1、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(yè),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(yè),上一頁(yè),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(pán)、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

2、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(mén)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(yè),上一頁(yè),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)

3、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(yè),上一頁(yè),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(guò)的角度相等：,OA OB L x,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,() 第二次放大(中心齒輪),兩齒輪嚙合，走過(guò)的弧長(zhǎng)相等：,實(shí)現(xiàn)角度的放大(弧長(zhǎng)不變)。,OAr,實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)的放大。,彈性式壓力計(jì),彈性式壓力計(jì),（）指針實(shí)現(xiàn)第三次放大和指示作用,轉(zhuǎn)過(guò)的角度相等：,實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)的放大（角度不變）。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,結(jié)論：,彈性式壓力計(jì),討論：,（）零點(diǎn)調(diào)整,改變指針初始位置或表盤(pán)位置（一般只有標(biāo)準(zhǔn)表可調(diào)整表盤(pán)位置）。,() 量程調(diào)整,可通過(guò)OB調(diào)整，改變B點(diǎn)

4、調(diào)整螺釘?shù)奈恢脤?shí)現(xiàn)。,下一頁(yè),上一頁(yè),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(yè),上一頁(yè),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(kāi)或接通，以達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信的目的。,下一頁(yè),上一頁(yè),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

5、壓力表,下一頁(yè),上一頁(yè),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 （10-2103MPa）；,缺點(diǎn)：只能就地顯示或報(bào)警。,- 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n 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(yè),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)（420mA、20100kPa、010mA等）遠(yuǎn)傳，供顯

6、示、記錄、控制、運(yùn)算、報(bào)警等。,下一頁(yè),返回,壓力、差壓變送器,二、變送器的輸入輸出關(guān)系,輸入：XminXmax變送器測(cè)量范圍,L =XmaxXmin 變送器量程,輸出：YminYmax 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： 20100KPa 140KPa 70年代-80年代中 電動(dòng)變送器: 電型 010mA； 220VAC 80年代中-90年代初 電型 420mA 24VDC 90年代初-,輸入X和輸出Y一般為線性關(guān)系。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,壓力、差壓變送器,例：一臺(tái)電型壓力變送器，測(cè)量范圍210MPa，從控制室測(cè)得信號(hào)為12mA時(shí)，所

7、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(yè),上一頁(yè),返回,壓力、差壓變送器,三、變送器的連線方式,1.四線制,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- DDZ- 電源： 220VAC 24VDC 信號(hào)： 010mA 420mA,2.二線制,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)：420mA,前者電纜成本高、故障率高。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,壓力、差壓變送器,四、電容式壓

8、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(yè),上一頁(yè),返回,測(cè)壓部件結(jié)構(gòu)圖,壓力、差壓變送器,差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)差壓成正比。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,2.傳送部分,任務(wù)是將 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)420mADC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(yè),返回,1151電容式差壓變送器,上一頁(yè),3051電容式差壓變送器,上一頁(yè),返回,第三節(jié) 壓力儀

9、表的選用與校驗(yàn),下一頁(yè),上一頁(yè),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 K P測(cè)max,P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： - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa(n為正、負(fù)自然整數(shù)),P測(cè)min1/3（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)

10、： 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(yè),上一頁(yè),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(guò)被測(cè)壓力的2%，儀表應(yīng)如何選擇？,解： 選擇類

11、型：作為就地指示表，沒(méi)有其它特殊要求。,普通彈簧管壓力表。, 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, 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010MPa, 精度1.0級(jí)。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn),測(cè)量范圍：010MPa,精度應(yīng)為：1.0級(jí),二、校驗(yàn),1.校驗(yàn)方法,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,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。, 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1/51/3。,標(biāo)準(zhǔn)儀表的選擇原則：, 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（1/51/3）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(yè),上一頁(yè),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(pán))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23次;,(3)根