儲(chǔ)運(yùn)儀表自動(dòng)化課件習(xí)題整理第2章

1、油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化 第二章第二章 壓力測量及變送壓力測量及變送油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章引言引言 在石油化工生產(chǎn)中，壓力往往是決定安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。內(nèi)容： 1、壓力概念。 2、彈性式、電容式、應(yīng)變式、壓阻式壓力計(jì)、智能式變送器結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用。 3、壓力計(jì)選用、校驗(yàn)與安裝。要求： 1、掌握各壓力計(jì)結(jié)構(gòu)原理。 2、學(xué)會(huì)壓力表選擇；了解安裝要求。油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章一、壓力 壓力=壓強(qiáng) P：單位面積上的垂直均勻作用力。二、壓

2、力單位 國際單位制（國際單位制（SISI）：）：帕斯卡（帕）帕斯卡（帕） 1Pa = 1N1Pa = 1N1m1m2 2 主要換算關(guān)系：主要換算關(guān)系： 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm) =101325 Pa ；1工程大氣壓工程大氣壓(kgf/cm2)=98066.5 Pa 1毫米汞柱毫米汞柱(mmHg) = 133.3 Pa ；1毫米水柱毫米水柱(mmH2O) =9.8 Pa 1巴巴bar = 100000 PaAFP 面積A液高h(yuǎn)可用液柱高度可用液柱高度h表示。表示。hP，如：，如：mmH2O、mmHgghAgAhP 第一節(jié)第一節(jié) 引言引言油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2

3、 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章壓力的三種表示方法：實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，各種工藝設(shè)備和測量儀表通常處于大氣中，本身就承受著大氣壓力，實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，各種工藝設(shè)備和測量儀表通常處于大氣中，本身就承受著大氣壓力，故工程中經(jīng)常用表壓或真空度來表示壓力的大小故工程中經(jīng)常用表壓或真空度來表示壓力的大小 。以后若無特殊說明均指表壓和真空度。以后若無特殊說明均指表壓和真空度絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力絕對(duì)絕對(duì)壓力壓力真空度真空度表壓表壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325105Pa絕對(duì)壓力：絕對(duì)壓力：單位面積所受到的力單位面積所受到的力（指物體所受的實(shí)際壓力）（指物體所受的實(shí)際壓力）指大氣

4、壓與低于大氣壓的絕對(duì)壓力之差，指大氣壓與低于大氣壓的絕對(duì)壓力之差，有時(shí)也稱為負(fù)壓有時(shí)也稱為負(fù)壓表壓（相對(duì)壓力）：表壓（相對(duì)壓力）：一般壓力表所測得的壓力，一般壓力表所測得的壓力，它是高于大氣壓力的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差它是高于大氣壓力的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差真空度（負(fù)壓力）：真空度（負(fù)壓力）：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成將將P P 液柱高度液柱高度h h轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成將將P P 活塞上砝碼質(zhì)量活塞上砝碼質(zhì)量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成 將將P P 位移位移x x轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成將將P P 電量電量目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感目前工業(yè)上常用的壓力

5、檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1)(1)液柱式壓力檢測液柱式壓力檢測一般采用充有水或水銀等液體的玻璃一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U U形管或單管進(jìn)行測量。形管或單管進(jìn)行測量。(2)(2)彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測根據(jù)彈性元件受力變形的原理根據(jù)彈性元件受力變形的原理 常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等(3)(3)電氣式壓力檢測電氣式壓力檢測利用敏感元件利用敏感元件 如電阻、電荷量等各種電量如電阻、電荷量等各種電量(4)(4)活塞式壓力檢測活塞式壓力檢測優(yōu)點(diǎn)：測量精度較高

6、，精度可達(dá)優(yōu)點(diǎn)：測量精度較高，精度可達(dá)0.050.050.020.02級(jí)，級(jí)， 常用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)其它壓力檢測儀表進(jìn)行檢定常用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)其它壓力檢測儀表進(jìn)行檢定缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章液柱式活塞式電氣式彈性式四大類壓力檢測儀表四大類壓力檢測儀表油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章 P=hP=h 故：故：h=P/h=P/ 常用于較低壓力、負(fù)壓或壓力差的檢測。常用于較低壓力、負(fù)壓或壓力差的檢測。轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成將將P P 液柱高度液柱高度h

