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压力测量相关问题解答
sunjiazheng 发表于 2006/4/28 14:05:47 1795 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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有关压力的一些解释：
1、 大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。
2、 差压（压差）：两个压力之间的相对差值。
3、 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。
绝对压力是相对零压力而言的压力。
4、 表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压＞0。
5、 负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压＜0。
6、 静态压力：一般理解为“不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值”。
7、 动态压力：和“静态压力”相对应，“随时间快速变化的压力，即动压是指单位体积的流体所具有的动能大小。”通常用1/2ρν2计算。
式中ρ—流体密度；v—流体运动速度。”
HART协议和现场总线技术有哪些异同？
HART和现场总线技术都可以实现对现场设备的状态、参数等进行远程访问。同时，两种技术都支持在一条总线上连接多台设备的联网方式。HART和现场总线都采用设备描述，实现设备的互操作和综合运用。所以，它们之间有一定的相似之处。
它们之间的不同有以下四点：
1）现场总线采用真正的全数字通信，而HART是以FSK方式叠加在原有的4～20mA模拟信号上的，因此可以直接联入现有的DCS系统中而不需要重新组态；
2）现场总线多采用多点连接，HART协议一般仅在做监测运用的时候才会采用多点连接方式；
3）用现场总线组成的控制系统中，设备间可以直接进行通信，而不需要经过主机干预；
4）现场总线设备相对HART设备而言，可以提供更多的诊断信息。
所以现场总线设备适用于高速的网络控制系统中，而HART设备的优越性则体现在与现有模拟系统的兼容上。
智能压力/差压变送器较模拟变送器有什么优越性？
智能化仪表的优越性主要有：
对仪表制造过程——简化调校过程、补偿传感器缺陷（如线性化、环境因素补偿等）、提高仪表性能、降低制造成本、可形成多参数复合仪表。
对仪表安装调试过程——简化安装调试过程（如对线、清零）、降低安装调试成本。
对仪表运行过程——提高测量质量、有利于进行软测量、便于仪表的维护校验和资产管理（需要系统和设备管理软件的支持）。
压力/差压变送器有哪些选型原则？
在压力/差压变送器的选用上主要依据：以被测介质的性质指标为准，以节约资金、便于安装和维护为参考。如被测介质为高黏度易结晶强腐蚀的场合，必须选用隔离型变送器。
在选型时要考虑它的介质对膜盒金属的腐蚀，一定要选好膜盒材质，变送器的膜盒材质有普通不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢、钽膜盒材质等。
在选型时要考虑被测介质的温度，如果温度高一般为200℃～400℃，要选用高温型，否则硅油会产生汽化膨胀，使测量不准。
在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必须与应用场合相符合。从选用变送器测量范围上来说，一般变送器都具有一定的量程可调范围，最好将使用的量程范围设在它量程的1/4～3/4段，这样精度会有保证，对于微差压变送器来说更是重要。实践中有些应用场合（液位测量）需要对变送器的测量范围迁移，根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量，迁移有正迁移和负迁移之分。
为何变送器输出固定在20.8mA？如何解决？
变送器输出固定在20.8mA，表示当前主过程变量大于传感器的设定量程上限，仪表处于输出饱和状态。可以进行以下几项检查：
1）检查设定的传感器量程上限或传感器极限量程是否大于或等于当前被测信号，确定所选的传感器型号和设定量程的正确性；
2）检查导压管是否存在泄漏或堵塞，如果使用引压阀，检查阀门是否完全打开；
3）确认引入的被测信号是稳定的输入量；如果被测量是液体，确认不存在残留气体；如果被测量事干燥气体，确认不存在液体；
4）检查传感器法兰测是否存在沉淀，法兰是否有被腐蚀现象；
5）如果是远传法兰型变送器，检查两个被测信号间是否存在位差，计算由位差所引起的差压是否大于传感器量程；
