(壓力)檢測儀表與傳感器

1、青海大學(xué)化工學(xué)院青海大學(xué)化工學(xué)院壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表概述概述 在化工生產(chǎn)中在化工生產(chǎn)中, , 壓力壓力是指由氣體或液體均是指由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。勻垂直地作用于單位面積上的力。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中在工業(yè)生產(chǎn)過程中, ,壓力往往是重要的操作參數(shù)壓力往往是重要的操作參數(shù)之一。之一。 壓力的壓力的檢測與控制檢測與控制, ,對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行行, ,達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的。的。 2過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.2

2、3.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表3.2.1 3.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。3SFp 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 為了使大家了解國際單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。 53.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表n 壓力的單位是帕斯卡，即牛頓壓力的單位是帕斯卡，即牛頓/ /米米2 2； 1牛頓力垂直均勻地牛頓力垂直均勻地作用在作用在1平方米面積上所形成的壓力為平方米面積上所形成的壓力為1“

3、帕斯卡帕斯卡”，簡稱，簡稱“帕帕”，符號為，符號為Pa。n 工程大氣壓工程大氣壓 1工程大氣壓工程大氣壓 0.1兆帕兆帕n 物理大氣壓物理大氣壓6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111061.019710-59.86910-67.50110-31.019710-41.45010-4110-5兆帕1106110.1979.8697.5011031.01971021.45010210工程大氣壓9.8071049.80710-210.9678735.610.0014.220

4、.9807物理大氣壓1.01331050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.33321021.333210-41.359510-31.315810-310.01361.93410-21.333210-3水柱9.8061039.80610-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.8951036.89510-30.070310.0680551.710.703110.06895巴11050.11.01970.9869750.110.19714.501過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀

5、表3.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表壓力的幾種表示方法壓力的幾種表示方法F絕對壓力：對壓力：是指物體實(shí)際所承受的全部壓力。是指物體實(shí)際所承受的全部壓力。被測介質(zhì)作用被測介質(zhì)作用在容器表面積上的全部壓力在容器表面積上的全部壓力F大氣壓力：由地球表面空氣柱重量形成的壓力。大氣壓力：由地球表面空氣柱重量形成的壓力。，用，用氣壓計氣壓計測定。測定。F表壓力：表壓力：表壓力是一個相對壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照表壓力是一個相對壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上是絕對壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。它們之間的點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上是絕對壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。它們之間的關(guān)系為關(guān)系為p pb b= = p

6、 pi i- -p pd d , ,壓力測量儀表測得的壓力值都是此值。壓力測量儀表測得的壓力值都是此值。，F(xiàn)真空度：絕對壓力小于大氣壓力時表壓力的絕對值真空度：絕對壓力小于大氣壓力時表壓力的絕對值F差壓：設(shè)備中兩處的壓力之差差壓：設(shè)備中兩處的壓力之差過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表絕對零壓力絕對零壓力絕對壓力絕對壓力大氣壓力大氣壓力表壓力表壓力絕對壓力絕對壓力負(fù)壓力負(fù)壓力(真空度真空度)差壓差壓pb= pi-pdpz=pdpi絕對壓力絕對壓力過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表8測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換

7、原理的不同，分為四類。測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。 有有U形管壓力計、單管壓力計等形管壓力計、單管壓力計等 這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便 其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視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。量較低壓力、真空度或壓力差。 3.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.

8、23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 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。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。 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。 93.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)它是根據(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)量來進(jìn)行測量的。換成活塞上所加平衡砝碼的

9、質(zhì)量來進(jìn)行測量的。 測量精度很高，允許誤差可小到測量精度很高，允許誤差可小到0.05%0.02%。 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴。 103.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表3.2.2 彈性式壓力計彈性式壓力計11 是利用各種形式的彈性元件，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。產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。 具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠

10、、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。精度等優(yōu)點(diǎn)。 可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力?？捎脕頊y量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表12n 一、一、彈性元件彈性元件 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，所用的彈性元件也不一樣。不同時，所用的彈性元件也不一樣。 彈性元件示意圖 彈簧管式彈性元件彈簧管式彈性元件波紋管式彈性元件波紋管式彈性元件薄膜式彈性元件薄膜式彈性元件3.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位

11、及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表13n 二、彈簧管壓力表二、彈簧管壓力表 使用的測壓元件使用的測壓元件 單圈彈簧管壓力表與多單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。圈彈簧管壓力表。 用途用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 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，將趨于圓形，

12、而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。 ：彈簧管自由端：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來。所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來。 14過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 壓力檢測方法及儀表壓力檢測方法及儀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

