熱工測量及儀表

1、1?熱工測量及儀表熱工測量及儀表 ?第第8章章 壓力及壓差測量壓力及壓差測量任課教師：任課教師： 曹曹 勇勇電電 話：話：2一、根本概念及意義一、根本概念及意義壓力壓力 垂直作用于物體表面上的力。垂直作用于物體表面上的力。壓強壓強 垂直作用于單位面積物體表面上的力。垂直作用于單位面積物體表面上的力。 “通常所說的壓力實際上是指通常所說的壓力實際上是指壓強。壓強?！眽翰顗翰?測量兩個壓力之差稱壓差。測量兩個壓力之差稱壓差。表壓力表壓力壓力儀表指示的壓力值。壓力儀表指示的壓力值。 缺省情況下，所說的壓力值即指表壓力，缺省情況下，所說的壓力值即指表壓力， 表壓力可正可負，為負時其絕對值稱為真空度。表

2、壓力可正可負，為負時其絕對值稱為真空度。意義：意義：供水、供氣、液壓、軋制力、擠壓力等供水、供氣、液壓、軋制力、擠壓力等3帕帕(Pa)(Pa) N N/ /m m2 2，國際單位，國際單位兆帕兆帕(MPa) 10(MPa) 106 6PaPa工程大氣壓工程大氣壓， kgfkgf/ /cmcm2 2 ，98070 Pa98070 Pa，約等于一個約等于一個大氣壓（大氣壓（1.0131.01310105 5 Pa) Pa) 1mmH1mmH2 2O= 9.81 PaO= 9.81 Pa1mmHg1mmHg =133 Pa=133 Pa二、壓力單位二、壓力單位4三壓力測量儀表的分類三壓力測量儀表的分

3、類1 1液柱式壓力計液柱式壓力計2 2彈性式壓力計彈性式壓力計3 3負荷式壓力計負荷式壓力計4 4電氣式壓力計電氣式壓力計應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器53.1 3.1 液柱式壓力計液柱式壓力計v分類分類vU U型管壓力計型管壓力計v單管壓力計單管壓力計v斜管式微壓計斜管式微壓計v特點：構(gòu)造簡單，使用方便，準(zhǔn)確度比較高，特點：構(gòu)造簡單，使用方便，準(zhǔn)確度比較高，常用于測量低壓、負壓、差壓。常用于測量低壓、負壓、差壓。v缺點：體積大，讀數(shù)不方便，玻璃管易損壞。缺點：體積大，讀數(shù)不方便，玻璃管易損壞。6液柱式壓力計液柱式壓力計7 U U型管壓力計型管壓力計根據(jù)流體靜力學(xué)原理可得根據(jù)流體靜力學(xué)原理可

4、得：選用小的選用小的1 1 可提高壓力計靈敏度。可提高壓力計靈敏度。選用大的選用大的1 1 可提高壓力計的測試范圍?？商岣邏毫τ嫷臏y試范圍。gHpp)(210gHpp10被測介質(zhì)為氣體時，被測介質(zhì)為氣體時，2 2遠小于遠小于1 1，則，則8U U型管壓力計型管壓力計ghhghP)()(2121219單管式壓力計單管式壓力計 A1 A1、A2A2為常數(shù)，這樣可通過一次讀為常數(shù)，這樣可通過一次讀數(shù)進展壓差測量。當(dāng)數(shù)進展壓差測量。當(dāng)A2/A1A2/A1很小時，很小時，h1h1可忽略，公式簡化為：可忽略，公式簡化為： 12212211AAhhAhAh212212221) 1()()(hAAghAAhg

5、hhgPPd212212221) 1()()(hAAghAAhghhgPPx直管h1h22hgP1011斜管式壓力計斜管式壓力計lAAhlAAh121211alhsin2laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221P1P2斜管h1h2LlaAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221 主要用于測量微小的壓力、負壓和壓差。主要用于測量微小的壓力、負壓和壓差。為了減少讀數(shù)的相對誤差，拉長液柱，將為了減少讀數(shù)的相對誤差，拉長液柱，將測量管傾斜放置測量管傾斜放置。 12斜管式壓力計斜管式壓力計0s

6、inPppl ga 實際應(yīng)用時實際應(yīng)用時可以改變，可以改變，越小，靈越小，靈敏度越高，拉長液柱，會影響讀數(shù)的準(zhǔn)確敏度越高，拉長液柱，會影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性，一般性，一般1515o o 。 13斜管式壓力計斜管式壓力計P11415液柱式壓力計的誤差液柱式壓力計的誤差1 1環(huán)境條件的影響環(huán)境條件的影響 對于一般的工業(yè)測量，主要考慮溫度使液體對于一般的工業(yè)測量，主要考慮溫度使液體密度變化對壓力測量的影響。修正公式為密度變化對壓力測量的影響。修正公式為：)(100tttt 重力加速度使液體密度變化的影響重力加速度使液體密度變化的影響 hgghnn標(biāo)準(zhǔn)重力加速標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下的工作液度下的工作液柱高度柱高度

7、使用地點的工使用地點的工作液柱高度作液柱高度16液柱式壓力計的誤差液柱式壓力計的誤差2 2安裝的影響安裝的影響 U U形管采用自由懸掛、微壓計要安裝水平儀，形管采用自由懸掛、微壓計要安裝水平儀，管路不得泄露和堵塞。管路不得泄露和堵塞。3. 3. 毛細管現(xiàn)象的影響毛細管現(xiàn)象的影響 為了減少該誤差，通常要求測量管的內(nèi)徑一為了減少該誤差，通常要求測量管的內(nèi)徑一般般 不小于不小于10mm10mm。17液柱式壓力計的誤差液柱式壓力計的誤差4. 4. 讀數(shù)方面的影響讀數(shù)方面的影響 從凸面或凹面的頂點算起從凸面或凹面的頂點算起183.2 3.2 彈性式壓力計彈性式壓力計 原理：利用各種不同形狀彈性感壓元件在

