壓力檢測及儀表

1、第第2章章 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表2.1 概述概述2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器壓變片式壓力傳感器壓變片式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器力矩平衡式壓力變送器力矩平衡式壓力變送器電容式壓力變送器電容式壓力變送器2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝2.1 概述概述壓力是化工生產(chǎn)過程中重要的操作參數(shù)之一壓力是化工生產(chǎn)過程中重要的操作參數(shù)之一高壓聚乙烯高壓聚乙烯150MPa合成氨合成氨15Mpa或或32Mpa減壓蒸餾減壓蒸餾低于大氣壓低于大氣壓壓力不符合要求，影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，壓力不符合要求，影響

2、生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故有些其他參數(shù)的測量，如物位、流量，往往有些其他參數(shù)的測量，如物位、流量，往往通過測量壓力或差壓來進(jìn)行的通過測量壓力或差壓來進(jìn)行的2.1 概述概述定義：均勻而垂直作用于單位面積上的力定義：均勻而垂直作用于單位面積上的力 壓力測量單位：壓力測量單位：1N/m2=1帕斯卡帕斯卡 (Pa)壓力的表示方法：壓力的表示方法： 絕對壓力絕對壓力表壓表壓負(fù)壓（真空度）負(fù)壓（真空度） P表壓表壓P絕對壓力絕對壓力P大氣壓力大氣壓力P真空度真空度P大氣壓力大氣壓力P絕對壓力絕對壓力 大氣壓力線P絕壓P表壓P負(fù)壓（真空度）P絕壓絕對壓力線012.1

3、 概述概述壓力檢測儀表的轉(zhuǎn)換原理壓力檢測儀表的轉(zhuǎn)換原理液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)依據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量依據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移進(jìn)行測量將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移進(jìn)行測量電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)根據(jù)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換為活塞上所加根據(jù)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換為活塞上所加平衡砝碼質(zhì)量進(jìn)行測量平衡砝碼質(zhì)量進(jìn)行測量2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)彈

4、性式壓力計(jì)的定義彈性式壓力計(jì)的定義利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表的測壓儀表特點(diǎn)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，讀數(shù)清晰，價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，讀數(shù)清晰，價(jià)格低廉測量范圍寬，并具有足夠的精度測量范圍寬，并具有足夠的精度若增加附加裝置，可實(shí)現(xiàn)壓力的記錄、遠(yuǎn)傳、信號若增加附加裝置，可實(shí)現(xiàn)壓力的記錄、遠(yuǎn)傳、信號報(bào)警、自動控制等報(bào)警、自動控制等2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)一彈性元件一彈性元件1 彈簧管式彈性元件彈簧管式彈性元件 (a) (b)2 薄

5、膜式彈性元件薄膜式彈性元件 (c) (d)3 波紋管式彈性元件波紋管式彈性元件 (e)2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)二彈簧管壓力計(jì)二彈簧管壓力計(jì)1 彈簧管壓力計(jì)的分類彈簧管壓力計(jì)的分類按測壓元件按測壓元件單圈單圈/多圈彈簧管壓力表多圈彈簧管壓力表按用途按用途普通彈簧管壓力表普通彈簧管壓力表耐腐蝕的氨用壓力表耐腐蝕的氨用壓力表禁油的氧氣壓力表禁油的氧氣壓力表2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)2彈簧管壓力計(jì)的測壓原理彈簧管壓力計(jì)的測壓原理 當(dāng)彈簧管的固定端通入被測壓力后，由于當(dāng)彈簧管的固定端通入被測壓力后，由于橢圓形截面在壓力的作用下將趨向圓形，彎橢圓形截面在壓力的作用下將趨向圓形，彎成圓弧形的彈

6、簧管隨之向外挺直擴(kuò)張變形。成圓弧形的彈簧管隨之向外挺直擴(kuò)張變形。由于變形，其彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，輸由于變形，其彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，輸入壓力與自由端的位移成正比。測得自由端入壓力與自由端的位移成正比。測得自由端的位移量，就能反應(yīng)壓力的大小的位移量，就能反應(yīng)壓力的大小 2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)2.2 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)基本原理基本原理被測壓力通過敏感元件傳換成一個與壓力有確定關(guān)被測壓力通過敏感元件傳換成一個與壓力有確定關(guān)系的電量進(jìn)行壓力測量系的電量進(jìn)行壓力測量測量范圍較廣，測量范圍較廣，7E-5Pa至至5E+2Mpa允許誤差可至允許誤差可至0.

