壓力儀表在選擇安裝使用等問題探討

一、壓力的定義和分類

　　壓力的定義： 這里的壓力概念，實際上指的是物理學上的壓強，即單位面積上所承受壓力的大小。 絕對壓力：以絕對壓力零位為基準，高于絕對壓力零位的壓力。正壓：以大氣壓力為基準，高于大氣壓力的壓力。負壓(真空)：以大氣壓力為基準，低于大氣壓力的壓力。 差壓：兩個壓力之間的差值。表壓：以大氣壓力為基準，大于或小于大氣壓力的壓力。 在工業(yè)過程控制與技術測量過程中，由于機械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機械強度以及生產(chǎn)方便等特性，使得機械式壓力表得到越來越廣泛的應用。機械壓力表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產(chǎn)生彈性變形。機械壓力表采用彈簧管(波登管)，膜片，膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類。所測量的壓力一般視為相對壓力。一般相對點選為大氣壓力。彈性元件在介質壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形，通過壓力表的齒輪傳動機構放大，壓力表就會顯示出相對于大氣壓的相對值(或高或低)。 在測量范圍內(nèi)的壓力值由指針顯示，刻度盤的指示范圍一般做成270度。

　　壓力儀表的分類：壓力表按其測量精確度，可分為精密壓力表、一般壓力表。精密壓力表的測量精確度等級分別為0.1、0.16、0.25、0.4級；一般壓力表的測量精確度等級分別為1.0、1.6、2.5、4.0級。

　　壓力表按其指示壓力的基準不同，分為一般壓力表、絕對壓力表、差壓表。一般壓力表以大氣壓力為基準；絕壓表以絕對壓力零位為基準；差壓表測量兩個被測壓力之差。

　　壓力表按其測量范圍，分為真空表、壓力真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。真空表用于測量小于大氣壓力的壓力值；壓力真空表用于測量小于和大于大氣壓力的壓力值；微壓表用于測量小于60000 Pa的壓力值；低壓表用于測量0~6MPa壓力值；中壓表用于測量10~60MPa壓力值；高壓表用于測量100MPa以上壓力值。 耐震壓力表的殼體制成全密封結構，且在殼體內(nèi)填充阻尼油，由于其阻尼作用可以使用在工作環(huán)境振動或介質壓力(載荷)脈動的測量場所。

　　帶有電接點控制開關的壓力表可以實現(xiàn)發(fā)訊報警或控制功能。帶有遠傳機構的壓力表可以提供工業(yè)工程中所需要的電信號(比如電阻信號或標準直流電流信號)。 隔膜表所使用的隔離器(化學密封)能通過隔離膜片，將被測介質與儀表隔離，以便測量強腐蝕、高溫、易結晶介質的壓力。

　　壓力表的彈性元件機械壓力表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產(chǎn)生彈性變形。機械壓力表采用彈簧管(波登管)、膜片、膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類。敏感元件一般是由銅合金、不銹鋼或由特殊材料制成。彈簧管(波登管)分為C型管、盤簧管、螺旋管等型式。一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火態(tài)具有很高的塑性，經(jīng)壓力加工冷作硬化及定性處理后獲得很高的彈性和強度。彈簧管在內(nèi)腔壓力作用下，利用其所具有的彈性特性，可以方便地將壓力轉變?yōu)閺椈晒茏杂啥说膹椥晕灰?。彈簧管的測量范圍一般在0.1MPa ~ 250MPa。

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　　膜片敏感元件是帶有波浪的圓形膜片，膜片本身位于兩個法蘭之間，或焊接在法蘭盤上或其邊緣夾在兩個法蘭盤之間。膜片一側受到測量介質的壓力。這樣膜片所產(chǎn)生的微小彎曲變形可用來間接測量介質的壓力。壓力的大小由指針顯示。膜片與波登管相比其傳遞力較大。由于膜片本身周圍邊緣固定，所以其防振性較好。膜片壓力表可達到很高的過壓保護(比如膜片貼附在上法蘭盤上)。膜片還可以加上保護鍍層以提高防腐性。利用開口法蘭、沖洗、開口等措施可用膜片壓力表測量粘度很大、不清潔的及結晶的介質。膜片壓力表的壓力測量范圍在1600Pa ~ 2.5 MPa。