8、被測壓力的作用下，產(chǎn)原理：利用各種不同形狀彈性感壓元件在被測壓力的作用下，產(chǎn)生彈性變形制成的測壓儀表。生彈性變形制成的測壓儀表。 F=CX， F=AP， X=P*A/C C:彈性元件的剛性系數(shù)彈性元件的剛性系數(shù) 特點：構(gòu)造簡單、結(jié)實可靠、測壓范圍廣、使用方便、造價低廉、特點：構(gòu)造簡單、結(jié)實可靠、測壓范圍廣、使用方便、造價低廉、有足夠的精度，可遠傳。有足夠的精度，可遠傳。 常用彈性壓力表：常用彈性壓力表：膜片式膜片式波紋管式波紋管式彈簧管式彈簧管式192021膜片膜片 使用時周邊夾緊，測低壓、微壓。將兩塊膜片沿周使用時周邊夾緊，測低壓、微壓。將兩塊膜片沿周邊對焊起來，形成一膜盒，膜盒式微壓計通常

9、用于測量邊對焊起來，形成一膜盒，膜盒式微壓計通常用于測量爐膛和煙道尾部負壓。精度等級為爐膛和煙道尾部負壓。精度等級為2.52.5，最高可達，最高可達1.51.5級。級。(p147)(p147)PxPxPxPx平薄片波紋片膜盒22 開口端固定，封閉端的位移作為開口端固定，封閉端的位移作為輸出，由于波紋管的位移相對較大，輸出，由于波紋管的位移相對較大，大多直接指示，靈敏度高，常用于測大多直接指示，靈敏度高，常用于測量較低的壓力量較低的壓力1.0-106Pa1.0-106Pa精度等精度等級級1.51.5級。級。(149)(149)遲滯性較大。遲滯性較大。2 2波紋管波紋管23Px單圈彈簧管單圈彈簧管

10、多圈彈簧管多圈彈簧管(p153)(p153)3 3彈簧管彈簧管24 假設(shè)被測壓力大于外界大氣壓力，產(chǎn)生短軸變假設(shè)被測壓力大于外界大氣壓力，產(chǎn)生短軸變長，長軸變短的彈性形變，使管子在彎曲方向上的長，長軸變短的彈性形變，使管子在彎曲方向上的剛度增大，自由端向管子伸直的方向運動。對應(yīng)的剛度增大，自由端向管子伸直的方向運動。對應(yīng)的幾何分析如下：幾何分析如下：彈簧管式壓力計11RR22RR2121RRRR兩式相減兩式相減 : :2121RRRR因為因為：可得可得: :R1R225 彈簧管在量程范圍內(nèi)自由端的位彈簧管在量程范圍內(nèi)自由端的位移一般為移一般為7-87-8o o，位移量很小。彈簧管，位移量很小。

11、彈簧管作成多圈時，自由端的位移可達作成多圈時，自由端的位移可達4545o o。彈簧管的自由端的位移可通過彈簧管的自由端的位移可通過杠桿機杠桿機構(gòu)構(gòu)帶動指針轉(zhuǎn)動，這種機構(gòu)的指針最帶動指針轉(zhuǎn)動，這種機構(gòu)的指針最大轉(zhuǎn)角為大轉(zhuǎn)角為180180o o，通常作成，通常作成9090度的回轉(zhuǎn)度的回轉(zhuǎn)角。最常用的傳動機構(gòu)為角。最常用的傳動機構(gòu)為杠桿杠桿扇形扇形齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)，可使指針轉(zhuǎn)動，可使指針轉(zhuǎn)動270270o o。2627精密壓力表精密壓力表一般壓力表一般壓力表28電接點壓力表電接點壓力表 其測量其測量工作原理工作原理和一般和一般彈簧管壓力計完全相同。彈簧管壓力計完全相同。 它有一套發(fā)訊機構(gòu)，在它有一套

12、發(fā)訊機構(gòu)，在指針的下部有兩個指針，一指針的下部有兩個指針，一個為高壓給定指針，另一個個為高壓給定指針，另一個為低壓給定指針，利用專用為低壓給定指針，利用專用鑰匙在表盤的中間旋動給定鑰匙在表盤的中間旋動給定指針的銷子，將給定指針撥指針的銷子，將給定指針撥到所要控制的壓力上、下限到所要控制的壓力上、下限值上。值上。電接點壓力表（徑向）電接點壓力表（徑向）29電接點壓力表的用途：電接點壓力表的用途：a a、可作為高、低壓報警；、可作為高、低壓報警；b b、可以接其它繼電器等自動設(shè)備，起聯(lián)鎖和自、可以接其它繼電器等自動設(shè)備，起聯(lián)鎖和自 動操作動操作作用；作用；C C、但不能遠傳壓力指示。、但不能遠傳壓