13、調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表調(diào)整儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整儀表機(jī)械零點(diǎn)改變機(jī)械傳動的放大改變機(jī)械傳動的放大系數(shù)，調(diào)整儀表量程系數(shù)，調(diào)整儀表量程過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低；測壓范結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低；測壓范圍寬，可測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和圍寬，可測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，應(yīng)用廣泛；精確度可達(dá)高壓，應(yīng)用廣泛；精確度可達(dá)0.10.1級。級。 只能測量表壓和負(fù)壓；只能就地指示，是現(xiàn)場直只能測量表壓和負(fù)壓；只能就地指示，是現(xiàn)場直讀式儀表。讀式儀表。過程裝備

14、控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表彈簧管壓力計的外形過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，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，就會破壞正常工藝條件，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。這時就應(yīng)采用帶有報警或控制觸點(diǎn)的壓甚至可能發(fā)生危險。這時就應(yīng)采用帶有報警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號壓力表，它能在壓力偏離給定范

15、圍時，及時發(fā)出信號，以提壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時，及時發(fā)出信號，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動控制。醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動控制。 153.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 電接點(diǎn)信號壓力表1，4 靜觸點(diǎn)；2 動觸點(diǎn)；3 綠燈；5 紅燈 壓力表指針上有動觸點(diǎn)壓力表指針上有動觸點(diǎn)2 2，表，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)分別有靜觸點(diǎn)1 1和和4 4。當(dāng)壓力超過上。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時，限給定數(shù)值時，2 2和和4 4接觸，

16、紅色信接觸，紅色信號燈號燈5 5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時，若壓力低到下限給定數(shù)值時，2 2與與1 1接觸，接通了綠色信號燈接觸，接通了綠色信號燈3 3的電路。的電路。1 1、4 4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。 163.2.1 壓力單位及測壓儀表壓力單位及測壓儀表過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表3.2.3 電氣式壓力計電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 171. 該儀表的，分別可測710-5Pa至5102MPa的壓力，允許誤差可至0.2； 2. 由于可以遠(yuǎn)

17、距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 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。 電氣式壓力計組成方框圖183.2.3 電氣式壓力計電氣式壓力計過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表原理原理：霍爾元件圖霍爾元件圖霍爾效應(yīng)原理圖霍爾效應(yīng)原理圖B B霍爾電勢霍爾電勢V VH H控制電流控制電流I-+-HHVK IB 基于半導(dǎo)體材料的基于半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)，將自由端

18、的位，將自由端的位移通過霍爾元件轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。移通過霍爾元件轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表v霍爾式壓力表霍爾式壓力表 彈簧管霍爾片BIRVHH 磁鋼霍爾片 + 彈簧管結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，壽命長結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，壽命長。對外部磁場敏對外部磁場敏感，耐振性差。感，耐振性差。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表n二、應(yīng)變片壓力傳感器二、應(yīng)變片壓力傳感器 利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片

19、兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時，其阻值減小（增加），當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時，其阻值減?。ㄔ黾樱偻ㄟ^橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計。其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計。 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1應(yīng)變筒；2 外 殼 ；3密封膜片過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。 采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集采用單晶硅片為彈性

20、元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。 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)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由在上面的應(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。橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。 20過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 精度高、工作可靠、頻率精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯

21、小、尺寸小、響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；重量輕、結(jié)構(gòu)簡單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化；便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測量壓力，稍加改可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。速度、加速度等參數(shù)。 2121 壓阻式壓力傳感器1基座；2單晶硅片；3導(dǎo)環(huán)；4螺母；5密封墊圈；6等效電阻過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表2121 P膜盒膜盒Fi杠桿系統(tǒng)杠桿系統(tǒng)M位移檢測位移檢測放大器放大器電磁反饋機(jī)構(gòu)電磁反饋機(jī)構(gòu)FfIo力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測儀表

22、，它利用儀表，它利用的工作原理克服元件材料、加工的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測量準(zhǔn)確工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測量準(zhǔn)確度度 ( (一般為一般為0.50.5級級) )、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表檢測檢測部分部分：P 輸入力輸入力Fi 杠桿系統(tǒng)杠桿系統(tǒng)：力的傳遞和力矩比較，力的傳遞和力矩比較， 生成位移信號生成位移信號 位移檢測放大器位移檢測放大器：位移：位移 輸出輸出Io電磁反

23、饋裝置電磁反饋裝置：輸出輸出反饋力反饋力FfDDZ-型差壓變送器型差壓變送器遷移彈遷移彈簧簧調(diào)零彈調(diào)零彈簧簧量程調(diào)量程調(diào)整整過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表pfF測 在差壓在差壓p作用下，產(chǎn)生一個測試力，作用下，產(chǎn)生一個測試力，即即 f為膜片的有效面積。為膜片的有效面積。 （1 1）1818 DDZ-型差壓變送器將差壓信號轉(zhuǎn)換型差壓變送器將差壓信號轉(zhuǎn)換為為420mA的直流電流信號。的直流電流信號。 過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 該變送器是按該變送器是按工作的。根據(jù)主、副杠桿工作的。根據(jù)主、副杠桿的平衡條

