送器在化工、煉油等生產過程中，經常需要對壓力和真空度進行檢測和控制。根據生產過程的不同要求有的需要檢測比大氣壓力高很多的高壓，例如高壓聚乙烯要在150Mpa的壓力下進行反應。而有的生產過程卻需要檢測比大氣壓力低的真空度，例如煉油廠的減壓蒸餾則需要在一定的負壓下才能進行正常操作。此外，通過檢測壓力還可以間接測量液位的高低、流量的大小等，也可以判斷設備的工作善。因此，為了保證產品質量、提高生產效率、確保生產安全順利地進行，必須對壓力進行檢測或按一定的要求對壓力進行控制。所謂壓力p是指垂直而均勻地作用于單位面積上的力。其數學表達式為在國際單位制(代號SI)和我國法定計量單位中規定，壓力的單位是帕斯＝1N/m2。由于帕的單位太小，因此，工程上還常用千帕(kPa)和兆帕(MPa)工程上習慣用的壓力單位還有工程大氣壓(kgf/cm2)、標準大氣壓 (atm)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)等，按照有關規定，這些單位已不再使用，但為了解這些單位與國際單位制中壓力單位的關系，列出(工程大氣壓)1單位名稱力每平方厘米)(1毫米汞柱)2(1毫米水柱)(1標準大氣1標準大氣壓1巴1帕(斯11壓力檢測中，常用絕對壓力、大氣壓力、表壓(力)、負壓(力)或真空相互之間的關系為絕對壓力p：是指物體上所受的實際壓力(包含大氣壓力)。絕大氣壓力p：是空氣柱形成的壓力。大表壓p：是指高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即表表絕大負壓p：是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對壓力之差，即負負大絕檢測絕對壓力的儀表稱為絕對壓力表，檢測表壓的儀表稱為壓力表。真空空用低于大氣壓力的數值表示，絕對壓力為零的表示為絕對真空。檢測負壓的儀表稱為真空表，既能檢測表壓又能檢測負壓的儀表稱為壓力真空表。由于各種工藝設備本身就處于大氣之中，因此工程上多采用壓力表或真空表測量各種設備的壓力，只要無特殊要求，一般采用表壓加大氣壓力的方法來求得被測壓力的絕對壓力值。檢測壓力的儀表類型很多，如果按其轉換原理的不同，大致(一)液柱式壓力計(二)彈性式壓力表及壓力變送器它是基于彈性元件受壓后產生的彈性變形位移與被測壓力間呈一定關系的如果通過波紋管(測低壓)或單圈彈簧管(測中、高壓)把所測壓力轉換為20~100kPa統一標準的氣壓信號或0~10mA的直流電流信號輸出則為氣動或電動壓力變送器。壓力變送器輸出的標準信號可以送往顯示儀表進行壓力顯示；也可以送往調節器，作為自動控制的依據。有關十四行詩為送器的工作原(三)電氣式壓力計它是通過機械和電氣元件把被測壓力轉換成電量來進行測量的儀表，例如(四)活塞式壓力計它是根據水壓機流體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞面積上所加砝碼的質量來進行測量的。這是一處標準儀器，通常用來對彈簧管壓力表進行二、彈性式壓力表(一)彈性元件彈性元件是彈性式壓力表的感壓元件，它在受到壓力作用時產生相應的彈性變形(位移)，根據彈性元件機械位移的程度來度量壓力的大小。對于不同的測壓范圍，所用的彈性元件也各不相同，常用的彈性元件有如圖3－22所示單圈彈簧管(圖a)是彎成圓弧形的金屬管子，截面做成扁圓形或橢圓形。當通入壓力p后，其自由端產生位移，但位移較小。為了增加自由端的位移量以提高靈敏度，可以采用多圈彈簧管(圖b)。膜片(圖c)由金屬或非金屬材料制成，在壓力作用下產生變形。此外也有用兩張金屬膜片沿周邊對焊起來，成一薄壁盒子，內充液體(例如硅油)稱為膜盒(圖d)。膜盒常用來測量壓差。它是一個周圍呈波紋狀的薄壁金屬筒體(圖e)，這種彈性元件變形位移上述各種彈性元件中，波紋管和膜片多用于低壓和微壓檢測，而彈簧管則構簡單、價格便宜、性能可靠、維修方便及測壓范圍廣等優點，在工業上的應用很廣泛。