7、2%可以遠(yuǎn)傳，實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報(bào)警可以遠(yuǎn)傳，實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報(bào)警 2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)組成組成壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置當(dāng)輸出電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號時，稱為變送器當(dāng)輸出電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號時，稱為變送器傳感器測量電路指示器記錄儀控制器壓力電量輔助電源2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)一霍爾片式壓力傳感器一霍爾片式壓力傳感器1 1測量原理測量原理 根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，即利用霍爾元件將壓力引根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，即利用霍爾元件將壓力引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為霍爾電勢，從而實(shí)現(xiàn)壓起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為霍爾電勢，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測量力的測量 2.3 電氣

8、式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)BIRUHH霍爾電勢霍爾電勢 選定了霍爾元件，保持恒定電流，在非均勻磁場中，選定了霍爾元件，保持恒定電流，在非均勻磁場中，根據(jù)位置不同，所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，從而根據(jù)位置不同，所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，從而實(shí)現(xiàn)了位移實(shí)現(xiàn)了位移-電勢的線性轉(zhuǎn)換電勢的線性轉(zhuǎn)換 2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)2工作過程工作過程2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)二應(yīng)變片式壓力傳感器二應(yīng)變片式壓力傳感器 1 1測量原理測量原理金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體受到外力作用時，會產(chǎn)生相應(yīng)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體受到外力作用時，會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，其電阻也隨著發(fā)生變化，稱為的應(yīng)變，其電阻也隨著發(fā)生變化，稱為“應(yīng)變效

9、應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)”應(yīng)變片電阻值的變化通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫應(yīng)變片電阻值的變化通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，從而顯示出被測壓力伏級電勢輸出，從而顯示出被測壓力2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)2工作過程工作過程2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)三壓阻式壓力傳感器三壓阻式壓力傳感器1測量原理測量原理采用單晶硅為彈性元件，在單晶硅膜片上，在特采用單晶硅為彈性元件，在單晶硅膜片上，在特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并連成橋路。定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并連成橋路。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接當(dāng)壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻與被測壓力成比例的變化，擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻與

10、被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)電壓輸出信號再由橋式電路獲得相應(yīng)電壓輸出信號2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)2工作過程工作過程2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)四四DDZ-III型力矩平衡式差壓變送器型力矩平衡式差壓變送器1測量原理測量原理典型的自平衡檢測儀表典型的自平衡檢測儀表 采用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加工工藝采用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，具有較高的測量精度等不利因素的影響，具有較高的測量精度直流直流24V供電，輸出供電，輸出420mA DC，兩線制，兩線制，本質(zhì)，本質(zhì)安全防爆安全防爆2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)2工作過程工作過程2.3 電

11、氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)五電容式差壓變送器五電容式差壓變送器1 1測量原理測量原理先將差壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?，然后進(jìn)行測量先將差壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓缓筮M(jìn)行測量 開環(huán)檢測儀表開環(huán)檢測儀表直流直流24V供電，輸出供電，輸出4-20mA DC，兩線制，兩線制2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)2工作過程工作過程2.3 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)六智能壓力變送器六智能壓力變送器1 1定義定義在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表的智能檢測儀表2特點(diǎn)特點(diǎn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，利用手持通信器對現(xiàn)場變送器進(jìn)行運(yùn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，

12、利用手持通信器對現(xiàn)場變送器進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定行參數(shù)的選擇和標(biāo)定精確度高，使用與維護(hù)方便精確度高，使用與維護(hù)方便 通過組態(tài)編程，具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤告警通過組態(tài)編程，具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤告警等多種功能，等多種功能，提高了變送器的精度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)和提高了變送器的精度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)和維護(hù)過程維護(hù)過程 2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝一壓力計(jì)的選用一壓力計(jì)的選用壓力表的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力壓力表的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，針對具體情況做具體分析，在測量的要求，針對具體情況做具體分析，在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)本著節(jié)約的原則滿足工

13、藝要求的前提下，應(yīng)本著節(jié)約的原則全面綜合的考慮全面綜合的考慮2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝1 1儀表類型的選用儀表類型的選用信號使用信號使用壓力檢測信號是作為指示用還是控制用，是否要壓力檢測信號是作為指示用還是控制用，是否要求與計(jì)算機(jī)或其它智能儀表通訊求與計(jì)算機(jī)或其它智能儀表通訊被測介質(zhì)性質(zhì)被測介質(zhì)性質(zhì)腐蝕性、溫度、粘度、臟污程度、易燃易爆性能腐蝕性、溫度、粘度、臟污程度、易燃易爆性能現(xiàn)場環(huán)境條件現(xiàn)場環(huán)境條件高溫、電磁場、振動及現(xiàn)場安裝條件等高溫、電磁場、振動及現(xiàn)場安裝條件等2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝氨用壓力表氨用壓力表氨用壓力表彈簧管的材料卻采用碳鋼，不允許采