6）检查供电电源是否在12V～24VDC之间；
7）利用手持操作器对仪表进行自检和参数读取，检验是否智能电子部件故障或未经初始化。
变送器的维护包括哪些工作？
变送器的维护工作主要包括以下几个方面：
1) 巡回检查：
仪表指示情况，仪表示值有无异常；
气动变送器气源压力是否正常；
电动变送器电源电压是否正常；
环境温度、湿度、清洁状况；仪表和工艺接口、导压管和阀门之间有无泄漏、腐蚀。
2) 定期维护：
定期检查零点，定期进行校验；
定期进行排污、排凝、放空；
定期对易堵介质的导压管进行吹扫，定期灌隔离液。
3) 设备大检查：
检查仪表使用质量，达到准确、灵敏，指示误差、静压误差符合要求，零位正确；
仪表零部件完整无缺，无严重锈垢、损坏，铭牌清晰无误，紧固件不得松动，接插件接触良好，端子接线牢固；
技术资料齐全、准确、符合管理要求。
选择应变计系列的注意事项：
1、应变计敏感栅和基底材料的选择：
60℃以内、长时间、最大应变量在10um/m以下的应变测量，一般选用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛或聚酰亚胺为基底的应变计(BE、ZF、BA系列)；150℃以内的应变测量，一般选用以康铜、卡玛合金箔为敏感栅、聚酰亚胺为基底的应变计(BA系列)；60℃以内高精度传感器常用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛为基底的应变计(BF、ZF系列)。
2、应变计敏感栅长度的选择：
应变计在加载状态下的输出应变是敏感栅区域的平均应变。为了获得真实的测量值，通常应变计的栅长应不大于测量区域半径的1/5-1/10。栅长较长的应变计具有易干粘贴和接线、散热性好等优点，对应变计的性能有一定的改善作用，但应根据实际测量需要进行选择，对于应变场变化不大和一般传感器用途，我们推荐用户选用栅长3-6mm的应变计。如果对非均匀材料(如混凝土、铸铁、铸钢等)进行应变测量，应选择栅长不小于材料的不均匀颗粒尺寸的应变计，以便比较真实地反映结构内的平均应变。对于应变梯度大的应变测量，应尽量选用敏感栅长度较小的应变计。
3、应变计电阻的选择：
应变计电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。对于传感器一般推荐选用350Ω、1000Ω电阻的应变计。对于应力分布试验、应力测试、静态应变测量等，应尽量选用与仪器相匹配的阻值，一般推荐选用120Ω、350Ω的应变计。
4、应变计敏感栅结构型式的选择：
测量未知主应力方向试件的应变或测量剪应变时选用多轴应变计，前者可用三轴互相夹角为45°，或60°，或120°度等的应变计，后者用夹角为90°的二轴应变计；测量已知主应力方向试件的应变时，可选用单轴应变计；用于压力传感器的应变计可选用圆形敏感栅的多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的5-10个敏感栅的多轴应变计。
5、应变计蠕变补偿标号的选择：
应变计蠕变标号的选择可参照蠕变自补偿应变计的简介。
6、应变计温度自补偿系数的选择：
应变计温度自补偿系数的选择可参照温度自补偿应变计的简介。
7、应变计接线方式的选择：
用户可根据需要选择相应的接线方式，并在订货型号中注明。如选用本资料
中标注的标准引线焊接方式，则可以省略，不需专门注明。
应变计补偿功能简介及其选用方法
1.温度补偿功能
应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上，试件可以自由膨胀并不受外力作用，在缓慢升（或降）温的均匀温度场内，由温度变化引起的指示应变称为热输出。热输出是由应变计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料与被测试件材料之间线膨胀系数的差异共同作用、迭加的结果，可由以下公式表示：
ξ t=[(αt/k)+βe-βg)]△t
式中αt、βg分别为应变计敏感栅材料的电阻温度系数(1/C)和线膨胀系数(1/C),K为应变计的灵敏系数,βe为试件的线膨胀系数(1/C),△t为偏离参考温度的温度变化量(C)。
热输出是静态应变测量中最大的误差源，而且应变计的热输出分散随着热输出值的增大而增大。当测试环境存在温度梯度或瞬变时，这种差异就更大。因此，理想的情况是应变计的热输出值超于零，满足这一要求的应变计称为温度自补偿应变计。
通过调整合金成配比，改变冷轧成型压缩率以及适当的热处理，可以使敏感栅材料的内部晶体结构重新组合，改变其电阻温度系数，从而使应变计的热输出超过零,实现对弹性元件的温度自补偿。
2.蠕变自补偿功能
