化工仪表及自动化1.中职课件电子教案.ppt
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1、化化 工工 仪仪 表表 及及 自自 动动 化化编辑制作:编辑制作:纪绍青纪绍青高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表1 过程检测仪表过程检测仪表11 过程检测仪表过程检测仪表教学内容:教学内容:v 1.1 过程检测仪表的分类过程检测仪表的分类v 1.2 压力、物位检测仪表压力、物位检测仪表v 1.3 流量检测仪表流量检测仪表v 1.4 温度检测仪表温度检测仪表v 1.5 变送器变送器高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表21 过程检测仪表1.1.1 1.1.1 过程检测仪表的结构过程检测仪表的结构:相应的测量仪表由相应的测量仪表由三部分三部分三部分三部分组成
2、如图所示:组成如图所示:被测变量传感器测量的基本过程被测对象变送器显示装置 传传传传感感感感器器器器又又称称为为检检测测元元件件或或敏敏感感元元件件,它它直直接接响响应应被被测测变变量量,经经能能量量转转换换并并转转化化成成一一个个与与被被测测变变量量成成对对应应关关系系的的便便于于传传送送的的输输出出信信号号,如如mVmV、V V、mAmA、HzHz、位位移移、力等等。力等等。由由于于传传感感器器的的输输出出信信号号种种类类很很多多,而而且且信信号号往往往往很很微微弱弱,一一般般都都需需要要经经过过变变送送环环节节的的进进一一步步处处理理,把把传传感感器器的的输输出出转转换换成成如如0 01
3、0mA10mA、4 420mA20mA等等标标准准统统一一的的模模拟拟量量信号或者满足特定标准的数字量信号,这种检测仪表称为信号或者满足特定标准的数字量信号,这种检测仪表称为变送器变送器变送器变送器。有些时候,传感器可以不经过变送环节,直接通过有些时候,传感器可以不经过变送环节,直接通过显示装置显示装置显示装置显示装置把被测量显示出来把被测量显示出来。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表31.1.2 过程检测仪表的分类过程检测仪表的分类(1)根根据据所所测测参参数数的的不不同同:分成压力(差压、负压)测量仪表、流量测量仪表、物位(液位)测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪
4、表及物性检测仪表等。(2)按按表表达达示示数数的的方方式式不不同同:分成指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等。(3)按按精精度度等等级级及及使使用用场场合合的的不不同同:分成实用仪表、范型仪表和标准仪表,分别使用在现场、实验室、标定室。(4)按按检检测测仪仪表表与与被被测测介介质质接接触触的的情情况况分分类类:可分为接触式检测仪表与非接触式检测仪表。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表41.2 压力、物位检测仪表压力、物位检测仪表 v(1)压力的定义及表示方法)压力的定义及表示方法v压力压力:化工生产中,由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。v 化工生产中,通
5、常遇到压力和真空度的测量。若压力不符合要求,不仅会影响生产效率,降低产品质量,还会造成严重生产事故。化学反应中,压力既影响物料平衡关系,也影响化学反应速度。所以,压力的测量与控制,对保证生产过程正常进行,达到高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。1.2.1 压力检测仪表概述压力检测仪表概述高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表5三种压力表示方法三种压力表示方法三种压力表示方法三种压力表示方法绝对压力绝对压力绝对压力绝对压力 p pa a表压力表压力表压力表压力 p p负压或真空度负压或真空度负压或真空度负压或真空度 p ph hpa绝对压力零线pphpa大气压p01.0132
6、5105Pa绝对压力是指物体所受的实际压力。绝对压力是指物体所受的实际压力。绝对压力是指物体所受的实际压力。绝对压力是指物体所受的实际压力。表压是指一般压力表所测得的压力,它是高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即表压是指一般压力表所测得的压力,它是高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即表压是指一般压力表所测得的压力,它是高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即表压是指一般压力表所测得的压力,它是高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即 真空度是指大气压与低于大气压的绝对压力之差,有时也称为负压,即真空度是指大气压与低于大气压的绝对压力之差,有时也称为负压,即真空度是指大气压与低于大气压的
