浅析压力仪表在空分装置中的应用

本文主要讲述压力表在空分装置中的应用以及压力仪表的测量原理和选型原则。

压力是指单位面积上的作用力。对静止的气体，压力均匀地作用在与它相接触的容器（气瓶、储气罐）的壁面上；对于液体，由于液体本身受到重力的作用，底部的压力会高于表面的压力，而且随深度增加而增大。

压力的基本单位是帕（Pa),由于在空分装置中应用此单位太小，实际常用它的103倍和10Mg，即kPa和MPa作为压力单位。

通常，按照使用功能不同，压力仪表可分为就地显示压力仪表和远传压力仪表两大类。

1.就地显示压力仪表

就地显示压力仪表方便操作工在现场操作设备或阀门时就地观察工况以及巡检员现场巡检时检査工况是否正常。常用的就地压力仪表一般采用弹性压力表，其测量原理是根据弹性元件（如弹簧管、弹性膜片、膜盒、波纹管等）在压力作用下变形，通过传动机构而使指针直接指示出压力值

弹簧管压力表的结构原理如下图。

弹性压力表结构简单，价格低廉，精度较高，安装方便，测压范围较宽，如需要报警，可采用电接点式，是目前应用最为广泛的压力表。

空分设备中经常用的有弹簧管压力表和膜盒压力表。弹簧管压力表常用型号有Y-100和Y0-100(氧用、禁油），表売直径为100mm,用于就地指示；膜盒压力表有YE-100或YE-150型，表売直径分别为100mm和150mm,用于测量较低压力（0.1~10kPa)；Y-100ZT或Y0-100ZT(氧用、禁油）用在仪表盘上。

就地显示压力仪表的选用原则：

1.1根据被测介质正常操作压力等级来选取，压力在40KPa以下时，宜选用膜盒压力表；压力在40KPa以上时，宜采用弹簧管压力表；压力在-0.1?0?2.4MPa时，应选用弹簧管真空压力表；压力在-500?+500Pa时，应选用矩形膜盒微压计或微压差计。

1.2根据被测介质压力的大小，选择合适的压力表量程一般，测量稳定压力时，正常操作压力应在量程的1/2?2/3之间；

测量脉冲压力时，正常操作压力应在量程的1/3?1/2之间。

1.3安装于振动场所、振动部位或测量压力波动大的介质(例如安装位置在泵的出口或压缩机进出口等）时，应选用耐振型压力表，以保证压力测量的准确性和延长压力表的使用寿命,,可以采用填充液或加阻尼器等方式，优先选用填充液方式。

1.4在管道和设备上安装的压力表，一般选用径向无边、表売直径为100mm的压力表。当压力表安装位置较高或在观察距离较远的场合，可选用表売直径为150mm的。在机旁盘上安装的压力表一般选用轴向带边，表売直径为100mm0

1.5测量氧介质压力时一定要选用氧气压力表，要求脱脂禁油，不能用其他介质压力表代用。

1.6弹簧管压力表的精度一般选用1.5级，膜盒压力表的精度选用2.5级。

1.7就地压力表的外売材质一般选用全不锈钢压力表

2.远传压力仪表

使用远传压力仪表的目的是将被测介质的压力值通过测量仪表远距离传输到集中控制和监测系统。空分装置中使用的远传压力测量仪表通常有压力变送器和压力幵关。

2.1压力变送器

压力变送器是将输入的气压信号转换为与之相对应的4?20mADC电流信号远传输出给控制系统（DCS或PLC),以实现在操作站上显示、报警.、联锁等功能。常用的有横河EJA系列智能变送器.、罗斯蒙特3051/3051S系列智能变送器、霍尼韦尔系列压力变送器、上海威尔泰MV2000T/WT3000系列智能变送器。

现以横河EJA系列智能变送器为例介绍，EJA系列智能变送器采用单晶硅谐振式传感器技术，其工作原理是由单晶硅谐振式传感器上的两个H形的振动梁分别将差压、压力信号转换为频率信号，送到脉冲计数器。再将两频率之差直接传递到CPU(微处理器）进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4?20mADC电流信号输出，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。膜盒组件中内置的特性修正存贮器存贮传感器的环境温度、静压及输入/输出特性修正数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入/输出特性。EJA系列智能变送器的优点有：传感器直接输出频率信号，简化了与数字系统的接口；高精度，一般为±0.065%高稳定性和高可靠性，可以连续工作五年不需要调校零点；完善的自诊断及远程设定通讯功能。

2.2压力幵关

压力幵关又称压力继电器。它的作用是当被测压力高于或低于某一规定值时，切断或接通电流进行报警输出。压力幵关有机械式和电子式两大类。机械式结构原理是一个弹性元件（如波纹管、单圈弹簧管、膜片等）与弹簧配合，当压力增加或减小到某一规定值时，通过杠杆机构传给微动幵关，使幵关接通或打幵进行报警。电子式压力幵关采用高精度、高稳定性的压力传感器采集介质压力，经过高精度仪表放大器放大信号，再通过高速CPU对信号进行处理，然后输出。

压力幵关主要分为常闭式和常幵式两种，其主要特点有：

(1)采用英制管螺纹快速接头或铜管焊接式安装结构，无需特殊的安装固定，安装灵活，使用方便,，（2)用户可任意选择插片式或导线式连接方式。（3)采用密封式不锈钢感应器，安全可靠。(4)可根据用户需要在压力范围内任意设定压力值，也可根据用户需要进行制造。

3.结语

以上简要介绍了几种空分装置上常用的测量压力仪表随着科技的不断进步和新材料的不断研发，将来会出现更丰富、更精确的测压仪表。只要按实际需要选择合适的测压仪表，就能实现精准的测量。