2022年壓力測量及變送

1、第二章 壓力測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)小 結(jié) 第一節(jié) 彈性式壓力計(jì) 工作原理：利用各種彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形(位移) 測量壓力。 一、彈性元件 常用彈性元件: 彈簧管、膜片、膜盒、波紋管。材料: 鈹青銅、磷青銅、不銹鋼、 橡膠膜片等。返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)儀表由測量系統(tǒng)、指示部分和表殼部分等組成。 二、彈簧管壓力計(jì) 表殼部分表蓋、玻璃和罩殼等組成。測量系統(tǒng)接頭、彈簧管和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。指示部分分度盤、指針組成。返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)1. 測量元件（彈簧管） 結(jié)構(gòu)：扁平、中空，截面為扁圓或橢圓形。 一端固定(測量端)一端封閉(自由端), 弧度270。

2、材料：一般為銅或銅合金。測量氨介質(zhì)須用氨用壓力表； 測氧氣時(shí)，不得沾有油脂或有機(jī)物。 作用：感受壓力信號，并轉(zhuǎn)換為位 移信號。 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)。返回第一節(jié) 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 彈簧管長度- x，用于小量程（多圈彈簧管） 彈簧管將被測壓力轉(zhuǎn)換成自由端位移 x ，但靈敏度低，需要對其進(jìn)行放大。返回P x剛度 x量程截面幾何形狀改變- x、量程改變第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)2. 齒輪傳動(dòng)放大機(jī)

3、構(gòu) (1) 第一次放大(杠桿) 轉(zhuǎn)過的角度相等： OA OB L x (2) 第二次放大(中心齒輪)兩齒輪嚙合，走過弧長相等：實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的放大(弧長不變)。OAr 實(shí)現(xiàn)弧長的放大。返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)(3) 第三次放大（指針）轉(zhuǎn)過的角度相等： 實(shí)現(xiàn)弧長的放大（轉(zhuǎn)角不變）。 結(jié)論： 彈簧管返回指針位移與壓力成正比。第一節(jié) 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位置（標(biāo)準(zhǔn)表可調(diào)整表盤位置）。() 量程調(diào)整 可通過調(diào)整OB，改變B點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)。返回第一節(jié) 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。 返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)三、電接點(diǎn)壓力表 與相應(yīng)的

4、電氣器件配用，可對被測壓力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和發(fā)信（報(bào)警）。工作原理：當(dāng)指針上的動(dòng)觸點(diǎn)與設(shè)定指針的靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，控制系統(tǒng)的電路斷開或接通，達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信的目的。返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)四、常用壓力表型號YX-電接點(diǎn)壓力表 YB-標(biāo)準(zhǔn)表YO-氧用壓力表 YY-乙炔壓力表YA-氨用壓力表返回第一節(jié) 彈性式壓力計(jì)優(yōu)點(diǎn)：簡單可靠；價(jià)格低廉；精度高， 測量范圍寬 （-0.1103MPa）；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))國家規(guī)定的壓力儀表測量范圍：國家規(guī)定的精度等級： 0.01

5、、0.02、0.05、0.1、0.16、 0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 一、變送器的作用 將被測參數(shù)（P、L、T、F ）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號（420mA、20100kPa、010mA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) 場控制室返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 二、變送器的輸入輸出關(guān)系 輸入：XminXmax變送器測量范圍 L =XmaxXmin 變送器量程 輸出：YminYmax 輸出信號范圍 不同類型的變送器，其能源及輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號范圍不同。 輸出信號 能源氣動(dòng)變送器： 2

6、0100kPa 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- 其他類型變送器的輸入X和輸出Y一般為線性關(guān)系。 返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 例1：一電型壓力變送器，測量范圍210MPa，測得信號為12mA時(shí)，所測壓力是多少M(fèi)Pa? 當(dāng)所測壓力為7.6MPa時(shí)，輸出為多少mA?變送器輸出與測量值的換算：測量值與變送器輸出的換算： 各種輸出與被測參數(shù)滿足線性關(guān)系的變送器均可適用。返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 三、變送器的連線方式 1. 四線制現(xiàn)場控制室四線制變送器 四根導(dǎo)線與變送器相連。 兩根為