13、力指示。觸點的供電電壓：交流電不得超過觸點的供電電壓：交流電不得超過380V380V，直流，直流220V220V以以下；下；觸點的最大容量觸點的最大容量10VA10VA，電流，電流1A1A。30不銹鋼耐震電接點壓力表不銹鋼耐震電接點壓力表在熱力生產(chǎn)過程中，不僅需要進行壓力的顯在熱力生產(chǎn)過程中，不僅需要進行壓力的顯 示，而且還需要將壓力控制在某一范圍內(nèi)。例示，而且還需要將壓力控制在某一范圍內(nèi)。例如：鍋爐汽包壓力，過熱蒸汽壓力等如：鍋爐汽包壓力，過熱蒸汽壓力等31薄膜式壓力計原理：原理： 壓力信號從引壓口、導(dǎo)壓管引入膜壓力信號從引壓口、導(dǎo)壓管引入膜盒，使膜盒產(chǎn)生變形。通過傳動機構(gòu)帶盒，使膜盒產(chǎn)生變

14、形。通過傳動機構(gòu)帶動指針轉(zhuǎn)動進行壓力值指示。動指針轉(zhuǎn)動進行壓力值指示。用途：用途： 常用于火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的常用于火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的風(fēng)、煙壓力測風(fēng)、煙壓力測 量及鍋爐爐膛負壓測量。量及鍋爐爐膛負壓測量。結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖： 測量范圍為測量范圍為1501504000Pa4000Pa，準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度等級一般為等級一般為2.52.5級。級。32膜合壓力表膜合壓力表33 YEJ YEJ1 1、YEJYEJ1F1F矩形膜矩形膜合壓力表合壓力表用于測量不起腐用于測量不起腐蝕作用的空氣或其他氣體蝕作用的空氣或其他氣體介質(zhì)的微壓或負壓，一般介質(zhì)的微壓或負壓，一般用在空氣管道、燃燒裝置用在空氣管道、燃燒

15、裝置以及其他類似的設(shè)備上以及其他類似的設(shè)備上(p147) (p147) 。矩形膜合壓力表矩形膜合壓力表343.3 負荷式壓力計負荷式壓力計n特點：應(yīng)用范圍廣、構(gòu)造簡單、穩(wěn)定可靠、特點：應(yīng)用范圍廣、構(gòu)造簡單、穩(wěn)定可靠、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好。準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好。n是檢驗、標(biāo)定壓力表的標(biāo)準(zhǔn)儀器之一。是檢驗、標(biāo)定壓力表的標(biāo)準(zhǔn)儀器之一。n常用有活塞式壓力計常用有活塞式壓力計 、浮球式壓力計、浮球式壓力計35活塞式壓力計活塞式壓力計原理：原理： 是根據(jù)流體靜力平衡原理工作的，利是根據(jù)流體靜力平衡原理工作的，利用壓力作用在活塞上的力與砝碼的重力用壓力作用在活塞上的力與砝碼的重力相平衡的原理設(shè)計而成的。如下圖。

16、主相平衡的原理設(shè)計而成的。如下圖。主要由壓力發(fā)生局部和測量局部組成。要由壓力發(fā)生局部和測量局部組成。36壓力發(fā)壓力發(fā)生部分生部分測量測量部分部分37常用校驗壓力表的標(biāo)準(zhǔn)儀器常用校驗壓力表的標(biāo)準(zhǔn)儀器活塞式壓力計活塞式壓力計38超高壓活塞壓力計超高壓活塞壓力計39使用本卷須知使用本卷須知(1)(1)使用前應(yīng)檢查油路是否暢通，密封處是否緊使用前應(yīng)檢查油路是否暢通，密封處是否緊固，不得存在有堵塞或泄漏的現(xiàn)象。固，不得存在有堵塞或泄漏的現(xiàn)象。(2(2）活塞進入活塞筒中的部分等于活塞全長的）活塞進入活塞筒中的部分等于活塞全長的2/32/33/43/4。(3)(3)活塞壓力計的編號應(yīng)與專用砝碼編號一致?；钊?/p>

17、壓力計的編號應(yīng)與專用砝碼編號一致。(4)(4)活塞與活塞筒之間配合間隙非常小，測量時活塞與活塞筒之間配合間隙非常小，測量時應(yīng)輕輕地轉(zhuǎn)動活塞。應(yīng)輕輕地轉(zhuǎn)動活塞。40(5)(5)活塞應(yīng)處于沿直位置，可應(yīng)用活塞壓力計底活塞應(yīng)處于沿直位置，可應(yīng)用活塞壓力計底盤上的水泡來調(diào)節(jié)。盤上的水泡來調(diào)節(jié)。(6)(6)當(dāng)用作檢定壓力儀表的標(biāo)準(zhǔn)儀器時，其壓力當(dāng)用作檢定壓力儀表的標(biāo)準(zhǔn)儀器時，其壓力計的綜合誤差應(yīng)不大于被檢儀表根本誤差的絕計的綜合誤差應(yīng)不大于被檢儀表根本誤差的絕對誤差的對誤差的1/3,1/3,41浮球式壓力計浮球式壓力計 組成組成：由浮球、噴嘴、：由浮球、噴嘴、砝碼支架、專業(yè)砝碼、砝碼支架、專業(yè)砝碼、流量

18、調(diào)節(jié)器、氣體過流量調(diào)節(jié)器、氣體過濾器、底座組成。濾器、底座組成。n浮球壓力計主要用于浮球壓力計主要用于計量室、實驗室以及計量室、實驗室以及生產(chǎn)或科學(xué)實驗環(huán)節(jié)生產(chǎn)或科學(xué)實驗環(huán)節(jié)作為壓力基準(zhǔn)器使用。作為壓力基準(zhǔn)器使用。42 浮球式壓力計是以浮球式壓力計是以壓縮空氣或氮氣作壓縮空氣或氮氣作為壓力源，以精細為壓力源，以精細浮球處于工作狀態(tài)浮球處于工作狀態(tài)時的球體下部的壓時的球體下部的壓力作用面積為浮球力作用面積為浮球有效面積的一種氣有效面積的一種氣動負荷式壓力計動負荷式壓力計 。如右圖所示。如右圖所示。 （右圖）右圖） 浮球式壓力計原理圖浮球式壓力計原理圖 43工作原理工作原理 從汽源來的壓縮空氣經(jīng)氣