7、绝对压力之差,有时也称为负压,即真空度是指大气压与低于大气压的绝对压力之差,有时也称为负压,即 由由由由于于于于各各各各种种种种工工工工艺艺艺艺设设设设备备备备和和和和检检检检测测测测仪仪仪仪表表表表通通通通常常常常是是是是处处处处于于于于大大大大气气气气之之之之中中中中,本本本本身身身身就就就就承承承承受受受受着着着着大大大大气气气气压压压压力力力力,因因因因此此此此工工工工程程程程上上上上通通通通常常常常采采采采用用用用表表表表压压压压或或或或者者者者真真真真空空空空度度度度来来来来表表表表示示示示压压压压力力力力的的的的大大大大小小小小,一一一一般般般般的的的的压压压压力力力力检检检检测
8、测测测仪仪仪仪表表表表所所所所指指指指示示示示的的的的压压压压力力力力也是表压或者真空度。也是表压或者真空度。也是表压或者真空度。也是表压或者真空度。除特殊说明之外,以后所提及的压力均指表压。除特殊说明之外,以后所提及的压力均指表压。除特殊说明之外,以后所提及的压力均指表压。除特殊说明之外,以后所提及的压力均指表压。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表6(2)常用压力检测仪表)常用压力检测仪表 目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多,根据敏感元件和转换原理目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多,根据敏感元件和转换原理目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表
9、很多,根据敏感元件和转换原理目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多,根据敏感元件和转换原理的不同,一般分为四类:的不同,一般分为四类:的不同,一般分为四类:的不同,一般分为四类:(1)(1)(1)(1)液柱式压力检测:液柱式压力检测:液柱式压力检测:液柱式压力检测:一般采用充有水或水银等液体的玻璃一般采用充有水或水银等液体的玻璃一般采用充有水或水银等液体的玻璃一般采用充有水或水银等液体的玻璃U U U U形管或单管进行测量。形管或单管进行测量。形管或单管进行测量。形管或单管进行测量。(2)(2)(2)(2)弹性式压力检测:弹性式压力检测:弹性式压力检测:弹性式压力检测:它是根据弹性元件
10、受力变形的原理,将被测压力转换成位移进行它是根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成位移进行它是根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成位移进行它是根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成位移进行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。(3)(3)(3)(3)电气式压力检测:电气式压力检测:电气式压力检测:电气式压力检测:它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪
11、它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪表,如电阻、电荷量等。表,如电阻、电荷量等。表,如电阻、电荷量等。表,如电阻、电荷量等。(4)(4)(4)(4)活塞式压力检测:活塞式压力检测:活塞式压力检测:活塞式压力检测:它是根据液压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积它是根据液压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积它是根据液压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积它是根据液压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。上所加平衡砝码的质量来进行测量。上所加平衡砝码的
12、质量来进行测量。上所加平衡砝码的质量来进行测量。活塞式压力计的测量精度较高,允许误差可以小到活塞式压力计的测量精度较高,允许误差可以小到活塞式压力计的测量精度较高,允许误差可以小到活塞式压力计的测量精度较高,允许误差可以小到0.050.050.020.02,它普遍被用作标准,它普遍被用作标准,它普遍被用作标准,它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。仪器对压力检测仪表进行检定。仪器对压力检测仪表进行检定。仪器对压力检测仪表进行检定。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表71.2.2 弹簧管压力表弹簧管压力表 1.1.1.1.弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件:弹性式压力检测
