1、化工儀表第二章壓力檢測方法與儀表第1頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測方法液柱測壓法彈性變形法電測壓力法壓力檢測儀表彈簧管壓力表霍爾式壓力表差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器主要內容第2頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力 式中壓力（Pa） 均勻垂直作用力（N） 受力面積（m2）1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa單位: 牛頓/米2（N/m2），簡稱“帕”，用符號“Pa” 第3頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二第4頁，共3

2、2頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力的幾種表示形式被測壓力通常可表示為絕對壓力、表壓、負壓（或真空度） 表壓（正壓）絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力絕對壓力真空度第5頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二測量壓力和真空度的儀表很多，按照其轉換原理的不同，大致可分為四大類。1液柱式壓力計2彈性式壓力計3電氣式壓力計4活塞式壓力計第6頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測方法及儀表液柱測壓法 根據流體靜力學原理，將被測壓力轉換成液柱高度進行測量hh12211p1p2h2P0h1h211p200 常用的壓力表有U形管壓力表、單管壓力表、斜管

3、壓力表和活塞式壓力表等。 測量原理第7頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二彈性變形法 壓力檢測方法及儀表 將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移 測量原理P 彈簧管式彈性元件P 膜片式彈性元件第8頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測方法及儀表當彈性元件在軸向受到外力作用 時，就會產生拉伸或壓縮位移，即 式中 F軸向外力 S位移 C彈性元件的剛度系數 式中 A彈性元件承受壓力的有效面積 P被測壓力 測量原理S P第9頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二彈性元件結構和特點第10頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二

4、彈簧管壓力表 壓力檢測方法及儀表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調整螺釘第11頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二第12頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二電接點信號壓力表 壓力表指針上有動觸點2，表盤上另有兩個可調節的指針，上面分別有靜觸點1和靜觸點4。當壓力超過上限給定數值(此數值由靜觸點4的指針位置確定)時，動觸點2和靜觸點4接觸，紅色信號燈5的電路被接通，使紅燈發亮，若壓力低到下限給定數值時，動觸點2與靜觸點1接觸，接通了綠色信號燈3的電路。靜觸點1、4的位置可根據需要靈活調節。第13頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，

5、星期二電測壓力法 利用轉換元件（如某些機械和電氣元件）直接把被測壓力變換為電信號來進行測量的。 壓力檢測方法及儀表 測量原理1. 彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉換成相應的電信號，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應變式、振弦式等； 2. 非彈性元件組成的快速測壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質與壓力有關，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。第14頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二電測壓力法 壓力檢測方法及儀表電容式測壓原理 采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量C便可以知道被測壓力的大小，從而實現壓力-電容轉換

6、的。 定極板彈性元件動極板被測壓力 測量原理 電容器極板間絕緣介質的介電 常數，F/m A電容器兩平行板覆蓋的面積，m2 d兩平行板之間的距離，m C電容量，F第15頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二電測壓力法 壓力檢測方法及儀表壓電式測壓原理 根據“壓電效應”把被測壓力變換為電信號的。（a）單晶體 （b）剖面圖 （c）X截割的石英片 受力面積 作用在受力面積上的壓力壓電常數 電荷數第16頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二電測壓力法 應變片式測壓原理 壓力檢測方法及儀表l543211敏感柵 2基片 3粘合劑 4引線 5覆蓋片 敏感柵 直徑為0.025

7、mm左右的合金電阻絲基 底 絕緣覆蓋層 保護位移、力、力矩、加速度、壓力應變 彈性敏感元件 外力作用被測對象表面產生微小機械變形應變片敏感柵隨同變形電阻值發生相應變化 應變片組成第17頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 霍爾式壓力表 壓力檢測方法及儀表霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據半導體材料的霍爾效應的原理）實現壓力-位移-霍爾電勢的轉換。霍爾片：是一種半導體或化合物半導體轉換元件。霍爾效應：把一塊霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾片與磁感應強度B的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個縱向端面上通入恒定的控制電流I，則會在霍爾片的兩