7、 h測量原理：測量原理：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章轉(zhuǎn)換成將將P P 位移位移x x通過測量彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性形變（即位移）來測量通過測量彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性形變（即位移）來測量P P ，常見彈性元件有：，常見彈性元件有： 油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章彈性元件實(shí)物簡圖：彈性元件實(shí)物簡圖：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章彈

8、簧管：彈簧管：扁平、中空、橫截面呈橢圓形，弧度扁平、中空、橫截面呈橢圓形，弧度270270 材質(zhì)為銅、合金銅、鋼材質(zhì)為銅、合金銅、鋼管子的一端為封閉，另一端為開口。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為閉口端作為自由端自由端，開口端作為，開口端作為固定端固定端。橢圓形管子的受力情況分析：橢圓形管子的受力情況分析：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 彈簧管彈簧管拉桿拉桿指針指針中心齒輪中心齒輪扇形齒輪扇形齒輪接頭接頭游絲游絲刻度盤刻度盤調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘常作就地安裝儀表常作就地安裝儀表一般安裝在現(xiàn)場一般安裝在現(xiàn)場油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀

9、表及自動(dòng)化- -第第2 2章章將感知（受）將感知（受）P信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成位移信號(hào)信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成位移信號(hào)克服齒輪間隙、減少變差克服齒輪間隙、減少變差傳遞放大（兩級(jí)放大），改變調(diào)整螺母傳遞放大（兩級(jí)放大），改變調(diào)整螺母8的位移的位移（即改變拉桿位置）便可調(diào)量程（即調(diào)放大倍數(shù)實(shí)（即改變拉桿位置）便可調(diào)量程（即調(diào)放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整）現(xiàn)量程調(diào)整）一級(jí)放大：一級(jí)放大：“拉桿拉桿-扇形齒輪扇形齒輪”（拉桿長度發(fā)生變拉桿長度發(fā)生變化）化）二級(jí)放大：二級(jí)放大：“扇形齒輪扇形齒輪-中心齒輪中心齒輪”（二者半徑相差（二者半徑相差大）大）彈簧管壓力表彈簧管壓力表-各組成部分的功能：各組成部分的功能：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)

10、化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章作用：與電氣設(shè)備（開關(guān)）配用，實(shí)現(xiàn)作用：與電氣設(shè)備（開關(guān)）配用，實(shí)現(xiàn)控制和發(fā)信。控制和發(fā)信。工作原理：動(dòng)靜觸頭接觸，接通電路。工作原理：動(dòng)靜觸頭接觸，接通電路。當(dāng)壓力超過上限給定值時(shí)，高壓報(bào)警：動(dòng)、靜觸點(diǎn)當(dāng)壓力超過上限給定值時(shí)，高壓報(bào)警：動(dòng)、靜觸點(diǎn)1 1接觸接觸-紅燈通紅燈通電亮。電亮。當(dāng)壓力低于下限給定值時(shí)，低壓報(bào)警：動(dòng)、靜觸點(diǎn)當(dāng)壓力低于下限給定值時(shí)，低壓報(bào)警：動(dòng)、靜觸點(diǎn)3 3接觸接觸-綠燈通綠燈通電亮。電亮。油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油

11、氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章第三節(jié)第三節(jié) 變送器變送器一、變送器的作用統(tǒng)一信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳與控制XY, 供顯示、記錄、調(diào)節(jié)、運(yùn)算、報(bào)警等。X-非電量的工藝參數(shù)（P、 L 、T、F 等）Y-標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)420mA、20KPa100KPa、010mA等油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章二、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(hào)范圍輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，不同類型的變送器輸出范圍不同。輸入X和輸出Y一般為線性關(guān)系。輸出信號(hào)能源氣動(dòng)變送器(QDZ儀表)：電動(dòng)變送器(DDZ儀表)：DDZ-DDZ-

12、型型: :DDZ-DDZ-型型: :20100KPa010mA；420mA140KPa220VAC24VDC70-80年代中 80中-90初90初-油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章例：一臺(tái)電型壓力變送器，測量范圍210MPa，從控制室測得信號(hào)為12mA時(shí)，所測壓力是多少? 當(dāng)所測壓力為7.6MPa時(shí)，輸出為多少mA?(10 2 ) 2 6( MPa )( 20 4 ) 4 15.2( mA )12 420 47.6 210 2X Io (Ymax Ymin)YminX XminXmax XminY(IO或P O) 測量值與變送器輸出的換算：(Xmax Xmin) X

