化工儀表第二講

1、活塞式壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)a、b、c切斷閥；d進(jìn)油閥1測量活塞 2砝碼 3活塞筒 4螺旋壓力發(fā)生器 5工作液 6壓力表 7手輪 8絲杠 9工作活塞10油杯 11進(jìn)油閥液柱式壓力計1彈簧管受力分析2第二節(jié) 壓力檢測及儀表三、電氣式壓力計能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。組成：傳感器、測量線路、信號處理裝置等。壓力（P）-電量（E），可以遠(yuǎn)距離傳送。顯示電 源測量線路傳感器 壓力變送器：將傳感器的輸出電量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電量（4-20mA）。電氣式壓力計的分類：傳感器：霍爾片式、應(yīng)變片式、壓阻式變送器：力平衡式、電容式壓力變送器3（一） 霍爾片式壓力傳感器將壓力引起的彈性元件位移，轉(zhuǎn)換成霍爾電勢

2、UH 。1.工作原理:霍爾效應(yīng) 霍爾元件:霍爾片，半導(dǎo)體材料，如鍺、形狀如指甲蓋大小、硬幣厚度。ZXYBI霍爾片UHUH=RHBI; RH霍爾常數(shù)(與霍爾片的材料和幾何尺寸有關(guān))；在Z軸方向，有恒定磁場，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；在Y軸方向，有恒定電流I通過，則在X軸方向上會出現(xiàn)電位差UH(洛倫茲力)；由此可見：在I、 RH為定值時， UH和B成正比。注意： 導(dǎo)體的UH遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體的UH4(a)電位器式 (b)霍爾元件式 彈性壓力計信號電遠(yuǎn)傳方式5假設(shè)I保持一致，RH也選定后，那么將霍爾片置于一個非線性均勻磁場中（所在位置不同，B也不同），當(dāng)霍爾片放在中心位置時，移動霍爾片 ，使通過霍爾片的發(fā)生變化，

3、同時UH的輸出也發(fā)生相應(yīng)線性變化。霍爾片式壓力傳感器：（霍爾元件與彈簧管自由端相連，如圖所示）如果在固定端輸入壓力P，自由端帶動霍爾片在一個線性非均勻磁場中產(chǎn)生位移S。S和B是線性關(guān)系，以次類推：B和UH，P和S，則得出被測壓力P與霍爾電勢UH成正比。（一） 霍爾片式壓力傳感器6（二） 應(yīng)變片式壓力傳感器金屬導(dǎo)線的電阻 R（LA)、 電導(dǎo)率、L長度、A截面積；當(dāng)應(yīng)變筒上側(cè)固定，下側(cè)受到向下的“拉力”作用時：r1，隨應(yīng)變筒軸向拉長，而阻值增大；r2，隨應(yīng)變筒徑向縮小，而阻值減小；7壓力PP rUab；（二） 應(yīng)變片式壓力傳感器將這兩個隨壓力變化，阻值呈反向（線性）變化的電阻引入橋路中，電橋測量臂

4、（ba，cd）（如圖所示）：橋路平衡時，r2R3 r1R4 Uab0；（R3R4 參比電阻 初始時 r1r2）橋路不平衡時， Uab是r1，r2阻值變化的單值函數(shù)，在一定范圍內(nèi)近似線性。儀表特點：固有頻率高，動態(tài)特性好，可測瞬變壓力。8（三） 壓阻式壓力傳感器在一個直徑5mm單晶硅片上擴(kuò)散4個半導(dǎo)體電阻，且引入橋路中的測量臂（如圖所示），測取不平衡電壓的輸出：A、D垂直，B、C水平（縱向應(yīng)變）；儀表特點：a恒流源供電；b差動放大（輸入U ）；c負(fù)載接線端子。當(dāng)單晶硅片受到垂直作用壓力P時， RA ，RD型同時減少， RB ，RC同時增大。9將被測壓力引入后，通過膜片轉(zhuǎn)化為Fi，作用與主杠桿下端

5、，則主杠桿有向右偏轉(zhuǎn)趨勢，帶動矢量機(jī)構(gòu)，將力傳遞到副杠桿，副杠桿逆時針偏轉(zhuǎn)，帶動另一端銜鐵上移，改變差動變壓器的輸出，通過放大，流過反饋動圈，產(chǎn)生反饋力使副杠桿平衡。PA Fi ；A膜片面積；主杠桿： Fi L1 F1 L2 ； 副杠桿： F2 L3 F0 L4 由此可知，被測壓力與反饋力成正比，及與電流I成正比。典型的自平衡檢測儀表（負(fù)反饋的工作原理）。 （四） 力矩平衡式壓力變送器1011（五） 電容式壓力變送器開環(huán)檢測儀表（壓力的變化P轉(zhuǎn)換為電容的變化C ） 主要測量差壓，引入壓力P1，P2，作用與兩側(cè)膜片（且兩側(cè)膜片面積相等）內(nèi)側(cè)注入硅油（傳導(dǎo)力）， P P1 P2 ；推動中間的測量膜