8、個橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱為霍爾電勢。線性非均勻磁場 第18頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 霍爾式壓力表 壓力檢測方法及儀表 彈簧管霍爾片 K霍爾式壓力傳感器輸出系數 自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片 + 彈簧管第19頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二電動單元組合儀表（簡稱為DDZ儀表） 差壓（壓力）變送器 作用：將各種物理量轉換成統一的標準信號差壓變送器 力平衡式變送器 位移平衡式變送器氣動單元組合儀表（簡稱為QDZ儀表） DDZ-型儀表為010mADC DDZ-型儀表為420mADC20100KPa第20頁，共32頁

9、，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 壓力檢測方法及儀表力平衡式壓力變送器 1低壓室 2高壓室 3測量元件（膜盒、膜片） 4軸封膜片 5主杠桿 6過載保護片 7靜壓調整螺釘 8矢量機構 9零點遷移彈簧 10平衡錘 11量程調整螺釘 12檢測片（銜鐵） 13差動變壓器 14副杠桿 15放大器 16反饋動圈 17永久磁鋼 18電源 19負載 20調零彈簧 測量機構杠桿機構檢測放大 機構反饋 機構第21頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 壓力檢測方法及儀表主杠桿 矢量機構將F1分解成F2和F3， 副杠桿平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2F

10、fF0HMFi5481214第22頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 微位移式變送器 壓力檢測方法及儀表I0（1）測量部分 測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等. 測量原理: 將被測壓力的變化轉換成電容量的變化。填充液（硅油）固定電極可動電極P1轉換放大單元 P2電容式壓力傳感器隔離膜片第23頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二第24頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測儀表 智能差壓（壓力）變送器 壓力檢測方法及儀表 在普通壓力傳感器上增加微處理器 特點：具有遠程通訊的功能 依靠手操通信器，用戶可在現場或控

11、制室設定變送器各種參數 使用維護方便 長期穩定工作，每5年才需校檢一次。以3051C 為例： 組成：傳感膜頭：被測壓力- A/D轉換-數字信號 電子線路板：對信號進行修正，線性化處理-D/A轉換- 420mA信號第25頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測方法及儀表A/D轉換器 溫度傳感器 電容傳感器傳感膜頭內存 修正系數 膜頭信號微處理器傳感器線性化重設量程診斷工程單位通信電子板內存量程值變送器組態信息D/A轉換數字通信本機量程和零點調整手操器傳感膜頭電子線路板 420mA3051C型智能變送器原理圖第26頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力

12、測量儀表的選用 壓力檢測方法及儀表儀表種類和型號的選擇 工藝要求 現場指示、遠傳指示、自動記錄、自動調節或信號報警 介質性質 溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性 現場環境 溫度、濕度、有無振動、有無腐蝕性 儀表量程的確定 化工自控設計技術規定 被測壓力較穩定的情況，最大壓力值應不超過滿量程的2/3； 被測壓力波動較大的情況，最大壓力值應不超過滿量程的1/2 被測壓力的最小值也不應低于全量程的1/3 儀表精度等級的選擇 第27頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力計的安裝測壓點的選擇要選在被測介質直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。測量

13、流動介質的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，取壓管內端面與生產設備連接處的內壁應保持平齊，不應有凸出物或毛刺。測量液體壓力時，取壓點應在管道下部，使導壓管內不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點應在管道上方，使導壓管內不積存液體。第28頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二導壓管鋪設導出管粗細要合適，一般內徑為6lOmm，長度應盡可能短，最長不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應選用能遠距離傳送的壓力計。導壓管水平安裝時應保證有1：101：20的傾斜度，以利于積存于其中之液體(或氣體)的排出。當被測介質易冷凝或凍結時，必須加保溫伴熱管線。取壓口到壓力計之間應裝有切

14、斷閥，以備檢修壓力計時使用。切斷閥應裝設在靠近取壓口的地方。第29頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力計的安裝壓力計應安裝在易觀察和檢修的地方。安裝地點應力求避免振動和高溫影測量蒸汽壓力時，應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸對于有腐蝕性介質的壓力測量，應加裝有中性介質的隔離罐壓力計的連接處，應根據被測壓力的高低和介質性質，選擇適當的材料，作為密封墊片，以防泄漏。當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度差而引起的測量誤差應按p=Hpg進行修正為安全起見，測量高壓的儀表除選用表殼有通氣孔的外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發生意外第30頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二第31頁，共32頁，2022年，5月20日，0點23分，星期二壓力檢測方法及儀表有一臺空壓機的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.516 MPa ，工藝要求最大測量誤差為