13、minY YminYmax YminX 二、變送器的輸入輸出關(guān)系變送器輸出與測量值的換算關(guān)系：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章常見壓力傳感器外形常見壓力傳感器外形 工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器微型探針壓力計(jì)暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)濕式壓力變送器本安壓力變送器OEM血壓計(jì)OEM壓力芯片油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)，實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力計(jì)所產(chǎn)生的微小位移或活塞

14、式壓力計(jì)所產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的一類壓力計(jì)。轉(zhuǎn)換成 將將P P 電量電量 適于適于信號(hào)遠(yuǎn)傳信號(hào)遠(yuǎn)傳電氣式壓力檢測原理圖電氣式壓力檢測原理圖特點(diǎn)：反應(yīng)迅速，測量范圍廣，精度高，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。特點(diǎn)：反應(yīng)迅速，測量范圍廣，精度高，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章一、霍爾式壓力表一、霍爾式壓力表 霍爾效應(yīng)：將霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾效應(yīng)：將霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾片與磁感應(yīng)強(qiáng)度霍爾片與磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的方向垂直，在沿著霍爾的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個(gè)縱向端面上通入恒定的控制電流片的左右兩個(gè)縱向端面上通入恒定的控制電流I I。電

15、子運(yùn)動(dòng)受到磁場力作用而使運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏電子運(yùn)動(dòng)受到磁場力作用而使運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，造成一端電子積累另一端過剩，這樣會(huì)在轉(zhuǎn)，造成一端電子積累另一端過剩，這樣會(huì)在霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差U UH H，該，該現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，此電位差稱為霍爾電勢（毫現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，此電位差稱為霍爾電勢（毫伏級(jí)），其大?。悍?jí)），其大?。海ㄗ笫侄▌t）（左手定則）U UH H與與B B、I I成正比，增減成正比，增減B B、I I可增減可增減U UH H 但二者有一定限度（但二者有一定限度（I I為為3 320mA20mA，B B約幾千高斯，故為約幾千高斯，故為U UH H幾十

16、毫伏）幾十毫伏）思考：思考： 如何得如何得“可變可變U UH H ” 測壓原理：測壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn)利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn) “壓力壓力- -位移位移- -霍爾電勢霍爾電勢”的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換?；魻柶河砂雽?dǎo)體材料（如：鍺，霍爾片：由半導(dǎo)體材料（如：鍺，GeGe銀灰色）制成的薄片銀灰色）制成的薄片BIkEhhk kh h: :靈敏度系數(shù)，與材料和幾何尺寸有關(guān)靈敏度系數(shù)，與材料和幾何尺寸有關(guān)使霍爾片處于線性非均勻磁場的不同位置使霍爾片處于線性非均勻磁場的不同位置e油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章

17、霍爾式壓力表霍爾式壓力表 彈簧管彈簧管霍爾片kxUH K霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù) 自由端霍爾元件的位移量自由端霍爾元件的位移量磁鋼磁鋼組成：組成：“霍爾片霍爾片 + + 彈簧管的自由端彈簧管的自由端”制在一起制在一起 如圖如圖“位移位移- -電勢電勢”轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換電路：路：線性非均勻磁場線性非均勻磁場B B當(dāng)霍爾元件處于當(dāng)霍爾元件處于B B的不同位置時(shí)，的不同位置時(shí)，所受所受B B不同，故不同，故U UH H與位移與位移x x成比例成比例 I I 恒定恒定霍爾元件（已選定）霍爾元件（已選定）“U UH H=kx”=kx”轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路工作原理：工作原理：P P 彈簧管彈

18、簧管 x Ux UH H=kx=kx油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章SlR電阻的決定式：電阻的決定式：(表示電阻的電阻率，是由其本身性質(zhì)決定，表示電阻的電阻率，是由其本身性質(zhì)決定，L L表示電阻的長度，表示電阻的長度，S S表示電阻表示電阻的橫截面積的橫截面積) )應(yīng)變效應(yīng)：應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)電阻體受外力作用時(shí)，電阻體的當(dāng)電阻體受外力作用時(shí)，電阻體的L L、S S或電阻率或電阻率會(huì)發(fā)生變化，即會(huì)發(fā)生變化，即R R也會(huì)發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。也會(huì)發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)應(yīng)變片受壓產(chǎn)生當(dāng)應(yīng)變片受壓產(chǎn)生壓縮壓縮應(yīng)變時(shí)應(yīng)變時(shí)阻