19、體過濾器減壓，從汽源來的壓縮空氣經(jīng)氣體過濾器減壓，再經(jīng)流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)再經(jīng)流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié),到達所需流量到達所需流量(由由流量計讀出流量計讀出)后，進入內(nèi)腔為錐形噴嘴，后，進入內(nèi)腔為錐形噴嘴，并噴向浮球，氣體向上的壓力使浮球在并噴向浮球，氣體向上的壓力使浮球在噴嘴內(nèi)漂浮起來，浮球上掛有砝碼，和噴嘴內(nèi)漂浮起來，浮球上掛有砝碼，和砝碼架，當(dāng)浮球所受的向下的重力和向砝碼架，當(dāng)浮球所受的向下的重力和向上的浮力相平衡時，就輸出一個穩(wěn)定而上的浮力相平衡時，就輸出一個穩(wěn)定而準(zhǔn)確的壓力。準(zhǔn)確的壓力。44浮球式壓力計具有以下特點：浮球式壓力計具有以下特點：與活塞式壓力計相比與活塞式壓力計相比1 1、浮球式壓力計內(nèi)置

20、自動流量調(diào)節(jié)器，增、減、浮球式壓力計內(nèi)置自動流量調(diào)節(jié)器，增、減砝碼后無須再作任何操作，即可得到準(zhǔn)確的輸砝碼后無須再作任何操作，即可得到準(zhǔn)確的輸出壓力；出壓力；2 2、工作時、工作時 浮球不下降，可連續(xù)穩(wěn)定地輸出準(zhǔn)確浮球不下降，可連續(xù)穩(wěn)定地輸出準(zhǔn)確的壓力信號；的壓力信號；3 3、浮球式壓力計具有流量自行調(diào)節(jié)功能，其準(zhǔn)、浮球式壓力計具有流量自行調(diào)節(jié)功能，其準(zhǔn)確度與操作者的技術(shù)水平無關(guān)；確度與操作者的技術(shù)水平無關(guān)；45 4 4、儀器工作時氣流使浮球懸浮于噴嘴內(nèi)，球體、儀器工作時氣流使浮球懸浮于噴嘴內(nèi)，球體與噴嘴之間處于非接觸狀態(tài)。其摩擦小、重復(fù)性與噴嘴之間處于非接觸狀態(tài)。其摩擦小、重復(fù)性好、分辨能力

21、高，且免除了旋轉(zhuǎn)砝碼的必要。這好、分辨能力高，且免除了旋轉(zhuǎn)砝碼的必要。這是浮球式壓力計所獨具的特性；是浮球式壓力計所獨具的特性；465 5、工作進程中，氣流能不、工作進程中，氣流能不斷地對浮球體進展自清斷地對浮球體進展自清洗，確保儀器的高可靠洗，確保儀器的高可靠性。浮球式壓力計的底性。浮球式壓力計的底盤安裝在一個箱式底座盤安裝在一個箱式底座上右圖所示，底盤上右圖所示，底盤即為壓力計的工作臺面。即為壓力計的工作臺面。其上設(shè)有水平儀和操控其上設(shè)有水平儀和操控閥，其下側(cè)設(shè)有氣源接閥，其下側(cè)設(shè)有氣源接口，用于壓力計與壓力口，用于壓力計與壓力源的連接。源的連接。473.4 3.4 電氣式壓力表電氣式壓力

22、表電氣式壓力表是利用壓力敏感元件，將被測壓電氣式壓力表是利用壓力敏感元件，將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電阻、頻率、電荷量等力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電阻、頻率、電荷量等來實現(xiàn)測量的。來實現(xiàn)測量的。能實現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電能實現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件材料、應(yīng)變片和壓阻元件。適合于壓力變化快和高真空、超高壓的測量。適合于壓力變化快和高真空、超高壓的測量。主要有壓電式壓力計、壓阻式壓力計等。主要有壓電式壓力計、壓阻式壓力計等。48壓電式壓力計壓電式壓力計 主要用于測量內(nèi)燃機汽缸、進排氣管壓力主要用于測量內(nèi)燃機汽缸、進排氣管壓力 。壓電效應(yīng)：壓電材料受壓時發(fā)生機

23、械變形，在其壓電效應(yīng)：壓電材料受壓時發(fā)生機械變形，在其兩個相對外表上產(chǎn)生電荷別離，使其中一個外兩個相對外表上產(chǎn)生電荷別離，使其中一個外表帶正電荷，另一個帶負電荷，其電荷量與所表帶正電荷，另一個帶負電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。受的壓力成正比。壓電元件：具有壓電效應(yīng)的材料。壓電元件：具有壓電效應(yīng)的材料。壓電材料：單晶體、多晶體。壓電材料：單晶體、多晶體。特點：構(gòu)造簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，特點：構(gòu)造簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣。線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣。49工作過程：工作過程：壓電元件被夾在兩塊性壓電元件被夾在兩塊性能相同的彈性元件（膜能相同

