壓力測量儀表

壓力測量儀表第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五壓力是垂直均勻作用于單位面積上的力，它的法定計(jì)量單位是帕斯卡。符號(hào)為Pa壓力是物理概念上的壓強(qiáng)。1Pa等于1牛頓的力作用在1平方米面積上產(chǎn)生的壓力。即：1Pa=1N/m2

1毫米水柱=9.81Pa1毫米汞柱=133.3Pa壓力的概念第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五1工程大氣壓=9.80665*104Pa≈9.81*104Pa1物理大氣壓=101325Pa≈1.0133*105Pa1巴（bar)=105Pa第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五絕對真空下的壓力稱為絕對零壓。以絕對零壓為基準(zhǔn)來表示的壓力叫絕對壓力。表壓是以大氣壓為基準(zhǔn)來表示的壓力，所以它和絕對壓力相差一個(gè)大氣壓。如果被測流體的絕對壓力低于大氣壓，則壓力表測得的壓力為負(fù)壓，其值稱為真空度。絕對壓力寫法：50KPa(a)a=absolute表壓寫法：50Kpa(g)或50kpag=gauge

絕對壓力、大氣壓、表壓、真空度的含義第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五P1P210大氣壓絕對零壓第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五壓力測量的原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等，壓力計(jì)測量壓力范圍寬廣，可以從超真空如133*10-13Pa直到超高壓280MPa。壓力計(jì)從結(jié)構(gòu)上可分為實(shí)驗(yàn)室型和工業(yè)應(yīng)用型。就地壓力指示：當(dāng)壓力在2.6kPa~69MPa時(shí)，可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和博登管壓力表。，如接近大氣壓的低壓檢測時(shí)，可用膜片式或波紋管式壓力表。遠(yuǎn)距離壓力顯示：若需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離壓力顯示時(shí)，一般用氣動(dòng)或電動(dòng)壓力變送器，也可用電氣壓力傳感器。當(dāng)壓力范圍140~280MPa時(shí)，則應(yīng)采用高壓壓力傳感器。當(dāng)高真空測量時(shí)可采用熱電真空計(jì)。第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五彈簧管就地壓力指示表介紹第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五是最常見的壓力指示表，彈簧管的截面呈（扁圓）形和（橢圓）形。低壓用的壓力計(jì)彈簧管用（焊接法）固定在插座內(nèi)，高壓用的壓力計(jì)彈簧管用（絲扣）連接的。io為了保證壓力表的連接處嚴(yán)密不漏，安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測壓力的特點(diǎn)和介質(zhì)性質(zhì)加裝適當(dāng)?shù)拿芊鈮|片。測氧氣壓力時(shí)，不得使用浸（油）墊片、（有機(jī)）化合物墊片；測量乙炔壓力時(shí)，不得使用（銅）墊片。注意：一些測量特殊介質(zhì)的壓力表，采用不同顏色加以區(qū)別：氫氣壓力表—深綠色；乙炔壓力表--—白色；燃料氣壓力表-紅色；氯氣壓力表—褐色；氨氣壓力表——黃色；氧氣壓力表——天藍(lán)色第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五彈簧管壓力表測得的是表壓還是絕壓？表壓是以大氣壓力為基準(zhǔn)的壓力。而彈簧管壓力表測的壓力就是以大氣壓為基準(zhǔn)的。如圖示：設(shè)被測壓力為P1,它作用在彈簧管內(nèi)部；大氣壓力為P大，它作用在彈簧管外部。當(dāng)P1=P大時(shí)，P表=P1-P=0,儀表指零；當(dāng)P1>P大時(shí)，P表=P1-P>0，儀表指示正壓力，即表壓；當(dāng)P1<P大時(shí)，P表=P1-P<0，儀表指示真空度，也是表壓。即彈簧管壓力表測的是被測壓力與大氣壓之差，所以是表壓。第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五壓力測量的第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五提問：

