如何选择压力表、温度计和液面计：结构和选项

1.压力表

压力表是以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。在压力容器上，压力表是测量压力容器中介质压力的一种计量仪表。压力表的种类较多，有液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。压力容器大多使用弹性元件式的单弹簧管压力表。

压力表在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。

机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管）、膜片、膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类，所测量的压力一般视为相对压力。一般相对点选为大气压力。弹性元件在介质压力作用下产生的弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值（或高或低）。

在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的示值范围一般做成270°。

（1）不锈钢压力表结构原理

不锈钢压力表由导压系统（包括接头、弹簧管、限流螺钉等）、齿轮传动机构、示数装置（指针与刻度盘）和外壳（包括表壳、表盖、表玻璃等）所组成。外壳为气密型结构，能有效地保护内部机件免受环境影响和污秽侵入。对于在外壳内充液（一般为硅油或甘油）的仪表，能够抗工作环境振动较剧和减少介质压力的脉动影响，如图5-47所示。

（2）压力表的分类：

1）压力表按其测量精确度，可分为精密压力表和一般压力表。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。

2）压力表按其指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力表、差压表。一般压力表以大气压力为基准，绝对压力表以绝对压力零位为基准，差压表测量两个被测压力之差。

图5-47 不锈钢压力表

3）压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值，压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值，微压表用于测量小于60000Pa的压力值，低压表用于测量0～6MPa压力值，中压表用于测量10～60MPa压力值，高压表用于测量100MPa以上压力值。

4）压力表按其显示方式分，可分为指针压力表和数字压力表。

此外，还有一些特殊用途的压力表，如：

1）隔膜表所使用的隔离器（化学密封）能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。

2）耐振压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油（现在大部分用硅油填充），由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。

3）带有电触点控制开关的压力表可以实现发信号报警或控制功能。

4）带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号（如电阻信号或标准直流电流信号）。

（3）压力表的选用

装在压力容器上的压力表，其表盘刻度极限值应为容器最高工作压力的1.5～3倍，最好为2倍。压力表量程越大，允许误差的绝对值也越大，视觉误差也越大。选用压力表，还要根据容器的压力等级和工作需要。按容器的压力等级要求，低压容器一般不低于2.5级，中压及高压容器不应低于1.5级。为便于操作人员能清楚准确地看出压力指示，压力表盘直径不能太小。在一般情况下，表盘直径不应小于100mm。如果压力表距离观察地点远，表盘直径要相应增大，距离超过2m时，表盘直径最好不小于150mm；距离越过5m时，不要小于250mm。超高压容器压力表的表盘直径应不小于150mm。

（4）压力表的安装与使用

安装压力表时，为便于操作人员观察，应将压力表安装在最醒目的地方，并要有充足的照明，同时要注意避免受辐射热、低温及振动的影响。装在高处的压力表应稍微向前倾斜，但倾斜角不要超过30°。压力表接管应直接与容器本体相接。为了便于卸换和校验压力表，压力表与容器之间应装设三通旋塞。旋塞应装在垂直的管段上，并要有开启标志，以便核对与更换。蒸汽容器在压力表与容器之间应装有存水弯管。盛装高温、强腐蚀及凝结性介质的容器，压力表与容器之间应装有隔离缓冲装置。

使用中的压力表，应根据设备的最高工作压力，在它的刻度盘上划明警戒红线，但不要涂画在表盘玻璃上，以免玻璃转动使操作人员产生错觉，造成事故。

未经检验合格和无铅封的压力表均不准安装使用。

压力表应保持洁净，表盘上玻璃要明亮透明，使表内指针指示的压力值能清楚易见。压力表的接管要定期吹洗。在容器运行期间，如发现压力表指示失灵，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等情况，应立即校正或更换。

