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1、前言

        壓力是重要的工業參數之一 , 正確測量和控制壓力對保證生產工藝過程的安全性和經濟性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應用在流量和液位的測量中。壓力變送器的任務是將檢測出來的非電量（物理量）大小轉換為相應的電信號，傳輸到顯示儀表中進行監視和控制。

 

        20 世紀 80 年代中末期，國內開始引進國外生產的壓力變送器，主要是非智能的，在選購變送器時，要根據生產工藝過程的不同壓力檢測點的壓力，來選擇不同壓力變送器的量程，由于被測壓力點數量多，訂貨時所定壓力變送器的規格多，同時在備件上造成很大的資金積壓。由于早期的壓力變送器沒有微處理器進行各種性能的補償，容易受到環境的影響，造成儀表的漂移和測量不準確。

 

        美國霍尼韋爾（HONEYWELL）公司于 1983 年好家率先向全shijie推出智能化現場儀表 ST3000 100 系列全智能壓力變送器，這是對傳統現場儀表的一次深刻變革！它為工業自動化儀表及其系統應用，向更高層次的發展奠定了基礎，全智能變送器的問世，開創了現場儀表的新紀元。

 

        美國霍尼韋爾公司在 92 年 4 月向中國推出了 ST3000/900 系列全智能變送器，它具有數字式全智能變送器的全部優越性能，而價格接近傳統模擬式常規變送器。1997 年底，霍尼韋爾公司又推出可測高溫的壓力變送器，現場環境溫度#高可達150℃。通過使用專用的手操器，可以對運行中的變送器進行零點、量程、變送器的工作溫度、使用單位等很多參數的監測和修改，非常的方便。20 世紀 90 年代中末期，引進的壓力變送器的幾乎是數字式全智

能變送器，在此基礎上，國內有不少廠家與國外的公司合作，生產智能儀表。

 

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上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表，壓力或差壓變送器的精度為0.1 級，量程范圍為 100：1 或 50:1，時間常數在 0 ～ 36s 可調，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，還在電流信號的的基礎上傳輸雙向數字通訊信號。模擬、數字兩種信號方式同時使用一對電纜，通過手持操作器，可以非常方便地對 1500m 之內的現場變送器進行各種工作參數的設定、量程調整以及向變送器加入信息數據。智能型壓力變送器具有自修正、自補償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能，大大提高了變送器的精que度，簡化了調整、校準與維護過程，通過通訊使變送器與計算機控制系統直接組態。

2.1 智能壓力變送器的主要特點

2.1.1 具有自動補償能力

        可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償。可自診斷，通電后可對傳感器進行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。數據處理方便準確，可根據內部程序自動處理數據，如進行統計處理、去除異常數值等。

 

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據，還可將信息反饋至傳感器，從而對測量過程進行調節和控制。可進行信息存儲和記憶，能存儲傳感器的特征數據、組態信息和補償特性等。

 

2.1.3 具有數字量接口輸出功能

        可將輸出的數字信號方便地和計算機或現場總線等連接。

 

2.2 壓力單位換算

        在國際單位制中，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，代號為 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，它們之間的轉換關系見表 2.2。

 

3、壓力變送器的安裝

3.1 測壓點的選擇

        ⑴所選擇的測壓點能反映被測壓力的真實情況。

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

        ⑶測量流動介質的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直。

        ⑷測量氣體時，取壓點應在管道上方，使導壓管內不存液體。

        ⑸測量液體壓力時，取壓點應在管道下部，使導壓管內不存氣體。

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

        ⑺測量蒸汽壓力時應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接和測壓元件接觸。

 

3.2 壓力變送器安裝注意事項

        ⑴壓力變送器應安裝在易觀察和檢修的地方。

        ⑵安裝地點應力求避免振動和高溫影響。

        ⑶避免安裝在腐蝕性環境中。

        ⑷當被測介質易冷凝或凍結時，必須加保溫伴熱管線。

        ⑸取壓口到變送器之間應裝截止閥，應靠近取壓口。

        ⑹壓力變送器的連接處應加裝密封墊片和聚四氟膠帶，一般低于80℃及 2Mpa 時用石棉紙或鋁片，溫度及壓力（50MPa）更高時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，這種安裝方式簡單，用材少。如圖 3.3-1所示。

        ⑵法蘭安裝，主要應用于液位測量，利用液體的靜壓力對液位進行測量。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，安裝維護方便，以往在露天的位置使用儀表箱作為保護壓力變送器免遭粉塵、雨淋，但現在的壓力變送器的防護做的很好，防護等級在 IP65，工作的環境溫度－40～＋75℃，耐震動、防塵、防雨，5年免維護。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備的旁邊。

        在管道上安裝的取氣裝置（實際上是一個Φ50～75mm的金屬管）焊接此管時，焊接角度#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，在檢查取氣管時便于打開，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裝有 4 個儀表閥門，（如果是被測壓力低的空氣管道，可以省去取氣管上部的儀表閥門。這個閥門一般稱作一次閥門，但是測量高壓氣體和水的測量不能省去此閥門）。壓力變送器工作時打開取氣管道上部的閥門，打開三通上部的閥門，一般稱為二次門，關閉#下部的閥門，一般稱為排氣閥門，緩慢打開接壓力變送器的閥門，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

 

        由于被測的是兩個管路的壓力差，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，壓差變送器的兩個進氣管分為高壓進氣口（H）和低壓進氣口（L），不要接錯，否則測量不正確，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雜，因為所測量的氣體或液體在流經測量元件上（變徑測量裝置，如文丘里管），在變徑處的兩邊會產生不同的壓力，通過壓差變送器測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關緊，不得讓被測氣體或液體流入，三閥組中間的儀表閥門打開，然后緩慢地打開取氣管上部兩個一次門、二次閥門，管道壓力通過中間的閥門使被測壓力兩端的壓力平衡。之后分別打開連接三閥組兩邊的閥門，#后關閉中間的儀表閥門，#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，就要對儀表取氣管道進行清理，處理過程如下：

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

 

        如果被測壓力為正壓，清理此處的積灰一定要注意安全，側身松開絲堵，一般情況下，由于正壓的關系，積灰能從管子內部沖出來，管道內如果是負壓則比較安全，清掃完畢，恢復正常取氣狀態。在清掃差壓變送器取氣儀表管道時，一定要事先將壓差變送器脫離正常測量狀態，操作方法與投入運行狀態相反，清掃管道時的安全注意事項如前所述。如果被測量是高壓、高溫流體、氣體，則必須注意人身和設備的安全。

 

3.6 壓力變送器的接線

        目前，壓力變送器更多的用于 DCS 控制系統中，在現場安裝的壓力變送器均帶有 4 ～ 20mA 輸出和數字通訊功能，通過屏蔽電纜連接到現場電力室模件柜 AI 模件的輸入端。

        手操器使用非常方便，可以在現場電力室內的 DCS 模件柜相應的端子上使用。通過手操器，可以檢查和設置壓力變送器的零點、量程、變送器工作點的溫度、工程壓力單位的選擇，如 Pa、Bar 等工作情況，例如某一壓力點的零點或量程需要改變，在電力室就可以通過使用手操器輕松改變。如圖 3.6 所示。