第二章 压力测量及变送.ppt

1、第二章 压力测量及变送,弹性式压力计 压力、差压变送器 压力仪表的选用与校验,弹性式压力计,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 形(位移)测量压力。,一、弹性元件,常用弹性元件: 膜片 膜盒 波纹管 弹簧管,材料: 铍青铜、磷青铜、不锈钢、 橡胶膜片等,下一页,返回,弹性式压力计,（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。,二、弹簧管压力计,下一页,上一页,返回,表壳部分由表盖、表玻璃和罩壳等组成。,测量系统由接头、弹簧管和齿轮传动机构等组成。,指示部分由分度盘、指针组成。,弹性式压力计,1.测量元件（弹簧管）,结构：扁平、中空，截面为扁圆或椭圆形。 一

2、端固定(测量端)，另一端封闭(自由端), 弧度为270度。,材料：一般为铜或铜合金。但测量氨介质时须用专门的 氨用压力表；而测氧气时，不得沾有油脂或有机物。,作用：感受压力信号，并转换为 位移信号。,原理：,k1 与弹簧管横截面几何形状(椭圆度、 角度)、刚度等有关。,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,结论：,(1) 若弹簧管横截面几何形状一定、刚度一定，则,可据位移x变化测量压力P。,(2) 若弹簧管横截面几何形状一定、P一定，则,(3) 若弹簧管刚度一定、P一定，则,多圈弹簧管 - x，用于小量程。,横截面几何形状改变 - x变化，量程改变。,横截面越扁 - x ，量程小。,弹簧管将被测

3、压力转换成自由端位移 x ，但灵敏度低，需要对其进行放大。,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,2.齿轮传动放大机构,(1) 第一次放大(杠杆),转过的角度相等：,OA OB L x,下一页,上一页,返回,() 第二次放大(中心齿轮),两齿轮啮合，走过的弧长相等：,实现角度的放大(弧长不变)。,OAr,实现弧长的放大。,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,转过的角度相等：,实现弧长的放大（角度不变）。,下一页,上一页,返回,结论：,弹性式压力计,讨论：,（）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盘位置）。,() 量程调整,可通过OB调整，改变B点

4、调整螺钉的位置实现。,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,3.游丝,克服因扇 形齿轮和 中心齿轮 的间隙所 产生的仪 表变差。,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,（二）电接点压力表,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）压力系统实现自动控制和发信（报警）的目的。,工作原理：当指示指针上的动触头与设定指针上的静触头（上限或下限）相接触的瞬时，控制系统的电路得以断开或接通，以达到自动控制和发信的目的。,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,四、常用压力表型号,YX-电接点压力表 YN-耐振压力表 YB-标准表,YO-氧用压力表 YH-氢压力表,YY-乙炔压力表 YA-氨用

5、压力表,下一页,上一页,返回,弹性式压力计,优点：简单可靠；价格低廉；精度高， 测量范围宽 （10-2103MPa）；,缺点：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),国家规定的压力仪表测量范围：,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。,上一页,返回,压力、差压变送器,一、变送器的作用,可将工艺参数（P、L、T、F ）转换成标准统一信号（420mA、20100kPa、010mA等）远传，供显

6、示、记录、控制、运算、报警等。,下一页,返回,压力、差压变送器,二、变送器的输入输出关系,输入：XminXmax变送器测量范围,L =XmaxXmin 变送器量程,输出：YminYmax 输出信号范围,输出为标准信号，不同类型的变送器输出范围不同。,输出信号 能源 气动变送器： 20100KPa 140KPa 70年代-80年代中 电动变送器: 电型 010mA； 220VAC 80年代中-90年代初 电型 420mA 24VDC 90年代初-,输入X和输出Y一般为线性关系。,下一页,上一页,返回,压力、差压变送器,例：一台电型压力变送器，测量范围210MPa，从控制室测得信号为12mA时，所

7、测压力是多少? 当所测压力为7.6MPa时，输出为多少mA?,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：,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,压力、差压变送器,三、变送器的连线方式,1.四线制,四根导线与现场变送器相连，其中两根为电源线，两根为信号线。 DDZ- DDZ- 电源： 220VAC 24VDC 信号： 010mA 420mA,2.二线制,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送器上。,电源：24VDC 信号：420mA,前者电缆成本高、故障率高。,下一页,上一页,返回,压力、差压变送器,四、电容式压

8、力（差压）变送器,1.测压部件,由中心感压膜片(动电极)、正负压侧隔离膜片、正负压侧弧形电极（固定电极）和电极引线等组成。中心感压膜片与正负压侧弧形电极件形成电容Ci1、Ci2。,P1=P2时,P 0：Ci1，Ci2感压膜片产生位移，实现了由差压向电容的转换。,下一页,上一页,返回,测压部件结构图,压力、差压变送器,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.传送部分,任务是将 转换成标准信号420mADC电流输出。,K1固定电极面积与刚度决定的系数。,压力、差压变送器,上一页,返回,1151电容式差压变送器,上一页,3051电容式差压变送器,上一页,返回,第三节 压力仪

9、表的选用与校验,下一页,上一页,返回,1.测量范围的选择,稳定压力： K = 3/2 脉动压力： K = 2 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。,Pmax K P测max,P测 被测压力值,根据国家规定的压力仪表测量范围： - 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),P测min1/3（Pmin Pmax）,根据计算值，在国家规定的测量范围中选择 P值，且满足被测压力最小值不应低于仪表测量范围的1/3。,一、压力仪表的选择,2. 精度等级的选择,国家规定的精度等级

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。,根据工艺允许的最大绝对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。,3. 仪表类型的选择,所选精度等级加上“”、“”后应小于或至少等于工艺允许的仪表最大引用误差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,例1 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,要求最大测量误差不能超过被测压力的2%，仪表应如何选择？,解： 选择类

11、型：作为就地指示表，没有其它特殊要求。,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, 精度选择：根据题意，工艺所允许的最大绝对误差为,所选压力表要求的最大引用误差为：,则仪表允许的最大引用误差为：,选择结果：普通弹簧管压力表，测量范围010MPa, 精度1.0级。,下一页,上一页,返回,第三节 压力仪表的选用与校验,测量范围：010MPa,精度应为：1.0级,二、校验,1.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,(1)将被校表的示值与标准压力比较。,(2)将被校表与标准表示值在相同条件下进行比较。, 标准表允许绝对误差应小于等于被校表允许绝对误差的1/51/3。,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。,a标允（1/51/3）a被允,即：精度至少高一级、范围大一档。,3.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,平衡关系为,A 测量活塞1的截面积； W、W0 砝码和测量活塞(托盘)的重量； P 被测压力。,活塞式压力计,2.校验仪器 活塞式压力计,(1)在被校仪表的测量范围内均匀选择 5点以上，并应包括上、下限;,(2) 测正、反行程误差23次;,(3)根