壓力檢測及儀表演示文稿

壓力檢測及儀表演示文稿當前第1頁\共有41頁\編于星期三\21點（優(yōu)選）第二節(jié)壓力檢測及儀表當前第2頁\共有41頁\編于星期三\21點1.定義:在被測壓力的作用下,利用各種形式的彈性元件受壓后產生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。2.特點:結構簡單、使用可靠、讀數清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬、有足夠的精度、應用廣泛。3.測量范圍:幾百帕到數千兆帕。二、彈性式壓力計是截面呈橢圓形或扁圓形的中空金屬管,當通入壓力p后,它的自由端就會產生位移。4.彈性元件（根據測壓范圍的不同）(1).彈簧管式彈性元件(單圈和多圈的)適合測高、中、低壓。當前第3頁\共有41頁\編于星期三\21點(2).薄膜式彈性元件4.彈性元件（根據測壓范圍的不同）適合測中、低壓。由具有彈性的金屬或非金屬片構成,在壓力作用下能產生變形。膜片膜盒硅油當前第4頁\共有41頁\編于星期三\21點(3).波紋管式彈性元件:外部存在波紋的彈性金屬片構成金屬筒體。易于變形,且位移很大。4.彈性元件（根據測壓范圍的不同）適合測微壓和低壓(不超過1MPa)。當前第5頁\共有41頁\編于星期三\21點5.彈簧管壓力表(1).結構

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—調節(jié)螺釘;

9—接頭。應用廣范,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。它們外形和結構相同,只是所用材料不同。當前第6頁\共有41頁\編于星期三\21點5.彈簧管壓力表(2).工作原理(單圈彈簧管)彈簧管1是測量元件,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產生位移,且與p的大小成正比(具有線性刻度)。所以只要測得B點的位移量,就能反映壓力p的大小。p當前第7頁\共有41頁\編于星期三\21點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作逆時針偏轉,指針5通過同軸的中心齒輪4的帶動作順時針偏轉,在面板6的刻度標尺上顯示出被測壓力p的數值。由于B的位移與p的大小成正比,則刻度標尺是線性的。p游絲7用來克服因扇形齒輪與中心齒輪間的傳動間隙而產生的儀表變差。改變調節(jié)螺釘8的位置,可調整儀表的量程。當前第8頁\共有41頁\編于星期三\21點(3).彈簧管材料的選擇當P≥19.6MPa時,選用合金鋼或不銹鋼的材料。當P<19.6MPa時,選用磷青銅或黃銅的材料。所測流體種類不同,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命名：當前第9頁\共有41頁\編于星期三\21點普通彈簧管壓力表上帶有報警或控制觸點的壓力表。當壓力偏離給定范圍時,及時發(fā)出信號,提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現壓力控制。5.彈簧管壓力表(4).

