化工儀表第二章壓力檢測方法與儀表

化工儀表第二章壓力檢測方法與儀表第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測方法液柱測壓法彈性變形法電測壓力法壓力檢測儀表彈簧管壓力表霍爾式壓力表差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器主要內(nèi)容第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力

式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa單位:牛頓/米2（N/m2），簡稱“帕”，用符號“Pa”

第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力的幾種表示形式被測壓力通常可表示為絕對壓力、表壓、負壓（或真空度）

表壓（正壓）絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力絕對壓力真空度第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一測量壓力和真空度的儀表很多，按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，大致可分為四大類。1．液柱式壓力計2．彈性式壓力計3．電氣式壓力計4．活塞式壓力計第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測方法及儀表液柱測壓法

根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量hh12211p1p2h2P0h1h211p200

常用的壓力表有U形管壓力表、單管壓力表、斜管壓力表和活塞式壓力表等。測量原理第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彈性變形法

壓力檢測方法及儀表

將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移測量原理P彈簧管式彈性元件P膜片式彈性元件第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測方法及儀表當(dāng)彈性元件在軸向受到外力作用時，就會產(chǎn)生拉伸或壓縮位移，即

式中F——軸向外力S——位移C——彈性元件的剛度系數(shù)

式中A——彈性元件承受壓力的有效面積P——被測壓力

測量原理S

~P第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彈性元件結(jié)構(gòu)和特點第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彈簧管壓力表

壓力檢測方法及儀表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘?shù)?1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電接點信號壓力表

壓力表指針上有動觸點2，表盤上另有兩個可調(diào)節(jié)的指針，上面分別有靜觸點1和靜觸點4。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值(此數(shù)值由靜觸點4的指針位置確定)時，動觸點2和靜觸點4接觸，紅色信號燈5的電路被接通，使紅燈發(fā)亮，若壓力低到下限給定數(shù)值時，動觸點2與靜觸點1接觸，接通了綠色信號燈3的電路。靜觸點1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電測壓力法

利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機械和電氣元件）直接把被測壓力變換為電信號來進行測量的。

壓力檢測方法及儀表測量原理1.彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等；

2.非彈性元件組成的快速測壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電測壓力法

壓力檢測方法及儀表電容式測壓原理

采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量C便可以知道被測壓力的大小，從而實現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動極板被測壓力測量原理

ε——電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電測壓力法

壓力檢測方法及儀表壓電式測壓原理

根據(jù)“壓電效應(yīng)”把被測壓力變換為電信號的。（a）單晶體

（b）剖面圖

（c）X截割的石英片

受力面積作用在受力面積上的壓力壓電常數(shù)電荷數(shù)第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電測壓力法

應(yīng)變片式測壓原理

壓力檢測方法及儀表l543211—敏感柵2—基片3—粘合劑4—引線5—覆蓋片敏感柵直徑為0.025mm左右的合金電阻絲基底絕緣覆蓋層保護位移、力、力矩、加速度、壓力應(yīng)變

彈性敏感元件

外力作用被測對象表面產(chǎn)生微小機械變形應(yīng)變片敏感柵隨同變形電阻值發(fā)生相應(yīng)變化

應(yīng)變片組成第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測方法及儀表霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實現(xiàn)壓力-位移-霍爾電勢的轉(zhuǎn)換。霍爾片：是一種半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件?；魻栃?yīng)：把一塊霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾片與磁感應(yīng)強度B的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個縱向端面上通入恒定的控制電流I，則會在霍爾片的兩個橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱為霍爾電勢。線性非均勻磁場

第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測方法及儀表

彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片+彈簧管第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一電動單元組合儀表（簡稱為DDZ儀表）差壓（壓力）變送器

作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器氣動單元組合儀表（簡稱為QDZ儀表）

DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC20～100KPa第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

壓力檢測方法及儀表力平衡式壓力變送器

1—低壓室2—高壓室3—測量元件（膜盒、膜片）4—軸封膜片5—主杠桿6—過載保護片7—靜壓調(diào)整螺釘8—矢量機構(gòu)9—零點遷移彈簧10—平衡錘11—量程調(diào)整螺釘12—檢測片（銜鐵）13—差動變壓器14—副杠桿15—放大器16—反饋動圈17—永久磁鋼18—電源19—負載20—調(diào)零彈簧

測量機構(gòu)杠桿機構(gòu)檢測放大機構(gòu)反饋機構(gòu)第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

壓力檢測方法及儀表主杠桿矢量機構(gòu)將F1分解成F2和F3，副杠桿平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

微位移式變送器

壓力檢測方法及儀表I0（1）測量部分

測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等.測量原理:將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。。填充液（硅油）固定電極可動電極P1轉(zhuǎn)換放大單元

P2電容式壓力傳感器隔離膜片第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測儀表

智能差壓（壓力）變送器壓力檢測方法及儀表

在普通壓力傳感器上增加微處理器特點：具有遠程通訊的功能依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設(shè)定變送器各種參數(shù)使用維護方便長期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。以3051C為例：組成：傳感膜頭：被測壓力---A/D轉(zhuǎn)換----數(shù)字信號電子線路板：對信號進行修正，線性化處理---D/A轉(zhuǎn)換--4～20mA信號第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測方法及儀表A/D轉(zhuǎn)換器溫度傳感器電容傳感器傳感膜頭內(nèi)存修正系數(shù)膜頭信號微處理器傳感器線性化重設(shè)量程診斷工程單位通信電子板內(nèi)存量程值變送器組態(tài)信息D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字通信本機量程和零點調(diào)整手操器傳感膜頭電子線路板4～20mA3051C型智能變送器原理圖第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力測量儀表的選用

壓力檢測方法及儀表儀表種類和型號的選擇

工藝要求現(xiàn)場指示、遠傳指示、自動記錄、自動調(diào)節(jié)或信號報警介質(zhì)性質(zhì)溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度、有無振動、有無腐蝕性儀表量程的確定

化工自控設(shè)計技術(shù)規(guī)定被測壓力較穩(wěn)定的情況，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3；被測壓力波動較大的情況，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的1/2被測壓力的最小值也不應(yīng)低于全量程的1/3

儀表精度等級的選擇

第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力計的安裝測壓點的選擇要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。測量流動介質(zhì)的壓力時，應(yīng)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，不應(yīng)有凸出物或毛刺。測量液體壓力時，取壓點應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存液體。第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一導(dǎo)壓管鋪設(shè)導(dǎo)出管粗細要合適，一般內(nèi)徑為6～lOmm，長度應(yīng)盡可能短，最長不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應(yīng)選用能遠距離傳送的壓力計。導(dǎo)壓管水平安裝時應(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)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時，必須加保溫伴熱管線。取壓口到壓力計之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力計的安裝壓力計應(yīng)安裝在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?，作為密封墊片，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，對由此高度差而引起的測量誤差應(yīng)按△p=±Hpg進行修正為安全起見，測量高壓的儀表除選用表殼有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一壓力檢測方法及儀表有一臺空壓機的緩沖罐，其