压力表、视镜和真空破坏器

这些小型设备在蒸汽系统和工艺设备中具有多种重要应用。本教程将研究可用的不同类型。

压力表

压力表 压力表至少应在以下情况下安装：

• 减压阀上游—— 监测蒸汽供应的完整性。
• 减压阀下游—— 设定和监测下游压力。 下游压力的变化可能导致设备生产力和产品质量下降。下游压力的变化也可能表明减压阀存在问题。
• 排污容器上—— 压力表用于检查排污过程中的容器压力。这提高了安全性，因为高于正常值的压力可以提供管道堵塞的早期指示。
• 闪蒸罐—— 监测闪蒸压力。 波登管压力表是蒸汽系统中最常用的类型。它由一端密封、另一端开放的盘管形或”C”形管组成。波登管的开放端暴露于工艺流体中，使流体可以流入管中。任何压力的增加都会导致管的弹性变形，使其展开。由此产生的管封闭端的位移通过一系列齿轮转换为指针的角位移。因此，指针位置与施加在压力表压力接头处的压力成正比。通常，波登管的最大偏转对应于指针270°的角位移。 管可以由多种不同的材料制成，取决于应用；通常，黄铜或青铜用于较高压力，而不锈钢用于较低压力。

波登管压力表通常可以选择充液。波登管周围的区域充满透明液体，通常是甘油。这保护内部机构免受严重振动的损坏，并防止环境腐蚀物和冷凝水进入。这也阻尼了指针的运动，使压力表不易受到小的瞬态压力波动的影响。

由于波登管可能被高温损坏，在蒸汽系统中通常的做法是在虹吸管末端安装压力表。虹吸管充满水，将工作流体的压力传递到波登管，使压力表可以定位在离实际测量点一定距离的地方。两种最常见的虹吸管形式是”U”型和环形。环形管用于水平管道中管道上方有足够空间的情况，而”U”型用于在垂直管道上安装压力表，或在水平管道中没有足够空间安装环形虹吸管的情况。

波登管压力表不适合用于腐蚀性液体或含有悬浮固体的流体，因为这些固体可能损坏压力表的内部元件。在这种情况下，有必要将工艺流体与波登管分开。

这通过在压力表入口处安装柔性膜片来实现。压力表的压力元件和膜片后面的空腔形成完全密封的系统，该系统被抽空然后填充合适的填充液；对于蒸汽，这通常是某种类型的油。系统压力使膜片偏转，压力通过填充液传递到波登管。 膜片密封也应用于不允许存在”死角”的”洁净蒸汽”应用中。 除了波登管压力表外，还有几种其他类型的压力表可用，包括：膜片式压力表、压阻式压力表和温度计。 膜片式压力表 金属膜片夹在两个法兰之间，一侧暴露于压力介质。流体施加的压力导致膜片的弹性偏转。偏转量与施加在膜片上的压力成正比，它导致连接到膜片内侧的连杆的线性位移。连杆的运动随后通过一系列齿轮转换为压力表指针的角运动。因此，指针运动与施加在膜片上的压力成正比。 膜片还起到将流体与压力表内部隔离的作用；因此，膜片式压力表适用于大多数流体类型。

压阻式压力表 这些压力表由陶瓷基底制成的膜片组成；压阻式应变计粘合在膜片上，连同必要的电路一起集成在硅芯片上。膜片随压力变化而偏转，导致应变计电桥的平衡发生变化。这由集成电路模块转换为与压力成正比的电子信号。输出信号可以馈入本地数字显示器，或进一步转换为4-20 mA信号输出用于远程传输。 这些压力表非常灵敏，用于需要精确测量压力的场合。由于它们产生电信号输出，可以将它们集成到楼宇管理系统中。 温度计 虽然有许多不同类型的温度计可用，但蒸汽系统中可能遇到五种主要类型，即双金属型、充液型、热敏电阻、热电偶和电阻温度检测器（RTD）。

• 双金属型温度计—— 由盘绕的双金属元件组成。该仪表基于双金属片的原理，双金属片由两种不同材料制成的金属条粘合在一起。选择的两种材料具有不同的热膨胀系数。两种金属在加热时膨胀量不同，由于它们不能相互移动，双金属片会弯曲。