压力表的维护和校验应符合国家计量部门的有关规定。压力表上应有校验标记，注明下次校验日期或校验有效期。校验后的压力表应加铅封。

2.温度计

温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等。

压力容器使用的温度计是用来测量容器介质温度的，对于需要控制壁温的容器，还必须装设测试壁温的温度计。

一些常用温度计的用途及分类如下：

（1）气体温度计

多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它们的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。气体膨胀式温度计的外形如图5-48所示。

（2）电阻温度计

分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的，半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260～600℃。

图5-48 气体膨胀式温度计

铂电阻温度计的外形如图5-49所示。

（3）温差电偶温度计

是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜—康铜、铁—康铜、镍铬—康铜、金钴—铜、铂—铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低温测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温，有的能测接近绝对零度的低温。热电偶/热电阻温度计外形如图5-50所示。

图5-49 铂电阻温度计

图5-50 热电偶/热电阻温度计

（4）高温温度计

是指专门用来测量500℃以上温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，这里不再讨论。其测量范围为500～3000℃，不适用于测量低温。

（5）压力式温度计

压力式温度计是利用封闭容器内的液体、气体或饱和蒸汽受热后产生体积膨胀或压力变化作为测量信号，通过毛细管带动显示测量仪表中的传动机构，由指针指示测量值。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。它是最早应用于生产过程温度控制的方法之一。压力式测温系统现在仍然是就地指示和控制温度中应用十分广泛的测量方法。压力式温度计可测量液体、气体的温度，结构如图5-51所示。

压力式温度计的优点是：结构简单，机械强度高，不怕振动，价格低廉，不需要外部能源。缺点是：测温范围有限制，一般在-80～400℃；热损失大，响应时间较慢；仪表密封系统（温包、毛细管、弹簧管）损坏难于修理，必须更换；测量精度受环境温度、温包安装位置影响较大，精度相对较低，其精度等级为2.5级；毛细管的长度为3～20m，传送距离有限制；毛细管的机械强度差，损坏后不宜修复，因此敷设时应避免遭受机械损坏。还要注意不要将毛细管沿冷热介质的管道和设备壁敷设，以免影响精度。压力温度计经常的工作范围应在测量范围的1/2～3/4处，并尽可能地使显示表与温包处于水平位置。其安装用的温包安装螺栓会使温度流失而导致温度不准确，安装时应进行保温处理，并尽量使温包工作在没有振动的环境中。

3.液面计

液面计是用来观察设备内部液面位置的装置。常用于测量液位的液面计有连通器式、吹泡式、差压式、电容式等，测量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。

液面计是压力容器的安全附件之一。日常工业生产中应用到的液面计基本有玻璃管液面计、玻璃板液面计、磁性液面计和彩色石英管液面计等。

石油化工装置的压力容器，如各类液化石油气体的储存压力容器，选用各种不同作用原理、构造和性能的液位指示仪表。介质为粉体物料的压力容器，多数选用放射性同位素料位仪表，指示粉体的料位高度。一般压力容器的液面显示多用玻璃板液面计。下面介绍几种容器常用的液面计。

（1）玻璃管液面计

玻璃管液面计是一种直读式液位测量仪表，适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液体位置的现场检测，其结构简单，测量准确，是传统的现场液位测量工具。该液面计两端各装有一个针形阀，当玻璃管发生意外事故而破碎时，针形阀在容器压力作用下自动关闭，以防容器内介质继续外流。玻璃管液面计的国家标准是HG21592—1995《玻璃管液面计标准系列及技术要求（PN1.6）》。

1）玻璃管液面计的结构原理。

图5-51 压力式温度计示意图

仪表在上下阀上都装有M27×1.5或的螺纹接头，通过法兰与容器连接构成连通器，透过玻璃板可直接读得容器内液位的高度，结构如图5-52所示，分保温和不保温两种结构。