19、值減小（阻值減?。↙ L變短變短S S變大）變大）； 拉伸拉伸應(yīng)變時(shí)應(yīng)變時(shí)阻值增大（阻值增大（L L變長變長S S變?。┳冃。┏Ｒ姂?yīng)變片有：常見應(yīng)變片有： 金屬應(yīng)變片金屬應(yīng)變片（金屬絲、金屬箔，如康銅絲）（金屬絲、金屬箔，如康銅絲） 半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片（硅或鍺等半導(dǎo)體材料）（硅或鍺等半導(dǎo)體材料）油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章r1r2123P(a)(a)傳感器傳感器1 1外殼外殼 2 2彈性筒彈性筒 3 3膜片膜片外殼：外殼：應(yīng)變片式壓力傳感器：是利用電阻應(yīng)變?cè)碇瞥傻膽?yīng)變片式壓力傳感器：是利用電阻應(yīng)變?cè)碇瞥傻?組成：組成：傳感筒傳感筒測量橋路：測量橋路：密

20、封膜片：密封膜片：應(yīng)變筒：應(yīng)變筒： 應(yīng)變片應(yīng)變片r1r1沿應(yīng)變筒軸向貼放（作測量片）沿應(yīng)變筒軸向貼放（作測量片） r2r2沿應(yīng)變筒橫向貼放（作沿應(yīng)變筒橫向貼放（作溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償片）片） 作用：受壓產(chǎn)生壓縮作用：受壓產(chǎn)生壓縮/ /拉伸應(yīng)變使阻值增拉伸應(yīng)變使阻值增/ /減減感知壓力信號(hào)，不銹鋼材質(zhì)感知壓力信號(hào)，不銹鋼材質(zhì)R R改變產(chǎn)生改變產(chǎn)生U U ，如下圖所示，如下圖所示保護(hù)保護(hù)/ /固定應(yīng)變筒固定應(yīng)變筒油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章UoEr1r2R3R4AB(b)測量電橋測量電橋：測量電橋：313412() U0 RrUERRrr ，不受壓時(shí)oo01220112

21、12010201201() 24224rrrrrrrrrUEEEPrrrrrrrr o油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章1、工作原理：、工作原理：壓阻效應(yīng)：壓阻效應(yīng)：固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓力壓力半導(dǎo)體形變半導(dǎo)體形變電阻率電阻率變化變化電阻阻值變化電阻阻值變化2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：3、原理：、原理：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章4、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測元件電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測元件差壓電差壓電容膜盒

22、容膜盒電容電容-電流轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換電路換電路調(diào)零、零調(diào)零、零遷電路遷電路電流放大器電流放大器反饋電路反饋電路pCIiIfIzIo包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分：包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章回憶：平板電容工作原理回憶：平板電容工作原理dA式中：式中：電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù) AA 電容器兩平行板覆蓋的面積電容器兩平行板覆蓋的面積 d d 兩平行板之間的距離兩平行板之間的距離dAC極板做好后極板做好后A A、 是常數(shù)故是常數(shù)故C C與與d d成反比成反比思考：思考： P P能否用能否用C C測量？測

23、量？將將P P變化（比如：通過彈變化（比如：通過彈性元件）轉(zhuǎn)換為兩極板的性元件）轉(zhuǎn)換為兩極板的位移（即極板間距位移（即極板間距d d）1、檢測部分感壓元件：電容膜盒。兩玻璃體內(nèi)側(cè)凹球面鍍膜作固定電兩玻璃體內(nèi)側(cè)凹球面鍍膜作固定電極；中間膜片作可動(dòng)電極，組成兩極；中間膜片作可動(dòng)電極，組成兩個(gè)電容個(gè)電容C CH H、C CL L。初始狀態(tài)，兩電容。初始狀態(tài)，兩電容對(duì)稱對(duì)稱C CH H=C=CL L=C=C0 0油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章pKd1結(jié)論：差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測差壓成正比。結(jié)論：差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測差壓成正比。油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自

24、動(dòng)化- -第第2 2章章 電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片，電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時(shí)，測量膜片將平滑地當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時(shí)，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，與力矩平衡式相貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá)與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級(jí)級(jí)。 油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章第五節(jié)油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -

25、第第2 2章章三個(gè)方面：選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、三個(gè)方面：選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、 現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的 類型（材質(zhì)）類型（材質(zhì)）、量程量程、精度精度等。等。 1 1、儀表類型即型號(hào)、儀表類型即型號(hào)正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮介質(zhì)要求（腐蝕性、易燃易爆等）、現(xiàn)場觀察主要應(yīng)考慮介質(zhì)要求（腐蝕性、易燃易爆等）、現(xiàn)場觀察/ /安裝方便程度、現(xiàn)場環(huán)境條件等安裝方便程度、現(xiàn)場環(huán)境條