因此，下面僅以單圈彈簧管壓力計為代表加以介紹。(二)單圈彈簧管壓力表針及刻度標尺等組成。感壓元件單圈彈簧管1是一根彎成圓弧的扁圓形或橢圓往被測壓力p后，在壓力p的作用下使扁(橢)圓形截面趨向圓形，彎成圓弧大機構由拉桿、扇形齒輪及中心齒輪組成。當彈簧管自由端向外挺直變形時，同軸上的指針5一起作順時針偏轉，在面板6的刻度標尺上指示出被測壓力p的數值。由于彈簧管自由端的位移與被測壓力大小成正比，因此儀表刻度標尺游絲7用來消除扇形齒輪和中心齒輪間出現的嚙合間隙，并幫助指針準確數，可以實現壓力表指示值的調整。壓。彈簧管的材料，隨被測介質的性質和被測壓力的高低而異。一般是當用壓力表時，還必須注意被測介質的化學性質。例如測量氨氣壓力時，絕不能選用銅質材料的彈簧管；測量氧氣壓力時，嚴禁與油脂接觸，否則有爆炸危險。單圈彈簧管式的儀表也可以做成測負壓的真空表。這時，彈簧管開口端接被測的負壓窨，其自由端的位移方向正好與測表壓的相反，所以指針的偏轉方向和刻度標尺的方向都反過來了。此外，還可將普通單圈彈簧管壓力表稍加改變，便可成為電接點信號壓力表，它能在壓力偏離規定范圍時，及時發出信號，提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現壓力的自動控制。圖3－24所示為電接點信號壓力表的工作原理示意圖。壓力表指示指針上有動觸點3，表盤上另有兩根可調節的指針，它們力計將壓力轉換成電量進行檢測的儀表稱為電氣式壓力計。它一般由壓力傳感傳感器的作用是把被測壓力信號轉換成電信號輸出。轉換的方法有兩種，一種是以彈性元件為感壓元件，通過某些電氣裝置把彈性元件的機械位移轉換為電量的變化。如電阻式、電感式及霍爾片式壓力傳感器。這類壓力計都是先經彈簧管把壓力變換成位移后再轉化為電量進行測量，所以它們不適應測量快速變化的脈動壓力和超高壓力。另一種轉換方法是利用某些機械和電氣元件把被測壓力轉換成電信號，如應變片式、壓阻式、電容式等。這類儀表由于所用量快速變化的脈動壓力和超高壓等場合。下面簡單介紹霍爾片式和應變片式壓力傳感器。(一)霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器是利用霍爾元件，將由壓力引起的彈性元件的位移轉換成相應的電勢信號輸出。霍爾元件是一塊半導體鍺薄片，如圖3－26(a)所示，在其Z軸方向加一磁場強度為B的恒定磁場，沿Y軸方向外加電場(直流穩壓電源)，使得有恒定的電流I通過霍爾片(自由電子則逆Y軸方向運動)。由于電磁力的作用，累，而另一端面上則產生等量正電荷，兩者間形成電位差。此電位差稱為霍爾霍爾電勢VH的大小與霍爾片的材質及幾何尺寸、恒定電流I、磁場強度BVH＝KHBI(3－16)定時，霍爾電勢VH與磁場強度B有單值函數關系。若霍爾片在一不均勻磁場。如圖3－26(b)所示的就是利用這一原理工作的霍爾片式壓力傳感器。它爾片上下的兩對磁極2等組成。當被測壓力p由彈簧管固定端引入后，彈簧管自由端位移帶動霍爾片在兩對磁極形成的非均勻磁場中移動，從而產生一個與被測壓力成正比的霍爾電勢VH。霍爾電勢送至動圈指示儀或電子電位差計可進行壓力指示和(二)應變片式壓力傳感器應變式壓力傳感器是利用電阻應變原理測量壓力的。被測壓力使應變片的電阻值變化，然后經過橋式電路轉換為毫伏級電壓信號輸出，再送給顯示儀表進行指示記錄。片與應變筒之間不應發生相對滑動且保持電氣絕緣。當被測壓力p作用于密封膜片(不銹鋼片)3使應變筒作軸向受壓變開時，沿軸向貼放的應變片r1也將產生軸向壓縮，r1的阻值變小，而沿徑向貼放應變片r2受到縱向拉伸，r2阻值四、壓力表的選擇和安裝(一)壓力表的選擇壓力表的選擇是指對壓力表類型和型號、測量范圍及精確度等級的選擇。壓力表選擇得否合理將直接影響它在生產中發揮的作用。壓力表的選擇應根據的技術條件，本著經濟、合理等原則綜合進行選擇。