图5-52 玻璃管液面计的基本结构

仪表在上下阀内都装有钢球，当玻璃板因意外事故破坏时，钢球在容器内压力作用下阻塞通道，这样容器便自动密封，可以防止容器内的液体继续外流。

在仪表的阀端有阻塞孔螺钉，可供取样时用，或在检修时放出仪表中的剩余液体时用。

2）玻璃管液面计的特点。

玻璃管液面计主要用于公称压力不大于1.6MPa，使用温度为0～200℃，介质流动性较好的液体。虽然其结构简单，操作方便，维修方便，价格低廉，但存在适用范围较窄，怕碎、不坚固、不安全、不耐压、显示不清楚、使用温度低等弱点。(www.xing528.com)

（2）玻璃板液面计

玻璃板液面计可用来直接指示密封容器中的液位高度，具有结构简单，直观可靠，经久耐用等优点，但容器中的介质必须是与钢、钢纸及石墨压环不起腐蚀作用的。在仪表上、下阀门内装有安全钢球，当玻璃意外破损时，钢球能在容器内压力的作用下，自动关闭液流通道，以防止液体继续外流。玻璃板液面计共有三种形式。

1）透光式玻璃板液面计（T型）。

透光式玻璃板液面计可分为透光式玻璃板液面计和透光式带蒸汽夹套玻璃板液面计两种，如图5-53所示。透光式玻璃板液面计的国家标准是HG21589—1995《透光式玻璃板液面计》。

透光式玻璃板液面计一般用于无色透明的液体，且光线较好的场合。透光式带蒸汽夹套玻璃板液面计在透光式玻璃板液面计上附有蒸汽加热夹套，起到保温的作用。

图5-53 透光、反射式玻璃板液面计的基本结构

总之，透光式玻璃板液面计主要用于透明或较透明的介质中，其公称压力比玻璃管液面计稍高，可达到6.3MPa，使用最高温度达到了250℃。它不仅有结构简单，观察直观，安装方便，维修简单等优点，且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。但其也具有与玻璃管液面计相似的缺点，即：指示清晰度差；测量范围较小，在超过其测量范围时要采用组合式玻璃板液面计，其体积大、笨重，且存在观察盲区；易破裂等。

透光式玻璃板液面计按其针型阀上连接法兰形式的不同有A型、B型、C型。与这三种形式连接的容器接口管法兰的公称直径都是DN20，其中A型和B型均与我国现行管法兰标准中的欧洲系列标准一致，A型为凸面连接，B型为凹凸面连接。C型法兰是突面法兰，但用的是美洲系列标准，尽可能不要选用。

2）反射式玻璃板液面计（R型）。

反射式玻璃板液面计可分为反射式玻璃板液面计和反射式带蒸汽夹套玻璃板液面计两种，结构如图5-53所示。反射式玻璃板液面计的国家标准是HG21590—1995《反射式玻璃板液面计（PN4.0）》。

反射式玻璃板液面计主体是一个长方体，与透光式玻璃板液面计的区别是主体上的矩形槽只是单面开口，所以只需要单面有玻璃板，压紧玻璃板靠的是压盖和两端带有螺纹的U形环，因为矩形槽不是两面贯通，所以光线无法从后面射进来，停留在槽内的介质液面只能靠光的反射映入观察者的眼中，因而得名反射式玻璃板液面计。

反射式玻璃板液面计一般适用于有色泽的液体，且光线较好的场所。反射式带蒸汽夹套玻璃板液面计在反射式玻璃板液面计上附有蒸汽加热夹套，起到保温的作用。

三种形式的管法兰连接面形式与透光式的相同。

3）视镜式玻璃板液面计（S型）。

视镜式玻璃板液面计的国家标准是HG21591—1995《视镜式玻璃板液面计》，结构如图5-54所示。这种液面计要求在容器壳体上开一个长条孔，开孔处可通过颈接一个安置玻璃用的接缘，也可直接将接缘焊在孔上。这两种形式的液面计无需将介质引出容器而直接观察液面高度，结构虽然简单，但在器壁上的开孔会影响整个设备的承压能力，所以只在PN≤0.6MPa或常压容器上使用。