 膜盒敏感元件由兩塊對扣在一起的呈圓形波浪截面的膜片組成。測量介質的壓力作用在膜盒腔內(nèi)側，由此所產(chǎn)生的變形可用來間接測量介質的壓力。壓力值的大小由指針顯示。膜盒壓力表一般用來測量氣體的微壓，并具有一定程度的過壓保護能力。幾個膜盒敏感元件疊在一起后會產(chǎn)生較大的傳遞力來測量極微小的壓力。膜盒壓力表的壓力測量范圍在250Pa ~ 60000Pa。

　　二、選擇壓力表的測量上限

　　1. 壓力表測量上限值的大小是根據(jù)彈簧管外廓尺寸、剛度和非線性條件設計的，測量上限值有 1×10 n 、 1.6×10 n 、 2.5×10 n 、 4×10 n 、 6×10 n 五種系列， n 是正整數(shù)、負整數(shù)或零。

　　2. 數(shù)字壓力表壓力范圍： -100kPa ～ 2kPa ～ 260MPa 。

　　3. 壓力表低于 1/3 量程部分準確度較低 , 不宜使用。選擇測量上限時，為了保證壓力表安全可靠地工作，維持其使用壽命，一般應大于最高使用壓力的 1/3 。

　　4. 選擇使用范圍時，按負荷狀況的通用性，應選用全量程的 1/3 ～ 2/3 為宜，因為這一使用范圍準確度較高，且在平穩(wěn)、波動兩種負荷下均可使用。使用范圍最高不得超過度盤滿刻度的 3/4 。

　　三、選擇壓力表的種類

　　1. 用于測量黏稠或酸堿等特殊介質時，應選用不銹鋼彈簧管、不銹鋼機芯、不銹鋼外殼或膠木外殼。按其所測介質不同，在壓力表上應有規(guī)定的色標，并注明特殊介質的名稱，如表 1 所示。氧氣表必須標以紅色 “ 禁油 " 字樣。

　　 2. 靠墻安裝時，應選用有邊緣的壓力表；直接安裝于管道上時，應選用無邊緣的壓力表；用于直接測量氣體時，應選用表殼后面有安全孔的壓力表。出于測壓位置和便于觀察管理的考慮，應選擇表殼直徑的大小。表邊位置和接頭位置與表殼公稱直徑的關系如表 2 所示。

　　3. 根據(jù)壓力表的用途可分為普通壓力表、氨壓力表、氧氣壓力表、電接點壓力表、遠傳壓力表、耐振壓力表、帶檢驗指針壓力表、雙針雙管或雙針單管壓力表、數(shù)顯壓力表、數(shù)字精密壓力表等。

　　四、選擇壓力表的準確度等級

　　1. 壓力表的準確度等級是反映被檢表與精密表進行比對中，指示值與真實值接近的準確程度。它等于******基本誤差絕對值與測量上限比值的百分數(shù)，是依據(jù)校驗中所產(chǎn)生誤差的大小來決定的。

　　2. 我國一般工業(yè)用壓力表共分為 4 個準確度等級，符合 JJG52-1999 《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程對壓力表擬定的允許誤差。這 4 個準確度等級是 :1 級、 1.6 級、 2.5 級、 4 級。允許誤差 ( 按測量上限的百分數(shù)計算) 分別為 ±1% 、 ±1.6% 、 ±2.5% 、 ±4% 。

　　3. 我國 2005 年新的數(shù)字壓力表檢定規(guī)程公布實施，符合 JJG875-2005 《數(shù)字壓力計檢定規(guī)程》。規(guī)定了壓力準確度分別為 ±0.01% 、 ±0.02% 、 ±0.05% 、 ±0.1% 、 ±0.2% 、 ±0.5% 、 ±1.0% 、 ±1.6% 。例如陜西創(chuàng)威科技有限公司生產(chǎn)的 CWY 系列數(shù)字壓力計的等級分別為 ±0.02% 、 ±0.05% 、 ±0.1% 、 ±0.2% 等。

　　4. 合理選擇壓力表準確度等級的方法 , 應根據(jù)生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟實用、檢測方法等提出的要求，按被測壓力最小值所要求的允許誤差來選擇準確度等級。

　　五、選擇壓力表的質量

　　1. 一般壓力表的彈簧管是具有一定橫截面形狀 ( 常用的有扁平圓和近似橢圓形兩種 ) ，彎曲成 “C" 形，而且能滿足一定彈性要求的管狀彈簧。如果彈簧管太小，就會影響壓力表的準確度等級。

