化工測(cè)量?jī)x表課件(壓力).ppt

2019/11/21,1,第一篇壓力測(cè)量,概述第一章非遠(yuǎn)傳式壓力測(cè)量?jī)x表第二章遠(yuǎn)傳式壓力測(cè)量?jī)x表第三章壓力測(cè)量?jī)x表的選擇、校驗(yàn)和安裝小結(jié),返回,2019/11/21,2,概述,壓力:,返回,下一頁(yè),壓力單位換算關(guān)系，參見(jiàn)表1-1-1,其它原工程常用單位：工程大氣壓（kgf/cm2）、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）：毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）,垂直均勻地作用在單位面積上的力，即壓強(qiáng)。,PFAF垂直作用力；A受力面積。,法定計(jì)量單位：N/m2帕斯卡，以Pa表示。,2019/11/21,3,在壓力測(cè)量中，有大氣壓力、絕對(duì)壓力、表壓和真空度之分。,各種壓力關(guān)系：,返回,上一頁(yè),P表=P絕-P大氣P真=P大氣-P絕,若無(wú)特殊說(shuō)明，儀表顯示的測(cè)量結(jié)果均為表壓或真空度。,絕壓大氣壓，稱表壓或正壓；絕壓大氣壓，稱真空度或負(fù)壓,2019/11/21,4,按壓力計(jì)的性能分類（1）現(xiàn)場(chǎng)顯示型指示式壓力計(jì)帶警報(bào)器壓力計(jì)帶調(diào)節(jié)器壓力計(jì)記錄式壓力計(jì)（2）遠(yuǎn)距離顯示型電動(dòng)壓力變送器氣動(dòng)壓力變送器按壓力計(jì)的用途分類普通型、耐熱型、耐振型、耐熱耐振型、密封型、安全型、蒸氣型、禁油型、法蘭連結(jié)型、帶隔膜封入液型。按壓力計(jì)的形狀,精度分類外部形狀：圓形、方形指示形狀,同心,偏心型,單針型,雙針型,多針型,刻度形狀,圓形刻度型,扇形刻度型,直線刻度型。,2019/11/21,5,第一章非遠(yuǎn)傳式壓力測(cè)量?jī)x表,返回,第一節(jié)液柱式壓力計(jì)第二節(jié)應(yīng)用彈性變形測(cè)量壓力,2019/11/21,6,第一節(jié)液柱式壓力計(jì),U形管壓力計(jì)單管壓力計(jì)斜管壓力計(jì),返回,2019/11/21,7,一、U型管壓力計(jì),AU形管內(nèi)孔截面積；工作液的密度；被測(cè)介質(zhì)的密度；g重力加速度；h左右兩邊液柱差，h=h1+h2;PA相對(duì)較低的壓力或大氣壓；P相對(duì)較高的壓力。,可得,返回,下一頁(yè),(1-2-2),2019/11/21,8,若PA為大氣壓，被測(cè)介質(zhì)為氣體，/2時(shí)，e2e2，VCD0，VCD與VAB反相。,2019/11/21,24,第二節(jié)電阻式壓力傳感器,工作原理應(yīng)變片壓力傳感器,返回,2019/11/21,25,一、工作原理,電阻率；L電阻的長(zhǎng)度；A電阻的截面。,返回,下一頁(yè),電阻受到拉力作用，電阻變化率為,對(duì)圓截面電阻A=D2/4，則：,軸向應(yīng)變，=dL/L,據(jù)材料力學(xué)：,dD/D金屬電阻絲的徑向應(yīng)變；dL/L金屬電阻絲的軸向應(yīng)變；材料的泊松系數(shù)。,電阻應(yīng)變靈敏系數(shù)。,2019/11/21,26,半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù)縱向應(yīng)力,E半導(dǎo)體材料的彈性模量；縱向應(yīng)變。,1.金屬導(dǎo)體,返回,上一頁(yè),(1-2-16),(1-2-17),=E，半導(dǎo)體靈敏系數(shù)。,2.半導(dǎo)體,（1-3-7）,=1+2，導(dǎo)體應(yīng)變靈敏系數(shù)。,2019/11/21,27,二、應(yīng)變片,應(yīng)變片,返回,2019/11/21,28,三、壓力傳感器,返回,下一頁(yè),由圖可得,（1-3-8）,應(yīng)變筒,1.