壓力檢測(cè)及儀表演示文稿

壓力檢測(cè)及儀表演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)（優(yōu)選）第二節(jié)壓力檢測(cè)及儀表當(dāng)前第2頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)1.定義:在被測(cè)壓力的作用下,利用各種形式的彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。2.特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬、有足夠的精度、應(yīng)用廣泛。3.測(cè)量范圍:幾百帕到數(shù)千兆帕。二、彈性式壓力計(jì)是截面呈橢圓形或扁圓形的中空金屬管,當(dāng)通入壓力p后,它的自由端就會(huì)產(chǎn)生位移。4.彈性元件（根據(jù)測(cè)壓范圍的不同）(1).彈簧管式彈性元件(單圈和多圈的)適合測(cè)高、中、低壓。當(dāng)前第3頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(2).薄膜式彈性元件4.彈性元件（根據(jù)測(cè)壓范圍的不同）適合測(cè)中、低壓。由具有彈性的金屬或非金屬片構(gòu)成,在壓力作用下能產(chǎn)生變形。膜片膜盒硅油當(dāng)前第4頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(3).波紋管式彈性元件:外部存在波紋的彈性金屬片構(gòu)成金屬筒體。易于變形,且位移很大。4.彈性元件（根據(jù)測(cè)壓范圍的不同）適合測(cè)微壓和低壓(不超過1MPa)。當(dāng)前第5頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)5.彈簧管壓力表(1).結(jié)構(gòu)

1—彈簧管;

2—拉桿;

3—扇形齒輪;

5--指針;

4—中心齒輪;

6—面板;7—游絲;

8—調(diào)節(jié)螺釘;

9—接頭。應(yīng)用廣范,品種繁多?？煞謫稳投嗳?按用途分普通壓力表、耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表。它們外形和結(jié)構(gòu)相同,只是所用材料不同。當(dāng)前第6頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)5.彈簧管壓力表(2).工作原理(單圈彈簧管)彈簧管1是測(cè)量元件,是一根彎成270°的橢圓截面的空心金屬管。管子的自由端B封閉,另一端固定在接頭9上。工作原理:當(dāng)通入壓力p后,橢圓形截面在p作用下將趨于圓形,使自由端B產(chǎn)生位移,且與p的大小成正比(具有線性刻度)。所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量,就能反映壓力p的大小。p當(dāng)前第7頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)5.彈簧管壓力表(2).工作原理放大過程:

自由端B的位移通過拉桿2使扇形齒輪3作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn),指針5通過同軸的中心齒輪4的帶動(dòng)作順時(shí)針偏轉(zhuǎn),在面板6的刻度標(biāo)尺上顯示出被測(cè)壓力p的數(shù)值。由于B的位移與p的大小成正比,則刻度標(biāo)尺是線性的。p游絲7用來克服因扇形齒輪與中心齒輪間的傳動(dòng)間隙而產(chǎn)生的儀表變差。改變調(diào)節(jié)螺釘8的位置,可調(diào)整儀表的量程。當(dāng)前第8頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(3).彈簧管材料的選擇當(dāng)P≥19.6MPa時(shí),選用合金鋼或不銹鋼的材料。當(dāng)P<19.6MPa時(shí),選用磷青銅或黃銅的材料。所測(cè)流體種類不同,所用彈簧管材料不同。5.彈簧管壓力表彈簧管壓力表的型號(hào)命名：當(dāng)前第9頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)普通彈簧管壓力表上帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。當(dāng)壓力偏離給定范圍時(shí),及時(shí)發(fā)出信號(hào),提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力控制。5.彈簧管壓力表(4).

