eq情商_壓力檢測(cè)培訓(xùn)資料

化工儀表自動(dòng)化 化工儀表及自動(dòng)化 第二章壓力檢測(cè) 壓力單位及測(cè)壓儀表彈性式壓力計(jì)彈性元件彈簧管壓力表電氣式壓力計(jì)應(yīng)變片式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器電容式壓力傳感器 1 目錄 智能式變送器智能變送器的特點(diǎn)智能變送器的結(jié)構(gòu)原理壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的安裝 常用壓力表 電接點(diǎn)壓力表 HAKK EKA110A差壓變送器 4 5 液柱式壓力計(jì) 概述 6 在化工生產(chǎn)中 壓力是指由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力 在工業(yè)生產(chǎn)過程中 壓力往往是重要的操作參數(shù)之一 壓力的檢測(cè)與控制 對(duì)保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行 達(dá)到高產(chǎn) 優(yōu)質(zhì) 低消耗和安全是十分重要的 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力 壓力的單位為帕斯卡 簡(jiǎn)稱帕 Pa 7 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 為了使大家了解國際單位制中的壓力單位 Pa或MPa 與過去的單位之間的關(guān)系 下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表 8 9 表3 1各種壓力單位換算表 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 10 在壓力測(cè)量中 常有表壓 絕對(duì)壓力 負(fù)壓或真空度之分 當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí) 一般用負(fù)壓或真空度來表示 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 11 測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同 分為四類 1 液柱式壓力計(jì) 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量 優(yōu)點(diǎn) 這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 使用方便 缺點(diǎn) 其精度受工作液的毛細(xì)管作用 密度及視差等因素的影響 測(cè)量范圍較窄 一般用來測(cè)量較低壓力 真空度或壓力差 13 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 2 彈性式壓力計(jì) 它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的 3 電氣式壓力計(jì) 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量 如電壓 電流 頻率等 來進(jìn)行測(cè)量的儀表 14 種類彈簧管壓力計(jì) 波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)等 15 種類電容式 電阻式 電感式 應(yīng)變片式和霍爾片式等壓力計(jì) 16 第一節(jié)壓力單位及測(cè)壓儀表 4 活塞式壓力計(jì) 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量的 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 測(cè)量精度很高 允許誤差可小到0 05 0 02 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 價(jià)格較貴 17 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 18 定義 彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件 在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下 使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表 優(yōu)點(diǎn) 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 19 一 彈性元件 彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件 當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí) 所用的彈性元件也不一樣 圖2 2彈性元件示意圖 彈簧管式彈性元件如圖 a 和 b 所示 波紋管式彈性元件如圖 e 所示 薄膜式彈性元件如圖 c 和 d 所示 單圈彈簧管是彎成270度圓弧的空心金屬管 其截面為扁圓形或橢圓形等 20 扁圓形橢圓形半圓形雙圓形8字形厚壁扁圓形 彈簧管的各種橫截面圖 21 膜片 膜盒 膜片 膜盒 22 一個(gè)周圍為波紋狀的薄壁金屬筒體 波紋管 23 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 24 二 彈簧管壓力表 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 25 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 基本測(cè)量原理 單圈彈簧管是一根彎成270 圓弧的橢圓截面的空心金屬管子 管子的自由端B封閉 另一端固定在接頭 上 當(dāng)通入被測(cè)的壓力p后 由于橢圓形截面在壓力p的作用下 將趨于圓形 而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形 同時(shí) 使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移 輸入壓力p越大 產(chǎn)生的變形也越大 由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比 所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量 就能反映壓力p的大小 注意 彈簧管自由端B的位移量一般很小 直接顯示有困難 所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來 26 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 在化工生產(chǎn)過程中 常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi) 即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí) 就會(huì)破壞正常工藝條件 甚至可能發(fā)生危險(xiǎn) 這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表 將普通彈簧管壓力表稍加變化 便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表 它能在壓力偏離給定范圍時(shí) 及時(shí)發(fā)出信號(hào) 以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制 警惕 27 彈簧管壓力表 28 第二節(jié)彈性式壓力計(jì) 壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2 表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針 上面分別有靜觸點(diǎn)1和4 當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時(shí) 2和4接觸 紅色信號(hào)燈5的電路被接通 紅燈發(fā)亮 若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí) 2與1接觸 接通了綠色信號(hào)燈3的電路 1 4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié) 29 電接點(diǎn)壓力表 30 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 定義 電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表 31 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 組成 一般由壓力傳感器 測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成 常用的信號(hào)處理裝置有指示儀 記錄儀以及控制器 微處理機(jī)等 圖2 5電氣式壓力計(jì)組成方框圖 32 33 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 一 應(yīng)變片壓力傳感器 應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成 電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類 被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變 當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮 拉伸 應(yīng)變時(shí) 其阻值減小 增加 再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出 并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力 從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì) 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 二 壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成 采用單晶硅片為彈性元件 在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝 在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻 并將電阻接成橋路 單晶硅片置于傳感器腔內(nèi) 