24、件可以推導(dǎo)出被測壓力的平衡條件可以推導(dǎo)出被測壓力p與輸出信號與輸出信號I0的關(guān)系。的關(guān)系。 211lFlF測（2 2）式中，式中， 、 分別為分別為F測測、F1離支點(diǎn)離支點(diǎn)O1的距離。的距離。1l2l將式（將式（1 1）代入式（）代入式（2 2），有），有pKpfllF1211（3 3）式中式中, , 為一比例系數(shù)。為一比例系數(shù)。fllK21119過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表0302342IKIKllFtan0pKI31KKK 3l4l電F將式（將式（4 4）代入式（）代入式（5 5），得），得02IKF 電（6 6）432lFlF電 、 分別為

25、分別為F2 2及電磁力及電磁力 離副杠桿十字支撐簧片的距離。離副杠桿十字支撐簧片的距離。（5 5）（7 7）tantan112pKFF而而（4 4）聯(lián)立式（聯(lián)立式（4 4）與（）與（7 7），得），得（8 8）式中，式中， 為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)。為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)。20過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 22先將壓力的先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為變化轉(zhuǎn)換為電容量的變電容量的變化，然后進(jìn)化，然后進(jìn)行測量。行測量。 壓力檢測方法及儀表壓力檢測方法及儀表 測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等. 測量原理測量原理: 將被測壓力的變

26、化轉(zhuǎn)換成電容量的變將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化?；0填充液（硅油）固定電極可動電極P1轉(zhuǎn)換放大單元 P2電容式壓力傳感器隔離膜片過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表電容式差壓變送器 高壓側(cè)高壓側(cè)進(jìn)氣口進(jìn)氣口低壓側(cè)低壓側(cè)進(jìn)氣口進(jìn)氣口電子線電子線路位置路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表3.2.4 智能式變送器智能式變送器是在普通壓力或差壓傳感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。的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。 2

27、3n 一、智能變送器的特點(diǎn)一、智能變送器的特點(diǎn)性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定, ,可靠性好可靠性好, ,測量精度高測量精度高, ,基本誤差僅為基本誤差僅為0.1%0.1%。量程范圍可達(dá)量程范圍可達(dá)1001 ,1001 ,時間常數(shù)可在時間常數(shù)可在0 036s36s內(nèi)調(diào)整內(nèi)調(diào)整, ,有有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。較寬的零點(diǎn)遷移范圍。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表具有溫度、靜壓的自動補(bǔ)償功能具有溫度、靜壓的自動補(bǔ)償功能, ,在檢測溫度時在檢測溫度時, ,可可對非線性進(jìn)行自動校正。對非線性進(jìn)行自動校正。具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式, ,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)

28、通能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊訊, ,可以與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和上位計算機(jī)相連?？梢耘c現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和上位計算機(jī)相連?？梢赃M(jìn)行遠(yuǎn)程通訊可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊, ,通過現(xiàn)場通訊器通過現(xiàn)場通訊器, ,使變送器具有使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤方式告警等多種功自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能能, ,簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程, ,使維護(hù)和使用都使維護(hù)和使用都十分方便。十分方便。 243.2.4 智能式變送器智能式變送器過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表n 二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理從從整體上整體上來看來看,

29、,由硬件和軟件兩大部分組成。由硬件和軟件兩大部分組成。 從從電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)上來看上來看, ,包括傳感器部件和電子部件兩包括傳感器部件和電子部件兩部分。部分。 253.2.4 智能式變送器智能式變送器過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表以美國費(fèi)希爾以美國費(fèi)希爾- -羅斯蒙特公司的羅斯蒙特公司的3051C3051C型智能差壓變型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。送器為例介紹其工作原理。263.2.4 智能式變送器智能式變送器A/D轉(zhuǎn)換器 溫度傳感器 電容傳感器傳感膜頭內(nèi)存 修正系數(shù) 膜頭信號微處理器傳感器線性化重設(shè)量程診斷工程單位通信電子板內(nèi)存量程值變送器

30、組態(tài)信息D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字通信本機(jī)量程和零點(diǎn)調(diào)整手操器傳感膜頭電子線路板 420mA3051C型智能變送器原理圖過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表所用的手持通信器為所用的手持通信器為275275型，帶型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場變送器的信號端子上，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，接在某個變送器的信號線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。變送器的信號線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。 實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)的功能手持通信器的連接示意圖手持通信器的連接示意圖（1 1）