電接點(diǎn)信號(hào)壓力表當(dāng)前第10頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)

當(dāng)前第11頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)

當(dāng)前第12頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(1).定義:把壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。(2).組成:壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置。(3).測(cè)量范圍:7×10-5Pa---5×102MPa,測(cè)量范圍廣。(4).壓力傳感器作用:檢測(cè)壓力信號(hào),并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí),為壓力變送器。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào):是指物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。如4-20mADC(0-10mA),0.02-0.1MPa。(5).壓力傳感器分類:霍爾片式、應(yīng)變片式、壓阻式壓力傳感器和電容式壓力變送器。三、電氣式壓力計(jì)當(dāng)前第13頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)Y1.霍爾片式壓力傳感器依據(jù):根據(jù)霍爾效應(yīng),即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì),從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。霍爾電勢(shì):UH=RHBIRH--霍爾常數(shù),與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)。霍爾片由半導(dǎo)體材料制成的薄片。恒定磁場(chǎng)B外電場(chǎng)(直流穩(wěn)壓電源)霍爾效應(yīng):電子逆Y軸運(yùn)動(dòng)時(shí),由于受電磁力的作用,使電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏移,則一個(gè)端面有電子,另一個(gè)端面上正電荷過剩,在X軸上出現(xiàn)電位差,稱為霍爾電勢(shì)。這物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。當(dāng)前第14頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)應(yīng)用:所測(cè)壓力不高、壓力波動(dòng)小、信號(hào)需要遠(yuǎn)傳的場(chǎng)合。霍爾電勢(shì)與位移關(guān)系:UH=RHBII為定值,B為非均勻霍爾片位置不同,B就不同位移與霍爾電勢(shì)成正比例。實(shí)現(xiàn)位移－電勢(shì)的線性轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu):霍爾元件.磁鋼與彈簧管。工作原理:壓力→彈性位移→霍爾片移動(dòng)→霍爾電勢(shì)。引入壓力產(chǎn)生位移1.霍爾片式壓力傳感器當(dāng)前第15頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)材料的電阻變化取決于“應(yīng)變效應(yīng)”和“壓阻效應(yīng)”。應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件。金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值為：μ為應(yīng)變材料的泊松比;ε=dl/l為應(yīng)變。(1).理論基礎(chǔ)2.應(yīng)變片式壓力傳感器當(dāng)前第16頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)—由幾何尺寸變化引起的。電阻絲在外力作用時(shí)發(fā)生機(jī)械變形,其電阻隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象,叫應(yīng)變效應(yīng)?！呻娮杪首兓鸬?。受壓力后,其晶格間距發(fā)生變化,電阻率隨壓力變化的現(xiàn)象,叫壓阻效應(yīng)。(1)理論基礎(chǔ)導(dǎo)體阻值的變化只取決于電阻率和材料幾何尺寸的變化。金屬材料,以應(yīng)變效應(yīng)為主,稱為金屬電阻應(yīng)變片,制成應(yīng)變式壓力傳感器。半導(dǎo)體材料,以壓阻效應(yīng)為主,稱為半導(dǎo)體應(yīng)變片,制成壓阻式壓力傳感器。2.應(yīng)變片式壓力傳感器當(dāng)前第17頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)電阻率的變化與電阻絲體積的變化成正比,即：K為電阻應(yīng)變靈敏系數(shù)。(1)理論基礎(chǔ)2.應(yīng)變片式壓力傳感器當(dāng)前第18頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)壓力p→應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變→電阻發(fā)生變化→毫伏電勢(shì)(2).應(yīng)變片式壓力傳感器工作原理:利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。變小變大546p測(cè)量片r1沿應(yīng)變筒軸向貼放;溫度補(bǔ)償片r2沿徑向貼放。特點(diǎn):速度快.動(dòng)態(tài)性能好.非線性誤差小.滯后小.適合測(cè)高(25MPa)且脈動(dòng)較大的壓力。當(dāng)前第19頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)應(yīng)變電阻片將一根電阻絲彎曲且并行地排列成柵形,貼附在基板上成為電阻柵;金屬絲兩端有引出線;線柵上蓋絕緣的保護(hù)片。電阻絲一般為高阻金屬細(xì)絲如康銅絲。直徑Ф=0.02~0.04mm,長(zhǎng)L=25~150mm,寬D=3~30mm,電阻值R0為60Ω,120Ω,200Ω,300Ω,500Ω,1000Ω。(a)絲式應(yīng)變片(b)箔式應(yīng)變片圖6—2應(yīng)變電阻片的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第20頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變片當(dāng)前第21頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)應(yīng)變片測(cè)量電路VER1R2R3R4金屬應(yīng)變片：V與應(yīng)變成線形關(guān)系,可以用電橋測(cè)量電壓測(cè)量應(yīng)變。當(dāng)前第22頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)案例：橋梁固有頻率測(cè)量當(dāng)前第23頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)結(jié)構(gòu):1.基座;2.單晶硅片;3.導(dǎo)環(huán);4.螺母;5.密封墊圈;6.等效電阻。2為彈性元件,用集成電路工藝,在單晶硅的特定方向上擴(kuò)散一組等值電阻,并接成橋路。3.壓阻式壓力傳感器特點(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。適于惡劣環(huán)境下使用,便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化。可測(cè)差壓.速度.高度.加速度等參數(shù)。當(dāng)p變化時(shí),單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變,使應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化,由橋路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。工作原理:利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。當(dāng)前第24頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)結(jié)構(gòu):