14、氨用壓力表彈簧管的材料卻采用碳鋼，不允許采用銅合金。因?yàn)榘睂︺~的腐蝕性極強(qiáng)，所以普通壓用銅合金。因?yàn)榘睂︺~的腐蝕性極強(qiáng)，所以普通壓力表用于氨壓力測量時很快就會損壞。力表用于氨壓力測量時很快就會損壞。氧氣壓力表氧氣壓力表與普通壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上完全相同，只是測與普通壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上完全相同，只是測量氧所用的壓力表禁油，因?yàn)橛瓦M(jìn)入氧氣系統(tǒng)易引量氧所用的壓力表禁油，因?yàn)橛瓦M(jìn)入氧氣系統(tǒng)易引起爆炸。起爆炸。氧氣壓力計(jì)在校驗(yàn)時，不能像普通壓力計(jì)氧氣壓力計(jì)在校驗(yàn)時，不能像普通壓力計(jì)那樣采用變壓器油作為工作介質(zhì)，并且氧氣壓力計(jì)那樣采用變壓器油作為工作介質(zhì)，并且氧氣壓力計(jì)在存放中要嚴(yán)格避免接觸油污在存放中

15、要嚴(yán)格避免接觸油污2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝2儀表測量范圍的確定儀表測量范圍的確定根據(jù)根據(jù)“化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定” 上限值上限值測量穩(wěn)定壓力，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的測量穩(wěn)定壓力，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的2/32/3；測量脈動壓力，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的測量脈動壓力，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的1/21/2；測量高壓時，最大被測壓力不應(yīng)超過測量上限值的測量高壓時，最大被測壓力不應(yīng)超過測量上限值的3/53/5下限值下限值一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/31/3為宜為宜根據(jù)被測參數(shù)的

16、最大值和最小值計(jì)算出儀表的上下限后，根據(jù)被測參數(shù)的最大值和最小值計(jì)算出儀表的上下限后，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)取相鄰大一級的系列值根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)取相鄰大一級的系列值2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝3儀表精度級的選取儀表精度級的選取儀表的精度主要是根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測量誤差來儀表的精度主要是根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測量誤差來確定，選擇過高精度等級會造成不必要的浪費(fèi)確定，選擇過高精度等級會造成不必要的浪費(fèi)在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能選用精度較低、在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能選用精度較低、價(jià)廉耐用的儀表價(jià)廉耐用的儀表就地指示用彈性壓力表，選用就地指示用彈性壓力表，選用1.0、1.5或或2.5級級壓力

17、變送器精度為壓力變送器精度為0.2級級0.5級級2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝例：某臺往復(fù)式壓縮機(jī)出口壓力范圍為例：某臺往復(fù)式壓縮機(jī)出口壓力范圍為2528MPa，測量誤差不，測量誤差不得大于得大于1Mpa，工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正，工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍MPapp562282max1316025解：往復(fù)式壓縮機(jī)出口壓力脈動較大，選擇儀表的上限值為解：往復(fù)式壓縮機(jī)出口壓力脈動較大，選擇儀表的上限值為根據(jù)就地觀察及高低限報(bào)警的要求，可查的選用根據(jù)就地觀察及高低限報(bào)警的

18、要求，可查的選用YX-150型型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍電接點(diǎn)壓力表，測量范圍0-60MPa被測壓力最小值不低于量程被測壓力最小值不低于量程1/3，允許，允許選擇選擇YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍060Mpa，精度等級為，精度等級為1.5 計(jì)算允許誤差計(jì)算允許誤差 精度為精度為1.5級可以滿足誤差要求級可以滿足誤差要求 %67. 1%1006012.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝二壓力計(jì)的安裝二壓力計(jì)的安裝壓力計(jì)的安裝與否，直接影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確壓力計(jì)的安裝與否，直接影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命，包括測壓點(diǎn)的選擇、性和壓力計(jì)的使用壽命，包括測

19、壓點(diǎn)的選擇、導(dǎo)壓導(dǎo)壓管鋪設(shè)、壓力儀表的安裝等內(nèi)容。管鋪設(shè)、壓力儀表的安裝等內(nèi)容。2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝1 1測壓點(diǎn)的選擇測壓點(diǎn)的選擇 要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分又、死角或其他易形成旋渦的地方管路拐彎、分又、死角或其他易形成旋渦的地方 取壓點(diǎn)與流動方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)取壓點(diǎn)與流動方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺備連接處的內(nèi)壁保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺 測量液體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道的下部，使導(dǎo)測量液體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道的下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)壓管內(nèi)不積存氣體；測量氣體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存液體在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存液體 2.4 壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用及安裝2導(dǎo)壓管鋪設(shè)導(dǎo)壓管鋪設(shè) 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為610mm，長度，長度應(yīng)盡量短，最長不得超過應(yīng)盡量短，最長不得超過50 m。 導(dǎo)壓管水平安裝時應(yīng)保證有導(dǎo)壓管水平安裝時應(yīng)保證有(1:10)(1:20)的傾斜度的傾斜度,以便于積存液體以便于積存液體(或氣體或氣體)的排出的排出 當(dāng)被測