24、的彈性元件（膜片）之間，膜片的作用片）之間，膜片的作用是把壓力收集轉(zhuǎn)換成集是把壓力收集轉(zhuǎn)換成集中力，再傳遞給壓電元中力，再傳遞給壓電元件。件。 50電氣式壓力計開機顯示圖電氣式壓力計開機顯示圖電氣式壓力計使用接管圖電氣式壓力計使用接管圖 51壓阻式壓力計壓阻式壓力計n壓阻元件壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻，當(dāng)它受外力作用時，其阻值由制成的擴散電阻，當(dāng)它受外力作用時，其阻值由于電阻率的變化而改變。于電阻率的變化而改變。n擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常

25、用的是單擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶硅膜片。晶硅膜片。5253u優(yōu)點：體積小，構(gòu)造簡單，能直接反映微優(yōu)點：體積小，構(gòu)造簡單，能直接反映微小的壓力變化，動態(tài)響應(yīng)好小的壓力變化，動態(tài)響應(yīng)好u缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小響壓阻系數(shù)的大小54四、壓力傳感器和變送器四、壓力傳感器和變送器 為適應(yīng)集中檢測、熱工保護、自動調(diào)節(jié)等為適應(yīng)集中檢測、熱工保護、自動調(diào)節(jié)等熱工測量和自動化的需要，通常測壓彈性熱工測量和自動化的需要，通常測壓彈性元件輸出的位移或力變換成統(tǒng)一元件輸出的位移或力變換成統(tǒng)一 的電信號，的電信號，為此產(chǎn)生了壓力變送器。

26、常用傳感器有電為此產(chǎn)生了壓力變送器。常用傳感器有電位式、電感式、霍爾式、平衡式、電容式、位式、電感式、霍爾式、平衡式、電容式、應(yīng)變式、振弦式和智能型等八種。應(yīng)變式、振弦式和智能型等八種。p156554.1 4.1 電容式變送器電容式變送器電容式變送器主要用于連續(xù)測量流體介電容式變送器主要用于連續(xù)測量流體介質(zhì)的壓力、差壓、流量、液位等熱工參質(zhì)的壓力、差壓、流量、液位等熱工參數(shù)，將它們轉(zhuǎn)換成直流電流。類型有差數(shù)，將它們轉(zhuǎn)換成直流電流。類型有差動電容式和單端電容式。動電容式和單端電容式。1 1、11511151系列差動式變送器系列差動式變送器 電容式變送器構(gòu)造上由測量和轉(zhuǎn)換兩局電容式變送器構(gòu)造上由測

27、量和轉(zhuǎn)換兩局部構(gòu)成。部構(gòu)成。5611511151電容式壓力變送器的總體構(gòu)造電容式壓力變送器的總體構(gòu)造差動電差動電容容K2K2膜片膜片K1K1測量電測量電路路K3K3放大輸出放大輸出電路電路K4K4p pdI2 I0轉(zhuǎn)換部分測量部分 被測差壓被測差壓p p作用在金屬膜片上，使膜片產(chǎn)生微小位移作用在金屬膜片上，使膜片產(chǎn)生微小位移d，引起差動電容量發(fā)生變化，再由測量電路和放大輸引起差動電容量發(fā)生變化，再由測量電路和放大輸出電路將電容量的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。出電路將電容量的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。 它采用它采用24V24V（DVDV）集中供電，集中供電， 4 42OmA2OmA的二線制電流信號。的

28、二線制電流信號。 57測量局部工作原理測量局部工作原理 電容式變送器有一個可變電電容式變送器有一個可變電容的傳感器組件，稱為容的傳感器組件，稱為元件，元件，被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在低兩壓力室，作用在元件的元件的兩側(cè)隔離膜片上，過程壓力通兩側(cè)隔離膜片上，過程壓力通過隔膜片和過隔膜片和元件內(nèi)的填充液元件內(nèi)的填充液傳到中心的測量膜片兩側(cè)，當(dāng)傳到中心的測量膜片兩側(cè)，當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，致使測量兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容就不力差成正比，故兩側(cè)電容就不等。膜片和兩側(cè)固定電容極板等。膜片和

29、兩側(cè)固定電容極板之間的電容差由電子電路檢測、之間的電容差由電子電路檢測、放大轉(zhuǎn)換成放大轉(zhuǎn)換成4-2OmA4-2OmA的標(biāo)準(zhǔn)直流的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號輸出。電流信號輸出。(p146)(p146)581151系列差動式變送器系列差動式變送器 5911511151功能參數(shù)功能參數(shù)1 1、使用對象：液體、氣體和蒸汽、使用對象：液體、氣體和蒸汽 ；2 2、測量范圍：、測量范圍：0 00.1KPa0.1KPa至至0 040MPa 40MPa ；3 3、輸出信號：、輸出信號：4 420mADC20mADC特殊可為四線制特殊可為四線制 220VAC 220VAC供電，供電，0 010mADC10mADC輸出；輸出

30、；4 4、供電電源：、供電電源：121245VDC45VDC，一般為，一般為24VDC24VDC； 5 5、負載特性：與供電電源有關(guān)，在某一電源電壓是帶負載、負載特性：與供電電源有關(guān)，在某一電源電壓是帶負載能力，負載阻抗能力，負載阻抗RLRL與電源電壓與電源電壓VsVs關(guān)系式：關(guān)系式：R150R150Vs-12Vs-12 6 6、指示表：指針式線性指示、指示表：指針式線性指示0 0100%100%刻度或刻度或LCDLCD液晶式顯示。液晶式顯示。 7 7、防暴：、防暴：a.a.隔爆型：隔爆型：dIIBT4 b.dIIBT4 b.本質(zhì)平安型：本質(zhì)平安型：iaIICT6 iaIICT6 ；8 8、量