26、件等（1 1）儀表的材料）儀表的材料壓力檢測壓力檢測( (檢測儀表檢測儀表) )的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件。因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件。YO-63YO-63：氧用壓力表：氧用壓力表氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上可以與普通壓力表完全相同，氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上可以與普通壓力表完全相同，但要禁油，因?yàn)橛椭M(jìn)入氧氣極易引起爆炸。但要禁油，因?yàn)橛椭M(jìn)入氧氣極易引起爆炸。 表示壓力表示壓力表盤直徑表盤直徑Y(jié)A-150:YA-150:氨用壓力表氨用壓力表因氨氣對(duì)銅的腐蝕性極強(qiáng)，故

27、材料不允許采用銅或銅合而用不銹鋼因氨氣對(duì)銅的腐蝕性極強(qiáng)，故材料不允許采用銅或銅合而用不銹鋼（一般壓力表用銅、合金銅做成的）（一般壓力表用銅、合金銅做成的）油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章若只需觀察若只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；若要若要檢測快速變化檢測快速變化的壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；的壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；如需將壓力如需將壓力信號(hào)遠(yuǎn)傳信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動(dòng)儀表，則可選用電氣式壓力

28、檢測儀表或其他具到控制室或其他電動(dòng)儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具 有電信號(hào)輸出的儀表；有電信號(hào)輸出的儀表；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測儀表。，則可選用智能式壓力檢測儀表。 對(duì)爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時(shí)，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對(duì)爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時(shí)，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對(duì)于溫度特別高或特別低的環(huán)境，應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的敏感元件以及其他對(duì)于溫度特別高或特別低的環(huán)境，應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的敏感元件以及其他變換元件。變換元件。 油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章minmax32pS

29、ppminmax335pSppminmax323pSpp油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求壓力計(jì)的精度等級(jí)值應(yīng)小于等于根據(jù)工藝允壓力計(jì)的精度等級(jí)值應(yīng)小于等于根據(jù)工藝允許的最大引用誤差計(jì)算出的精度等級(jí)。許的最大引用誤差計(jì)算出的精度等級(jí)。在選擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持在選擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約節(jié)約的原則，只要測量精的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，盡量選用精度較低、度能滿足生產(chǎn)的要求，盡量選用精度較低、價(jià)廉耐用的儀表，不必追求用過高精度。價(jià)廉耐用的儀表，不必追求用過高精度。（書上例題）（書上例題）油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣

30、儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章例：有一壓力容器在正常工作時(shí)壓力范圍為例：有一壓力容器在正常工作時(shí)壓力范圍為0.40.40.6MPa0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的4 4，試確定該表的量程和精度等級(jí)。，試確定該表的量程和精度等級(jí)。 解：解： 由題意可知，被測對(duì)象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為由題意可知，被測對(duì)象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為 0 0AMPa AMPa ，則，則 根據(jù)工作壓力的要求：根據(jù)工作壓力的要求： 根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為0 0

31、1.0MPa1.0MPa的彈簧管壓力表。的彈簧管壓力表。 由題意，被測壓力的允許最大絕對(duì)誤差為：由題意，被測壓力的允許最大絕對(duì)誤差為：max=max=0.40.4* *4%=4%=0.016 MPa 0.016 MPa 精度數(shù)值越小等級(jí)越高，故取被測壓力精度數(shù)值越小等級(jí)越高，故取被測壓力0.40.4而不取而不取0.60.6這就要求所選儀表的相對(duì)百分誤差為這就要求所選儀表的相對(duì)百分誤差為： 0.016/0.016/（1-01-0）* *100%=1.6%100%=1.6%按照儀表的精度等級(jí)，可選擇按照儀表的精度等級(jí)，可選擇1 15 5級(jí)的壓力表。級(jí)的壓力表。 9 . 0230320maxmax.

