化工仪表第二章压力检测方法与仪表.ppt

,压力检测方法与仪表,压力检测方法,液柱测压法弹性变形法电测压力法,压力检测仪表,弹簧管压力表霍尔式压力表差压（压力）变送器,力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器,主要内容,压力的基本概念,垂直而均匀地作用在单位面积上的力,式中压力（Pa）均匀垂直作用力（N）受力面积（m2）,1Pa=1*10-3KPa=1*10-6MPa,单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”,压力的几种表示形式,被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）,测量压力和真空度的仪表很多，按照其转换原理的不同，大致可分为四大类。1液柱式压力计2弹性式压力计3电气式压力计4活塞式压力计,压力检测方法及仪表,液柱测压法,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,常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。,测量原理,弹性变形法,压力检测方法及仪表,将被测压力转换成弹性元件变形的位移,测量原理,压力检测方法及仪表,当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即,式中 F轴向外力 S位移 C弹性元件的刚度系数,式中 A弹性元件承受压力的有效面积 P被测压力,测量原理,S,P,弹性元件结构和特点,弹簧管压力表,压力检测方法及仪表,电接点信号压力表,压力表指针上有动触点2，表盘上另有两个可调节的指针，上面分别有静触点1和静触点4。当压力超过上限给定数值(此数值由静触点4的指针位置确定)时，动触点2和静触点4接触，红色信号灯5的电路被接通，使红灯发亮，若压力低到下限给定数值时，动触点2与静触点1接触，接通了绿色信号灯3的电路。静触点1、4的位置可根据需要灵活调节。,电测压力法,利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。,压力检测方法及仪表,测量原理,1.弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；,2.非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。,电测压力法,压力检测方法及仪表,电容式测压原理,采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。,定极板,弹性元件,动极板,被测压力,测量原理,电测压力法,压力检测方法及仪表,压电式测压原理,根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。,（a）单晶体,（b）剖面图,（c）X截割的石英片,受力面积,作用在受力面积上的压力,压电常数,电荷数,电测压力法,应变片式测压原理,压力检测方法及仪表,1敏感栅 2基片 3粘合剂 4引线 5覆盖片,敏感栅 直径为0.025mm左右的合金电阻丝基 底 绝缘覆盖层 保护,组成,压力检测仪表,霍尔式压力表,压力检测方法及仪表,霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH，此电位差称为霍尔电势。,线性非均匀磁场,压力检测仪表,霍尔式压力表,压力检测方法及仪表,弹簧管,霍尔片,K霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量,磁钢,霍尔片+弹簧管,电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）,差压（压力）变送器,作用：将各种物理量转换成统一的标准信号,差压变送器 力平衡式变送器,位移平衡式变送器,气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）,DDZ-型仪表为010mADC,DDZ-型仪表为420mADC,20100KPa,压力检测仪表,压力检测方法及仪表,力平衡式压力变送器,1低压室 2高压室 3测量元件（膜盒、膜片）4轴封膜片 5主杠杆 6过载保护片 7静压调整螺钉 8矢量机构 9零点迁移弹簧 10平衡锤 11量程调整螺钉 12检测片（衔铁）13差动变压器 14副杠杆 15放大器 16反馈动圈 17永久磁钢 18电源 19负载 20调零弹簧,压力检测仪表,压力检测方法及仪表,主杠杆,矢量机构将F1分解成F2和F3，,副杠杆平衡：,压力检测仪表,微位移式变送器,压力检测方法及仪表,I0,（1）测量部分,测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等.测量原理:将被测压力的变化转换成电容量的变化。,填充液（硅油）,压力检测仪表,智能差压（压力）变送器,压力检测方法及仪表,在普通压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能 依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数 使用维护方便 长期稳定工作，每5年才需校检一次。,以3051C 为例：组成：传感膜头：被测压力-A/D转换-数字信号 电子线路板：对信号进行修正，线性化处理-D/A转换-420mA信号,压力检测方法及仪表,A/D转换器,温度传感器,电容传感器,传感膜头内存 修正系数 膜头信号,微处理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信,电子板内存量程值变送器组态信息,D/A转换,数字通信,本机量程和零点调整,手操器,传感膜头,电子线路板,420mA,3051C型智能变送器原理图,压力测量仪表的选用,压力检测方法及仪表,仪表种类和型号的选择 工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质 温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性,仪表量程的确定 化工自控设计技术规定 被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3；被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2 被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3,仪表精度等级的选择,压力计的安装,测压点的选择要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有凸出物或毛刺。测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。,导压管铺设导出管粗细要合适，一般内径为6lOmm，长度应尽可能短，最长不得超过50m，以减少压力指示的迟缓。如超过50m，应选用能远距离传送的压力计。导压管水平安装时应保证有1：101：20的倾斜度，以利于积存于其中之液体(或气体)的排出。当被测介质易冷凝或冻结时，必须加保温伴热管线。取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。,压力计的安装压力计应安装在易观察和检修的地方。安装地点应力求避免振动和高温影测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与测压元件接触对于有腐蚀性介质的压力测量，应加装有中性介质的隔离罐压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏。当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度差而引起的测量误差应按p=Hpg进行修正为安全起见，测量高压的仪表除选用表壳有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外,压力检测方法及仪表,有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为13.516 MPa，工艺要求最大测量误差为0.8 MPa，并可就地观察及高低限报警。试选一合适的压力表（包括测量范围、精度等级）。,例题,解,空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力,根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0 40MPa。,检验量程下限,被测压力的最小值不低于满量程的1/3，符合要求。,仪表量程选择,最大引用误差,所以选择测量范围为0 40 Mpa，精度等级为1.5级的YX-150型电接点压力表。,