應(yīng)變式壓力傳感器,2019/11/21,29,橋路處于平衡時(shí)，應(yīng)使Usc=0，即應(yīng)滿足,若四個(gè)橋臂電阻均為應(yīng)變片，有壓力作用時(shí)，設(shè)每個(gè)橋臂電阻變化Ri,并且Ri0時(shí)，動(dòng)極板位移，間距減小x,當(dāng)xd時(shí)，可近似為,返回,上一頁(yè),2變間隙式（改變d）,2019/11/21,36,變面積式壓力傳感器,返回,2019/11/21,37,根據(jù)變送器的測(cè)量范圍、工作能源、輸出信號(hào)范圍可由下式求得,I0變送器的輸出信號(hào)值；x被測(cè)參數(shù)的測(cè)量值（單位量綱應(yīng)與變送器量程一致）；I上、I下變送器輸出的上限值、下限值;lmin變送器測(cè)量范圍的下限值。,各種輸出與被測(cè)參數(shù)滿足線性關(guān)系的變送器均可適用。,返回,四、變送器輸出與被測(cè)參數(shù)的換算關(guān)系,2019/11/21,38,第四節(jié)電感式壓力傳感器,自感式傳感器互感式傳感器,返回,2019/11/21,39,一、自感式傳感器,N線圈匝數(shù)；RM磁路總磁阻。,當(dāng)空氣隙較小時(shí)，總磁阻為,導(dǎo)磁體導(dǎo)磁率；0空氣導(dǎo)磁率；l導(dǎo)磁體長(zhǎng)度；氣隙長(zhǎng)度；A1導(dǎo)磁體截面積；A氣隙截面積。,返回,一般:導(dǎo)磁體磁阻空氣隙磁阻則前項(xiàng)可略，線圈電感可為：,下一頁(yè),1.工作原理,2019/11/21,40,2.差動(dòng)式自感傳感器,返回,下一頁(yè),對(duì)高Q值差動(dòng)式傳感器（Q=L0/R0）,上一頁(yè),2019/11/21,41,差動(dòng)式自感壓力傳感器,返回,上一頁(yè),2019/11/21,42,返回,二、互感式傳感器,次級(jí)繞組通過(guò)互感系數(shù)的變化得到不同的輸出電壓。多采用差動(dòng)形式，又稱差動(dòng)變壓器。,LP、RP初級(jí)線圈電感及損耗電阻；M1、M2互感系數(shù)；UP激勵(lì)電壓；激勵(lì)電壓角頻率。,輸出由互感M1和M2大小所決定。相位反映鐵芯移動(dòng)方向；幅值反映鐵芯移動(dòng)距離。,1.工作原理,下一頁(yè),2019/11/21,43,2.壓力傳感器,傳感器的工作原理，如何實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量？,將鐵心與可產(chǎn)生位移（變形）的彈性元件連接。,返回,上一頁(yè),P彈性元件鐵芯位移M變化U0變化,2019/11/21,44,第五節(jié)其它壓力傳感器,壓電式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器諧振式壓力傳感器,返回,2019/11/21,45,一、壓電式壓力傳感器,壓電效應(yīng),返回,下一頁(yè),壓電效應(yīng),某些物質(zhì)沿一定方向施加外力（受壓或受拉）發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，它的兩個(gè)表面上會(huì)產(chǎn)生異性電荷。當(dāng)外力去掉后，會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱“壓電效應(yīng)”。,2019/11/21,46,三、諧振式壓力傳感器,1.基本原理,任意機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)中振子的諧振頻率可按下式計(jì)算：,f0諧振元件的固有頻率；C諧振元件材料的剛度；諧振元件的質(zhì)量；與量綱有關(guān)的常數(shù)。,返回,下一頁(yè),可采用間歇激振或連續(xù)激振方式使諧振元件產(chǎn)生振動(dòng)。,常用諧振元件：振弦、振膜、振筒、振梁等。,2019/11/21,47,2.壓力傳感器,返回,下一頁(yè),上一頁(yè),（1）振弦式壓力傳感器,2019/11/21,48,第三章壓力測(cè)量?jī)x表的選擇、校驗(yàn)和安裝,返回,第一節(jié)壓力儀表的選擇第二節(jié)壓力儀表的校驗(yàn)第三節(jié)壓力表的安裝,2019/11/21,49,第一節(jié)壓力儀表的選擇,測(cè)量范圍選擇準(zhǔn)確度等級(jí)選擇儀表類型選擇,返回,2019/11/21,50,一、測(cè)量范圍的選擇,穩(wěn)定壓力：K=3/2脈動(dòng)壓力：K=2高壓：K=5/3,返回,根據(jù)被測(cè)壓力的最大值和最小值計(jì)算求出儀表的上、下限。