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壓力變送器的原理和選型技巧

閱讀：1718 發(fā)布時間：2019-9-30

壓力變送器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成氣動信號或電動信號進(jìn)行控制和遠(yuǎn)傳的設(shè)備。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4~20mADC等）,，以供給指示報警儀、記錄儀,、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量,、指示和過程調(diào)節(jié)。

基本介紹

壓力變送器（圖1）

壓力變送器是工業(yè)實踐中為常用的一種傳感器,，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,，涉及水利水電、鐵路交通,、智能建筑,、生產(chǎn)自控、航空航天,、軍工,、石化、油井,、電力,、船舶、機床,、管道等眾多行業(yè),。

壓力變送器有電動式和氣動式兩大類。電動式的統(tǒng)一輸出信號為0～10mA,、4～20mA或1～5V等直流電信號,。氣動式的統(tǒng)一輸出信號為20～100Pa的氣體壓力。

壓力變送器按不同的轉(zhuǎn)換原理可分為力(力矩)平衡式,、電容式,、電感式、應(yīng)變式和頻率式等,，下面簡單介紹幾種壓力(差壓)變送器的原理,、結(jié)構(gòu),、使用、檢修和校驗等知識,。 [2]

壓力變送器的主要作用把壓力信號傳到電子設(shè)備,，進(jìn)而在計算機顯示壓力其原理大致是：將水壓這種壓力的力學(xué)信號轉(zhuǎn)變成電流（4-20mA）這樣的電子信號壓力和電壓或電流大小成線性關(guān)系，一般是正比關(guān)系,。所以,，變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大由此得出一個壓力和電壓或電流的關(guān)系式壓力變送器的被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室,，低壓室壓力采用大氣壓或真空,，作用在δ元（即敏感元件）的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè),。

壓力變送器是由測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器,。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移,，其位移量和壓力差成正比,，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié),。

工作原理

壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應(yīng)變片,，電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的壓力轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。電阻應(yīng)變片應(yīng)用多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種,。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種,。通常是將應(yīng)變片通過特殊的黏合劑緊密地粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時,，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化,。

主要性能

1,、使用被測介質(zhì)廣泛，可測油,、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物,，具有一定的防腐能力；

2,、高準(zhǔn)確度,、高穩(wěn)定性、選用進(jìn)口原裝傳感器,，線性好,，溫度穩(wěn)定性高；

3、體積小,、重量輕,、安裝、調(diào)試,、使用方便,；

4、不銹鋼全封閉外殼,，防水好；

5,、壓力傳感器直接感測被測液位壓力,，不受介質(zhì)起泡、沉積的影響,。

主要優(yōu)點

1,、壓力變送器具有工作可靠、性能穩(wěn)定等特點,；

2,、V/I集成電路，外圍器件少,，可靠性高,，維護簡單、輕松,，體積小,、重量輕，安裝調(diào)試極為方便,；

3,、鋁合金壓鑄外殼，三端隔離,，靜電噴塑保護層,，堅固耐用；

4,、4-20mA DC二線制信號傳送,，抗干擾能力強，傳輸距離遠(yuǎn),；

5,、LED、LCD,、指針三種指示表頭,，現(xiàn)場讀數(shù)十分方便。可用于測量粘稠,、結(jié)晶和腐蝕性介質(zhì),；

6、高準(zhǔn)確度,，高穩(wěn)定性,。除進(jìn)口原裝傳感器已用激光修正外，對整機在使用溫度范圍內(nèi)的綜合性溫度漂移,、非線性進(jìn)行精細(xì)補償,。

選型規(guī)則

1．根據(jù)要測量壓力的類型

壓力類型主要有表壓、絕壓,、差壓等,。表壓是指以大氣為基準(zhǔn)，小于或大于大氣壓的壓力,；絕壓是指以壓力零位為基準(zhǔn),，高于壓力；差壓是指兩個壓力之間的差值,。

2．根據(jù)被測壓力量程

一般情況下,，按實際測量壓力為測量范圍的80%選取。

要考慮系統(tǒng)的大壓力,。一般來說,，壓力變送器器壓力范圍大值應(yīng)該達(dá)到系統(tǒng)大壓力值的1．5倍。一些水壓和過程控制,，有壓力尖峰或者連續(xù)的脈沖,。這些尖峰可能會達(dá)到“大”壓力的5倍甚至10倍，可能造成變送器的損壞,。連續(xù)的高壓脈沖,，接近或者超過變送器的大額定壓力，會縮短變送器的實用壽命,。但提高變送器額定壓力會犧牲變送器的分辨率,。可以在系統(tǒng)中使用緩沖器來減弱尖峰,，這會降低傳感器的響應(yīng)速度,。