6、片位置變化，這樣會改變電容極板間的距離，電容量也隨之變化C1，C2。由引線接入測量電路，檢測與放大，輸出直流信號（420mA） 特點：密封性好，抗震，精度高（0.2級）。12四、壓力儀表的選用（一）選類型（根據(jù)測壓要求） 1 一般要求工業(yè)上是否要：A 遠(yuǎn)傳變送電氣式 “如前所述”B 自動記錄加記錄儀 “關(guān)鍵崗位”C 信號報警電接點式 “高壓鍋”13（一）選類型（根據(jù)測壓要求）2 特殊要求介質(zhì)及環(huán)境是否有：A 腐蝕性（蒸汽藍(lán)、氨黃、普通黑）B 高溫（不宜電氣式）C 易燃易爆（防爆型）D 電磁場（加隔離屏蔽保護(hù)）E 振動（加液阻尼）F 現(xiàn)場安裝條件（墻掛式，盤裝式）14四、壓力儀表的選用（二）選量

7、程（根據(jù)壓力變化及其范圍） 被測壓力變化：平緩時 上限值工作壓力上限1.5劇烈時 上限值工作壓力上限2.0高壓時 上限值工作壓力上限（53）根據(jù)計算值，就近，靠系列；查閱產(chǎn)品手冊（取小數(shù)點后1位數(shù)字）；通常情況下，壓力表下限值無需選取，大多從零開始。原則：壓力變化范圍安排在壓力表量程的中間13范圍內(nèi)15四、壓力儀表的選用（三）選精度（根據(jù)壓力變化及其范圍） 關(guān)于max的選取：1、工藝直接提出，最大不得超過多少（單位）；2、僅提出：“不得超出正常壓力值的百分之幾”間接求取max，取下限值運算；關(guān)于精度等級的取值：1、正常的工作范圍； 2、計算值； 3、選取值 根據(jù)具體情況（要求），因題而異；注：

8、不是“越精越好”、只有“越精越貴”嬌貴、昂貴16五、壓力儀表的安裝 (1)測壓點的選擇： 所選擇的測壓點應(yīng)能反映被測壓力的真實大小。 要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分。 測量流動介質(zhì)的壓力，使取壓點與流動方向垂直，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。 測量液體壓力，取壓點應(yīng)在管道下部；測量氣體壓力，取壓點應(yīng)在管道上方。17 (2)導(dǎo)壓管鋪設(shè)： 管粗細(xì)要合適。 導(dǎo)壓管水平安裝時應(yīng)保證有1：10一1：20的傾斜度以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。 被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時，必須加設(shè)保溫伴熱管線。 取壓口到壓力計之間應(yīng)裝有切斷閥。五、壓力儀表的安裝18五、壓力儀表的安裝 壓力計應(yīng)安裝在

9、易觀察和檢修的地方。 安裝地點應(yīng)力求避免振動和高溫影響。 測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸圖3l 7(a) ；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐圖317(b) 。 (3)壓力計的安裝：1920五、壓力儀表的安裝 壓力計的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希鳛槊芊鈮|片，以防泄漏。 當(dāng)被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按PHg進(jìn)行修正。 為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。21儀表型式常用測量范圍（Pa）精度等級用途與特點液柱式壓力計U 形 管0105或壓差、負(fù)壓高基準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器、工程測量儀表單 管0105或壓差、負(fù)壓高基準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器、工程測量儀表斜 管02103或壓差、負(fù)壓高基準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器、工程測量儀表彈性壓力計彈簧管0109較高工程測量儀表、精密測量儀表膜片式02106或壓差、負(fù)壓一般工程測量儀表、精密測量儀表膜盒式04104或壓差、負(fù)壓一般工程測量儀表、精密測量儀表波紋管04106或壓差、負(fù)壓一般工程測量儀表、精密測量儀表一些常用壓力儀表的性能和用途22活塞式壓力計02.5108或負(fù)壓很高基準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器電位計壓力傳感器06107一般工程測量儀表電容式