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全面解说压力测量的要素以及压力技术在测量方面取得的一些进展

作者:发表时间:2019-05-22


      准确测量液体,气体和蒸汽压力是许多工业过程安全,高效运行和最佳质量控制的基本要求。除了直接测量压力值之外,压力测量还可用于确定或推断流速,流体水平,产品密度和其他参数。因此,许多工厂依靠压力测量设备来获得所需的现场测量。
使用压力或差分测量的一些示例应用是:
      1、通过管道的流速
      2、水箱中的液体水平
      3、物质的密度
      4、罐中两种或多种液体之间的界面
      例如,如果将诸如孔板的收缩部分放置在管道中,则压力将以可预测的方式下降。通过在孔板之前和之后测量管道中的压力,可以计算通过管道的流速。本文介绍了压力测量的要素,并介绍了该技术在最佳压力测量方面取得的一些进展。
绝对压力,表压和差压
压力测量装置可根据测量的参考压力进行分类。三个参考压力是:
      绝对:绝对压力测量将测量的压力与完全真空(0磅/平方英寸,绝对压力[psia])进行比较。
      仪表:仪表压力测量值将测得的压力与周围大气压力(约14.7 psia)作为参考压力进行比较。对于仪表变送器的输出,考虑了大气压力的变化(例如由于天气变化引起的变化)。仪表装置通常用于测量向大气开放的储罐中的液位。
      差压:差压测量使用第二过程压力作为参考压力。差压测量通常用于通过确定从系统中的一个点到另一个点发生的压降来推断通过管道的流速,例如在管道中的孔板上发生的压降。


压力变送器可用于测量压力,流量,液位和密度。
现代变送器基础知识
      上海自动化仪表四厂压力传感器和变送器已经在过程工业中使用了几十年,从20世纪40年代开始,气动变送器向气动控制器提供压力信号。在20世纪50年代,出现了电子发射器,它将压力信号转换成4-20mA信号,可以由电子控制器使用,后来由计算机使用。在20世纪80年代,HART被添加到4-20 mA信号中,创造了智能压力变送器。现场总线数字信号后来出现,现在无线可用于两种类型的智能变送器。
      智能变送器不仅可以从现场报告压力值。现在可以从单个压力变送器报告大量信息。智能变送器最重要的进步之一是诊断领域。
      大多数智能压力变送器都包括一组基本诊断功能,可在设备损坏或需要维修时通知操作员。今天更先进的智能变送器不仅可以提供有关变送器状态的额外诊断见解,还可以提供电气回路和过程本身的诊断见解,发出主动警报,以便操作员立即响应并避免停机。诊断方面的新进展包括:
      过程监控:上海自动化仪表四厂压力变送器可以监听过程的背景噪声并检测正常运行的偏差,这可能表示堵塞的脉冲管线或过程本身的更严重问题,例如蒸馏塔溢流,火焰不稳定或泵空化。
      回路监控:诊断可以监控将现场设备连接到控制室的电气回路的完整性,以通知操作员任何不规则情况,例如外壳和接线盒中的水,电线腐蚀或不稳定的电源。


      与有线压力变送器相比,无线压力变送器可以以非常低的成本快速安装在任何地方。
走无线
      传统的有线压力变送器需要支持基础设施,包括电线,电缆,导管,接线盒,编组柜和I / O,以将压力信号传回控制系统。这种基础设施有时会使压力变送器在某些位置安装太困难或太昂贵。
      与传统有线设备相比,安装和实施无线设备所需的时间可缩短75%,从而消除了布线和建筑劳动力,与无线技术相关的资本成本可降低40%。此外,从增加的压力监测点获得的见解有助于延长资产寿命,从而创造更高的投资回报。使用电池供电的无线压力变送器,可以在压力变送器安装在管道,储罐或蒸汽管道的任何地方进行测量和传输,以便在各种应用中实现灵活性。
改进了流程连接
      压力变送器物理连接到过程的方式会极大地影响测量的整体精度和可靠性。简单的安装通常使用易于泄漏,堵塞,冻结和连接传感器的其他问题的脉冲管。更复杂的应用,包括坦克和仪表运行的应用,可能需要多个部件,管道穿透和连接,这可以增加所需的脉冲管的数量。
      较新的压力变送器采用紧凑型组件,组件使用更少,安装更简单,并且需要更少的持续维护。这些解决方案允许紧密耦合,这是一种最佳实践安装程序,可实现更精确的测量。
      例如,在传统的差压(dP)流动应用中,集成的流量计组件消除了大量的脉冲管。这些流量计可以取代以前需要许多机械部件和多个管道穿透的多个变送器,这会导致泄漏,堵塞,冻结和不准确的过程测量。
      在液位应用中,甚至可以使用电子dP远程传感器系统来替换脉冲管,其中两个压力变送器安装在容器的顶部和底部