传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微蠕变特性，表现为传感器的输出随时间增加而增加（正蠕变）。电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘弹性，使应变计的输出随时间的增加而减少；而敏感栅材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的增加而增加，迭加后的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正或负的蠕变特性，其方向和数值可以通过改变敏感栅结构设计、调整基底材料配比及关键工艺参数加以调节。在弹性体确定后选择蠕变与弹性体固有蠕变数值相等但方向相反的应变计，就能对弹性体本身的不完善性进行补偿。同理，对传感器制造过程中其他因素引入的蠕变误差也可以用此方法进行调整，并把传感器的综合蠕变数值控制在最小范围内，这就是应变计蠕变补偿的基本原理。我厂批量提供数十种形成蠕变梯度的应变计系列（相临标号之间蠕变相差0.01-0.015%F。S/30min）供传感器制造厂家选用。
3.弹性模量自补偿功能
材料的弹性模量一般随着环境温度的升高而下降。根据虎克定律ε=δ/E，在载荷不变的情况下，随着温度的升高构件的变形量将增大，因而应变计所测量的应变ε也随之增加，这时，如果应变计的灵敏系数K能随温度升高而适当降低，根据R/R=Kε，将会是应变计的输出不随温度改变，从而实现弹性模量补偿，这类应变计就称为弹性模量自补偿应变计。
弹性模量自补偿应变计能起到普通应变计和弹性模量补偿电阻器的共同作用，将自动消除传感器因弹性模量随温度变化所造成的测量误差。如果弹性模量自补偿应变计与弹性体材料良好匹配，则传感器温度灵敏度漂移可优于0.001%F.S。他于目前常用的串联弹性模量补偿电阻器降低拱桥电压的方法相比，具有补偿精度高、稳定性好、灵敏度高、传感器制造工艺简单、成本低等优点。但单纯弹性模量自补偿应变计存在以下问题：应变计热输出值较大，致使传感器输出电阻温度系数超差，零点温度漂移较大。我厂经过多年研究，研制并开发生产出温度自补偿与弹性模量自补偿兼顾型应变计，尤其是半桥和全桥应变计因温度性能比较好而受用户欢迎，被广泛采用。
仪表防腐知识相关问题解答
测温仪表的保护套管可采用哪些防腐措施？需要注意哪些问题？
测温仪表的测量元件一般都是装在保护套管内，再插入工艺管道或设备内，其防腐措施主要是选用相应耐腐材料，根据介质的腐蚀性质作如下选择：
1.选用耐腐性能好的金属或合金材料做保护套管，例如钛、钽、铝2钛耐酸钢、镍基合金等；
2.如果测温元件是热电偶或热电阻，采用贵金属作防腐材料，则可做成铠装式，以节约材料；
3.当金属或合金不耐高温腐蚀介质时，可选用石英玻璃作保护套管，可耐温1000℃以上； 4.也可在普通金属保护套管外面电镀、喷涂、衬胶等，温度在200℃以下可采用涂三氟氯乙烯或聚四氟乙烯，当补涂非金属材料时，涂层不宜太厚，以免影响传热。
压力表有哪些防腐措施？
1.对一般腐蚀介质，如果不锈钢弹簧管能耐1～2年的腐蚀，则可选作氨用压力表，安装时，导压管要短，缓冲盘管改用缓冲罐，以防杂质堵塞。
2.如果介质对不锈钢及铜有旨腐蚀，可将缓冲罐改用隔离罐，加入耐腐蚀的隔离液。隔防液的种类可根据被测介质的性质选用，但要求使用半年以上不变质为好。若普通隔离液都不能适用时，可用氟氯油作隔离液，但价格很贵，因此隔离罐要做得小，拆装时要回收氟油重复使用。
3.可采用隔膜式压力表，目前有钼2钛和钽片，膜片与弹道管之间用甲基硅油传送压力，最小量程可做到0～100kPa，如果膜片材料还不耐腐，则可加一层F46（聚全氟乙丙烯）膜片，但仪表灵敏底有所降低。也可直接用F46作隔离膜片，但要注意介质的渗透性，传递液可选用氟油，则可起双重隔离作用。
氢气是不是腐蚀性介质？
氢气不是腐蚀性介质，但它有渗透能力，因为氢分子很小，它会进入金属的晶格里面，使金属鼓泡（称为“氢脆”）。这种现象对于较厚的金属来说，也许问题不大，但对于只有0.1mm厚的变送器膜盒中的隔离膜片来说，氢的渗透就显得十分重要。因为有的氢分子甚至会透壶金属膜片，进入填充液内部，从而使填充液中含有气体，影响仪表性能。
解决氢渗透的办法是在金属膜片表面镀层。日本xx公司新推出的FCX-AX变送器，就是在膜盒的SUS316L隔离膜片上镀了两层镀层，先镀了一层陶瓷，然后再在陶瓷上镀黄金，目的就是抑制氢的渗透。
液位传感器种类繁多，该如何选择呢？
首先应该考虑到测量介质（汽/液，混浊度，粘滞度、腐蚀性），接着是测试方式：接触/非接触；外部环境要求；温湿度，振动频率、耐辐射、安装方式（轴向影响）、便于安装替换/清洗/检修/使用寿命；输出信号，传输速率/距离/方式等，价格因素也非常重要，不仅要注意硬性成本，还要考虑到软性成本。