32、6.6PPP測最大工作壓力.2.4.41130310maxmaxPPP測最小工作壓力.0 .2.9110max故量程選取P油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章1.校驗(yàn)方法(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(duì)誤差應(yīng)被校表允許絕對(duì)誤差1/3標(biāo)準(zhǔn)儀表的選擇原則： 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被允油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章2.校驗(yàn)儀器：活塞式壓力計(jì) 3.校驗(yàn)過程(1)在被校儀表的測量范圍內(nèi)均勻選擇5點(diǎn)以上，應(yīng)包括上、下限(2)讀數(shù)應(yīng)從標(biāo)準(zhǔn)表上讀取(3)測出上行

33、、下行值，記錄數(shù)據(jù)(4)計(jì)算變差、引用誤差,得出結(jié)論（是否合格）油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章例：現(xiàn)有一臺(tái)測量范圍010MPa、精度為2.5級(jí)的壓力表，使用一段時(shí)間后，需檢驗(yàn)是否合格，請(qǐng)選用合適的標(biāo)準(zhǔn)表。標(biāo)準(zhǔn)表：測量范圍016MPa，精度0.5級(jí)。對(duì)壓力表進(jìn)行校驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下，是否合格？amax=0.16MPa? max? =0.2MPa油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章分三種情況介紹分三種情況介紹：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章一般壓力測量儀表的安裝一般壓力測量儀表的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式

34、，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 壓力儀表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝壓力儀表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝 壓力儀表的壓力儀表的連接處連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟?，?yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏料作為密封墊圈，以防泄漏 壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對(duì)濕度小于壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對(duì)濕度小于8080，振動(dòng)小，灰塵少，沒有腐，振動(dòng)小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方，對(duì)于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾蝕性物質(zhì)的地方，對(duì)于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾

35、 壓力儀表應(yīng)壓力儀表應(yīng)垂直安裝垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對(duì)于高壓。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對(duì)于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部 測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上取壓口同一水平的位置上，否則必須對(duì)壓力儀表的示值進(jìn)行修正，否則必須對(duì)壓力儀表的示值進(jìn)行修正 導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6 610mm10mm，長度盡可能短長度盡可能短， 否則會(huì)引起測量遲緩否則會(huì)引起測量遲緩 壓力

36、儀表與取壓口之間應(yīng)安裝壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥切斷閥，以便維修，以便維修切斷閥切斷閥油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章 測量高溫（測量高溫（6060以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝儀表之前應(yīng)加裝U U形管形管或或盤旋管盤旋管等形式的等形式的冷凝器冷凝器，避免因溫度變化對(duì)測量精度和彈性，避免因溫度變化對(duì)測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。如圖元件產(chǎn)生的影響。如圖(a)(a)、(b)(b) (a)(b) 測量高壓流體介質(zhì)的壓力時(shí)，安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)測量高壓流體介質(zhì)的壓

37、力時(shí)，安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過朝向墻壁或者無人通過之處，之處，以防發(fā)生意外。以防發(fā)生意外。 測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用裝置，利用隔離罐隔離罐中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖(c)(c)、(d)(d) (d)123(c)1232112122112：隔離液密度隔離液密度：被測液體密度被測液體密度油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章差壓變送器測量差壓差壓變送器測量差壓P 注意三個(gè)方面

38、：注意三個(gè)方面： 取壓口的選擇取壓口的選擇 引壓管的安裝引壓管的安裝 變送器本身的安裝變送器本身的安裝油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章測液體時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成測液體時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成0 04545角內(nèi)，角內(nèi)，目的是保證引壓管內(nèi)沒有氣泡目的是保證引壓管內(nèi)沒有氣泡，兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓，兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓力可以相互抵消；力可以相互抵消；4545(a)液體測氣體時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成測氣體時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成0 04545角內(nèi)，其角內(nèi)，其目的時(shí)為了保證引壓管中不積聚

39、和滯留液體目的時(shí)為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。 4545(b)氣體測蒸汽時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成測蒸汽時(shí)：取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成0 04545角內(nèi)。角內(nèi)。最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。 4545(c)蒸汽取壓取壓引壓引壓氣體氣體取壓取壓引壓引壓液體液體取壓取壓引壓引壓蒸汽蒸汽一般地：一般地：油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化油氣儲(chǔ)運(yùn)儀表及自動(dòng)化- -第第2 2章章引壓管應(yīng)按引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的一般不小于引壓管外徑的1010倍。引壓管的管路應(yīng)倍。引壓管的管路應(yīng)保持垂直（如下圖），保持垂直（如下圖），或或者與水平線之間不小于者與水平線之間不小于1:101:10的傾斜度，必要時(shí)要加裝氣體、凝液、微粒收的傾斜度，必要時(shí)要加裝氣體、凝液、微粒收集器