利用彈簧管壓力表測壓力，在大氣中測得壓力為P,如果把壓力表移到真空中，指示會(huì)不會(huì)變？答：會(huì)變。彈簧管壓力表在大氣壓下測得的是表壓，在真空中測得的是絕對壓力了，故示值應(yīng)為P加大氣壓力。第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五LRV(LowerRangeValue)URV（UpperRangeValue)正確選擇壓力計(jì)要考慮以下幾點(diǎn)：1、量程的選擇根據(jù)被測壓力的大小確定儀表量程。對于彈性式壓力表，在測穩(wěn)定壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4，測波動(dòng)壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3，最低測量壓力值應(yīng)不低于全量程1/32、精度選擇根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測量誤差，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則確定儀表的精度級(jí)。一般工業(yè)用壓力表1.5級(jí)或2.5級(jí)已足夠。壓力表的選用第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五3、使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮環(huán)境條件惡劣，如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等；被測介質(zhì)的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等。以此來確定壓力表的種類和型號(hào)。4、壓力表的外形的選擇現(xiàn)場就地指示的壓力表一般表面直徑為100mm，在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件差的場合用表面直徑為200~250mm的，盤裝表直徑為150mm第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五

有的壓力表背后有個(gè)小圓孔這是起什么作用的？當(dāng)壓力表測量氣體或有毒液體時(shí)，在它的表殼背后有一個(gè)安全孔（有黑色的橡膠墊堵著），這樣當(dāng)彈簧管或連接處滲漏，損壞時(shí)，表殼內(nèi)的壓力會(huì)把安全閥頂開，防止殼體內(nèi)的壓力沖破正面的玻璃傷人。小知識(shí)第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五壓力傳感器是壓力檢測系統(tǒng)的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測量的電信號(hào)作輸出，給顯示儀表顯示壓力值，或供控制和報(bào)警作用應(yīng)變式壓力傳感器壓電式壓力傳感器光導(dǎo)纖維壓力傳感器（也叫壓力傳感器）第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五羅斯蒙特3051C智能變送器的傳感器是硅電容式，它將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為電容變化，然后通過測電容的方法來得到被測的差壓或壓力?；裟犴f爾ST3000系列智能變送器的傳感器是復(fù)合半導(dǎo)體式，它將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成硅芯片電阻值的變化，然后通過測電阻的方法來得到被測差壓或壓力。橫河EJA智能變送器的傳感器是硅諧振式，它將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅梁的振動(dòng)頻率，然后通過測頻率來得到被測差壓或壓力值。富士FCX-A/C智能變送器的傳感器是硅微電容式，它將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為靜電容量，然后通過測硅電容來得到被測差壓或壓力值。羅斯蒙特3051C、霍尼韋爾ST3000、橫河EJA、富士FCX-A/C的傳感器有何區(qū)別？第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五智能變送器構(gòu)成及工作原理?智能變送器，它由復(fù)合傳感器和微處理器兩個(gè)主要部分構(gòu)成。復(fù)合傳感器是將差壓、溫度、靜壓三個(gè)傳感器采用集成電路的擴(kuò)散工藝生成在一片單晶硅片上，三個(gè)傳感器的檢測信號(hào)周期的讀入微處理器，經(jīng)微處理器綜合運(yùn)算處理，完成精確的壓力、差壓計(jì)算；再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出4~20mADC直流信號(hào)智能壓力變送器第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五變送器量程比：最大測量范圍/最小測量范圍何為變送器量程比?第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五是根據(jù)變電容原理工作的壓力檢測儀表，是利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容的轉(zhuǎn)換。電容式壓力變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、動(dòng)態(tài)性能好、電容相對變化大、靈敏度高等特點(diǎn)。電容式壓力變送器由檢測環(huán)節(jié)和變送環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化；變換環(huán)節(jié)則將電容變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4~20mADC輸出。智能壓力變送器第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五變送器圖形第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五舉例：1151GP壓力變送器的測量范圍原為0~100kpa，現(xiàn)零位遷移100%，則1、儀表的測量范圍變?yōu)槎嗌伲?、儀表的量程是多少？3、輸入多少壓力時(shí)，儀表的輸出為4、12、20mA？答儀表的原測量范圍為0~100kpa,現(xiàn)零位正遷移了100%，所以：測量范圍成為100~200kpa;儀表的量程是200-100=100kpa;輸入為100kpa時(shí)，儀表的輸出為4mA；輸入為150kpa時(shí)，儀表的輸出為12mA;輸入為200kpa時(shí)，儀表的輸出為20mA.零點(diǎn)遷移