图5-54 视镜式玻璃板 液面计的基本结构

（3）磁性液面计

磁性液面计常用于密度不小于0.45g/cm³的液体，主要是透明和半透明的介质，但有时也可用于原油等较高粘度介质的液位检测，其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液面计大很多，最大可达到7m，且适用的公称压力达到了16MPa，适用温度范围也达到了-40～300℃。其优点除了读数直观，结构简单，安装方便，维护方便外，还比玻璃管（或板）液面计更耐腐蚀和防爆，而且由于测量范围大，可不受贮槽高度的限制，不易出现观察盲点。但磁性液面计也有缺点，液面计筒体在有固体杂质和磁杂质进入时，会对浮子造成卡阻及减弱浮力，因此要定期清洗主导管，清除管内沉积物杂质；此外对混合介质的测量效果不好。结构如图5-55所示。

（4）彩色石英管液面计

彩色石英管液面计是玻璃管（或板）液面计的更新换代产品。适用于水、油、酸等多种介质，特别适用于两种混合不易分辨的介质液位，如油水混合液体等，且适用于重柴油等高粘度介质的液位检测。液面计是直观式就地指示仪表，它安装在各种容器上，直接观察其内部液位高度。液相部分显示绿色，无液相部分显示红色，随着液位升降变化而自动变更红、绿两种颜色，它克服了普通玻璃板（或管）液面计在充满液体或无液体时无法判断液位高度的缺点。该液面计采用两色显示，更便于远距离观察与夜间巡视。其优点有：气相和液相显示清晰（特别适用于远距离观察与夜间巡视）、无盲区、密封性能好、耐高温高压、防粘稠、质量轻、寿命长等。缺点有：测量范围不大，不适用于一些高液位的测量。结构如图5-56所示。

图5-55 磁性液面计的基本结构

综上所述，可知玻璃管（或板）液面计比较适用于压力和温度相对较低，且介质较为透明的液体；而磁性液面计适用范围相对广泛，对不同压力和温度的工况都可适用，尤其适用于大量程的液位测量，但对于混合介质不太适用；彩色石英管液面计的应用很广泛，即可用于单种介质，也可用于两种介质，即可用于透明或半透明的介质，也可用于重柴油或原油等高粘稠的介质。

（5）静压（压差）式液面计

静压液面计是用来测量液体介质液面高度变化情况的一种液位仪表。静压液面计是根据物体高度与所形成的压力成正比的原理设计制造的，在所测量的液位发生变化时液面计能够通过获得液体的静压来测量出液位的高度。

静压液面计结构如图5-57所示。工作时在液体中放入一个空心的浮球，当液位变化时，浮球将产生与液位变化相同的位移，并可用机械或电的方法来测得浮球的位移，其精确度可达±（1～2）%。其输出端有开关控制和连续输出。

图5-56 彩色石英管液面计

图5-57 静压投入式液面计

静压液面计是液位仪表中技术含量较高且较为先进的一种新型产品。静压液面计多采用国外的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器制造，能够精确反应静压的变化状态，并将静压变化信号转换为电信号，以实现静压液面计的显示和指示功能。

静压液面计在长期的使用中体现出了良好的稳定性，在满度、零位方面长期稳定性可达到0.1%FS（full scale）每年，温度的飘移也低于0.1%FS。静压液面计具有良好的设计结构，各个部件结合紧固，使用寿命较长，有极高的可靠性。

静压液面计的结构简单、安装方便、易于使用，能够承受一定时间的过载运行，并且适应腐蚀性的工作环境，对腐蚀性介质有较好的抵抗能力。但这种液面计不适用于高粘度的液体。静压液面计的价格适中，结合较长的使用寿命，足以满足企业对液面计的经济性需要。