当盘绕元件的温度升高时，它倾向于展开。发生的程度表示温度。指针通过一系列连杆连接到线圈，方式类似于波登管。

双金属仪表往往价格低廉、坚固耐用且易于安装。它们用于需要简单、快速的温度视觉指示的场合。

• 其他温度测量方法——

在模块6.7《控制器和传感器》中介绍。这些类型的温度传感器用于需要更高温度测量精度的场合，或者当此功能需要自动化或集成到楼宇管理系统中时。

将温度测量探头安装到保护套管中再放入设备中是常见的做法。这使得传感器可以在不破坏系统完整性的情况下从管道或设备中取出。保护套管中使用导热膏以提供良好的传热性能。

安装温度测量设备时的一个关注点是确保它能获取有代表性的读数。在液体容器中，通常存在某种热分层现象，在不同高度测量容器温度可能会产生不同的结果。

温度测量设备的常见应用包括锅炉给水箱、测量产品温度和测量减温后的蒸汽温度。

视镜

视镜（观察窗）提供了一种观察管道中流体流动的方法。它有两个主要功能：

• 指示—— 视镜用于指示流体是否正确流动。它们用于检测堵塞的阀门、过滤器、蒸汽疏水阀和其他管道设备，以及检测蒸汽疏水阀是否泄漏蒸汽。
• 检查—— 视镜可用于观察产品在生产过程不同阶段的颜色。 当视镜用于指示喷射排放式蒸汽疏水阀的正确功能时，它们应位于疏水阀下游至少1米处。对于其他类型的疏水阀，视镜应紧接在疏水阀之后。 视镜不能提供监测蒸汽疏水阀功能的精确方法。实际上，需要全面了解上游蒸汽系统，诊断通常取决于观察者的经验。例如，根据冷凝水流量、压力和疏水阀排放模式，可能难以区分蒸汽疏水阀是在泄漏蒸汽还是在蒸汽疏水阀之后产生了闪蒸。视镜通常已被电气设备取代，如电导率传感器，它可以检测蒸汽疏水阀上游的积水或泄漏的疏水阀。这些设备不需要蒸汽疏水阀专业知识，并能产生一致准确的结果。 视镜 视镜在入口连接处有一个光滑的同心缩径，当流体流过时会在视镜中产生湍流。视镜内部的湍流允许检测任何流体。视镜有单视窗、双视窗或多视窗可供选择。

某些视镜可以配备光源，当视镜安装在环境照明较低的区域，或者必须使用单视窗视镜时（如在储罐中），这非常有用。 视镜止回阀 视镜止回阀（见图12.6.7）是视镜和止回阀的组合。流管顶部的球体在流体流过圆柱形窗口到达出口连接处时被流体从阀座上提起。当存在反向流动时，球体被迫回到入口阀座上。球体的运动使流动易于观察，同时在反向流动时提供截止功能。 与视镜一样，视镜止回阀用于观察蒸汽疏水阀的排放。在视镜止回阀中，球阀止回阀的位置指示冷凝水是否流动。在疏水阀后冷凝水上升的情况下，视镜止回阀消除了对单独止回阀的需求，从而简化了安装。视镜止回阀对于带有蒸汽锁定释放（SLR）的蒸汽疏水阀的调试特别有用。

真空破坏器

真空破坏器保护设备和工艺设备免受真空条件的影响，真空通常与冷却相关。

真空破坏器由一个球形不锈钢球组成，在正常工作条件下位于其阀座上。在真空点，阀门从阀座上被提起，空气被吸入系统中。

在某些情况下，阀门可能是弹簧加载的，这意味着只有在压力进一步下降时真空才会被破坏。这有助于确保在接近真空条件下的截止保持气密性。

真空破坏器最常见的应用之一是在工艺设备上，如夹套锅和热交换器。当这些设备关闭时，它们仍然含有一定量的蒸汽。随着容器冷却，蒸汽冷凝，由于冷凝水比蒸汽占据小得多的体积，因此会产生真空。真空可能损坏设备，因此有必要在这些设备的蒸汽入口处或设备本体上安装真空破坏器。同样的情况可能发生在蒸汽总管和锅炉上。 真空破坏器的一个常见应用是在温度控制的热交换器上，这些热交换器可能遭受停滞（见第13章）。对于排向大气的较小热交换器，可以通过在热交换器的蒸汽入口处安装真空破坏器来避免停滞状态。当蒸汽空间中达到真空时，真空破坏器打开以允许冷凝水排入蒸汽疏水阀。

通常，向蒸汽空间引入空气是不理想的，因为空气是热传递的障碍并降低有效蒸汽温度（参见模块2.4）。在较大的热交换器上，不建议使用真空破坏器来克服停滞。此外，如果冷凝水在蒸汽疏水阀之后被提升，例如提升到高位冷凝水回水总管，真空破坏器无法辅助排水。在这两种情况下，有必要使用主动式冷凝水排除方法，如泵-疏水阀（参见模块13.8）。