恒压供水压力传感器为什么容易损坏

11 2020-09-07


应用在恒压供水系统中压力变送器,一般采用扩散压力传感器作为核心部件,这种传感器有时很容易损坏,主要原因是许多恒压供水(液压)系统会出现短期的压力脉冲或冲击,这种现象称为被 “水锤”,这些冲击是因诸如压缩机泵活塞和阀门等部件迅速改变系统流量而引起的,水捶可达到远超过我们恒压供水压力传感器额定压力值的压力等级因而会破损压力传感膜片。


恒压供水系统确定水锤的因素有四个:a、系统长度(管线越长冲击就越大);b、系统管径;c、系统流体速度;d、阀门或其他流量调节装置的关闭时间。液体系统中因水锤而导致的压力增大可用下式进行描述:P=ecV,式中:e = 流体密度;c = 系统流体中的声速(英尺/秒);V =速度变化(英尺/秒);P=压力变化(磅/平方英尺) (对于以psi为单位的压力应除以144)。

水锤冲击的幅度可以通过降低系统流体速度来降低GPM(加仑/分)流量常常可以通过增大系统管径而减小水锤防护系统,为了消除或控制水锤现象可以用三种方法来研制流体系统,当然,如果预算许可,也可以采用抗冲击、耐冲刷能力更好的压力变送器,例如溅射膜压力变送器。


1. 缓冲箱:空气室或缓冲罐可以放置在引起流量变化的部件和压力传感器之间,缓冲罐的容积越大它吸收的冲击压力就越大,进口和出口绝不可彼此相对以防止直接传送冲击脉冲可以预计在大多数气动系统中都能收集到一些流体缓冲罐要求的区域是采用这种方法的主要问题 。


2. 缓动:水锤现象仅仅是由于流速快速变化而引起的如果将阀门或其他流量调节装置的动作延迟到超过临界变化时间(tc)即可避免冲击脉冲临界变化时间被定义为:tc = 2 D/c


式中:tc = 变化时间(秒);D = 从流量限制点到要保护的压力传感器的距离(英尺);c = 系统流体中的声速(英尺/秒)。对大多数流体而言声速在1000至7000英尺/秒之间,如系统距离较大(几百英尺)可能需要0.5秒或更长的变化时间,与这种方法有关的一个问题是一些部件可能适应不了这种慢动作。


3. 压力波阻尼器:压力波阻尼器是一种用于放慢系统流量变化速率的装置,在压力传感器输入端或其附近安装一个大小合适的阻尼器能保护压力传感器免遭水锤损坏。


一般来说压力波阻尼器是直径在0.75至1.5英寸之间和长度在0.7至5.0英寸之间圆柱形截面的装置,两类常用的压力波阻尼器在压力路径中使用了多孔金属塞或过滤器或使用了可动柱塞来限制流量,使用阻尼器传感器对显著压力变化的响应将从1.0毫秒放慢到长达数秒。如果仅依靠在长压力波阻尼器一端的输入端口来安装压力传感器抗冲击和抗振性能将会降低额定的耐冲击和耐振强度除以增加的安装长度(单位英寸)近似等于预计的耐冲击和耐振强度,添加一个3英寸长的阻尼器将把耐冲击和耐振强度降低为额定值的约三分之一。