第二章 壓力測(cè)量及變送

第二章壓力測(cè)量及變送彈性式壓力計(jì)壓力、差壓變送器壓力儀表的選用與校驗(yàn)彈性式壓力計(jì)

工作原理：利用各種形式的彈性元件受壓后所產(chǎn)生的彈性變形(位移)測(cè)量壓力。一、彈性元件

常用彈性元件:

膜片膜盒波紋管彈簧管

材料:

鈹青銅、磷青銅、不銹鋼、橡膠膜片等下一頁返回彈性式壓力計(jì)（一）結(jié)構(gòu)及工作原理儀表由測(cè)量系統(tǒng)、指示部分和表殼部分等組成。

二、彈簧管壓力計(jì)

下一頁上一頁返回表殼部分——由表蓋、表玻璃和罩殼等組成。測(cè)量系統(tǒng)——由接頭、彈簧管和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。指示部分——由分度盤、指針組成。彈性式壓力計(jì)1.測(cè)量元件（彈簧管）

結(jié)構(gòu)：扁平、中空，截面為扁圓或橢圓形。一端固定(測(cè)量端)，另一端封閉(自由端),弧度為270度。

材料：一般為銅或銅合金。但測(cè)量氨介質(zhì)時(shí)須用專門的氨用壓力表；而測(cè)氧氣時(shí)，不得沾有油脂或有機(jī)物。

作用：感受壓力信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)。

原理：

k1

—與彈簧管橫截面幾何形狀(橢圓度、角度)、剛度等有關(guān)。下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)結(jié)論：

(1)若彈簧管橫截面幾何形狀一定、剛度一定，則

可據(jù)位移x變化測(cè)量壓力P。

(2)若彈簧管橫截面幾何形狀一定、P一定，則

(3)若彈簧管剛度一定、P一定，則多圈彈簧管-→x↑，用于小量程。

橫截面幾何形狀改變-→x變化，量程改變。

橫截面越扁-→x↑

，量程小。

彈簧管將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成自由端位移x

，但靈敏度低，需要對(duì)其進(jìn)行放大。下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)2.齒輪傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)

(1)第一次放大(杠桿)

轉(zhuǎn)過的角度相等：

OA>OBL>x

下一頁上一頁返回(２)第二次放大(中心齒輪)兩齒輪嚙合，走過的弧長(zhǎng)相等：實(shí)現(xiàn)角度的放大(弧長(zhǎng)不變)。OA>>r

實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)的放大。彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)（３）指針實(shí)現(xiàn)第三次放大和指示作用轉(zhuǎn)過的角度相等：

實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)的放大（角度不變）。

下一頁上一頁返回結(jié)論：

彈性式壓力計(jì)討論：

（１）零點(diǎn)調(diào)整

改變指針初始位置或表盤位置（一般只有標(biāo)準(zhǔn)表可調(diào)整表盤位置）。(２)量程調(diào)整

可通過OB調(diào)整，改變B點(diǎn)調(diào)整螺釘?shù)奈恢脤?shí)現(xiàn)。下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)3.游絲

克服因扇形齒輪和中心齒輪的間隙所產(chǎn)生的儀表變差。

下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)（二）電接點(diǎn)壓力表

與相應(yīng)的電氣器件（如繼電器及接觸器等）配套使用，即可對(duì)被測(cè)（控）壓力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和發(fā)信（報(bào)警）的目的。工作原理：當(dāng)指示指針上的動(dòng)觸頭與設(shè)定指針上的靜觸頭（上限或下限）相接觸的瞬時(shí)，控制系統(tǒng)的電路得以斷開或接通，以達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信的目的。下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)四、常用壓力表型號(hào)YX-電接點(diǎn)壓力表

YN-耐振壓力表YB-標(biāo)準(zhǔn)表YO-氧用壓力表

YH-氫壓力表YY-乙炔壓力表YA-氨用壓力表下一頁上一頁返回彈性式壓力計(jì)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠；價(jià)格低廉；精度高，