儀表類型的選用必須滿足工藝生產的要求，例如是否需要變送遠傳、自動記錄或報警等；滿足被測介質的物理化學性質(如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆等)對儀表提出的特殊要求；滿足現場環境條件(如高溫、電磁場、振動等)對儀表類型的特殊要求等等。總之，正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產的重要前提。儀表的測量范圍是指該可按規定的精確度對被測量進行的范圍，它是根據需要測量的工藝變量大小來確定的。對于彈性式壓力表，為了延長儀表使用壽命，避免彈性元件因受力過大而損壞，在確定儀表測量范圍時，必須留有足夠的裕度。根據規定，測量穩定壓力時，壓力表的上限值應為最大工作壓力的3/2倍；測量波動較大的壓力時，壓力表的上限值應為最大工作壓力的2倍；測量高壓壓力時，壓力表的上限值應為最大工作壓力的5/3倍。為了保證測量值的精確度，被測壓力的最小值應根據被測壓力的狀態和數值計算出儀表的上、下限值后，還不能以此數值直接作為儀表的測量范圍，因為儀表標尺的上限值不是任意值，它是由國家主管部門用規程或標準作了規定的。因此在選用時，只能選用與計算值相近的標準值作為儀表標尺的上限值。壓力表標尺刻度上限值的標準值為：(1、1.6、在確定儀表測量范圍后，應根據工藝生產對壓力測量所能允許的最大絕對誤差來計算儀表的相對百分誤差的最大值，以此為依據確定儀表的允許誤差及精確度等級。(二)壓力表的安裝壓力實際數值的部位。例如選在被測介質流動平穩的部位，而不應太靠近有局部阻力或其它受干擾的地方，即不要選在管道拐彎、分叉、死角或其它易形成漩渦的地方。取壓管內端面與設備連接處的內壁保持平齊，不應有凸出物和毛使導壓管內不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點應在管道上半部，使導壓管內不積存液體。介質容易冷凝或凍結時，必須加設保溫伴熱管；取壓口到壓力表之間應裝切斷閥，以備檢修壓力表時使用。3、應安裝在易于觀察和檢修的地方，安裝地點應力求避免振動和高溫影響。測量高溫介質壓力時，應加裝冷凝管，以免高溫介質與檢測元件接觸，如圖3－28(a)所示。對于腐蝕性介質的壓力測量，應加裝有中性介質的隔離罐。如淀、粘稠等)采取相應的防護措施。此外，壓力表與導壓管的連接處應加裝適當的密封墊片，以防泄漏。令在壓力測量中，通常有絕對壓力，表壓力、負壓、或真空度等名詞。絕對壓力是指介質所受的實際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對壓令負壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對壓力之差，令絕對壓力、表壓力、大氣壓力、負壓力(真空度)之間的關系如下圖所示。因為各種工藝設備和測量儀表都處于大氣中，所以工程上都用表壓力或真空度來表示壓力的大小。我們用壓力表來測量壓力的數值，實際上也都是表壓或真空度(絕對壓力表的指示值除外)。因此，在工程上無特別說明時，所提的壓力均指表壓力或真空度。令壓力測量儀表的品種，規格甚多。常用的壓力測量方法和儀表有：通過液體產生或傳遞壓力來平衡被測壓力的平衡法。屬于應于這類方法的儀表有液柱式壓力計和活塞式壓力計；將被測壓力通過一些隔離元件(如彈性元件)轉換成一個集中力，并在測量過程中用一個外界力(如電磁力或氣動力)來平衡這個未知的集中力，然后通過對外界力的測量而得知被測壓力的機械力平衡法。力平衡式壓力變送器就是屬于應用此法的例子；根據彈性元件受壓后產生彈性變型的大小來測量彈性力平衡法。屬于這類應用方法的儀表很多，若根據所用彈性元件來分，可分為薄膜式，波紋管式，彈簧管式壓力表；能過機械和電子元件將被測壓力轉換在成各種電量 (如電壓、電流、頻率等)來測量的電測法。