第二章压力测量及变送精选PPT.ppt

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1、第二章压力测量及变送第1页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计 工作原理：工作原理：利用各种形式的弹性元件受压后所产生的弹性变利用各种形式的弹性元件受压后所产生的弹性变 形形(位移位移)测量压力。测量压力。一、弹性元件一、弹性元件 常用常用弹性元件弹性元件:膜片膜片 膜盒膜盒 波纹管波纹管 弹簧管弹簧管 材料材料:铍青铜、磷青铜、不锈钢、铍青铜、磷青铜、不锈钢、橡胶膜片等橡胶膜片等下一页返回第2页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计（一）结构及工作原理（一）结构及工作原理仪表由测量系统、指示部分和表壳部分等组成。仪表由测量系统、指示部分和表壳部分等组成。二、弹簧管压力计二、弹簧管压力计

2、 下一页上一页返回表壳部分表壳部分由表盖、表玻璃和罩壳等组成。由表盖、表玻璃和罩壳等组成。测量系统测量系统由接头、弹簧管和齿轮传动机构等组成。由接头、弹簧管和齿轮传动机构等组成。指示部分指示部分由分度盘、指针组成。由分度盘、指针组成。第3页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计1.1.测量元件（弹簧管）测量元件（弹簧管）结构：结构：扁平、中空，截面为扁圆或椭圆形。扁平、中空，截面为扁圆或椭圆形。一端固定一端固定(测量端测量端)，另一端封闭，另一端封闭(自由端自由端),),弧度为弧度为270度度。材料：材料：一般为铜或铜合金。但测量氨介质时须用专门的一般为铜或铜合金。但测量氨介质时须用专门的

3、氨用压力表；而测氧气时，不得沾有油脂或有机物。氨用压力表；而测氧气时，不得沾有油脂或有机物。作用：作用：感受压力信号，并转换为感受压力信号，并转换为 位移信号。位移信号。原理：原理：k k1 1 与弹簧管横截面几何形状与弹簧管横截面几何形状(椭圆度、椭圆度、角度角度)、刚度等有关。、刚度等有关。下一页上一页返回第4页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计结论：结论：(1)(1)若弹簧管横截面几何形状一定、刚度一定，则若弹簧管横截面几何形状一定、刚度一定，则 可据位移可据位移x变化测量压力变化测量压力P。(2)(2)若弹簧管横截面几何形状一定、若弹簧管横截面几何形状一定、P P一定，则一定，则

4、(3)(3)若弹簧管刚度一定、若弹簧管刚度一定、P P一定，则一定，则 多圈弹簧管多圈弹簧管 -x，用于小量程。，用于小量程。横截面几何形状改变横截面几何形状改变 -x变化，量程改变。变化，量程改变。横截面越扁横截面越扁 -x ，量程小。，量程小。弹弹簧簧管管将将被被测测压压力力转转换换成成自自由由端端位位移移x，但但灵灵敏敏度度低低，需需要要对对其其进行放大。进行放大。下一页上一页返回第5页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计2.2.齿轮传动放大机构齿轮传动放大机构(1)(1)第一次放大第一次放大(杠杆杠杆)转过的角度相等：转过的角度相等：OA OB L x 下一页上一页返回()第二次放

5、大第二次放大(中心齿轮中心齿轮)两齿轮啮合，走过的弧长相等：两齿轮啮合，走过的弧长相等：实现角度的放大实现角度的放大(弧长不变弧长不变)。OAr 实现弧长的放大实现弧长的放大。第6页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计弹性式压力计弹性式压力计（）指针实现第三次放大和指示作用（）指针实现第三次放大和指示作用转过的角度相等：转过的角度相等：实现弧长的放大实现弧长的放大（角度不变）。（角度不变）。下一页上一页返回结论：结论：第7页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计讨论：讨论：（）零点调整（）零点调整 改变指针初始位置或表盘位置（一般只有标准表可调整表改变指针初始位置或表盘位置（一般只有标准

6、表可调整表盘位置）。盘位置）。()量程调整量程调整 可通过可通过OBOB调整，改变调整，改变B B点调整螺钉的位置实现。点调整螺钉的位置实现。下一页上一页返回第8页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计3.3.游丝游丝 克服因扇克服因扇形齿轮和形齿轮和中心齿轮中心齿轮的间隙所的间隙所产生的仪产生的仪表变差。表变差。下一页上一页返回第9页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计（二）电接点压力表（二）电接点压力表 与相应的电气器件（如继电器及接触与相应的电气器件（如继电器及接触器等）配套使用，即可对被测（控）压器等）配套使用，即可对被测（控）压力系统实现自动控制和发信（报警）的力系统实现自动控

7、制和发信（报警）的目的。目的。工工作作原原理理：当当指指示示指指针针上上的的动动触触头头与与设设定定指指针针上上的的静静触触头头（上上限限或或下下限限）相相接接触触的的瞬瞬时时，控控制制系系统统的的电电路路得得以以断断开开或或接接通通，以以达达到到自自动动控控制制和和发发信信的目的。的目的。下一页上一页返回第10页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计四、常用压力表型号四、常用压力表型号YX-YX-电接点压力表电接点压力表 YN-YN-耐振压力表耐振压力表YB-YB-标准表标准表YO-YO-氧用压力表氧用压力表 YH-YH-氢压力表氢压力表YY-YY-乙炔压力表乙炔压力表YA-YA-氨用压力