31、組態(tài)）組態(tài)（2 2）測量范圍的變更）測量范圍的變更（3 3）變送器的校準(zhǔn)）變送器的校準(zhǔn)（4 4）自診斷）自診斷27過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 要對智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能要對智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是危險或不易到達(dá)的地方，給變送器的現(xiàn)場，尤其是危險或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。 283.2.4 智能式變送器智能式變送器過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測

32、及儀表、壓力檢測及儀表3.2.5 壓力計的選用及安裝壓力計的選用及安裝n 一、壓力計的選用一、壓力計的選用 壓力計的選用壓力計的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要應(yīng)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，分析， 一般考慮以下幾個問題。一般考慮以下幾個問題。29過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表（1 1）壓力計種類和型號的選擇）壓力計種類和型號的選擇 考慮被測介質(zhì)壓力大小?？紤]被測介質(zhì)壓力大小。 考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)。考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)。 考慮使用環(huán)境?？紤]使用環(huán)

33、境。 考慮儀表輸出信號的要求?？紤]儀表輸出信號的要求。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 （1 1）在測穩(wěn)壓時，最大被測壓力不超過測量上限值的）在測穩(wěn)壓時，最大被測壓力不超過測量上限值的2/32/3； （2 2）在測脈動壓力時，最大被測壓力不超過上限值的）在測脈動壓力時，最大被測壓力不超過上限值的1/21/2； （3 3）在測量高壓時，最大被測壓力不超過上限值的）在測量高壓時，最大被測壓力不超過上限值的3/53/5。 （4 4）一般壓力的最小值，應(yīng)不低于被測量上限值的）一般壓力的最小值，應(yīng)不低于被測量上限值的1/31/3。 根據(jù)被測壓力的最大值和最小值

34、計算出儀表的上下限后，根據(jù)被測壓力的最大值和最小值計算出儀表的上下限后，要按壓力儀表的標(biāo)準(zhǔn)系列選定量程。要按壓力儀表的標(biāo)準(zhǔn)系列選定量程。 我國壓力儀表測量范圍的標(biāo)準(zhǔn)系列是：我國壓力儀表測量范圍的標(biāo)準(zhǔn)系列是：-0.1-0.10.060.06、0.15kPa0.15kPa和和0 01 1、1.61.6、2.52.5、4 4、6 6、101010n kPa10n kPa（n n為整數(shù)）。為整數(shù)）。(2) 測量范圍（量程）選擇測量范圍（量程）選擇 根據(jù)被測壓力的大小及在測量過程中被測壓力變化的情況根據(jù)被測壓力的大小及在測量過程中被測壓力變化的情況來選取，選取儀表量程來選取，選取儀表量程要留有余地要留有

35、余地。過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 生產(chǎn)過程允許的被測壓力最大絕對誤差應(yīng)大于儀表生產(chǎn)過程允許的被測壓力最大絕對誤差應(yīng)大于儀表的基本誤差，可在規(guī)定的精度等級中確定儀表的精度。的基本誤差，可在規(guī)定的精度等級中確定儀表的精度。同時要注意經(jīng)濟(jì)性，不必追求高精度。工業(yè)用測壓儀表同時要注意經(jīng)濟(jì)性，不必追求高精度。工業(yè)用測壓儀表的精度通常在的精度通常在0.50.5級以下。級以下。（3）測量精度的選擇）測量精度的選擇過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小。應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小。 要選在被測介質(zhì)

36、直線流動的管段部分，不要選在管路拐要選在被測介質(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。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，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動方向垂直，測量流動介質(zhì)的壓力時，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)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。有凸出物或毛刺。 測量液（氣）體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，測量液（氣）體壓力時，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。使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。 30n 二、壓力計的安裝二、壓力計的安裝3.2.5 壓力

37、計的選用及安裝壓力計的選用及安裝過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為610mm，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。 導(dǎo)壓管水平安裝時應(yīng)保證有1:101:20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，必須加設(shè)保溫伴熱管線。 取壓口到壓力計之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。313.2.5 壓力計的選用及安裝壓力計的選用及安裝過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢

38、測及儀表壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動和高溫影響。安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動和高溫影響。323.2.5 壓力計的選用及安裝壓力計的選用及安裝過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸圖3-17（a）；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測介質(zhì)密度2大于和小于隔離液密度1的兩種情況。 壓力計安裝示意圖壓力計；切斷閥門；凝液管；取壓容器333.2.5 壓力計的選用及安裝壓力計的選用及安裝過程裝備控制技術(shù)過程裝備控制技術(shù)3.23.2、壓力檢測及儀表、壓力檢測及儀表壓力計的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