13、是用弹性元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。弹性式压力检测是用弹性元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。弹性式压力检测是用弹性元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。弹性式压力检测是用弹性元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管膜膜膜膜 片片片片受受受受压压压压力力力力作作作作用用用用产产产产生生生生位位位位移移移移,可可可可直直直直接接接接带带带带动动动动传传传传动动动动机机机机构构构构指指指指示示示示。但但但但是是是是膜膜膜膜片片片片的的的的位位位位移移移移较较较较小小小小,灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度低低低低,指指指指示示示
14、示精精精精度度度度不不不不高高高高,一般为一般为一般为一般为2.52.5级。膜片更多的是和其他转换元件合起来使用,通过膜片和转换元件把压力转换成电信号;级。膜片更多的是和其他转换元件合起来使用,通过膜片和转换元件把压力转换成电信号;级。膜片更多的是和其他转换元件合起来使用,通过膜片和转换元件把压力转换成电信号;级。膜片更多的是和其他转换元件合起来使用,通过膜片和转换元件把压力转换成电信号;波波波波纹纹纹纹管管管管的的的的位位位位移移移移相相相相对对对对较较较较大大大大,一一一一般般般般可可可可在在在在其其其其顶顶顶顶端端端端安安安安装装装装传传传传动动动动机机机机构构构构,带带带带动动动动指指
15、指指针针针针直直直直接接接接读读读读数数数数。其其其其特特特特点点点点是是是是灵灵灵灵敏敏敏敏高高高高(特特特特别别别别是是是是在在在在低压区),常用于检测较低的压力(低压区),常用于检测较低的压力(低压区),常用于检测较低的压力(低压区),常用于检测较低的压力(1.01.010106 6PaPa),),),),但波纹管迟滞误差较大,精度一般只能达到但波纹管迟滞误差较大,精度一般只能达到但波纹管迟滞误差较大,精度一般只能达到但波纹管迟滞误差较大,精度一般只能达到1.51.5级;级;级;级;弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管结结结结构构构构简简简简单单单单、使使使使用用用用方方方方便便便便、价价价价格格格
16、格低低低低廉廉廉廉,它它它它使使使使用用用用范范范范围围围围广广广广,测测测测量量量量范范范范围围围围宽宽宽宽,可可可可以以以以测测测测量量量量负负负负压压压压、微微微微压压压压、低低低低压压压压、中中中中压压压压和高压,因此应用十分广泛。根据制造的要求,仪表精度最高可达和高压,因此应用十分广泛。根据制造的要求,仪表精度最高可达和高压,因此应用十分广泛。根据制造的要求,仪表精度最高可达和高压,因此应用十分广泛。根据制造的要求,仪表精度最高可达0.150.15级。级。级。级。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表82.2.2.2.弹簧管和弹簧管弹簧管和弹簧管弹簧管和弹簧管弹簧管
17、和弹簧管压力表压力表弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管是是是是横横横横截截截截面面面面呈呈呈呈非非非非圆圆圆圆形形形形(椭椭椭椭圆圆圆圆形形形形或或或或扁扁扁扁圆圆圆圆形形形形),弯成圆弧状(中心角常为弯成圆弧状(中心角常为弯成圆弧状(中心角常为弯成圆弧状(中心角常为270270270270)的空心管子。)的空心管子。)的空心管子。)的空心管子。管管管管子子子子的的的的一一一一端端端端为为为为封封封封闭闭闭闭,另另另另一一一一端端端端为为为为开开开开口口口口。闭闭闭闭口口口口端端端端作作作作为自由端,开口端作为固定端。为自由端,开口端作为固定端。为自由端,开口端作为固定端。为自由端,开口端作为固定端。被
18、被被被测测测测压压压压力力力力介介介介质质质质从从从从开开开开口口口口端端端端进进进进入入入入并并并并充充充充满满满满弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管的的的的整整整整个个个个内内内内腔腔腔腔,由由由由于于于于弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管的的的的非非非非圆圆圆圆横横横横截截截截面面面面,使使使使它它它它有有有有变变变变成成成成圆圆圆圆形形形形并并并并伴伴伴伴有有有有伸伸伸伸直直直直的的的的趋趋趋趋势势势势而而而而产产产产生生生生力力力力矩矩矩矩,其其其其结结结结果果果果使使使使弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管的的的的自自自自由由由由端端端端产产产产生生生生位位位位移移移移,同同同同时时时时改改改改变变变变其其其其中
