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不锈钢隔膜压力表在负压工况下的典型故障

2020-11-03 10:00:53

不锈钢隔膜压力表在负压工况下的典型故障

       不锈钢隔膜压力表是一种常见的仪表,它包含一张密封隔膜用以防止管道中的介质直接进入差压变送器里的压力传感器组件中。

       当不锈钢隔膜压力表的膜片工作在负压(即膜片接触的待测介质压强低于大气压。反之称为正压)工况下时,变送器在使用一段时间后易发生故障。检查发生故障的变送器,往往发现膜片下出现了气体,膜片鼓起到极限,不再能传导介质压力。在煤化工厂的蒸馏精制和煤气脱硫液的再生等工序都曾发现此类问题。作为对比,同类不锈钢隔膜压力表在正压工况下则未发现此类故障。

不锈钢隔膜压力表的误差

       隔膜膜片、隔膜腔、毛细管和变送器本体的一部分围成密闭空间(文中将其称作导压腔),导压腔内充满导压液(通常是硅油),被测量的工艺介质的压力通过膜片和导压液传递给变送器本体在膜片处,膜片两侧导压液的压力、工艺介质的压力与膜片弹性形变的应力构成平衡关系。


不锈钢隔膜压力表


       故膜片处导压液压强p导压液与介质压强P介质满足

       以下关系式:

       S·P导压液=S·P介质+L·K(1)

       其中S为膜片面积,L为膜片在垂直于膜片方向,上弹性形变的平均值(当膜片向介质方向凸起时L取值为正),K为膜片在该方向上的弹性系数。

       导压腔内充满导压液,故导压液体积V导压液与导压腔各部分容积V本体小、V毛细管V。隔,膜腔和V膜片满足以下关系:

       V导压液=V本体+V毛细管+V隔膜腔+V膜片

       可以看到,误差与膜片的弹性系数正相关,与膜片面积负相关,因此大而柔软的膜片有助于降低误差。误差还与ΔV导压液-ΔV本体一ΔV毛细管-△V隔膜腔的取值正相关。其中导压液是液体,而变送器本体、毛细管和隔膜腔主要是固体。它们的体积变化一般来自两个方面:

       其一是温度的影响,对膜片而言,导压液的热膨胀与导压腔的热膨胀带来的体积变化会相互抵消,两者热膨胀系数差值与温度变化带来的误差正相关。

       其二是压力的影响,压力增大时导压液趋于被压缩,而作为容器的导压腔(不含膜片)在内部压力增大时则趋于膨胀。两种趋势都使隔离膜片趋于内凹。因此,误差与导压液的压缩系数正相关,与导压腔(不含膜片)的刚度负相关。

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