31、程和零點：外部連續(xù)可調(diào)、量程和零點：外部連續(xù)可調(diào) ；609 9、正負遷移：零點經(jīng)過正遷移和負遷移后，量程、測量、正負遷移：零點經(jīng)過正遷移和負遷移后，量程、測量范圍的上限值和下限值的絕對值，均不能超過測量范范圍的上限值和下限值的絕對值，均不能超過測量范圍上限的圍上限的100%100%。智能型：量程比。智能型：量程比1515：1 1最大正遷最大正遷移量為最小調(diào)校量程的移量為最小調(diào)校量程的500%500%；最大負遷移量為最小調(diào)；最大負遷移量為最小調(diào)校量程的校量程的600% 600% ；1010、溫度范圍：放大器工作溫度范圍、溫度范圍：放大器工作溫度范圍:-29:-29+93+93。灌沖。灌沖硅油的測

32、量元件：硅油的測量元件：-40-40+104+104，法蘭式變送器灌充，法蘭式變送器灌充高溫硅油時高溫硅油時:-20:-20+315,+315,普通硅油普通硅油:-40:-40+149 +149 ；1111、靜壓：、靜壓：4 4、1010、2525、32MPa 32MPa ；611151系列差壓變送器調(diào)校與使用系列差壓變送器調(diào)校與使用(1) (1) 量程調(diào)整范圍，任何一臺差壓變送器，都有量程調(diào)整范圍，任何一臺差壓變送器，都有一個從最小量程到最大量程的量程范圍。一個從最小量程到最大量程的量程范圍。(2)(2)零點調(diào)整范圍零點調(diào)整范圍 1151 1151系列差壓變送器的正遷移量為其最小量程系列差壓

33、變送器的正遷移量為其最小量程的的500500，負遷移量為其最小遷移量的，負遷移量為其最小遷移量的600600。必須注意：無論任何情況，進展零點遷移之后，必須注意：無論任何情況，進展零點遷移之后，測量膜片所承受的差壓值都不能超過變送器的測量膜片所承受的差壓值都不能超過變送器的最大量程值，否那么將使膜片處于差壓和位移最大量程值，否那么將使膜片處于差壓和位移關(guān)系的非線性區(qū)域，而給測量差壓帶來很大誤關(guān)系的非線性區(qū)域，而給測量差壓帶來很大誤差，甚至無法工作。差，甚至無法工作。62無遷移，負遷移，正遷移無遷移，負遷移，正遷移63(3) (3) 零點和量程的調(diào)整零點和量程的調(diào)整 調(diào)整零點和進展零點遷移對量程

34、沒有影響，調(diào)整零點和進展零點遷移對量程沒有影響，但調(diào)整量程那么會影響零點，無零點遷移時影但調(diào)整量程那么會影響零點，無零點遷移時影響較小。響較小。a a、在變送器輸入差壓為零時，調(diào)零點調(diào)整電位、在變送器輸入差壓為零時，調(diào)零點調(diào)整電位 器器R35R35，使輸出電流為，使輸出電流為4mA4mA。 給變送器加滿量程的差壓信號，調(diào)整量程給變送器加滿量程的差壓信號，調(diào)整量程調(diào)整電位器調(diào)整電位器R32R32，使輸出電流為，使輸出電流為20mA20mA。 反復(fù)進展零點和滿量程的調(diào)整直至滿足準(zhǔn)反復(fù)進展零點和滿量程的調(diào)整直至滿足準(zhǔn)確度要求為止。確度要求為止。64b b、將被測差壓范圍分為四等份，按、將被測差壓范圍

35、分為四等份，按0 0、2525、5050、7575、100100，測出輸出電流分別為，測出輸出電流分別為4 4、8 8、1212、1616、20mA20mA，其誤差應(yīng)小于根本允許誤差。，其誤差應(yīng)小于根本允許誤差。c c、在調(diào)好變送器準(zhǔn)確度之后，進展零點遷移。、在調(diào)好變送器準(zhǔn)確度之后，進展零點遷移。 根據(jù)正或負遷移，將插接件根據(jù)正或負遷移，將插接件SW1SW1插在相應(yīng)的位插在相應(yīng)的位 置上。然后給變送器加零點遷移信號，調(diào)整置上。然后給變送器加零點遷移信號，調(diào)整 零點調(diào)整電位器零點調(diào)整電位器R35,R35,使變送器輸出電流為使變送器輸出電流為4mA4mA。654.2 智能壓力變送器智能壓力變送器

36、是一種應(yīng)用集成技術(shù)、微機控制及數(shù)據(jù)通訊的新是一種應(yīng)用集成技術(shù)、微機控制及數(shù)據(jù)通訊的新型儀表。利用現(xiàn)場通訊器，在集中控制室可以對型儀表。利用現(xiàn)場通訊器，在集中控制室可以對150m150m以內(nèi)的各個智能型壓力變送器進展各種參數(shù)以內(nèi)的各個智能型壓力變送器進展各種參數(shù)的選擇和標(biāo)定。的選擇和標(biāo)定。羅斯蒙特、羅斯蒙特、EJAEJA系列系列663051壓力變送器一、工作原理一、工作原理 工作時，高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充工作時，高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。傳感膜片力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。傳感

37、膜片是一個張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變是一個張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變化對于化對于GPGP表壓變送器，大氣壓如同施加在傳表壓變送器，大氣壓如同施加在傳感膜片的低壓側(cè)一樣。感膜片的低壓側(cè)一樣。APAP絕壓變送器，低壓絕壓變送器，低壓側(cè)始終保持一個參考壓力。傳感膜片的最大位側(cè)始終保持一個參考壓力。傳感膜片的最大位移量為移量為0.0040.004英寸英寸0.10.1毫米，且位移量與壓毫米，且位移量與壓力成正比。兩側(cè)的電容極板檢測傳感膜片的位力成正比。兩側(cè)的電容極板檢測傳感膜片的位置。傳感膜片和電容極板之間電容的差值被轉(zhuǎn)置。傳感膜片和電容極板之間電容的差值被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流，電壓高速可尋

