第二章壓力液位等檢測(cè)方法及儀表

第二章壓力液位等檢測(cè)方法及儀表第一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四常見壓力傳感器外形

工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器微型探針壓力計(jì)暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)濕式壓力變送器本安壓力變送器OEM血壓計(jì)OEM壓力芯片第二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力

Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）單位:牛頓/米2（N/m2），簡(jiǎn)稱“帕”，用符號(hào)“Pa”

第三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力的幾種表示形式被測(cè)壓力通?？杀硎緸榻^對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（或真空度）表壓（正壓）絕對(duì)壓力的零線大氣壓力線絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度第四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力檢測(cè)方法液柱式測(cè)壓法彈性式變形法液柱式測(cè)壓法電氣式力法活塞式壓力法第五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力檢測(cè)方法及儀表液柱測(cè)壓法根據(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。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。第六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四彈性變形法將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移P彈簧管式彈性元件P

膜片式彈性元件第七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四彈性元件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)第八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四彈簧管壓力計(jì)第九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四彈簧管壓力表

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)谑?，共五十五頁，編輯?023年，星期四3.膜片與膜盒(說明)第十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器第十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器第十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器第十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器第十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四電容式測(cè)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(cè)量電容量C便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板動(dòng)極板被測(cè)壓力

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)彈性元件第十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.3.3電容式差壓變送器（特點(diǎn)、構(gòu)成）1.檢測(cè)部件（圖2－41）作用：將輸入差壓線性地轉(zhuǎn)換成兩電容之差與兩電容之和的比值第十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.3.3電容式差壓變送器（特點(diǎn)、構(gòu)成）第十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四(1)電容/電流轉(zhuǎn)換與差壓/電流轉(zhuǎn)換第十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.3.4智能式差壓變送器（1151）1151的特點(diǎn)1）精度高（±5％）、穩(wěn)定、可靠；2）具有補(bǔ)償功能3）具有數(shù)字、模擬輸出方式；4）具有多種其他功能。。。2.硬件構(gòu)成及其功能1)傳感器部分：將差壓→0～2.5V;供電電壓：5V,工作電流：0.8mA.

2)A/D轉(zhuǎn)換：帶有前置放大，16位，具有自校準(zhǔn)功能。。。3）CPU:AT89S8252與MCS51兼容;8KBFROM、2KBEPROM、256BRAM、32I/O口線、2個(gè)DPTR、三個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙工串行口及可編程看門狗、振蕩器與時(shí)鐘電路等4）HART通信部分：二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)與FSK信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換第二十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力測(cè)量?jī)x表的選用壓力檢測(cè)方法及儀表儀表種類和型號(hào)的選擇

工藝要求現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)傳指示、自動(dòng)記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)或信號(hào)報(bào)警介質(zhì)性質(zhì)溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度、有無振動(dòng)、有無腐蝕性儀表量程的確定

被測(cè)壓力較穩(wěn)定的情況，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4；被測(cè)壓力波動(dòng)較大的情況，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3被測(cè)壓力的最小值也不應(yīng)低于全量程的1/3

儀表精度等級(jí)的選擇

第二十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四壓力計(jì)的安裝安裝事項(xiàng)：取壓位置：由工藝條件確定；盡量避免渦流影響；避免流速影響；避免導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。隔離：溫度隔離：采用銅管散熱；腐蝕性隔離：采用隔離箱（凝液管）；臟污隔離：采用空氣包。第二十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四有一臺(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。第二十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四

流量檢測(cè)方法及儀表第二十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四流量測(cè)量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)過程能源計(jì)量一次能源（煤炭、原油、瓦斯氣、石油氣、天然氣）二次能源（電力、焦炭、煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及含能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等交通運(yùn)輸環(huán)保工程