電接點信號壓力表當前第10頁\共有41頁\編于星期三\21點

當前第11頁\共有41頁\編于星期三\21點

當前第12頁\共有41頁\編于星期三\21點(1).定義:把壓力轉換為電信號進行傳輸及顯示的儀表。(2).組成:壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置。(3).測量范圍:7×10-5Pa---5×102MPa,測量范圍廣。(4).壓力傳感器作用:檢測壓力信號,并轉換成電信號輸出。輸出信號為標準信號時,為壓力變送器。標準信號:是指物理量的形式和數值范圍都符合國際標準的信號。如4-20mADC(0-10mA),0.02-0.1MPa。(5).壓力傳感器分類:霍爾片式、應變片式、壓阻式壓力傳感器和電容式壓力變送器。三、電氣式壓力計當前第13頁\共有41頁\編于星期三\21點Y1.霍爾片式壓力傳感器依據:根據霍爾效應,即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉換成霍爾電勢,從而實現壓力的測量?；魻栯妱?UH=RHBIRH--霍爾常數,與霍爾片材料、幾何形狀有關?；魻柶砂雽w材料制成的薄片。恒定磁場B外電場(直流穩(wěn)壓電源)霍爾效應:電子逆Y軸運動時,由于受電磁力的作用,使電子運動發(fā)生偏移,則一個端面有電子,另一個端面上正電荷過剩,在X軸上出現電位差,稱為霍爾電勢。這物理現象稱為霍爾效應。當前第14頁\共有41頁\編于星期三\21點應用:所測壓力不高、壓力波動小、信號需要遠傳的場合。霍爾電勢與位移關系: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成正比例。實現位移－電勢的線性轉換。結構: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→霍爾電勢。引入壓力產生位移1.霍爾片式壓力傳感器當前第15頁\共有41頁\編于星期三\21點材料的電阻變化取決于“應變效應”和“壓阻效應”。應變片是基于應變效應工作的一種壓力敏感元件。金屬導體或半導體的電阻值為：μ為應變材料的泊松比;ε=dl/l為應變。(1).理論基礎2.應變片式壓力傳感器當前第16頁\共有41頁\編于星期三\21點—由幾何尺寸變化引起的。電阻絲在外力作用時發(fā)生機械變形,其電阻隨之發(fā)生變化的現象,叫應變效應?！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象,叫壓阻效應。(1)理論基礎導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,以應變效應為主,稱為金屬電阻應變片,制成應變式壓力傳感器。半導體材料,以壓阻效應為主,稱為半導體應變片,制成壓阻式壓力傳感器。2.應變片式壓力傳感器當前第17頁\共有41頁\編于星期三\21點電阻率的變化與電阻絲體積的變化成正比,即：K為電阻應變靈敏系數。(1)理論基礎2.應變片式壓力傳感器當前第18頁\共有41頁\編于星期三\21點壓力p→應變片產生應變→電阻發(fā)生變化→毫伏電勢(2).應變片式壓力傳感器工作原理:利用電阻應變原理構成。變小變大546p測量片r1沿應變筒軸向貼放;溫度補償片r2沿徑向貼放。特點:速度快.動態(tài)性能好.非線性誤差小.滯后小.適合測高(25MPa)且脈動較大的壓力。當前第19頁\共有41頁\編于星期三\21點應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片。電阻絲一般為高阻金屬細絲如康銅絲。直徑Ф=0.02~0.04mm,長L=25~150mm,寬D=3~30mm,電阻值R0為60Ω,120Ω,200Ω,300Ω,500Ω,1000Ω。(a)絲式應變片(b)箔式應變片圖6—2應變電阻片的結構當前第20頁\共有41頁\編于星期三\21點應變計金屬應變片當前第21頁\共有41頁\編于星期三\21點應變片測量電路VER1R2R3R4金屬應變片：V與應變成線形關系,可以用電橋測量電壓測量應變。當前第22頁\共有41頁\編于星期三\21點案例：橋梁固有頻率測量當前第23頁\共有41頁\編于星期三\21點結構:1.基座;2.單晶硅片;3.導環(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散一組等值電阻,并接成橋路。3.壓阻式壓力傳感器特點:精度高.工作可靠.頻率響應高.遲滯小.尺寸小.重量輕.結構簡單。適于惡劣環(huán)境下使用,便于實現顯示數字化。可測差壓.速度.高度.加速度等參數。當p變化時,單晶硅產生應變,使應變電阻產生與被測壓力成比例的變化,由橋路獲得相應的電壓輸出信號。工作原理:利用單晶硅的壓阻效應而構成。當前第24頁\共有41頁\編于星期三\21點結構:

1.隔離膜片;2,7固定電極;

3.硅油;

4.測量膜片

5.玻璃層;

6.底座;

8.引線。P1P24.電容式壓力變送器工作原理:將壓力變化轉換為電容量的變化,進行測量的。ΔP由硅油→測量膜片→彎曲變形→電容變化→測量電路檢測和放大,轉換成4~20mA的直流標準電信號進行輸出。儀表特點:

結構簡單.過載能力強.精度高可達0.2級。ΔP=P1-P2當前第25頁\共有41頁\編于星期三\21點四、智能型的壓力變送器結構:普通的壓力或差壓傳感器上增加微處理器電路。特點:具有遠程通訊的功能依靠手操通信器,可在現場或控制室設定各種參數使用維護方便,精度高實現自修正.自補償.自診斷及錯誤方式報警功能便于實現人機對話。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轉換---數字信號電子線路板:對信號進行修正,線性化處理---D/A轉換--4～20mA信號當前第26頁\共有41頁\編于星期三\21點3051C型智能差壓變送器原理圖A/D轉換器

溫度傳感器

電容傳感器傳感膜頭內存修正系數膜頭信號微處理器傳感器線性化重設量程診斷工程單位通信電子板內存量程值變送器組態(tài)信息D/A轉換數字通信本機量程和零點調整手操器傳感膜頭電子線路板4～20mA

壓力

壓力當前第27頁\共有41頁\編于星期三\21點手持通信器功能:組態(tài),設定工作參數和輸入信息性數據；測量范圍變更；變送器的校準；自診斷。當前第28頁\共有41頁\編于星期三\21點1.壓力表的選用:根據工藝生產過程的要求,結合各方面的情況,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?？紤]被測介質、現場條件和工藝要求。(2).確定儀表測量范圍及量程：測穩(wěn)定壓力時,Pmax≤P上限2/3;