1.隔離膜片;2,7固定電極;

3.硅油;

4.測(cè)量膜片

5.玻璃層;

6.底座;

8.引線。P1P24.電容式壓力變送器工作原理:將壓力變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,進(jìn)行測(cè)量的。ΔP由硅油→測(cè)量膜片→彎曲變形→電容變化→測(cè)量電路檢測(cè)和放大,轉(zhuǎn)換成4~20mA的直流標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行輸出。儀表特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.過載能力強(qiáng).精度高可達(dá)0.2級(jí)。ΔP=P1-P2當(dāng)前第25頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)四、智能型的壓力變送器結(jié)構(gòu):普通的壓力或差壓傳感器上增加微處理器電路。特點(diǎn):具有遠(yuǎn)程通訊的功能依靠手操通信器,可在現(xiàn)場(chǎng)或控制室設(shè)定各種參數(shù)使用維護(hù)方便,精度高實(shí)現(xiàn)自修正.自補(bǔ)償.自診斷及錯(cuò)誤方式報(bào)警功能便于實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。長(zhǎng)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(cè)壓力---A/D轉(zhuǎn)換---數(shù)字信號(hào)電子線路板:對(duì)信號(hào)進(jìn)行修正,線性化處理---D/A轉(zhuǎn)換--4～20mA信號(hào)當(dāng)前第26頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)3051C型智能差壓變送器原理圖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(hào)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(jī)量程和零點(diǎn)調(diào)整手操器傳感膜頭電子線路板4～20mA

壓力

壓力當(dāng)前第27頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)手持通信器功能:組態(tài),設(shè)定工作參數(shù)和輸入信息性數(shù)據(jù)；測(cè)量范圍變更；變送器的校準(zhǔn)；自診斷。當(dāng)前第28頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)1.壓力表的選用:根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的要求,結(jié)合各方面的情況,加以全面考慮和具體的分析。(1).儀表類型的選用:必須滿足工藝生產(chǎn)?？紤]被測(cè)介質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)條件和工藝要求。(2).確定儀表測(cè)量范圍及量程：測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí),Pmax≤P上限2/3;

測(cè)脈動(dòng)壓力時(shí),Pmax≤P上限/2;

測(cè)高壓時(shí),Pmax≤P上限3/5;

最小值,Pmin≥N/3。(3).選取儀表的精度在滿足生產(chǎn)要求的情況下盡可能選用精度較低、價(jià)廉耐用的壓力表。K%<|δ允現(xiàn)|五、壓力計(jì)的選用及安裝當(dāng)前第29頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)解：由于是往復(fù)式壓縮機(jī),則儀表的上限值為：Pmax≤P上限/2,P上限≥2Pmax＝2×28＝56MPa,根據(jù)就地觀察及能高低報(bào)警,查表選電接點(diǎn)壓力表,測(cè)量范圍為0～60MPa。例:某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25～28MPa,測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察,并能高低報(bào)警,試正確選用一臺(tái)壓力表,指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。