　　2. 壓力表的示值超過允許誤差，就應該調修該表的示值調節(jié)螺釘，如果該表沒有示值調節(jié)螺釘，此表只能判為不合格。

　　3. 壓力表表盤分度線應均勻，指針指示端應能覆蓋最短分度線長度的 1/3 ～ 2/3 。

　　4. 帶有止銷的壓力表，在無壓力或真空時指針應緊靠止銷， “ 縮格 " 不得超過規(guī)定的允許誤差。

　　5. 壓力表表殼應能保護內(nèi)部機件不受污染，壓力表應裝有安全孔，安全孔上需有防塵裝置。

　　6. 數(shù)字壓力表。則要看整體結構的合理性、所選取的材質、電子元器件的老化工藝、長期穩(wěn)定性等。(附： 指針式精密壓力表與數(shù)字式壓力表比較 )

　　六、壓力表的安裝

　　1. 壓力表的安裝位置應符合安裝狀態(tài)的要求，表盤一般不應水平放置，安裝位置的高低應便于工作人員觀測。

　　2. 壓力表安裝處與測壓點的距離應盡量短，要保證完好的密封性，不能出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

　　3. 在安裝的壓力表前端應有緩沖器；為便于檢驗，在儀表下方應裝有切斷閥；當介質較臟或有脈沖壓力時，可采用過濾器、緩沖器和穩(wěn)壓氣等。

　　七、壓力表要定期進行檢修維護

　　1. 經(jīng)過一段時間的使用與受壓，壓力表機芯難免會出現(xiàn)一些變形和磨損，壓力表就會產(chǎn)生各種誤差和故障。為了保證其原有的準確度而不使量值傳遞失真，應及時更換，以確保指示正確、安全可靠。

　　2. 壓力表要定期進行清洗。因為壓力表內(nèi)部不清潔，就會增加各機件磨損，從而影響其正常工作，嚴重的會使壓力表失靈、報廢。

　　3. 在測壓部位安裝的壓力表，根據(jù) JJG52-1999 規(guī)定，它的檢定周期一般不超過半年。

　　4. 測壓部位介質波動大，使用頻繁，準確度要求較高，以及對安全因素要求較嚴的，可按具體情況將檢定周期適當縮短

　　八、壓力(差壓)檢測儀表的正確選用

　　壓力檢測儀表的正確選用主要包括確定儀表的型式、量程、范圍、準確度和靈敏度、外形尺寸以及是否需要遠傳和具有其他功能，如指示、記錄、調節(jié)、報警等。

　　選用的主要依據(jù):

　　1.工藝生產(chǎn)過程對測量的要求，包括量程和準確度。在靜態(tài)測試(或變化緩慢)的情況下，規(guī)定被測壓力的******值選用壓力表滿刻度值的三分之二；在脈動(波動)壓力的情況下，被測壓力的******值選用壓力表滿刻度值的二分之一。

　　常用壓力檢測儀表的準確度等級有0.4級、1.0級、1.5級和2.5級4個級等，應從生產(chǎn)工藝準確度要求和最經(jīng)濟角度選用。儀表的******允許誤差是儀表的量程與準確度等級百分比的乘積，如果誤差值超過工藝要求準確度，則需更換準確度高一級的壓力儀表。

　　2.被測介質的性質，如狀態(tài)(氣體、液體)、溫度、粘度、腐蝕性、玷污程度、易燃和易爆程度等。如氧氣表、乙炔表，帶有“禁油”標志，專用于特殊介質的耐腐蝕壓力表、耐高溫壓力表、隔膜壓力表等。

　　3.現(xiàn)場的環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、腐蝕情況、振動、潮濕程度等。如用于振動環(huán)境條件的防震壓力表。

　　4.適于工作人員的觀測。根據(jù)檢測儀表所處位置和照明情況選用表徑(外形尺寸)不等的儀表。

　　5．量程選擇

　　在測穩(wěn)定壓力時，一般壓力表******量程選擇接近或大于正常壓力測量值的1.5倍;

　　在測脈動壓力時，一般壓力表******量程選擇接近或大于正常壓力測量值的2倍;

　　在測機泵出口壓力時，一般壓力表******量程選擇接近機泵出口******壓力值;

　　在測高壓壓力時，一般壓力表******量程選擇應大于******壓力測量值的1.7倍;

　　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。

　　6.型式選擇

　　測壓>0.4MPa時，可選用彈簧管壓力表;

　　測壓<0.04MPa時，可選用波紋管和膜盒壓力表;