測(cè)量范圍寬（10-2～103MPa）；缺點(diǎn)：只能就地顯示或報(bào)警。

-0.1～0；-0.1～0.06、0.15MPa;0～1、1.6、2.5、4、6、10×10n

kPa

(n為正、負(fù)自然整數(shù))國(guó)家規(guī)定的壓力儀表測(cè)量范圍：國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)：

0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、

0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。上一頁返回壓力、差壓變送器

一、變送器的作用

可將工藝參數(shù)（P、L、T、F·

·

·）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)（4～20mA、20～100kPa、0～10mA等）遠(yuǎn)傳，供顯示、記錄、控制、運(yùn)算、報(bào)警等。差壓溫度液位流量電流含水率…….壓力變送器顯示記錄控制現(xiàn)場(chǎng)控制室下一頁返回壓力、差壓變送器

二、變送器的輸入輸出關(guān)系

輸入：Xmin～Xmax變送器測(cè)量范圍

L=Xmax―Xmin

變送器量程

輸出：Ymin～Ymax

輸出信號(hào)范圍

輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，不同類型的變送器輸出范圍不同。

輸出信號(hào)能源氣動(dòng)變送器：20～100KPa140KPa70年代-80年代中電動(dòng)變送器:電Ⅱ型0～10mA；220VAC80年代中-90年代初電Ⅲ型4～20mA24VDC90年代初---輸入X和輸出Y一般為線性關(guān)系。

下一頁上一頁返回壓力、差壓變送器

例：一臺(tái)電Ⅲ型壓力變送器，測(cè)量范圍2～10MPa，從控制室測(cè)得信號(hào)為12mA時(shí)，所測(cè)壓力是多少?當(dāng)所測(cè)壓力為7.6MPa時(shí)，輸出為多少mA?變送器輸出與測(cè)量值的換算關(guān)系：測(cè)量值與變送器輸出的換算：

各種輸出與被測(cè)參數(shù)滿足線性關(guān)系的變送器均可適用。下一頁上一頁返回壓力、差壓變送器

三、變送器的連線方式1.四線制現(xiàn)場(chǎng)控制室四線制變送器

四根導(dǎo)線與現(xiàn)場(chǎng)變送器相連，其中兩根為電源線，兩根為信號(hào)線。

DDZ--ⅡDDZ--Ⅲ電源：

220VAC24VDC信號(hào)：

0～10mA4～20mA2.二線制現(xiàn)場(chǎng)控制室二線制變送器

兩根導(dǎo)線與現(xiàn)場(chǎng)變送器相連，既為電源線又為信號(hào)線。電源與負(fù)載串聯(lián)后接到變送器上。

電源：24VDC信號(hào)：4～20mA前者電纜成本高、故障率高。下一頁上一頁返回壓力、差壓變送器四、電容式壓力（差壓）變送器1.測(cè)壓部件

由中心感壓膜片(動(dòng)電極)、正負(fù)壓側(cè)隔離膜片、正負(fù)壓側(cè)弧形電極（固定電極）和電極引線等組成。中心感壓膜片與正負(fù)壓側(cè)弧形電極件形成電容Ci1、Ci2。P1=P2時(shí)

△P>0：Ci1↓，Ci2↑感壓膜片產(chǎn)生位移，實(shí)現(xiàn)了由差壓向電容的轉(zhuǎn)換。

下一頁上一頁返回測(cè)壓部件結(jié)構(gòu)圖

壓力、差壓變送器

測(cè)壓部件等效電路圖差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)差壓成正比。下一頁上一頁返回

2.傳送部分

任務(wù)是將轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mADC電流輸出。

K1—固定電極面積與剛度決定的系數(shù)。壓力、差壓變送器

上一頁返回1151電容式差壓變送器上一頁3051電容式差壓變送器上一頁返回

第三節(jié)壓力儀表的選用與校驗(yàn)