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí) 單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變 使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化 再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào) 工作原理 34 根據(jù)單晶硅的壓阻效應(yīng)工作 在很薄的單晶硅上利用集成電路工藝擴(kuò)散出4個(gè)小片等值電阻 構(gòu)成惠斯登測(cè)量橋路 不受壓時(shí) Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 R 35 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 特點(diǎn) 精度高 工作可靠 頻率響應(yīng)高 遲滯小 尺寸小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化 可以測(cè)量壓力 稍加改變 還可以測(cè)量差壓 高度 速度 加速度等參數(shù) 36 第三節(jié)電氣式壓力計(jì) 三 電容式壓力變送器 工作原理 37 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化 然后進(jìn)行測(cè)量 電容式壓力變送器 目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛 其輸出信號(hào)也是標(biāo)準(zhǔn)4 20mA電流信號(hào) 三 電容式壓力變送器 38 結(jié)構(gòu)框圖 三 電容式壓力變送器 39 第四節(jié)智能式變送器 智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表 40 一 智能變送器的特點(diǎn) 性能穩(wěn)定 可靠性好 測(cè)量精度高 基本誤差僅為 0 1 量程范圍可達(dá)100 1 時(shí)間常數(shù)可在0 36s內(nèi)調(diào)整 有較寬的零點(diǎn)遷移范圍 第四節(jié)智能式變送器 具有溫度 靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能 在檢測(cè)溫度時(shí) 可對(duì)非線性進(jìn)行自動(dòng)校正 具有數(shù)字 模擬兩種輸出方式 能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊 可以與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連 可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊 通過現(xiàn)場(chǎng)通訊器 使變送器具有自修正 自補(bǔ)償 自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能 簡(jiǎn)化了調(diào)整 校準(zhǔn)與維護(hù)過程 使維護(hù)和使用都十分方便 41 第四節(jié)智能式變送器 二 智能變送器的結(jié)構(gòu)原理 從整體上來看 由硬件和軟件兩大部分組成 從電路結(jié)構(gòu)上來看 包括傳感器部件和電子部件兩部分 42 第四節(jié)智能式變送器 圖2 93051C型智能差壓變送器 4 20mA 方框圖 43 第四節(jié)智能式變送器 3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型 帶有鍵盤及液晶顯示器 可以接在現(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上 就地設(shè)定或檢測(cè) 也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中 接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè) 44 第四節(jié)智能式變送器 45 智能壓力變送器 HAKK 3851高精度智能變送器 46 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 一 壓力計(jì)的選用 壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測(cè)量的要求 結(jié)合其他各方面的情況 加以全面的考慮和具體的分析 一般考慮以下幾個(gè)問題 儀表類型的選用 儀表精度級(jí)的選取 儀表測(cè)量范圍的確定 47 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 1 測(cè)壓點(diǎn)的選擇應(yīng)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小 要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分 不要選在管路拐彎 分叉 死角或其他易形成漩渦的地方 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí) 應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直 取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊 不應(yīng)有凸出物或毛刺 測(cè)量液 氣 體壓力時(shí) 取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下 上 部 使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣 液 體 48 二 壓力計(jì)的安裝 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 2 導(dǎo)壓管鋪設(shè) 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適 一般內(nèi)徑為6 10mm 長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短 最長(zhǎng)不得超過50m 以減少壓力指示的遲緩 如超過50m 應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì) 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1 10 1 20的傾斜度 以利于積存于其中之液體 或氣體 的排出 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí) 必須加設(shè)保溫伴熱管線 取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥 以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用 切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方 49 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 3 壓力計(jì)的安裝 壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方 安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響 50 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 測(cè)量蒸汽壓力時(shí) 應(yīng)加裝凝液管 以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸 圖3 17 a 對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量 應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐 右圖 b 表示了被測(cè)介質(zhì)密度 2大于和小于隔離液密度 1的兩種情況 51 第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝 壓力計(jì)的連接處 應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì) 選擇適當(dāng)?shù)牟牧?作為密封墊片 以防泄漏 當(dāng)被測(cè)壓力較小 而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí) 對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按 p H g進(jìn)行修正 式中H為高度差 為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度 g為重力加速度 為安全起見 測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外 安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處 以防發(fā)生意外 52 例題分析 解由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大 所以選擇儀表的上限值為P1 Pmax 2 28 2 56 MPa 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求 由本章附錄 可查得選用YX 150型電接點(diǎn)壓力表 測(cè)量范圍為0 60MPa 53 例題分析 由于 故被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1 3 這是允許的 另外 根據(jù)測(cè)量誤差的要求 可算得允許誤差為所以 精度等級(jí)為1 5級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求 至此 可以確定 選擇的壓力表為YX 150型電接點(diǎn)壓力表 測(cè)量范圍為0 60MPa 精度等級(jí)為1 5級(jí) 54 例題分析 2 如果某反應(yīng)器最大壓力為0 6MPa 允許最大絕對(duì)誤差為 0 02MPa 現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為0 1 6MPa 準(zhǔn)確度為1 5級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量 問能否符合工藝上的誤差要求 若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0 1 0MPa 準(zhǔn)確度為1 5級(jí)的壓力表 問能符合誤差要求嗎 試說明其理由