8、表氨用压力表下一页上一页返回第11页，本讲稿共26页弹性式压力计弹性式压力计优点优点：简单可靠；价格低廉；精度高，简单可靠；价格低廉；精度高，测量范围宽测量范围宽 （10-2103MPa）；缺点缺点：只能就地显示或报警。只能就地显示或报警。-0.10；-0.10.06、0.15 MPa;01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa(n为正、负自然整数为正、负自然整数)国家规定的压力仪表测量范围：国家规定的压力仪表测量范围：国家规定的精度等级：国家规定的精度等级：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。等。上一页返回第12页

9、，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器 一、变送器的作用一、变送器的作用 可可将将工工艺艺参参数数（P P、L L、T T、F F ）转转换换成成标标准准统统一一信信号号（4 420mA20mA、2020100kPa100kPa、0 010mA10mA等等）远远传传，供供显显示示、记记录录、控控制制、运运算、报警等。算、报警等。差压温度液位流量电流含水率.压力变 送 器显示记录控制现 场控制室下一页返回第13页，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器 二、变送器的输入输出关系二、变送器的输入输出关系 输入：输入：XminXmax变送器测量范围变送器测量范围 L=XmaxXmi

10、n 变送器量程变送器量程 输出：输出：YminYmax 输出信号范围输出信号范围 输出为标准信号，不同类型的变送输出为标准信号，不同类型的变送器输出范围不同。器输出范围不同。输出信号输出信号 能源能源气动变送器：气动变送器：2020100KPa 140KPa 70100KPa 140KPa 70年代年代-80-80年代中年代中电动变送器电动变送器:电电型型 0 010mA10mA；220VAC 80220VAC 80年代中年代中-90-90年代初年代初 电电型型 4 420mA 24VDC 9020mA 24VDC 90年代初年代初-输入输入X X和输出和输出Y Y一般为线性关系。一般为线性关

11、系。下一页上一页返回第14页，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器 例例：一一台台电电型型压压力力变变送送器器，测测量量范范围围2 210MPa10MPa，从从控控制制室室测测得得信信号号为为12mA12mA时时，所测压力是多少所测压力是多少?当所测压力为当所测压力为7.6MPa7.6MPa时，输出为多少时，输出为多少mA?mA?变送器输出与测量值的换算关系：变送器输出与测量值的换算关系：测量值与变送器输出的换算：测量值与变送器输出的换算：各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。下一页上一页返回第15页，本讲稿共26页压力、差压

12、变送器压力、差压变送器 三、变送器的连线方式三、变送器的连线方式 1.1.四线制四线制现场控制室四线制变送器四线制变送器 四四根根导导线线与与现现场场变变送送器器相相连连，其其中中两根为电源线，两根为信号线。两根为电源线，两根为信号线。DDZ-DDZ-电源：电源：220VAC24VDC信号：信号：010mA420mA2.2.二线制二线制现 场控制室二线制变送器二线制变送器 两根导线与现场变送器相连，既为电源两根导线与现场变送器相连，既为电源线又为信号线。电源与负载串联后接到变线又为信号线。电源与负载串联后接到变送器上。送器上。电源：电源：24VDC 24VDC 信号：信号：4 420mA20m

13、A前者电缆成本高、故障率高。前者电缆成本高、故障率高。下一页上一页返回第16页，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器四、电容式压力（差压）变送器四、电容式压力（差压）变送器1.1.测压部件测压部件 由由中中心心感感压压膜膜片片(动动电电极极)、正正负负压压侧侧隔隔离离膜膜片片、正正负负压压侧侧弧弧形形电电极极（固固定定电电极极）和和电电极极引引线线等等组组成成。中中心心感感压压膜膜片片与与正正负负压压侧侧弧弧形形电电极极件件形形成成电电容容C Ci1i1、C Ci2i2。P1=P2时时 P 0：Ci1，Ci2感压膜片产生位移，感压膜片产生位移，实现了由差压向电容的转换。实现了由差压向

14、电容的转换。下一页上一页返回测压部件结构图测压部件结构图 第17页，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器 测压部件等效电路图差动电容的相对变化值与被测差压成正比。差动电容的相对变化值与被测差压成正比。下一页上一页返回 2.2.传传送部分送部分 任务是将任务是将 转换成标准信号转换成标准信号4 420mA20mADC电流输出。电流输出。K K1 1固定电极面积与刚度决定的系数固定电极面积与刚度决定的系数。第18页，本讲稿共26页压力、差压变送器压力、差压变送器 上一页返回11511151电容式差压变送器电容式差压变送器上一页第19页，本讲稿共26页30513051电容式差压变送器电容式

