際的工藝情況：應當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；

（8）還要看介質(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；而對于有些懸浮物、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；

（9）對于某些高黏度介質(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；

（10）其他要求，如環(huán)保及衛生等要求，工藝專(zhuān)利商的具體要求。當然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。

5. 結束語(yǔ)

隨著(zhù)智能壓力/差壓變送器技術(shù)的不斷發(fā)展，其也越來(lái)越多地被廣泛普及應用。因此綜上所述，壓力表以及壓力/壓差變送器的選型，從技術(shù)上要可行，經(jīng)濟上要合理，管理上要方便。