空氣污染(煙廢氣排放)、水污染

管道輸送

第二十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四流量檢測(cè)的基本概念瞬時(shí)流量－單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），單位為kg/h。累積流量一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值累積體積流量流量計(jì)量－對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)流體的流量進(jìn)行測(cè)量。累積質(zhì)量流量流量測(cè)量的任務(wù)：根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量值的正確傳遞。第二十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四流量檢測(cè)方法及儀表流量檢測(cè)方法及儀表應(yīng)用容積法檢測(cè)流量（腰輪流量計(jì)）應(yīng)用動(dòng)、靜壓能轉(zhuǎn)換原理檢測(cè)流量（差壓式流量計(jì))應(yīng)用改變流通面積的方法檢測(cè)流量(轉(zhuǎn)子流量計(jì))應(yīng)用電磁感應(yīng)原理檢測(cè)流量(電磁流量計(jì))應(yīng)用超聲波檢測(cè)流量(超聲波流量計(jì))第二十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.4.2典型流量檢測(cè)儀表1.容積式流量計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)“計(jì)量空間”、進(jìn)出口壓差橢圓齒輪流量計(jì)(圖2－46）：第二十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.4.2典型流量檢測(cè)儀表2.速度式流量計(jì)（1）節(jié)流式（差壓式）流量計(jì)：孔板、擋板、文丘里管→孔板第二十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四

節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況

檢測(cè)原理當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。 流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。基礎(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。壓差影響因素： 流量、節(jié)流裝置形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）第三十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四流量基本方程式根據(jù)流體力學(xué)的伯努力方程和流體的連續(xù)性方程，可以推導(dǎo)出流量與壓差之間的流量方程式，即體積流量

質(zhì)量流量

式中α——流量系數(shù)ε——流束膨脹系數(shù)A0——節(jié)流裝置的開孔截面積ρ——流體密度Δр——節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差流量與壓力差的平方根成正比第三十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四差壓式流量計(jì)測(cè)量對(duì)象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動(dòng)條件：亞音速流、臨界流、脈動(dòng)流歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。節(jié)流式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)能力強(qiáng)，幾乎能測(cè)量各種工況下的流量。差壓式流量計(jì)

孔板引壓管差壓計(jì)第三十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四差壓計(jì)三閥組的安裝示意圖如圖所示，它包括兩個(gè)切斷閥和一個(gè)平衡閥。安裝三閥組的主要目的是為了在開停表時(shí)，防止差壓計(jì)單向受到很大的靜壓力，使儀表產(chǎn)生附加誤差，甚至損壞。為此，必須正確地使用三閥組。具體步驟是：

第三十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四差壓計(jì)三閥組的安裝示意圖如圖所示，它包括兩個(gè)切斷閥和一個(gè)平衡閥。安裝三閥組的主要目的是為了在開停表時(shí)，防止差壓計(jì)單向受到很大的靜壓力，使儀表產(chǎn)生附加誤差，甚至損壞。為此，必須正確地使用三閥組。具體步驟是：先開平衡閥3，使正負(fù)壓室連通；然后再依次逐漸打開壓側(cè)的切斷閥1和負(fù)壓側(cè)的切斷閥2，使差壓計(jì)的正負(fù)壓室承受同樣的壓力；最后再漸漸地關(guān)閉平衡閥3，差壓計(jì)即投人運(yùn)行。當(dāng)差壓計(jì)需要停用時(shí)，應(yīng)先打開平衡閥3，然后再關(guān)閉切斷閥1和2。第三十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四電動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為DDZ儀表）

差壓（壓力）變送器主要用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的壓力、壓差、流量、液位等過程參量，并將其轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器氣動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為QDZ儀表）

DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC20～100KPa第三十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四（2）渦街流量計(jì)（圖2－48）靈巧型渦街流量變送器（圖2－49）第三十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四3.直接式質(zhì)量流量計(jì)（科氏流量計(jì)）（圖2－50）實(shí)驗(yàn)圖示說明：a)水靜止、管擺動(dòng)；b)、c)水流動(dòng)、管擺動(dòng)，出水側(cè)的擺動(dòng)先于入水側(cè)；出水側(cè)擺動(dòng)的相位超前入水側(cè)；相位差→質(zhì)量流量雙彎管型（圖2－51）：水按箭頭流入、流出；A、B、C三處各按一組壓電換能器：A處加交變電壓，B、C檢測(cè)振動(dòng)幅度→相位差→4～20mA→質(zhì)量流量第三十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四