7、電源線，兩根為信號線。 電動(dòng) 電動(dòng)電源： 220VAC 24VDC信號： 010mA 420mA2. 二線制現(xiàn) 場控制室二線制變送器 兩根導(dǎo)線與現(xiàn)場變送器相連。 既是電源線又是信號線，電源與負(fù)載串聯(lián)接入變送器。 電源：24VDC 信號：420mA前者電纜成本高、故障率高。返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器四、電容式壓力（差壓）變送器1. 測壓部件 由中心感壓膜片(動(dòng)電極) 與正負(fù)壓兩側(cè)弧形電極（固定電極）形成電容Ci1、Ci2。P1=P2 時(shí)： Ci1，Ci2感壓膜片產(chǎn)生位移，實(shí)現(xiàn)由差壓向電容的轉(zhuǎn)換。 測壓部件結(jié)構(gòu)圖 Ci2Ci1d2d1返回P 0時(shí)：第二節(jié) 壓力、差壓變送器 測壓部件等效電路圖差動(dòng)

8、電容的相對變化值與被測差壓成正比。 2. 傳送部分 任務(wù)是將 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號420mADC電流輸出。 K1由電極面積與剛度決定的系數(shù)。 返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 1151電容式差壓變送器返回3051電容式差壓變送器返回第二節(jié) 壓力、差壓變送器 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) 1. 測量范圍的選擇穩(wěn)定壓力： K = 3/2 脈動(dòng)壓力： K = 2 高壓(10MPa)：K = 5/3根據(jù)被測壓力的最大、最小值求出儀表的上、下限。P = K P測P測 被測壓力值國家規(guī)定的壓力儀表測量范圍： - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa

9、(n為正、負(fù)自然整數(shù))即 Pmax P ，且 P測min1/3（Pmin Pmax） 據(jù)計(jì)算值，在國家規(guī)定測量范圍中選擇 P值，且滿足被測壓力最小值不應(yīng)低于儀表測量范圍的1/3。一、壓力儀表的選用返回2. 精度等級的選擇國家規(guī)定的精度等級： 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誤差和選定的儀表量程，計(jì)算儀表qmax，在國家規(guī)定的精度等級中確定精度。3. 儀表類型的選擇 所選精度等級加上“”、“”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)被測介質(zhì)的性質(zhì)、是否提出特殊要求、是否需信

10、號遠(yuǎn)傳以及現(xiàn)場環(huán)境條件等對儀表類型進(jìn)行選擇。 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) q允 qmax返回例2 ：需要就地測量某儲罐的壓力，被測介質(zhì)的工作壓力為6.0MPa，要求最大測量誤差不能超過被測壓力的2%，儀表應(yīng)如何選擇？ 解：普通彈簧管壓力表。 測量范圍選擇：因?yàn)闇y量的儲罐壓力變化應(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誤差為 儀表要求最大引用誤差為： 儀表允許最大引用誤差為： 選擇結(jié)果：普通彈簧管壓力表，測量范圍010MPa, 精度1.0級。 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) 測量范圍：010MPa精度應(yīng)為：1.0級返回選擇類型：作為就地指示表，沒有其它特殊要求。 某測溫儀表的測量范

11、圍為01000, 據(jù)工藝要求溫度測量誤差不得超過7, 應(yīng)如何選擇儀表精度才能滿足要求?結(jié)論: q允 qmax 且 q允 hmaxq允 qmax 且 q允 hmax根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級: 去掉“”與“”號，此值介于0.5和1.0級之間，若選擇等級1.0級的儀表，其允許誤差為1.0，超過工藝允許的最大誤差。儀表允許的最大引用誤差應(yīng)為:例3：根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定精度等級:故應(yīng)選擇 0.5 級精度。 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) 返回二、校驗(yàn) 1. 校驗(yàn)方法 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)表允許絕對誤

12、差應(yīng)小于等于被校表允許絕對誤差的1/3。標(biāo)準(zhǔn)儀表的選擇原則： 要求標(biāo)準(zhǔn)表的測量上限應(yīng)比被校表大一檔。a標(biāo)允（1/3）a被允返回3. 校驗(yàn)方法 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) 平衡關(guān)系為 A 測量活塞截面積；W、W0 砝碼和測量活塞(托盤)重量；P 被測壓力。 活塞式壓力計(jì)2. 校驗(yàn)儀器(1) 在被校表的測量范圍內(nèi)均勻選擇 5點(diǎn)以上，并應(yīng)包括上、下限;(2) 確保得到正、反行程誤差;(3) 為減小讀數(shù)誤差, 誤差值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)表上讀取;(4) 根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理, 最終按精度等級要求得出結(jié)論。返回活塞式壓力計(jì) 例4：010MPa、2.5級壓力表，使用一段時(shí)間后，需檢驗(yàn)其是否合格，請選用合適的標(biāo)準(zhǔn)表。對壓力表進(jìn)行校驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下，判斷是否合格？標(biāo)準(zhǔn)表：測量范圍016MPa，精度0.5級。 第三節(jié) 壓力儀表的選用與校驗(yàn) amax=0.16MPamax =0.2MPa滿足q允 qmax 和 q允 hm