自动化仪表又称过程检测、控制仪表，它是实现化工生产过程自动化、提高化工生产效率的重要工具。
化工自动化控制仪表作业：指化工自动化控制仪表系统安装、维修、维护的作业。
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化工测量与仪表
压力测量原理及仪表
本章考核要点
*掌握压力测量原理及测量仪表相关知识
*掌握流量测量原理及测量仪表相关知识
*掌握液位测量原理及测量仪表相关知识
*掌握温度测量原理及测量仪表相关知识
*掌握成分测量原理及测量仪表相关知识
一、压力检测登记表的分类
测量压力或真空度的仪表很多，按照测量原理大致可以分为：
(1)液柱式：根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量；
(2)弹性式：将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量；
(3)电气式：通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量；
(4)活塞式：根据液体传送压强的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量，实际工业应用中，压力检测仪表以弹性式和电气式为主。
二、弹性式压力测量仪表原理
弹性式压力测量仪表(见图4-1)是利用弹性元件在被测介质的压力作用下产生弹性变形的原理而工作的，这是工业应用最广泛的一种测压仪表。
常用的弹性元件形式主要有：
1.弹簧管式弹性元件
弹簧管(图4-la)是弯成圆弧形的金属管，截面形状呈扁圆形或椭圆形，当通入压力后自由端会产生位移。单圈弹簧管自由端位移较小，因此能测量较高的压力。利用弹簧管式弹性元件可以制成常用的压力表。
为了增加自由端的位移，可以制成多圈弹簧管。
2.薄膜式弹性元件
膜片式弹性元件(图4-1c)是由金属或非金属材料制成的具有弹性的一张膜片(平膜片或波纹膜片),在较小的压力作用下就能够产生变形。
在腐蚀性介质场合，可将两张金属膜片沿周边对焊起来，制成一个薄壁盒子，内充液体(硅油),称为膜盒。
3.波纹管式弹性元件
波纹管式弹性元件(图4-le)是一个周围呈波纹状的薄壁金属筒体。这种弹性元件易于变形，而且位移很大，常用于微压、低压测量(≤1MPa)。
三、电气式压力测量仪表原理
电气式压力计一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置组成，是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的一种测量仪表。
下面介绍几种常用的电气式压力传感器。
1.应变片式压力传感器
如图4-3所示，应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。
被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。应变片阻值的变化通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。
某些材料，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会极化，表面上有电荷出现。具有这种效应的材料称为压电材料或压电晶体。
压电式压力传感器的压电元件被夹在两块弹性膜片之间，压电晶体与膜片接触并接地；另一侧膜片通过金属箔和引线将电量引出。压力作用于膜片时，压电元件受力而产生电荷，电荷经放大后转换成电压或电流输出。
3.压阻式压力传感器
压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的。
压阻式压力传感器采用单晶硅片作为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路工艺在特定方向扩散出一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻阻值产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。
4.电容式压力变送器
如图4-6所示，电容式压力传感器是将压力的变化转换为电容量的变化来进行测量的。
图4-6a为测量压力所使用的电容敏感元件；图4-6b为测量压差所使用的电容敏感元件。二者原理相同，在此以差压变送器为例介绍。
电容式差压变送器测量元件的不锈钢底座左右对称，外侧焊有波纹隔离膜片；基座内侧有玻璃层，基座和玻璃层中央有孔道相通。玻璃层内表面磨成凹球面，球面上镀有金属膜；此金属膜层有导线通往外部，构成电容的左右固定极板。在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极板。测量膜片两侧的空腔中充满硅油。
当被测压力分别施加于左右两侧的隔离膜片时，通过硅油将差压传递到测量膜片上，使其向压力小的一侧弯曲变形，引起中央活动极板与两侧固定极板间的距离发生变化，因而两电容的电容量不再相等。电容量的变化通过引线传至测量电路，由测量电路检测、放大，输出一个对应的4——20 mA直流信号。
电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，过载承受能力很好。
目前，这种变送器已成为最受欢迎的压力、差压变送器。
四、压力仪表的选用
压力仪表的选用应针对具体情况进行具体分析，在满足工艺要求的前提下，应本着节约的原则进行全面综合考虑。选型中一般应考虑以下几个方面的因素：
1.仪表类型
(1)生产工艺：是否要求仪表具有远传、自动记录或报警功能；
(2)工艺介质：温度、黏度、腐蚀性、脏污程度、易燃易爆等是否对仪表有特殊要求；
(3)现场环境：温度、湿度、磁场、振动等对仪表类型的要求与限制。需要特别注意，
①腐蚀性介质对材质有特殊要求；
②氨用压力表不能使用铜内件；
③氧用压力表禁油；
④脉动场合压力表内应充硅油增加阻尼。
2.测量范围
(1)测量上限：
①测量稳定压力时：最大工作压力不得超过上限值的2/3;②测量脉动压力时：最大工作压力不得超过上限值的1/2;③测量高压压力时：最大工作压力不得超过上限值的3/5。
(2)测量下限：
①一般情况下，最低工作压力应≥仪表量程的1/3,以提高仪表测量的准确度。
②据此计算出仪表的“量程”后，应进一步查阅相应的标准进行“圆整”,即根据相应的标准(或产品目录)确定仪表的量程。
3.精度等级
(1)仪表精度是按工艺生产所允许的最大测量误差来确定的。
(2)一般来讲，所选用的仪表越精密，则测量结果越精确、可靠。
(3)不能认为选用的仪表精度越高越好，因为越精密的仪表，价格越昂贵，操作和维护越困难。在满足工艺要求的前提下，应尽量选用精度合适、价廉耐用的仪表。