第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五什么是法蘭變送器，它和普通變送器的區(qū)別：法蘭變送器是在普通變送器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)遠(yuǎn)傳密封裝置構(gòu)成的，所以叫遠(yuǎn)傳式變送器或隔膜密封式變送器。遠(yuǎn)傳密封裝置有法蘭膜盒、毛細(xì)管和毛細(xì)管內(nèi)的填充液三部分組成。工作時(shí)，被測介質(zhì)作用在法蘭膜盒的隔離膜片上，使膜片產(chǎn)生變形，然后通過毛細(xì)管內(nèi)填充液，將壓力傳到變送器的敏感元件上，經(jīng)轉(zhuǎn)換，儀表便輸出相應(yīng)的信號(hào)。法蘭變送器和普通變送器相比，有如下區(qū)別：1、在普通的變送器中，被測介質(zhì)通過導(dǎo)壓管而進(jìn)入變送器測量室。如果被測介質(zhì)是粘稠液體，則容易堵塞導(dǎo)壓管?，F(xiàn)在用毛細(xì)管代替導(dǎo)壓管，堵塞現(xiàn)象便不會(huì)存在。因?yàn)槊?xì)管是密封的，它里面的填充液是經(jīng)過挑選的，化學(xué)物理性能穩(wěn)定，不會(huì)像導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)那樣，易凝凍、汽化。這樣，測量精度便可提高，維護(hù)工作量可減少。法蘭式變送器第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五