静压液面计目前在多个行业都有应用，特别是静压液面计结构精巧，校正方便，安装灵活，能适用于一些复杂的工作场合，可以胜任各种介质的液位测量工作，在石油化工、电力、冶金、制药和环保等领域有广阔的应用空间。

（6）浮标液面计

浮标液面计是以浮标为测量元件，经一组滑轮及钢丝将敞口或低压容器中的被测介质液位间接指示出来的一种现场测量仪表，该产品采用进口的荧光尺，显示读数清晰，它适用于石油化工系统中贮有腐蚀介质的槽、罐，油田、油库等的平底锥盖、浮顶罐拱顶容器以及一般企业、建筑的水塔（水箱）等所需要的液位测量场合，解决了贮罐的液位测量和人工上罐顶用钢直尺测量困难等问题，并能获得准确的测量结果。被测介质可为酸性、碱性或高粘度。

浮标液面计具有外形结构美观、牢固，读数直观、醒目，测量范围大等优点。对大量程、强腐蚀性、高粘度和无须精密测量的场合，尤为适用。

浮标液面计的仪表结构是由浮标、连接钢丝、导向滑轮、重锤指针、显示标尺等几部分组成，如图5-58所示。

图5-58 浮标液面计的基本结构

1—浮标 2—连接钢丝 3—结合管 4—平衡指示锤 5—显示标尺

1）浮标。浮标是用两个不锈钢（或碳钢）空心圆锥体和一个不锈钢（或碳钢）空心圆柱体焊接而成，并在浮标两侧焊有导向环起导向作用，浮标的作用是直接把液位变化的浮力转给钢丝，使钢丝将液位变化转送给重锤指针，实现液位变化的现场指示。

2）连接钢丝。连接钢丝的一端吊着浮标，另一端连接重锤指针，中间部分封闭在钢管内。

3）导向滑轮。它是根据现场液位罐的几何形状和仪表安装要求设计的，由连接钢丝导向滑轮核定滑轮外壳两部分组成，主要作用是连接钢丝导向，使系统转动的阻力减少。

4）重锤指针。选用Q235AF钢所制成，中间制成指针形式，指针所指相应的标尺数值即为测量液位高度。它是随浮标的变化及连接钢带进行同步运动的。

浮标液面计是根据力平衡及磁性耦合原理而工作的。以浮标为测量元件，浮标随液位的变化沿导向钢索上、下浮动，通过牵引浮标的绳索耦合指示器，不但具有液红气蓝的显示功能，同时还可配FGT液位远传变送器，输出4～20mA直流信号实现远距离控制。其测量范围可达20m、耐高温300℃，并具有磁浮标液面计的全部特点。浮标液面计可广泛适用于石化企业大、中型贮罐内各种液体液位的连续测量。

不论选用何种类型的液面计或仪表，均应符合《压力容器安全技术监察规程》的安全要求，主要有以下几个方面：

1）应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。

2）在安装使用前，低、中压容器液面计，应进行1.5倍液面计公称压力的水压试验；高压容器液面计，应进行1.25倍液面计公称压力的水压试验。

3）盛装0℃以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。

4）寒冷地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。

5）易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器，应采用板式或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置。

6）要求液面指示平稳的，不应采用浮子（标）式液面计。

7）液面计应安装在便于观察的位置。如液面计的安装位置不便于观察，则应增加其他辅助设施。大型压力容器还应有集中控制的设施和警报装置。液面计的最高和最低安全液位，应作出明显的标记。

8）压力容器操作人员，应加强液面计的维护管理，使液面计经常保持完好和清晰。应对液面计实行定期检修制度，使用单位可根据运行实际情况，在管理制度中具体规定。

9）液面计有下列情况之一的，应停止使用：

①超过检验周期。

②玻璃板（管）有裂纹、破碎。

③阀件固死。

④经常出现假液位。

10）使用放射性同位素料位检测仪表，应严格执行国务院发布的《放射性同位素与射线装置放射防护条例》的规定，采取有效保护措施，防止使用现场放射危害。