38、址遠程發(fā)送換為相應(yīng)的電流，電壓高速可尋址遠程發(fā)送器數(shù)據(jù)公路輸出信號。器數(shù)據(jù)公路輸出信號。67nHQ-3051壓力/差壓/絕壓變送器用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成420mADC信號輸出。HQll5l智能型可與HART手操器相互通訊，通過它進展設(shè)定，監(jiān)控或與上位機組成現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。HQ-3051現(xiàn)場可調(diào)式智能差壓變送器，可脫離手操器，通過按鍵方式實現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)零、狀態(tài)等操作。 HQ-3051壓力/差壓/絕壓變送器6830513051變送器及其分類變送器及其分類 3051C3051C型、表壓與絕壓變送器型、表壓與絕壓變送器性能優(yōu)異：精度性能優(yōu)異：精度0.075%0.075%量

39、程比量程比100:1100:1表壓：校驗量程從表壓：校驗量程從2.5inH2O2.5inH2O至至2000psi2000psi絕對壓力：校驗量程從絕對壓力：校驗量程從0.167psia0.167psia至至4000psia4000psia過程隔離膜片：不銹鋼，哈氏合金過程隔離膜片：不銹鋼，哈氏合金CRCR， 設(shè)計小巧、鞏固而質(zhì)輕，易于安裝設(shè)計小巧、鞏固而質(zhì)輕，易于安裝3051T3051T型表壓與絕對變送器型表壓與絕對變送器 性能優(yōu)異：精度性能優(yōu)異：精度0.075% 0.075% 絕對壓力：校驗量程從絕對壓力：校驗量程從0.30.3至至10000psi 10000psi 表壓：校驗量程從表壓：校

40、驗量程從0.30.3至至10000psi 10000psi 單隔離膜片設(shè)計單隔離膜片設(shè)計 灌充液：硅油與惰性油灌充液：硅油與惰性油 可選可選DINDIN與與AutoclaveAutoclave相配的過程連接相配的過程連接69羅斯蒙特3051遠傳EJA差壓變送器70五、檢測儀表的選擇與校驗五、檢測儀表的選擇與校驗5.1 5.1 壓力表的選擇壓力表的選擇1 1根據(jù)被測壓力的種類、被測壓力根據(jù)被測壓力的種類、被測壓力的介質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和用途及生產(chǎn)過程的介質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和用途及生產(chǎn)過程的技術(shù)要求儀表輸出信號的要求，的技術(shù)要求儀表輸出信號的要求，使用的環(huán)境使用的環(huán)境2 2壓力表的種類與構(gòu)造形式壓力表的種類與

41、構(gòu)造形式 可選彈性式壓力表或非彈性式壓力表；可選彈性式壓力表或非彈性式壓力表；就地、集中控制盤。就地、集中控制盤。71從被測介質(zhì)壓力大小考慮從被測介質(zhì)壓力大小考慮被測介質(zhì)被測介質(zhì)量程范圍量程范圍選用儀表選用儀表微壓微壓幾百幾千帕幾百幾千帕液柱式或膜合式壓力液柱式或膜合式壓力計計中壓中壓15kPa15kPa以下且不要求迅以下且不要求迅速讀數(shù)速讀數(shù)U U形管壓力計或單管形管壓力計或單管壓力計壓力計高壓高壓50kPa50kPa以上以上彈簧管壓力表彈簧管壓力表72n從被測介質(zhì)的性質(zhì)考慮從被測介質(zhì)的性質(zhì)考慮n從儀表輸出信號的要求考慮從儀表輸出信號的要求考慮被測介質(zhì)被測介質(zhì) 選用儀表選用儀表 稀硝酸、酸、

42、氨及腐蝕性稀硝酸、酸、氨及腐蝕性不銹鋼膜片的壓力表不銹鋼膜片的壓力表易結(jié)晶、黏度大易結(jié)晶、黏度大膜片壓力表膜片壓力表氧、乙炔氧、乙炔專用壓力表專用壓力表被測介質(zhì)被測介質(zhì) 選用儀表選用儀表 就地觀察顯示就地觀察顯示彈簧管壓力表彈簧管壓力表壓力需遠傳壓力需遠傳電氣式壓力計電氣式壓力計報警或位式調(diào)節(jié)報警或位式調(diào)節(jié)帶電接點壓力表帶電接點壓力表733 3儀表量程的選擇儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定時：最大工作壓力不應(yīng)被測壓力較穩(wěn)定時：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的超過儀表滿量程的2/32/3；被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的工作壓力不應(yīng)超過

43、儀表滿量程的1/21/2；測量高壓時：不應(yīng)超過量程的測量高壓時：不應(yīng)超過量程的3/53/5。為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的低于滿量程的1/31/3。設(shè)儀表滿量程為設(shè)儀表滿量程為PmPm，那么被測壓力為，那么被測壓力為P P應(yīng)滿應(yīng)滿足以下關(guān)系：足以下關(guān)系：測量平穩(wěn)壓力：測量平穩(wěn)壓力： 1/3 Pm P 3/4 Pm 1/3 Pm P 3/4 Pm測量波動壓力：測量波動壓力： 1/3 Pm P 2/3 Pm 1/3 Pm P 2/3 Pm優(yōu)先滿足最大工作壓力條件原那么。優(yōu)先滿足最大工作壓力條件原那么。74我國目前的測壓儀表是按統(tǒng)一系列量程生產(chǎn)，其上

