第二章 压力测量及变送-化工

4.2压力和压差测量在化工生产和实验过程中，操作压力是非常重要的参数。

例如在精馏、吸收等化工单元操作中需要测量塔顶、塔釜的压力，以便检测塔的操作是否正常；泵性能实验中泵的进出口压力的测量，对于了解泵的性能和安装是否正确都是必不可少的。

化工生产和实验中测量的压力围很广，要求的准确度各不相同，而且还常常测量高温、低温、强腐蚀及易燃易爆介质的压力。

如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。

此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测量压力或压差来进行的，即测出了压力或压差，便可以确定物位或流量。

压力测量仪表很多，按照其转换原理的不同可分为液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计等。

下面分类介绍各种常用测量仪表及方法。

4.2.1 液柱式压力计液柱式压力计是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的。

即可用于测量流体的压力，又可用于测量流体管道两点间的压力差。

按其结构形式的不同，有U型管压力计、倒U型管压力计、单管压力计、斜管压力计、微差压力计等，具体结构及特性见表4.2-1。

这类压力计结构简单，使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。

4.2.2弹性式压力计弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。

这种仪表具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量围宽以及有足够的精度等优点。

若增加附加装置，如记录机构、电气变换装置、控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等，弹性式压力计可以用来测量几百帕到数千兆帕围的压力，因此在工业上是应用最为广泛的一种测压仪表。

弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。

它不仅是弹性式压力计的测压元件，也经常用来作为气动单元组合仪表的基本组成元件。

压力测量方法
压力测量方法：
①弹性力平衡法：利用弹簧管、波纹管、膜片等弹性元件受压变形与其内部应力平衡关系，通过测量变形量间接测压；
②重力平衡法：如活塞式压力计，通过平衡被测压力与砝码重力，以砝码质量表示压力；液柱式压力计则利用液柱高度反映压力大小；
③机械力平衡法：将压力转化为可测量的机械力，如杠杆、扭力管等结构，通过平衡外加力确定压力值；
④物性测量法：基于压力改变导致电学、光学、声学等物理特性变化原理，如电气式（压阻、电容）、振频式、光纤式、集成传感器等进行压力测量。

3现场压力变送器表头无显示
3.1 原因：显示模块损坏。
3.2 处理：更换显示模块。
a 首先用万用表测量压力变送器电压是否为24V。
b 如果是24v，在把万用表串联进回路测量是否有输出电流。换算输出
电流与中控是否一致。
c 如果有输出电流，可以判断电子元件及传感器无问题，更换显示模块
d 更换时，先旋开液晶屏前端的外壳，显示模块与电子元件之间用两个
4.2 处理：拆下电子模块并更换
a 旋开表头显示器测的外壳封盖。
b 将显示器左侧和右侧的两个固定螺钉拆下，将显示模块慢慢拨下来。
c 将电子线路板慢慢从外壳拔出。当两个外加螺钉去除后，只有传感器
的带状电缆与电路板相连。
d 断开传感器模块与电子模块之间的带状电缆，将电子线路板脱离变送
器。
e 更换新的电子模块。
螺钉固定，用插针连接，小心拆下这两个螺钉，慢慢将显示模块拔下，更换
新的显示模块，并固定好。
3.3安全注意事项：
a首先联系工艺人员开检修联络单， 认真阅读检修联络单上的安全防范
措施以及是否完成隔离并具备检修条件。
b 为了防止产生静电，先从端子块后端进行断电。
4 压力变送器输出电流与中控不一致
4.1 原因：电子模块损坏
压力表根部阀，更换处理。
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六、压力开关
是一种简单的压力控制装置。当被测压力达到额定值时，压力开关发 出警报或控制信号。
压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由 端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断 状态，达到控制被测压力的目的。
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压力开关使用注意事项
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六、压力变送器
罗斯蒙特3051压力（差压）变送器内有一隔离膜片，压力（差压）信号 的变化经变送器内含的一种灌充液（硅油与惰性液）通过隔离膜片转换 为电容的变化传送至压力传感膜头，压力传感膜头将输入的电容信号直 接转换成可供电子板模块处理的数字信号，再经电子线路处理转化为二 线制4－20mA.DC模拟量输出。

②研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用的规律。
二、研究方法 热力学研究方法：分为宏观、微观两种。本书就工程应用而言， 主要介绍的是宏观研究方法。
宏观研究方法特点： ①研究对象：将大量分子组成的体系视为一个整体，研究大量 分子中发生的平均变化，用宏观物理量来描述体系的状态；
②研究方法：采取对大量宏观现象的直接观察与实验，总结出 具有普遍性的规律。
2a
VC3
而：V2p2 T
2RT
Vb3
6a V4
V 2p2TTC V2CRbC T3 V 6C a4 0
2RTC VC b
3
6a
VC4
上两式相除，得：
VC b VC 23
1
b 3 VC
则： a
VC3 2
②图3中高于临界温度Tc的等温线T1、T2，曲线平滑且不与相界线相交， 近似于双曲线，即：PV=常数； 小于临界温度Tc的等温线T3、T4，由三个部分组成，中间水平线表示 汽液平衡共存，压力为常数，等于饱和蒸汽压。
③从图3还可知道：临界等温线（蓝线所示）在临界点处的斜率和 曲率等于零，即：
p 0 V TTC
第二章 流体的P-V-T关系
①P、V、T的可测量性：流体压力P、摩尔体积V和温度T是可以 直接测量的，这是一切研究的前提；
②研究的目的与意义：利用P、V、T数据和热力学基本关系式可 计算不能直接测量的其他性质，如焓H、内能U、熵S和自由能G。
一、p-V-T图
2.1纯物质的P-V-T关系
说明：①曲面以上或以下的空间为不平衡区； ②三维曲面上“固”、“液”和“气（汽）”表示单相区 ； ③“固-液”、“固-汽”和“液-汽”表示两相区；
③超临界流体的特殊性：它的密度接近于液体，但同时具有气体的 “体积可变性”和“传递性质”。所以和气体、液体之间的关系是： 既同又不同，