例如電容式、電阻式、電感式、應變片式和霍爾片式等變送器應于此法的令目前，石油化工生產中應用中廣泛的一種壓力測量儀表是彈性元件。根據測壓范圍不同，常用的測壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測介質壓力的作用下，彈性元件發生彈性變型，而產生相應的位移，能過轉換位置，可將位移轉換成相應的電信號或氣信號，以遠傳顯令(1)彈簧管壓力表令彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的應用價值，它具有結構簡單，品種規格齊全、測量范圍廣、便于制造和維修和價格低廉等特點。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動機構(包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪)、示數裝置(指針和分度盤)以及外殼等幾部份組成，如下圖所示。彈簧管是一令它的截面呈扁圓形或橢圓形，橢圓的長軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；而另一端A則是固定的，作為被測壓力的輸入端。當由它的固定端A通入被測壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管彈簧管的中心角γ要隨即減小Δγ，也就是自由端將由B移力值。自由端B的彈性變形位移通過拉桿使扇形齒輪作逆時針偏轉，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時針偏轉，從而在面板的刻度標尺上顯示出被測壓力的數值。由于彈簧管自由端位移而引起彈簧管中心角相對變化值Δγ/γ與被測壓力P之間具有比例關系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均令由上述可如，彈簧管自由端將隨壓力的增大而向外伸張。反之若管內壓力小于管外壓力，則自由端將隨負壓的增大而向內彎曲。所以，利用彈簧管不僅可以制成壓力表，而且還可令彈簧管壓力表除普通型外，還有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧用壓力表等。為了能表明具體適用何種特殊介質的壓力測量，常在其表殼、襯圈或表盤上涂以規定的色標，并注有特殊介質的名稱，使用令2)應變式壓力變送器令應變式變送器以是以電為能源，它利用應變片作為轉換元件，將被測壓力轉換成應變片電阻值的變化，然后經過橋式電路得到毫伏級的電量輸出，供顯示儀表顯示被測壓力或經放大電路轉換成統一標準信號后，再傳送到記錄儀和調節器令應變片有金屬電阻絲應變片(金屬絲粘貼在襯底上組成的元件)和半導體應變片兩類。令根據電阻應變原理，應變片在壓力作用下產生彈性變形dL/L(即應變e)，其電阻值隨之發生變化。如果已如應變片的電阻變化與其變形(即應變)的關系，那么，通過對應變片電令諧振式傳感器是采用超精細加工工藝在單晶硅材料上制成兩個完全一致的H型諧振梁，并以一定的頻率產生振動。其諧振頻率取決于梁的長度及張力，而張力隨壓力的變化而變化，實現了壓力變化轉換成頻率信號的變化，并采用了頻率差分技術，將兩個頻率信號直接輸出到脈沖計數器。從而使傳感器具有誤差小，重復性好、分解能力和反應靈敏度高、直接輸出數字信號等特點。由于傳感器良好的特性，可使變送器幾乎不受靜壓和溫度的影響，而且具有優良的過壓性能令壓力表的選用應根據工藝生產過程對壓力測量的要求，被測介質的性質，現場環境條件等來考慮儀表的類型、量程和精度等級。并確定是否需要帶有遠傳、報警等附加裝置。這樣令1．類型的選用儀表類型的選用必須滿足工蘭生產的要求。例如是否需要遠傳變送、自動記錄或報警；被測介質的物理易爆等)是否對儀表提出特殊要求；現場環境條件(如高溫、電令普通壓力表的彈簧管材料多采用銅合金，高壓的也有采用