压力控制系统-

过程控制系统运行与维护

四川工程职业技术学院电气化教研室压力控制系统第1页第四章压力控制系统

压力控制系统第2页4-1压力检测方法及仪表

4-2简单控制系统4-3复杂控制系统

第四章压力控制系统

压力控制系统第3页4-1压力检测方法及仪表压力控制系统第4页1-1概述1-2压力表 1-3选择、安装与校验4-1压力检测方法及仪表压力控制系统第5页1-1概述１、概念垂直而均匀地作用在单位面积上力式中Ｐ——压力（Pa）

Ｆ——均匀垂直作用力（N）

Ｓ——受力面积（m2）单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”

1MPa=1*103KPa

=1*106Pa压力控制系统第6页２、单位国际单位制（SI）---帕（Pa），1工程大气压=1kgf/cm2=98066.5Pa1标准大气压=760mmHg=101325Pa1毫米汞柱＝1mmHg=13.6mmH2O=133.322Pa1毫米水柱＝1mmH2O=1kgf/m2=9.80665Pa压力控制系统第7页３、压力表示方法被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）

P表甲物体承受压力1大气压力线P绝P真P绝100绝对压力零线绝对压力、表压力、真空度关系图乙物体承受压力压力控制系统第8页４、分类液柱式压力计弹性式压力计电气式压力计活塞式压力计压力控制系统第9页将被测压力转换成液柱高度差进行测量液柱式压力计弹性式压力计（1）测压原理：利用各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹性变形。（2）特点：结构简单，价格廉价、测压范围宽，测量精度也比较高(3)适用场所：在生产过程中取得了最广泛应用。压力控制系统第10页电气式压力计（1）测压原理：把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力间接测量。（2）特点：反应较快，测量范围较广、精度可达0.2%，便于远距离传送。在生产过程中能够实现压力自动检测、自动控制和报警。(3)适用场所：适合用于测量压力改变快、脉动压力、高真空和超高压场所。活塞式压力计：将压力转换成活塞上平衡砝码重量进行测量。压力控制系统第11页1-2压力表1、液柱式压力计２、弹性式压力计3、电测压力法压力控制系统第12页1、液柱测压法

将被测压力转换成液柱高度差进行测量

惯用压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。

测量原理压力控制系统第13页hh12211Ｐ1Ｐ2h2P0h1h211p200压力控制系统第14页２、弹性式压力计压力控制系统第15页

弹性元件P弹簧管式弹性元件P膜片式弹性元件

将被测压力转换成弹性元件变形位移压力控制系统第16页当弹性元件在轴向受到外力作用时，就会产生拉伸或压缩位移，即

S

~P式中F——轴向外力S——位移C——弹性元件刚度系数

式中A——弹性元件承受压力有效面积P——被测压力

压力控制系统第17页弹簧管压力表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉压力控制系统第18页压力控制系统第19页3、电测压力法1.弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端位移量转换成对应电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；2.非弹性元件组成快速测压元件，主要利用一些物体某一物理性质与压力相关，如压电式、压阻式、压磁式等。

利用转换元件（如一些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量。压力控制系统第20页电容式测压采取变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器电容量，然后经过测量电容量C便能够知道被测压力大小，从而实现压力-电容转换。定极板弹性元件动极板被测压力

ε——电容器极板间绝缘介质介电常数，F/mA——电容器两平行板覆盖面积，m2

d——两平行板之间距离，mC——电容量，F压力控制系统第21页压电式测压原理依据“压电效应”把被测压力变换为电信号。（a）单晶体

（b）剖面图

（c）X截割石英片

受力面积

作用在受力面积上压力压电常数

电荷数压力控制系统第22页应变片式测压原理外力作用应变片被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生对应改变压力控制系统第23页1—敏感栅2—基片3—粘合剂4—引线5—覆盖片敏感栅直径为0.025mm左右合金电阻丝基底绝缘覆盖层保护位移、力、力矩、加速度、压力应变

弹性敏感元件

组成l54321压力控制系统第24页霍尔式压力表线性非均匀磁场压力控制系统第25页弹簧管霍尔片

K——霍尔式压力传感器输出系数χ——自由端霍尔元件位移量磁钢霍尔片+弹簧管压力控制系统第26页霍尔式压力表霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（依据半导体材料霍尔效应原理）实现压力-位移-霍尔电势转换。霍尔片：是一个半导体或化合物半导体转换元件。压力控制系统第27页

霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度B方向垂直，在沿着霍尔片左右两个纵向端面上通入恒定控制电流I，则会在霍尔片两个横向端面之间形成电位差VH，此电位差称为霍尔电势。压力控制系统第28页差压（压力）变送器作用：将各种物理量转换成统一标准信号差压变送器力平衡式变送器

位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）

20～100KPa电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC

DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC或1-5VDC压力控制系统第29页1—低压室2—高压室3—测量元件（膜盒、膜片）4—轴封膜片5—主杠杆6—过载保护片7—静压调整螺钉8—矢量机构9—零点迁移弹簧10—平衡锤11—量程调整螺钉12—检测片（衔铁）13—差动变压器14—副杠杆15—放大器16—反馈动圈17—永久磁钢18—电源19—负载20—调零弹簧

测量机构杠杆机构检测放大机构反馈机构力平衡式压力变送器

压力控制系统第30页主杠杆矢量机构将F1分解成F2和F3，副杠杆平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ压力控制系统第31页微位移式变送器

I0（1）测量部分

填充液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元

P2电容式压力传感器隔离膜片测量部分包含电容膜盒、高低压室及法兰组件等.测量原理:将被测压力改变转换成电容量改变。。压力控制系统第32页智能差压（压力）变送器

在普通压力传感器上增加微处理器特点：含有远程通讯功效，依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数，使用维护方便，长久稳定工作，每5年才需校检一次。压力控制系统第33页以3051C为例：组成：传感膜头：被测压力---A/D转换----数字信号电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换--4～20mA信号压力控制系统第34页A/D转换器温度传感器电容传感器传感膜头内存修正系数膜头信号微处理器传感器线性化重设量程诊疗工程单位通信电子板内存量程值变送器组态信息D/A转换数字通信本机量程和零点调整手操器传感膜头电子线路板3051C型智能变送器原理图压力控制系统第35页1-3选择、安装与校验１、压力表选择（１）仪表类型必须满足生产过程要求，比如是否要求指示值远传或变送、自动统计或报警等；被测介质性质及状态（如腐蚀性强弱、温度高低、粘度大小、脏污程度、易燃易爆等）是否对仪表提出了专门要求；仪表安装现场环境条化，如环境温度、电磁场、振动等。统筹分析这些条件后，正确选取仪表类型，这是仪表正常工作并确保生产安全主要前提。压力控制系统第36页（2）仪表量程仪表量程是依据被测压力大小和确保仪表寿命等方面来考虑，通常仪表上限值应稍大于工艺被测压力最大值。为了防止压力计超出负荷而破坏，仪表上限值应高于生产过程中可能出现压力最大压力值。对于弹性式压力计，在被测压力比较平稳情况下，被测最大压力应为压力计上限值3/4；在压力波动较大测量场所，被测最大压力应为压力计上限值2/3。普通为了确保测量精度，被测压力最小值也不应低于全量程1/3。

压力控制系统第37页（3）仪表精度等级应依据生产工艺对压力测量所允许最大误差来决定。工业用选1.5级或2.5级，试验室或校验选取0.4级及0.25级以上。压力控制系统第38页２、压力表安装

（1）取压点设置必须有代表性，应将取压点选在能正确而及时反应被测压力实际数值地方。比如，设置在被测介质流动平稳部位，不应太靠近有局部阻力或其它受干扰地方。取压管内端面与设备连接处内壁应保持平齐，不应有突出物或毛刺，以免影响液体平衡流动。

压力控制系统第39页

（2）测量蒸汽压力时，应装设冷凝管，以防止高温蒸汽与测压元件直接接触。对于有腐蚀性或粘度较大、有结晶、沉淀等介质，可安装隔离罐，罐中充以中性隔离液体，以防腐参加蚀或堵塞导压管和压力表。压力控制系统第40页（3）取压口到压力表之间应装有切断阀，以备检修压力表时使用。切断阀应装设在靠近取压口地方。需要进行现场校验或经常冲洗导压管地方，切断阀可改用三通阀。压力控制系统第41页（4）当被测压力较小，而压力表与取压口又不在同一高度，对由此液柱高度差而引发测量误差，应进行修正。（5）当被测压力波动猛烈和频繁（如泵、压缩机出口压力）时，应装缓冲器或阻尼器。压力控制系统第42页３、压力表校验

（1）校验仪器惯用校验压力表标准仪器为活塞式压力表，它准确度等级有0.02、0.05和0.2级，可用来校准0.25级精密压力表，亦可校准各种工业用压力表，被校压力最高值有0.6MPa、6MPa、60MPa三种。

压力控制系统第43页（2）校验