測脈動壓力時,Pmax≤P上限/2;

測高壓時,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要求的情況下盡可能選用精度較低、價廉耐用的壓力表。K%<|δ允現|五、壓力計的選用及安裝當前第29頁\共有41頁\編于星期三\21點解：由于是往復式壓縮機,則儀表的上限值為：Pmax≤P上限/2,P上限≥2Pmax＝2×28＝56MPa,根據就地觀察及能高低報警,查表選電接點壓力表,測量范圍為0～60MPa。例:某臺往復式壓縮機的出口壓力范圍為25～28MPa,測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察,并能高低報警,試正確選用一臺壓力表,指出型號、精度與測量范圍。

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

精度等級:選1.5級,0～60MPa,YX-150A型電接點壓力表。當前第30頁\共有41頁\編于星期三\21點壓力計的安裝正確與否,直接影響到測量的準確性和壓力計的使用壽命,應注意測壓點的選擇、導壓管的鋪設及壓力表的安裝。(1).測壓點的選擇：能反映被測壓力的真實大小。(a).要選在被測介質直線流動的管道部分,不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。(b).測量流動介質的壓力時,應使取壓點與流動方向垂直,取壓管內端面與生產設備連接處的內壁應保持齊平.不應有凸出物或毛刺。(c).測量液體壓力時,取壓點應在管道下部、使導壓管內不積存氣體;測量氣體壓力時,取壓點應在管道上方,使管道內不積存液體。

2.壓力計的安裝當前第31頁\共有41頁\編于星期三\21點(2).導壓管的鋪設(a).導壓管的粗細要合適,一般內徑為6~10mm,長度盡可能短,一般為3~50m,超過50m選用電遠傳壓力表。(b).導壓管水平安裝時,應保證有傾斜度(1:10~1:20),以利于積存于其中的液體或氣體排出。(c).當被測介質易冷凝或凍結時,必須加保溫裝置。(d).取壓口到壓力表之間應有切斷閥,以備檢修壓力計。應裝設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).避免振動和高溫。(c).被測壓力較小,而壓力計與取壓口又不在同一高度時,對由高度引起的測量誤差應按△p=±Hρg進行修正。2.壓力計的安裝當前第32頁\共有41頁\編于星期三\21點(d).壓力表的連接處,應選適當的材料,作為密封墊片,以防泄漏。(e).為了安全,測高壓的壓力表的外殼應有通氣孔,安裝時外殼應向墻壁或無人處。(f).針對被測介質的不同性質,要采取相應的防熱、防腐、防凍、防堵等措施。如測蒸汽壓力時,應加裝凝液管,以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸。如測有腐蝕性介質壓力時,應加裝有中性介質的隔離罐,其中ρ2為被測介質的密度,ρ1為隔離液的密度。(3).壓力表的安裝當前第33頁\共有41頁\編于星期三\21點壓力計安裝的特殊問題凝液管隔離罐當前第34頁\共有41頁\編于星期三\21點當前第35頁\共有41頁\編于星期三\21點當前第36頁\共有41頁\編于星期三\21點有一臺空壓機的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.5～16MPa，工藝要求最大測量誤差為0.8MPa，并可就地觀察及高低限報警。試選一合適的壓力表（包括測量范圍、精度等級）。例題解空壓機的緩沖罐的壓力視為脈動壓力根據就地觀察及能進行高低報警的要求，可選用YX-150型電接點壓力表，測量范圍為0～40MPa。檢驗量程下限被測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量范圍為0～40Mpa，精度等級為1.5級的YX-150型電接點壓力表。當前第37頁\共有41頁\編于星期三\21點(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儀表,利用力矩平衡和負反饋的工作原理。結構:測量部分、杠桿系統(tǒng)、位移檢測放大器、波紋管反饋機構（氣動壓力變送器）或電磁反饋機構（電動壓力變送器）。特點:測量精度高、工作穩(wěn)定可靠、線性好、不靈敏區(qū)小等。當前第38頁\共有41頁\編于星期三\21點DDZ-Ⅲ型電動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.測量膜片;2.軸封膜片;3.主杠桿;4.矢量機構;5.量程調整螺釘;6.連桿;7.副杠桿;8.檢測片;9.差動變壓器;10.反饋線圈11.放大器;12.調零彈簧;13.永久磁鋼;當前第39頁\共有41頁\編于星期三\21點被測壓力p作用在測量膜片1上,則Fi=