工業(yè)儀表及自動化控制 化工檢測儀表 壓力檢測 課件

工業(yè)儀表及自動化控制模塊一化工檢測儀表項(xiàng)目一壓力檢測課程目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)1.能對壓力檢測儀表進(jìn)行選型2.能連接壓力變送器3.能選擇和安裝壓力測量儀表4.能設(shè)計(jì)壓力控制方案01知識目標(biāo)021.了解化工單元實(shí)訓(xùn)室乙醇精餾塔的簡單工藝流程介紹及工藝控制要求2.掌握壓力測量的原理及分類3.掌握常用的壓力檢測儀表4.了解壓力變送器的連接方式5.掌握壓力測量儀表的選擇和安裝壓力單位及測壓儀表彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)電容式壓力變送器智能式變送器壓力計(jì)的選用及安裝目錄壓力單位及測壓儀表01壓力單位及測壓儀表1.壓力單位壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）1牛頓的力作用在1平方米面積上所產(chǎn)生的壓力壓力單位及測壓儀表表各種壓力單位換算表壓力單位帕/Pa兆帕/MPa工程大氣壓/(kgf/cm2)物理大氣壓/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501壓力單位及測壓儀表1.壓力單位在壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力的零線圖絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系

當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表按其結(jié)構(gòu)形式的不同有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等，流體靜力學(xué)原理，壓力——高度

液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便缺點(diǎn)其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。

U型管壓力計(jì)單管壓力計(jì)壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測量的液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)定義

彈性式壓力計(jì)是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的測壓儀表。優(yōu)點(diǎn)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)?？捎脕頊y量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表（1）彈性元件彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當(dāng)測壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表（2）彈簧管式壓力表液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)

基本測量原理

單圈彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當(dāng)通入被測的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p與彈簧管自由端B的位移成正比。壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表（2）彈簧管式壓力表液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)

在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。

警惕！圖

電接點(diǎn)信號壓力表1，4

—靜觸點(diǎn)；2

—?jiǎng)佑|點(diǎn)3

—綠燈；5

—紅燈壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)定義

電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。

優(yōu)點(diǎn)該儀表的測量范圍較廣，分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。

壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置所組成。常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表幾種常見的傳感器或變送器——應(yīng)變片壓力傳感器液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)圖

應(yīng)變片壓力傳感器示意圖應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減小（增加），通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測壓力。

1—應(yīng)變筒2—外殼3—密封膜片壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表幾種常見的傳感器或變送器——壓阻式壓力傳感器液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)圖

壓阻式壓力傳感器示意圖

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表幾種常見的傳感器或變送器——電容式壓力變送器液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)

先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量。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)，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞。圖

電容式差壓變送器1-中心感應(yīng)膜片2-固定電極3-測量側(cè)4-隔離膜片壓力單位及測壓儀表2.測壓儀表根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量進(jìn)行測量液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)圖

活塞式壓力計(jì)優(yōu)點(diǎn)：測量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。智能式變送器02智能式變送器

智能型壓力或差壓變送器是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?？蛇M(jìn)行遠(yuǎn)程通信利用手持通信器，可對現(xiàn)場變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。特點(diǎn)智能式變送器

從電路結(jié)構(gòu)上來看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。羅斯蒙特EJA275手操器375手操器智能式變送器

舉例美國費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器圖3051C型智能差壓變送器（4～20mA）智能式變送器

圖

手持通信器的連接示意圖3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器?？梢越釉诂F(xiàn)場變送器的信號端子上，就地設(shè)定或檢測，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。實(shí)現(xiàn)的功能組態(tài)測量范圍的變更變送器的校準(zhǔn)自診斷壓力計(jì)的選用及安裝03壓力計(jì)的選用及安裝

1.壓力計(jì)的選用根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個(gè)問題。

儀表類型的選用

從壓力大小來考慮：小壓力采用液柱式或膜盒式，較大的采用彈簧管。從被測介質(zhì)來考慮：腐蝕性介質(zhì)采用不銹鋼材質(zhì)，氧氣、乙炔等介質(zhì)采用專用的壓力表。測壓介質(zhì)氧氫氨氯乙炔其他可燃性氣體其他惰性氣體或液體色標(biāo)顏色天藍(lán)色綠色黃色褐色白色紅色黑色壓力計(jì)的選用及安裝

1.壓力計(jì)的選用根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個(gè)問題。

儀表類型的選用

儀表測量范圍的確定

在測量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的2/3；測量脈動壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的1/2；測量高壓壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)測量上限值的3/5。為了保證測量值的準(zhǔn)確度，所測的壓力值不能太接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3為宜壓力計(jì)的選用及安裝

1.壓力計(jì)的選用根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個(gè)問題。

儀表類型的選用

儀表精度級的選取

儀表測量范圍的確定

儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來確定的。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。重難點(diǎn)舉例某臺往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25～28MPa，測量誤差不得大于1MPa。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。解由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動較大，所以選擇儀表的上限值為根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為0～60MPa。

由于，故被測壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為所以，精度等級為1.5級的儀表完全可以滿足誤差要求。選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為0～60MPa，精度等級為1.5級。

舉例如果某反應(yīng)器最大壓力為0.6MPa，允許最大絕對誤差為±0.02MPa?，F(xiàn)用一臺測量范圍為0～1.6MPa，準(zhǔn)確度為1.5級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為0～1.0MPa，準(zhǔn)確度為1.5級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。

解對于測量范圍為0～1.6MPa，準(zhǔn)確度為1.5級的壓力表，允許的最大絕對誤差為1.6×1.5%=0.024(MPa)因?yàn)榇藬?shù)值超過了工藝上允許的最大絕對誤差數(shù)值,所以是不合格的。對于測量范圍為0～1.0MPa，準(zhǔn)確度亦為1.5級的壓力表,允許的最大絕對誤差為1.0×1.5%=0.015(MPa)因?yàn)榇藬?shù)值小于工藝上允許的最大絕對誤差,故符合對測量準(zhǔn)確度的要求,可以采用。

該例說明了選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值是不適宜的。

壓力計(jì)的選用及安裝

2.壓力計(jì)的安裝

測壓點(diǎn)的選擇應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小。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、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。測量流動介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(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)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。測量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。壓力計(jì)的選用及安裝

2.壓力計(jì)的安裝

導(dǎo)壓管鋪設(shè)導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為6～10mm，長度應(yīng)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(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。壓力計(jì)的選用及安裝

2.壓力計(jì)的安裝

壓力計(jì)的安裝（1）壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。安裝壓力表時(shí)，應(yīng)考慮今后檢修方便，壓