消除脉冲管道组件大大降低了维护成本和安装时间。
      和电子连接。远程传感器消除了脉冲管和相关的环境影响。该系统还消除了对脉冲线进行加热跟踪并防止其冻结的需要。
      伴热可以为任何过程增加相当大的成本和复杂性,并且需要大量维护以保持其可操作性,因为使用伴热的应用经常遭受故障。这些测量挑战和次优性能可导致更低的吞吐量,降低的产品质量和成本超支。
一些dP级变送器可通过专用远程密封来解决这些挑战,从而扩展温度工作范围。
      远程密封件可以在比传统变送器更热或更冷的温度下运行。通过该解决方案,变送器中的中间隔膜密封件将两种不同的填充流体分离,具有不同的最佳工作温度。
      例如,在高温应用中,高温填充流体仅在热过程旁边立即使用,而传统的填充流体用于其余部分。


      远程密封和填充流体允许压力变送器在炎热或寒冷的低温下运行。
      连接毛细管。该解决方案不依赖于伴热,可以产生更可靠,更准确,更快速的过程测量,特别是在极端条件下。
液体与气体压力
      影响液体压力的因素不同于影响气体压力的因素。测量压力时,了解液体和气体的压力特性非常重要。液体施加的静水压力受三个因素的影响:
      柱中液体的高度
      液体密度
      液体表面的压力(蒸汽空间)
      随着塔中液体的高度增加,液柱底部的压力增加。压力受高度而不是液体体积的影响。
      与液体不同,气体在容纳液体的容器的所有部分上施加相等的压力。有两个因素影响气体施加的压力:


      dP级系统中两个压力变送器之间的电子/数字连接有助于消除脉冲线的问题,例如温度影响,堵塞或冬季结冰。
容纳气体的容器的容积
气体温度
      压力,温度和气体体积之间的关系可以通过应用理想气体定律来确定。
      理想气体定律:PV = nRT
      气体压力受温度变化的影响。如果容纳气体的容器的体积和气体的量不变,则气体施加在容器壁上的压力将与气体温度的变化成比例地变化。或者简单地说,通过测量水箱中的压力和温度,您可以测量气体。
测量流量
      压力测量的常见用途是推断流体通过管道的流速。当流体流过管道限制时,流体压力下降。流过管道的流体的压力在限制器的上游侧较大而在下游侧较低。


      由于静水压力与液体高度成正比,差压测量可用于报告水平。
      如果在管道限制之前和之后测量压力(例如,流量元件,例如孔板,文丘里管,流动喷嘴,楔形或阿努巴),则压降的平方根与流量的比例成正比。流体通过管道。
测量水平
      罐或容器中的液体水平可以通过以下等式从压力测量中确定:
      高度=压力/液体比重
      封闭的罐或容器需要dP变送器来解释蒸汽空间压力。开放式储罐或容器需要绝对压力变送器或dP变送器,低压侧通向大气。
测量密度
      压力等于被测液体柱的高度乘以液体的比重。因此,如果柱的高度是已知常数,如在容器上的两个压力测量点之间的距离的情况下,则可以使用以下等式从压力读数推断出密度:


      通过从差压测量推断流速来进行所有流量测量的大约一半。
      比重=压力/液体高度(水平)
      然后可以将比重值转换成密度或每单位体积单位质量,例如克/立方厘米。密度测量通常用于酿造工业以确定发酵阶段。
      即使在工业应用中使用数十年之后,压力测量技术也在不断发展。这些进步使传统测量更容易,并且通常允许在以前不可能的区域进行测量。

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