　　測粘稠、易結晶、腐蝕性、含固體顆粒的場合，可采用膜片壓力表或附帶化學密封裝置;

　　測蒸汽或高于60℃的介質壓力測量應選擇不銹鋼壓力表或安裝冷凝圈;

　　脈動壓力測量應附加阻尼器或耐震壓力表;

　　測含有粉塵氣體時應設置除塵器;

　　測含有液體的氣體壓力時應設置氣液分離器;

　　測某些化工介質應選用專用壓力表：對含氨介質壓力測量采用氨用壓力表，對含氧氣壓力測量采用氧氣壓力表，對乙炔壓力測量采用乙炔壓力表，對含硫介質壓力采用抗硫壓力表;

　　高壓壓力表(大于10MPa)應有泄壓安全設施。

　　九、壓力(差壓)檢測儀表的檢定和校準

　　儀表在使用之前，必須檢定和校準。長期使用的儀表也應定期檢定，其周期應視使用頻繁程度和重點程度而定。當儀表帶有遠距離傳送系統(tǒng)及二次儀表時，應連同二次儀表一起檢定、校準。

　　十、壓力(差壓)檢測儀表的正確安裝及有關事項

　　進行壓力檢測，實際上需要一個測量系統(tǒng)來實現(xiàn)。要做到準確測量，除對儀表進行正確選擇和檢定(校準)外，還必須注意整個系統(tǒng)的正確安裝。如果只是儀表本身準確，其示值并不能完全代表被測介質的實際參數(shù)，因為測量系統(tǒng)的誤差并不等于儀表的誤差。

　　系統(tǒng)的正確安裝包括取壓口的開口位置、連接導管的合理鋪設和儀表安裝位置的正確等。

　　1.取壓口的位置選擇

　　(1)避免處于管路彎曲、分叉及流束形成渦流的區(qū)域。(2)當管路中有突出物體(如測溫元件)時，取壓口應取在其前面。(3)當必須在調節(jié)閥門附近取壓時，若取壓口在其前，則與閥門距離應不小于2倍管徑；若取壓口在其后，則與閥門距離應不小于3倍管徑。(4)對于寬廣容器，取壓口應處于流體流動平穩(wěn)和無渦流的區(qū)域?？傊?，在工藝流程上確定的取壓口位置應能保證測得所要選取的工藝參數(shù)。

　　2.連接導管的鋪設

　　連接導管的水平段應有一定的斜度，以利于排除冷凝液體或氣體。當被測介質為氣體時，導管應向取壓口方向低傾；當被測介質為液體時，導管則應向測壓儀表方向傾斜；當被測參數(shù)為較小的差壓值時，傾斜度可再稍大一點。此外，如導管在上下拐彎處，則應根據(jù)導管中的介質情況，在最低點安置排泄冷凝液體裝置或在最高處安置排氣裝置，以保證在相當長的時間內(nèi)不致因在導管中積存冷凝液體或氣體而影響測量的準確度。冷凝液體或氣體要定期排放。

　　3.測壓儀表的安裝及使用注意事項

　　(1)儀表應垂直于水平面安裝；(2)儀表測定點與儀表安裝處在同一水平位置，否則考慮附加高度誤差的修正；(3)儀表安裝處與測定點之間的距離應盡量短，以免指示遲緩；(4)保證密封性，不應有泄漏現(xiàn)象出現(xiàn)，尤其是易燃易爆氣體介質和有毒有害介質。

　　儀表在下列情況使用時應加附加裝置，但不應產(chǎn)生附加誤差，否則應考慮修正。(1) 為了保證儀表不受被測介質侵蝕或粘度太大、結晶的影響，應加裝隔離裝置；(2)為了保證儀表不受被測介質的急劇變化或脈動壓力的影響，加裝緩沖器。尤其在壓力劇增和壓力陡降，最容易使壓力儀表損壞報廢，甚至彈簧管崩裂，發(fā)生泄漏現(xiàn)象；(3)為了保證儀表不受振動的影響，壓力儀表應加裝減振裝置及固定裝置；(4)為了保證儀表不受被測介質高溫的影響，應加裝充滿液體的彎管裝置；(5)專用的特殊儀表，嚴禁他用，也嚴禁在沒有特殊可靠的裝置上進行測量，更嚴禁用一般的壓力表作特殊介質的壓力測量；(6)對于新購置的壓力檢測儀表，在安裝使用之前，一定要進行計量檢定，以防壓力儀表運輸途中震動、損壞或其它因素破壞準確度。