物位檢測(cè)方法與儀表第三十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四物位檢測(cè)方法及儀表物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱

液位――容器中的液體介質(zhì)的高低料位――容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度

物位檢測(cè)的作用

①確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；②為了監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；③對(duì)它的上下極限位置進(jìn)行報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全、正常進(jìn)行。

物位的基本概念第三十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.5物位的檢測(cè)與變送（液位、料位、界位）2.5.1物位檢測(cè)的主要方法靜壓式測(cè)量法壓力式：敞口容器；差壓式：閉口容器電氣式測(cè)量法物位變化→電氣參數(shù)：電阻、電容、磁場(chǎng)等變化→與電容式差壓變送器配合→標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。3.聲學(xué)式測(cè)量法；4.射線式測(cè)量法。第四十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.5物位的檢測(cè)與變送（液位、料位、界位）2.5.2典型物位檢測(cè)儀表1.差壓式液位計(jì)：取壓口與底部同一水平線（圖2－52）；取壓口低于容器底部（圖2－53）正遷移第四十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四取壓口裝有隔離罐（圖2－54）（負(fù)遷移）第四十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四2.電容式液位計(jì)原理：介電常數(shù)不同→電容變化→物位第四十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四3.超聲波液位計(jì)換能器原理（壓電效應(yīng)）：交變電場(chǎng)作用下，壓電晶體將電能轉(zhuǎn)換成振動(dòng)稱逆壓電效應(yīng)；將振動(dòng)聲波轉(zhuǎn)換成交變電場(chǎng)稱正壓電效應(yīng)；→發(fā)射器和接收器電子裝置：產(chǎn)生交變電信號(hào)、處理電信號(hào)4.輻射式物位計(jì)原理：射線強(qiáng)度隨介質(zhì)厚度的增加而衰減第四十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四3.6控制系統(tǒng)傳感與變送典型的檢測(cè)變送器1.檢測(cè)變送器的一般結(jié)構(gòu)

一般包含一個(gè)傳感器及一個(gè)激勵(lì)元件（轉(zhuǎn)換器）。2.檢測(cè)（傳感與變送）儀表分類（1）按儀表使用的能源分類：電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表。（2）按信號(hào)的處理過程分類：檢測(cè)表、顯示表、控制表、執(zhí)行器。（3）按儀表的組成形式分類：基地式儀表、單元組合儀表。（4）按被測(cè)量的參數(shù)分類：溫度表、流量表、壓力表、物位表。（5）按具體顯示形式分類：指針式儀表、數(shù)字式儀表、記錄打印型儀表。第四十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四檢測(cè)變送器3.檢測(cè)變送器的作用把工藝生產(chǎn)過程的變量（流量、壓力、溫度、液位和成分等）及檢測(cè)、轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電或氣信號(hào)。變送器輸出是被控變量的測(cè)量值，它被送到顯示和控制裝置，用于顯示和控制。4.檢測(cè)變送器的基本要求正確性：正確反映被控變量，誤差小。快速性：及時(shí)反映被控變量的變化?？煽啃裕洪L(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。第四十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四5.檢測(cè)變送器的選用原則在環(huán)境工況條件下應(yīng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。儀表精度和量程的選擇：選用儀表的精度要合適：應(yīng)符合工藝檢測(cè)要求。儀表測(cè)量誤差：儀表本身誤差、環(huán)境工況引入的誤差和動(dòng)態(tài)誤差。量程選擇：量程的改變會(huì)引起最大讀書誤差變化和增益的變化。被測(cè)對(duì)象或介質(zhì)的特性。如，氣、液、固，腐蝕性等。檢測(cè)采用的形式要求。如，侵入或非侵入被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)及頻率范圍。儀表的構(gòu)造材料，安裝結(jié)構(gòu)；對(duì)環(huán)境、安全的保證；成本等。檢測(cè)變送器第四十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期四檢測(cè)變送器6.檢