,P=KP測(cè),P測(cè)被測(cè)壓力值,國(guó)家規(guī)定的壓力儀表測(cè)量范圍：-0.10；-0.10.06、0.15MPa;01、1.6、2.5、4、6、1010nkPa（n為正、負(fù)自然整數(shù)）,即PmaxP，且P測(cè)min1/3（PminPmax）,根據(jù)計(jì)算值，在國(guó)家規(guī)定的測(cè)量范圍中選擇大于或等于P值，且應(yīng)滿足被測(cè)壓力最小值不應(yīng)低于儀表測(cè)量范圍的1/3。,2019/11/21,51,二、準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇,國(guó)家規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)：0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。,根據(jù)工藝允許的最大絕對(duì)誤差和選定的儀表量程，計(jì)算儀表的最大引用誤差qmax，在國(guó)家規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)中確定準(zhǔn)確度。,三、儀表類型的選擇,所選準(zhǔn)確度等級(jí)加上“”、“”后應(yīng)小于或至少等于工藝允許的儀表最大引用誤差qmax。,q允qmax,根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)、是否提出特殊要求、是否需信號(hào)遠(yuǎn)傳以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件等對(duì)儀表類型進(jìn)行選擇。,返回,下一頁(yè),2019/11/21,52,環(huán)境與被測(cè)對(duì)象的選擇條件（a）環(huán)境的選擇條件a.在受機(jī)械振動(dòng)與沖擊時(shí),選用具有耐振結(jié)構(gòu)的壓力計(jì)。b.裝設(shè)壓力計(jì)的場(chǎng)所,如環(huán)境溫度是高溫時(shí),要選用結(jié)構(gòu)上耐高溫,功能上具有溫度補(bǔ)償?shù)膲毫τ?jì)。c.在腐蝕性環(huán)境或爆炸性環(huán)境中不得不裝設(shè)壓力計(jì)。要采用防腐措施,防止損壞儀表。選用的壓力計(jì)符合工廠防爆安全結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。（b）測(cè)量對(duì)象的選擇a.測(cè)量高溫或低溫流體時(shí),最好的方法,一般是對(duì)導(dǎo)壓管采取散熱,冷卻或加熱等措施,使得被測(cè)流體的溫度在到達(dá)感壓元件之前就變成常溫,盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的溫度計(jì)。b.當(dāng)被測(cè)對(duì)象是高粘度流體或固體細(xì)粒的流體時(shí),最好選用接觸面積大的帶隔膜的壓力計(jì)。對(duì)于常溫下粘度大的流體,要用蒸氣進(jìn)行保溫。c.當(dāng)被測(cè)流體具有腐蝕性時(shí),可以選擇采用耐腐蝕材料感壓元件的壓力計(jì)或選用帶腐蝕材料隔膜的壓力計(jì)。d.對(duì)于氧氣或食品之類的被測(cè)對(duì)象,如果所用壓力計(jì)內(nèi)存有油,則可能發(fā)生危險(xiǎn)或造成污染.因此必須使用禁油標(biāo)記的壓力計(jì)。e.當(dāng)被測(cè)壓力急劇變化時(shí),不僅難以準(zhǔn)確測(cè)量,而且由于指示機(jī)構(gòu)磨損和感壓元件疲勞,壓力計(jì)的主要部分會(huì)受到損害。在這樣場(chǎng)合,最好使用帶有緩沖裝置的壓力計(jì)或感壓元件,帶有緩沖用阻尼閥的壓力計(jì)。此外,壓力計(jì)應(yīng)做到安全防護(hù),如加防護(hù)罩,新購(gòu)進(jìn)的壓力計(jì)儀器要很好地驗(yàn)收和保管。,2019/11/21,53,某測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍為01000,據(jù)工藝要求,溫度測(cè)量誤差不允許超過(guò)7,應(yīng)如何選擇儀表準(zhǔn)確度才能滿足要求?,返回,上一頁(yè),結(jié)論:,q允qmax,q允qmax且q允hmax,根據(jù)工藝要求選擇儀表準(zhǔn)確度等級(jí):,將儀表的允許誤差去掉“”號(hào)與“”號(hào)，此值介于0.5級(jí)和1.0級(jí)之間若選擇等級(jí)為1.0級(jí)的儀表，其允許誤差為1.0，超過(guò)了工藝要求的允許誤差，故應(yīng)選擇0.5級(jí)的準(zhǔn)確度才能滿足要求。