因法蘭膜盒離變送器本體遠(yuǎn)，所以儀表的接液溫度可提高，應(yīng)用范圍可以擴(kuò)大。對于儀表本身來說，由于法蘭變送器比普通變送器多了一個(gè)遠(yuǎn)傳密封裝置，因此儀表的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精度下降，故障的可能性增加。第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五膜盒內(nèi)部需要充灌填充液以傳遞壓力，變送器對填充液的要求是：熱膨脹系數(shù)小，低溫時(shí)不凍凝，高溫時(shí)不揮發(fā)，不汽化，其粘度不因溫度的變化而有較大的改變，這樣儀表的性能才能穩(wěn)定。通常膜盒內(nèi)充灌硅油或氟油。硅油有低溫硅油和高溫硅油之分，低溫硅油最低溫度可達(dá)-40℃，高溫硅油最高溫度可達(dá)315℃。根據(jù)變送器的使用溫度不同，選用不同牌號(hào)的硅油。氟油為惰性液體，化學(xué)性質(zhì)不活潑，所以使用在測氧或測氯的變送器內(nèi)，其使用溫度在-45～250℃之間，粘度較低，價(jià)格較硅油高。變送器膜盒內(nèi)的填充液應(yīng)具有哪些性能？硅油氟油有什么區(qū)別？第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五答：法蘭變送器和普通變送器不同，它的毛細(xì)管、法蘭膜盒是一個(gè)密閉系統(tǒng)，相當(dāng)于一個(gè)大溫包。當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的填充液會(huì)發(fā)生膨脹收縮，從而引起系統(tǒng)的壓力變化，它作用到變送器的敏感元件，使儀表產(chǎn)生附加誤差。而在一般變送器中，引壓導(dǎo)管不是密閉系統(tǒng)，它由溫度變化而引起壓力變化，可以由介質(zhì)擴(kuò)散到工藝流程，因而不影響儀表輸出。法蘭變送器安裝時(shí)，一定不要使變送器和法蘭膜盒系統(tǒng)暴露在陽光底下，以免太陽直曬，使環(huán)境溫度發(fā)生劇烈變化。另外，差壓變送器的兩根毛細(xì)管應(yīng)處于同一環(huán)境溫度下，這樣，一定范圍內(nèi)的溫度變化可以互相抵消。法蘭變送器安裝時(shí)，為什么一定要選擇周圍環(huán)境溫度比較恒定的地方？第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五絕壓變送器測的是設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的絕對壓力，它和大氣壓力沒有關(guān)系，而表壓力變送器測的是以大氣壓為基準(zhǔn)的壓力，它和大氣壓力有關(guān)。在結(jié)構(gòu)上：絕壓變送器通壓力的測壓元件的另一邊是絕對真空，而表壓力變送器通壓力測壓元件的另一邊是大氣。絕壓變送器與表壓變送器的區(qū)別第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五法蘭變送器的接液溫度主要由法蘭膜盒內(nèi)的填充液的性質(zhì)來決定。當(dāng)被測介質(zhì)的溫度超過儀表額定接液溫度上限時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生兩種情況。1）填充液因受熱而體積發(fā)生膨脹，甚至蒸發(fā)。如果膨脹過大，壓力超過允許值，則隔離膜會(huì)產(chǎn)生永久變形，填充液會(huì)從連接處、焊縫處擠出來。2）填充液是油性物質(zhì)，里面或多或少含有氣體。另外，充灌前的密閉系統(tǒng)，也不可能抽成絕對真空，還有氣體。它們雖然量很少，但因熱膨脹系數(shù)大，如溫度過高，也會(huì)造成隔離膜片永久變形。綜上所述，被測介質(zhì)溫度如超過儀表額定范圍上限，輕者使儀表的技術(shù)性能變次，重者使儀表損壞，所以在選購儀表時(shí)，一定喲考慮它的接液溫度不能低于被測介質(zhì)的最高溫度。如果被測介質(zhì)的溫度低于儀表額定溫度下限，則填充液會(huì)凍凝而不能動(dòng)。這樣當(dāng)被測介質(zhì)的壓力變化時(shí)，儀表的輸出變化將緩解，甚至不變。但一般儀表不會(huì)損壞，當(dāng)被測介質(zhì)的溫度恢復(fù)正常時(shí)，儀表又會(huì)正常工作。有一法蘭變送器的額定接液溫度為-15～250℃，如果被測介質(zhì)短時(shí)間超過這個(gè)范圍，則儀表會(huì)損壞嗎？第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五因?yàn)榉ㄌm變送器比普通變送器多了一個(gè)遠(yuǎn)傳法蘭膜盒,多了一個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),因此誤差在原有誤差的基礎(chǔ)上,增加了法蘭膜盒的轉(zhuǎn)換誤差。為什么法蘭變送器的精度比普通變送器的精度低?第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五在普通的變送器中，被測介質(zhì)通過導(dǎo)壓管而進(jìn)入變送器測量室，如果被測介質(zhì)是粘稠液體，則容易堵塞導(dǎo)壓管。現(xiàn)在用毛細(xì)管代替導(dǎo)壓管，堵塞現(xiàn)象便不會(huì)存在。因?yàn)槊?xì)管是密封的，它里面的填充液是經(jīng)過挑選的，化學(xué)物理性能穩(wěn)定，不會(huì)像導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)那樣，易凝凍，易汽化，因而不必象普通變送器那樣加灌隔離液，安裝隔離器、冷凝器等輔助設(shè)備。這樣，測量精度便可提高，維護(hù)工作量便可減少。法蘭變送器與普通變送器的區(qū)別？第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五第32頁，共43頁，2023