下一頁上一頁返回1.測(cè)量范圍的選擇穩(wěn)定壓力：K=3/2脈動(dòng)壓力：K=2高壓(>10MPa)：K=5/3根據(jù)被測(cè)壓力的最大、最小值求出儀表的上、下限。Pmax

≥KP測(cè)maxP測(cè)—被測(cè)壓力值根據(jù)國(guó)家規(guī)定的壓力儀表測(cè)量范圍：

-0.1～0；-0.1～0.06、0.15MPa;0～1、1.6、2.5、4、6、10×10nkPa(n為正、負(fù)自然整數(shù))P測(cè)min≥1/3（Pmin～

Pmax）

根據(jù)計(jì)算值，在國(guó)家規(guī)定的測(cè)量范圍中選擇≥

P值，且滿足被測(cè)壓力最小值不應(yīng)低于儀表測(cè)量范圍的1/3。一、壓力儀表的選擇2.

精度等級(jí)的選擇國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)：

0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、

0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。

根據(jù)工藝允許的最大絕對(duì)誤差和選定的儀表量程，計(jì)算儀表qmax，在國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中確定精度。3.

儀表類型的選擇

所選精度等級(jí)加上“％”、“±”后應(yīng)小于或至少等于工藝允許的儀表最大引用誤差qmax

。

根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)、是否提出特殊要求、是否需信號(hào)遠(yuǎn)傳以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件等對(duì)儀表類型進(jìn)行選擇。下一頁上一頁返回

第三節(jié)壓力儀表的選用與校驗(yàn)

例1

需要就地測(cè)量某儲(chǔ)罐中的壓力，被測(cè)介質(zhì)的工作壓力為6.0MPa,要求最大測(cè)量誤差不能超過被測(cè)壓力的2%，儀表應(yīng)如何選擇？解：①選擇類型：作為就地指示表，沒有其它特殊要求。

普通彈簧管壓力表。

②測(cè)量范圍選擇：因?yàn)闇y(cè)量的儲(chǔ)罐壓力變化應(yīng)比較平穩(wěn)，則③精度選擇：根據(jù)題意，工藝所允許的最大絕對(duì)誤差為

所選壓力表要求的最大引用誤差為：

則儀表允許的最大引用誤差為：

選擇結(jié)果：普通彈簧管壓力表，測(cè)量范圍0～10MPa,精度1.0級(jí)。

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第三節(jié)壓力儀表的選用與校驗(yàn)

測(cè)量范圍：0~10MPa精度應(yīng)為：1.0級(jí)二、校驗(yàn)

1.校驗(yàn)方法

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第三節(jié)壓力儀表的選用與校驗(yàn)

(1)將被校表的示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力比較。(2)將被校表與標(biāo)準(zhǔn)表示值在相同條件下進(jìn)行比較。①標(biāo)準(zhǔn)表允許絕對(duì)誤差應(yīng)小于等于被校表允許絕對(duì)誤差的1/5~1/3。標(biāo)準(zhǔn)儀表的選擇原則：②要求標(biāo)準(zhǔn)表的測(cè)量上限應(yīng)比被校表大一檔。a標(biāo)允≤（1/5~1/3）a被允即：精度至少高一級(jí)、范圍大一檔。3.校驗(yàn)方法下一頁上一頁返回

第三節(jié)壓力儀表的選用與校驗(yàn)

平衡關(guān)系為A—測(cè)量活塞1的截面積；W、W0—砝碼和測(cè)量活塞(托盤)的重量；P—被測(cè)壓力。

活塞式壓力計(jì)2.校驗(yàn)儀器活塞式壓力計(jì)

(1)在被校儀表的測(cè)量范圍內(nèi)均勻選擇

5點(diǎn)以上，并應(yīng)包括上、下限;(2)

測(cè)正、反行程誤差2~3次;(3)