下限值:因Pmin≥N/3=60/3=20,則Pmin=25﹥20MPa,滿足要求。

精度等級(jí):選1.5級(jí),0～60MPa,YX-150A型電接點(diǎn)壓力表。當(dāng)前第30頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)壓力計(jì)的安裝正確與否,直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命,應(yīng)注意測(cè)壓點(diǎn)的選擇、導(dǎo)壓管的鋪設(shè)及壓力表的安裝。(1).測(cè)壓點(diǎn)的選擇：能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小。(a).要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管道部分,不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。(b).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)保持齊平.不應(yīng)有凸出物或毛刺。(c).測(cè)量液體壓力時(shí),取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部、使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體;測(cè)量氣體壓力時(shí),取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方,使管道內(nèi)不積存液體。

2.壓力計(jì)的安裝當(dāng)前第31頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(2).導(dǎo)壓管的鋪設(shè)(a).導(dǎo)壓管的粗細(xì)要合適,一般內(nèi)徑為6~10mm,長(zhǎng)度盡可能短,一般為3~50m,超過50m選用電遠(yuǎn)傳壓力表。(b).導(dǎo)壓管水平安裝時(shí),應(yīng)保證有傾斜度(1:10~1:20),以利于積存于其中的液體或氣體排出。(c).當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí),必須加保溫裝置。(d).取壓口到壓力表之間應(yīng)有切斷閥,以備檢修壓力計(jì)。應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。(3).壓力表的安裝(a).安裝在易觀察和檢修的地方。(b).避免振動(dòng)和高溫。(c).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)由高度引起的測(cè)量誤差應(yīng)按△p=±Hρg進(jìn)行修正。2.壓力計(jì)的安裝當(dāng)前第32頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(d).壓力表的連接處,應(yīng)選適當(dāng)?shù)牟牧?作為密封墊片,以防泄漏。(e).為了安全,測(cè)高壓的壓力表的外殼應(yīng)有通氣孔,安裝時(shí)外殼應(yīng)向墻壁或無人處。(f).針對(duì)被測(cè)介質(zhì)的不同性質(zhì),要采取相應(yīng)的防熱、防腐、防凍、防堵等措施。如測(cè)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。如測(cè)有腐蝕性介質(zhì)壓力時(shí),應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐,其中ρ2為被測(cè)介質(zhì)的密度,ρ1為隔離液的密度。(3).壓力表的安裝當(dāng)前第33頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)壓力計(jì)安裝的特殊問題凝液管隔離罐當(dāng)前第34頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第35頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第36頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)有一臺(tái)空壓機(jī)的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.5～16MPa，工藝要求最大測(cè)量誤差為0.8MPa，并可就地觀察及高低限報(bào)警。試選一合適的壓力表（包括測(cè)量范圍、精度等級(jí)）。例題解空壓機(jī)的緩沖罐的壓力視為脈動(dòng)壓力根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低報(bào)警的要求，可選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0～40MPa。檢驗(yàn)量程下限被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1/3，符合要求。儀表量程選擇最大引用誤差所以選擇測(cè)量范圍為0～40Mpa，精度等級(jí)為1.5級(jí)的YX-150型電接點(diǎn)壓力表。當(dāng)前第37頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)(4).力矩平衡式壓力變送器工作原理:是一種典型的自平衡檢測(cè)儀表,利用力矩平衡和負(fù)反饋的工作原理。結(jié)構(gòu):測(cè)量部分、杠桿系統(tǒng)、位移檢測(cè)放大器、波紋管反饋機(jī)構(gòu)（氣動(dòng)壓力變送器）或電磁反饋機(jī)構(gòu)（電動(dòng)壓力變送器）。特點(diǎn):測(cè)量精度高、工作穩(wěn)定可靠、線性好、不靈敏區(qū)小等。當(dāng)前第38頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)DDZ-Ⅲ型電動(dòng)力矩平衡壓力變送器直流電源24V,輸出4-20mA(DC),兩線制,安全防暴。1.測(cè)量膜片;2.軸封膜片;3.主杠桿;4.矢量機(jī)構(gòu);5.量程調(diào)整螺釘;6.連桿;7.副杠桿;8.檢測(cè)片;9.差動(dòng)變壓器;10.反饋線圈11.放大器;12.調(diào)零彈簧;13.永久磁鋼;當(dāng)前第39頁(yè)\共有41頁(yè)\編于星期三\21點(diǎn)被測(cè)壓力p作用在測(cè)量膜片1上,則Fi=