壓力變送器一般設(shè)計成能在2億個周期中承受大壓力而不會降低性能。在選擇變送器時可在系統(tǒng)性能與變送器壽命之間找到一個折中的解決方案,。

3．根據(jù)被測介質(zhì)

按測量介質(zhì)的不同,，可分為干燥氣體、氣體液體,、強腐蝕性液體,、黏稠液體,、高溫氣體液體等，根據(jù)不同的介質(zhì)正確選型,，有利于延長變送器的使用壽命,。

4．根據(jù)系統(tǒng)的大過載

系統(tǒng)的大過載應(yīng)小于變送器的過載保護極限，否則會影響變送器的使用壽命甚至損壞變送器,。通常壓力變送器的安全過載壓力為滿量程的2倍,。

5．根據(jù)需要的準(zhǔn)確度等級

變送器的測量誤差按準(zhǔn)確度等級進(jìn)行劃分，不同的準(zhǔn)確度對應(yīng)不同的基本誤差限(以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示),。實際應(yīng)用中,，根據(jù)測量誤差的控制要求并本著使用經(jīng)濟的原則進(jìn)行選擇。

6．根據(jù)系統(tǒng)工作溫度范圍

測量介質(zhì)溫度應(yīng)處于變送器工作溫度范圍內(nèi),，如超溫使用,，將會產(chǎn)生較大的測量誤差并影響變送器的使用壽命；在壓力變送器的生產(chǎn)過程中,，會對溫度影響進(jìn)行測量和補償,，以確保其受溫度影響產(chǎn)生的測量誤差處于準(zhǔn)確度等級要求的范圍內(nèi),。在溫度較高的場合,，可以考慮選擇高溫型壓力變送器或采取安裝冷凝管、散熱器等輔助降溫措施,。

7．根據(jù)測量介質(zhì)與接觸材質(zhì)的兼容性

在某些測量場合,，測量介質(zhì)具有腐蝕性，此時需選用與測量介質(zhì)兼容的材料或進(jìn)行特殊的工藝處理,，確保變送器不被損壞,。

8．根據(jù)壓力接口形式

通常以螺紋連接(M20×1．5)為標(biāo)準(zhǔn)接口形式。

9．根據(jù)供電電源和輸出信號

通常壓力變送器采用直流電源供電,，提供多種輸出信號選擇,，包括4～20mA．DC；,、0～5V．DC,、1～5V．DC、0～10mA．DC等,，可以有232或485數(shù)字輸出,。

10．根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境情況及其他

是否存在振動及電磁干擾等，選型時應(yīng)提供相關(guān)信息,，以便采取相應(yīng)處理,。在選型時，其他如電氣連接方式等也可以根據(jù)具體情況予以考慮,。

正確使用

壓力傳感器使用過程應(yīng)注意考慮下列情況：

1,、防止變送器與腐蝕性或過熱的介質(zhì)接觸；

2、防止渣滓在導(dǎo)管內(nèi)沉積,；

3,、測量液體壓力時，取壓口應(yīng)開在流程管道側(cè)面,，以避免沉淀積渣,；

4、測量氣體壓力時,，取壓口應(yīng)開在流程管道頂端,，并且變送器也應(yīng)安裝在流程管道上部，以便積累的液體容易注入流程管道中,；

5,、導(dǎo)壓管應(yīng)安裝在溫度波動小的地方；

6,、測量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時,，需接加緩沖管（盤管）等冷凝器，不應(yīng)使變送器的工作溫度超過極限,；

7,、冬季發(fā)生冰凍時，安裝在室外的變送器必需采取防凍措施,，避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹,，導(dǎo)至傳感器損壞；

8,、測量液體壓力時,，變送器的安裝位置應(yīng)避免液體的沖擊（水錘現(xiàn)象），以免傳感器過壓損壞,；

9,、接線時，將電纜穿過防水接頭（附件）或繞性管并擰緊密封螺帽,，以防雨水等通過電纜滲漏進(jìn)變送器殼體內(nèi),。

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