15、差压变送器上一页返回第20页，本讲稿共26页 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验 下一页上一页返回1.1.测量范围的选择测量范围的选择稳定压力：稳定压力：K=3/2脉动压力：脉动压力：K=2高压高压(10MPa)：K=5/3根据被测压力的最大、最小值求出仪表的上、下限。根据被测压力的最大、最小值求出仪表的上、下限。Pmax K P测测maxP测测被测压力值被测压力值根据国家规定的压力仪表测量范围：根据国家规定的压力仪表测量范围：-0.10；-0.10.06、0.15MPa;01、1.6、2.5、4、6、1010nkPa(n为正、负自然整数为正、负自然整数)P测测min1/3（Pm

16、in Pmax）根据计算值，在国家规定的测量范围中选择根据计算值，在国家规定的测量范围中选择 P值，值，且满足且满足被测压力最小值不应低于仪表测被测压力最小值不应低于仪表测量范围的量范围的1/3。一、压力仪表的选择一、压力仪表的选择第21页，本讲稿共26页2.2.精度等级的选择精度等级的选择国家规定的精度等级：国家规定的精度等级：0.010.01、0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.160.16、0.20.2、0.250.25、0.40.4、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5等。等。根据工艺允许的最大绝对误差和选定的仪表量程，计算仪表根据工艺允许的最大绝对

17、误差和选定的仪表量程，计算仪表qmax，在国家规定的精度等级中确定精度。，在国家规定的精度等级中确定精度。3.3.仪表类型的选择仪表类型的选择所选精度等级加上所选精度等级加上“”、“”后应后应小于或至少等于小于或至少等于工艺允许的工艺允许的仪表最大引用误差仪表最大引用误差qmax。根据被测介质的性质、是否提出特殊要求、是否需信号远传以及现根据被测介质的性质、是否提出特殊要求、是否需信号远传以及现场环境条件等对仪表类型进行选择。场环境条件等对仪表类型进行选择。下一页上一页返回 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验 第22页，本讲稿共26页例例1 1 需要就地测量某储罐中的压力，被测介

18、质的工作压力为需要就地测量某储罐中的压力，被测介质的工作压力为6.0MPa,6.0MPa,要求最要求最大测量误差不能超过被测压力的大测量误差不能超过被测压力的2%2%，仪表应如何选择？，仪表应如何选择？解：解：选择类型：作为就地指示表，没有其它特殊要求。选择类型：作为就地指示表，没有其它特殊要求。普通弹簧管压力表。普通弹簧管压力表。测量范围选择：因为测量的储罐压力变化应比较平稳，则测量范围选择：因为测量的储罐压力变化应比较平稳，则 精度选择：根据题意，工艺所允许的最大绝对误差为精度选择：根据题意，工艺所允许的最大绝对误差为 所选压力表要求的所选压力表要求的最大引用误差为：最大引用误差为：则仪表

19、允许的最大则仪表允许的最大引用误差为：引用误差为：选择结果：选择结果：普通弹簧管压力表，测量范围普通弹簧管压力表，测量范围0 010MPa,10MPa,精度精度1.01.0级。级。下一页 上一页返回 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验 测量范围：测量范围：010MPa精度应为：精度应为：1.01.0级级第23页，本讲稿共26页二、校验二、校验 1.1.校验方法校验方法 下一页上一页返回 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验(1)将被校表的示值与标准压力比较。将被校表的示值与标准压力比较。(2)将将被校表与标准表示值在相同条件下进行比较。被校表与标准表示值在相同条件下进

20、行比较。标准表允许绝对误差应小于等于被校表允许绝对误差的标准表允许绝对误差应小于等于被校表允许绝对误差的1/51/3。标准仪表的选择原则：标准仪表的选择原则：要求标准表的测量上限应比被校表大一档。要求标准表的测量上限应比被校表大一档。a标允标允（1/51/3）a被允被允即：精度至少高一级、范围大一档。即：精度至少高一级、范围大一档。第24页，本讲稿共26页3.3.校验方法校验方法下一页上一页返回 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验 平衡关系为平衡关系为 A 测量活塞测量活塞1的截面积；的截面积；W、W0 砝码和测量活塞砝码和测量活塞(托盘托盘)的重量；的重量；P 被测被测压力。压

21、力。活塞式压力计活塞式压力计2.2.校验仪器校验仪器 活塞式压力计活塞式压力计(1)在被校仪表的测量范围内在被校仪表的测量范围内均匀选择均匀选择5点以上点以上，并应包括上、下限，并应包括上、下限;(2)测正、反行程误差测正、反行程误差23次次;(3)根据校验数据处理根据校验数据处理,得出得出精度等级精度等级结论结论。第25页，本讲稿共26页例例3 3：0 010MPa10MPa、2.52.5级压力表，使用一段时间后，需检验其级压力表，使用一段时间后，需检验其是否合格，请选用合适的标准表进行校验。是否合格，请选用合适的标准表进行校验。对压力表进行校验的数据如下，是否合格？对压力表进行校验的数据如下，是否合格？标准表：测量范围标准表：测量范围0 016MPa16MPa，精度，精度0.50.5级。级。上一页返回 第三节 压力仪表的选用与校验压力仪表的选用与校验 amax=0.16MPamax=0.2MPa满足满足q允允 qmax 和和q允允 hmax，则，则合格合格。第26页，本讲稿共26页