19、心角。位移量(中心角改变量)和所加压力有如下的函数关系:中心角。位移量(中心角改变量)和所加压力有如下的函数关系:中心角。位移量(中心角改变量)和所加压力有如下的函数关系:中心角。位移量(中心角改变量)和所加压力有如下的函数关系:式式式式中中中中0 0 0 0为为为为弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管中中中中心心心心角角角角的的的的初初初初始始始始角角角角;为为为为受受受受压压压压后后后后中中中中心心心心角角角角的的的的改改改改变变变变量量量量;R R R R为为为为弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管弯弯弯弯曲曲曲曲圆圆圆圆弧弧弧弧的的的的外半径;外半径;外半径;外半径;h h h h为管壁厚度;为管壁厚度;为管
20、壁厚度;为管壁厚度;a a a a、b b b b为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表91弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮4中心齿轮 5指针 6面板7游丝 8调节螺钉 9接头图3-18 弹簧管压力表弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管自自自自由由由由端端端端B B的的的的位位位位移移移移量量量量一一一一般般般般很很很很小小小小,需需需需要要要要通通通通过过过过放放放放大大大大机机机机构构构构才才才才能能能能指指指指示示示示出出出出来来来来,为为为为了了了了加加加加大
21、大大大弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管自自自自由由由由端端端端的的的的位位位位移移移移量量量量,也也也也可可可可采采采采用用用用多多多多圈圈圈圈弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管,其其其其原原原原理理理理与与与与单单单单圈圈圈圈弹簧管相似。弹簧管相似。弹簧管相似。弹簧管相似。单单单单圈圈圈圈弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管压压压压力力力力表表表表是是是是工工工工业业业业现现现现场场场场使使使使用用用用最最最最普普普普遍遍遍遍的的的的就就就就地地地地指指指指示示示示式式式式压压压压力力力力检检检检测测测测仪仪仪仪表表表表(也也也也有有有有电电电电接接接接点点点点输输输输出出出出的的的的弹弹弹弹簧管压力表)簧管压力表)簧管
22、压力表)簧管压力表)弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管压压压压力力力力表表表表结结结结构构构构简简简简单单单单、使使使使用用用用方方方方便便便便、价价价价格格格格低低低低廉廉廉廉、测测测测量量量量范范范范围围围围宽宽宽宽,可可可可以以以以测测测测量量量量负负负负压压压压、微微微微压压压压、低低低低压压压压、中中中中压和高压压和高压压和高压压和高压.一一一一般般般般的的的的工工工工业业业业用用用用弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管压压压压力力力力表表表表的的的的精精精精度度度度等等等等级级级级为为为为1.51.5级级级级或或或或2.52.5级级级级,但但但但根根根根据据据据制制制制造造造造的的的的要要要要求求求求,
23、其精度等级最高可达其精度等级最高可达其精度等级最高可达其精度等级最高可达0.150.15级。级。级。级。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表103.电接点信号压力表为了实现报警,可以在弹性式压力表上增加附加机构,如图所示,在单圈弹簧管压力表的表盘上装两个电极分别对应被测压力的低限和高限。高高教教育育出出版版社社检测仪表检测仪表检测仪表检测仪表111.1.1.1.压力计的选用压力计的选用压力计的选用压力计的选用 三三三三个个个个方方方方面面面面选选选选用用用用时时时时应应应应根根根根据据据据生生生生产产产产工工工工艺艺艺艺对对对对压压压压力力力力检检检检测测测测的的的的要要要
24、要求求求求、被被被被测测测测介介介介质质质质的的的的特特特特性性性性、现现现现场场场场使使使使用用用用的的的的环环环环境境境境等等等等条条条条件件件件本本本本着着着着节节节节约约约约的的的的原原原原则则则则合合合合理理理理地考虑仪表的地考虑仪表的地考虑仪表的地考虑仪表的量程量程量程量程、精度精度精度精度、类型(材质)类型(材质)类型(材质)类型(材质)等。等。等。等。量程量程量程量程 仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对
25、被测量进行测量的范围关关关关键键键键:根根根根据据据据操操操操作作作作中中中中需需需需要要要要测测测测量量量量的的的的参参参参数数数数的的的的大大大大小小小小来来来来确确确确定定定定。同同同同时时时时必必必必须须须须考考考考虑虑虑虑到到到到被被被被测测测测对对对对象象象象可可可可能能能能发发发发生生生生的的的的异异异异常常常常超超超超压压压压情情情情况,对仪表的量程选择必须留有足够的余地。况,对仪表的量程选择必须留有足够的余地。况,对仪表的量程选择必须留有足够的余地。况,对仪表的量程选择必须留有足够的余地。在测量稳定压力时在测量稳定压力时在测量稳定压力时在测量稳定压力时:一般压力表最大量程选择
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