44、限刻我國目前的測壓儀表是按統(tǒng)一系列量程生產(chǎn)，其上限刻度值有度值有1kPa1kPa、1.6kPa1.6kPa、2.5kPa2.5kPa、4.0kPa4.0kPa、6.0kPa6.0kPa及它及它們的們的10n10n倍數(shù)。倍數(shù)。我國規(guī)定的測壓儀表準(zhǔn)確度等級：我國規(guī)定的測壓儀表準(zhǔn)確度等級： 標(biāo)準(zhǔn)儀表：標(biāo)準(zhǔn)儀表：0.050.05、0.10.1、0.160.16、0.20.2、0.250.25、0.350.35； 工業(yè)儀表：工業(yè)儀表：0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、4.04.0。4 4儀表準(zhǔn)確度等級的選擇儀表準(zhǔn)確度等級的選擇 壓力檢測儀表的準(zhǔn)確度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來壓力檢

45、測儀表的準(zhǔn)確度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的根本誤差。于儀表的根本誤差。75 有一壓力容器，壓力范圍有一壓力容器，壓力范圍0.4-0.4-0.6MPa0.6MPa，壓力變化速度較緩，不要求，壓力變化速度較緩，不要求遠傳。試選擇壓力儀表（給出量程和遠傳。試選擇壓力儀表（給出量程和精度等級）測量該壓力，測量誤差不精度等級）測量該壓力，測量誤差不大于被測壓力的大于被測壓力的4%.4%.例題：例題：76解：解：最大工作壓力最大工作壓力0.6MPa0.6MPa10.41.2MPa3A最小工作壓力最小工作壓力

46、0.4MPa0.4MPamax0.4 4%0.016MPa被測壓力的最大示值絕對誤差被測壓力的最大示值絕對誤差max0.016100%1.6%1.0所選儀表的基本誤差所選儀表的基本誤差所以可選擇量程范圍為所以可選擇量程范圍為0 01.0MPa1.0MPa彈簧管壓力表彈簧管壓力表可選擇可選擇1.51.5級的壓力表級的壓力表20.60.93AMPa775.2 壓力儀表的校驗壓力儀表的校驗 就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以一樣壓力，比較它們的指示數(shù)表通以一樣壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤值，如果被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)

47、許絕差，不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對誤差時，那么認為被校表合格。對誤差時，那么認為被校表合格。78常用的校驗儀器常用的校驗儀器 校驗的標(biāo)準(zhǔn)儀器為活塞式壓力計，它由校驗的標(biāo)準(zhǔn)儀器為活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生局部和測量局部組成，它的精壓力發(fā)生局部和測量局部組成，它的精度等級有度等級有0.02、0.05和和0.2級，可用來校級，可用來校準(zhǔn)準(zhǔn)0.25級精細壓力表，也可校準(zhǔn)各種工級精細壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。79壓力發(fā)壓力發(fā)生部分生部分測量測量部分部分80校驗方法：校驗方法：(1)(1)校驗點應(yīng)在測量范圍內(nèi)均勻選取校驗點應(yīng)在測量范圍

48、內(nèi)均勻選取4 4個點，個點，(2)(2)均勻增壓至刻度上限均勻增壓至刻度上限, ,保持上限壓力保持上限壓力3min,3min,然后然后, ,均勻降至均勻降至0,0,主要觀察指示有主要觀察指示有無跳動無跳動/ /停頓或卡塞現(xiàn)象停頓或卡塞現(xiàn)象; ;(3)(3)單方向增壓至校驗點后讀數(shù)單方向增壓至校驗點后讀數(shù), ,輕敲表殼輕敲表殼再讀數(shù)再讀數(shù). .然后再單方向緩慢降壓至每一校然后再單方向緩慢降壓至每一校驗點進展校驗驗點進展校驗, ,并計算出被校表的根本誤并計算出被校表的根本誤差差, ,變差變差/ /零位和輕敲位移。零位和輕敲位移。81六、六、 壓力表的安裝壓力表的安裝6.1 取壓口的選擇取壓口的選擇

49、A 取壓口位置取壓口位置(1) 取壓點應(yīng)選在被測介質(zhì)流動取壓點應(yīng)選在被測介質(zhì)流動的直管道上，防止處于管路的直管道上，防止處于管路彎曲、分叉及流束形成渦流彎曲、分叉及流束形成渦流的區(qū)域。的區(qū)域。 (2) 取壓口開口位置的選擇應(yīng)使取壓口開口位置的選擇應(yīng)使壓力信號走向合理壓力信號走向合理,防止水塞、防止水塞、氣塞或流入污物。氣塞或流入污物。(3) 取壓口應(yīng)無機械振動或振動取壓口應(yīng)無機械振動或振動不至于引起測量系統(tǒng)的損壞。不至于引起測量系統(tǒng)的損壞。82(4) (4) 測量差壓時，兩個取壓口應(yīng)在同一水平面上。測量差壓時，兩個取壓口應(yīng)在同一水平面上。(5) (5) 導(dǎo)壓管最好不要伸入被測對象內(nèi)部。導(dǎo)壓管最好不要伸入被測對象內(nèi)部。(6) (6) 取壓口與儀表取壓口與儀表( (測壓口測壓口) )應(yīng)在同一水平面上應(yīng)在同一水平面上, ,否那么應(yīng)否那么應(yīng)進進 行校正。行校正。(7)(7)當(dāng)管路中有突出物體如測溫元件時，取壓口