,儀表允許的最大引用誤差應(yīng)為:,例2,根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定準(zhǔn)確度等級(jí):,2019/11/21,54,第二節(jié)壓力儀表的校驗(yàn),校驗(yàn)方法活塞式壓力計(jì)校驗(yàn)注意的問(wèn)題,返回,2019/11/21,55,一、校驗(yàn)方法,（1）標(biāo)準(zhǔn)表允許絕對(duì)誤差應(yīng)小于或等于被校表允許絕對(duì)誤差的1/3。,1、將被校表的示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力比較。,標(biāo)準(zhǔn)儀表的選擇原則：,返回,（2）要求標(biāo)準(zhǔn)表的測(cè)量上限應(yīng)比被校表大一檔。,Y標(biāo)允（1/3）Y被允,2、將被校表的示值與標(biāo)準(zhǔn)表的示值在相同條件下進(jìn)行比較。,2019/11/21,56,二、活塞式壓力計(jì),力平衡關(guān)系為,A測(cè)量活塞1的截面積；W、W0砝碼和測(cè)量活塞（包括托盤）的重量；P被測(cè)壓力。,返回,活塞式壓力計(jì),2019/11/21,57,三、校驗(yàn)注意的問(wèn)題,1.在被校儀表的測(cè)量范圍內(nèi)均勻選擇5點(diǎn)以上;,2.確保得到正、反行程誤差;,3.為減小讀數(shù)誤差,誤差值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)表上讀取;,4.根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,最終按準(zhǔn)確度等級(jí)要求得出結(jié)論。,返回,2019/11/21,58,第三節(jié)壓力儀表的安裝,取壓位置的選擇導(dǎo)壓管的安裝壓力儀表的安裝,返回,2019/11/21,59,一、取壓位置的選擇,1.對(duì)管路壓力的測(cè)量，應(yīng)避開(kāi)死角、拐角及旋渦區(qū)。,返回,氣體取于管道截面上半部分，液體取于管道截面下半部分。,3.對(duì)水平管路取壓點(diǎn)位置：,2.管路中不應(yīng)有突出物，若存在時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在其之前。,2019/11/21,60,二、導(dǎo)壓管的安裝,返回,1.導(dǎo)壓管不要超過(guò)50m，一般內(nèi)徑為610mm。2.水平敷設(shè)的導(dǎo)壓管應(yīng)有1：101：20的傾斜度。液體引壓管下傾，氣體引壓管上傾。測(cè)液體在引壓管最高點(diǎn)裝排氣閥，測(cè)氣體在引壓管最低點(diǎn)裝排液閥。3.易凍易凝介質(zhì)加裝保溫伴熱。4.在靠近取壓點(diǎn)的引壓管上裝切斷閥，便于維修。,2019/11/21,61,三、壓力儀表的安裝,1、壓力表應(yīng)裝于易觀察和檢修的地方，盡可能避免振動(dòng)、高溫。,2、測(cè)量蒸汽壓力時(shí)加裝凝液管，防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸，測(cè)腐蝕介質(zhì)時(shí)加隔離罐。,3、壓力表的連接處加裝密封墊片，材料視耐壓、耐溫情況而定，注意介質(zhì)特性要求。乙炔氣、氨氣不能用銅墊，氧不能沾油或有機(jī)物。,4、若壓力表與取壓位置不在同一高度時(shí)，要考慮修正。,壓力儀表安裝示意圖,返回,2019/11/21,62,返回,壓力表安裝示意圖,2019/11/21,63,本篇小結(jié),一、壓力的概念,壓力的定義；表壓、絕壓、負(fù)壓（真空度）之間的關(guān)系；單位。,二、非遠(yuǎn)傳測(cè)壓儀表,1.液柱式壓力計(jì)流體靜力平衡P(P)h,2.彈簧管壓力表彈性元件彈性變形P(P)x,三、遠(yuǎn)傳式測(cè)壓儀表,1.力平衡式變送器力(矩)平衡P(P)F(M),位移檢測(cè)放大(差動(dòng)變壓器低頻放大器),電磁反饋機(jī)構(gòu),應(yīng)變式(金屬應(yīng)變片),返回,下一頁(yè),壓阻式(硅杯),2.電阻式傳感器應(yīng)變效應(yīng)P