壓力表以及壓力變送器.pptx

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1、1 壓 力 檢 測 儀 表進 出 站 壓 力 、 主 要 設 備 的 操 作 壓 力儀 表 選 用 ： 就 地 指 示 ： 彈 簧 管 壓 力 表 、 膜 盒 壓 力 表 壓 力 限 值 檢 測 ： 防 爆 電 接 點 壓 力 表 ， 防 爆 壓 力 開 關 遠 傳 控 制 ： 智 能 壓 力 變 送 器 2 一 、 壓 力 與 壓 力 的 表 示 方 法 壓 力 就 是 垂 直 均 勻 作 用 在 物 體 單 位 面 積 上 的 力 。 在 物 理 學上 稱 之 為 壓 強 ， 但 是 在 工 程 中 常 把 它 稱 之 為 壓 力 。 SFp 1.壓 力 的 單 位（ 1） 法 定 計 量

2、 單 位 : 壓 力 的 單 位 ， 在 國 際 單 位 制 （ SI） 中 規(guī) 定 為 “ 帕 斯 卡 ” ，簡 稱 “ 帕 ” ， 符 號 為 Pa。 一 帕 相 當 于 一 平 方 米 面 積 上 垂 直 均勻 作 用 一 牛 頓 力 產 生 的 壓 力 ， 即 1Pa=1N m 2。 工 程 上 用 KPa、MPa。 3 （ 2)非 法 定 計 量 單 位 : 我 國 過 去 使 用 的 壓 力 單 位 有 多 種 ， 例 如 ：物 理 大 氣 壓 (atm)、 工 程 大 氣 壓 (kgfcm2)、 毫 米 水 柱 (mmH2O)、 毫 米 汞 柱 (mmHg)、巴 (bar)、 托

3、 (torr)等 等 。 我 國 現 已 推 廣 使 用 法 定 計 量 單 位 ， 以 上 非法 定 計 量 單 位 已 限 制 使 用 。 但 各 種 壓 力 單 位之 間 的 換 算 關 系 如 表 1所 示 。 4 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 / mmH2O （ 磅 /英 寸 2）/ （ 1b/in2） 巴/bar帕 1 1 10-6 1.0197 10-5 9.869 10-6 7.501 10-3 1.0197 10-1 1.450 10-4 1 10-5兆 帕

4、 1 106 1 10.197 9.869 7.501 103 1.0197 105 1.450 102 10工 程 大氣 壓 9.807 104 9.807 10-2 1 0.9678 735.6 1 104 14.22 0.9807物 理 大氣 壓 1.0133 10 5 0.10133 1.0332 1 760 1.0332 104 14.70 1.0133汞 柱 1.3332 102 1.3332 10-4 1.3595 10-3 1.3158 10-3 1 13.6 1.934 10-2 1.3332 10-3水 柱 9.807 9.807 10-6 1 10-4 9.678 10-

5、5 0.07355 1 1.422 0.09806（ 磅 /英 寸 2） 6.895 103 6.895 10-3 0.07031 0.06805 51.71 0.7031 1 0.06895巴 1 10 5 0.1 1.0197 0.9869 750.1 10.197 14.50 1 表1 各種壓力單位換算關系表 5 2.壓 力 的 表 示 法 在 壓 力 測 量 中 ， 壓 力 的 表 示 常 有 表 壓 力 、 絕 對 壓 力 、 負 壓 力或 真 空 度 之 分 ， 關 系 如 圖 所 示 。 大 氣 壓 力絕 對 壓 力表 壓 ppp 6 當 被 測 壓 力 低 于 大 氣 壓 時

6、， 一 般 用 負 壓 力 或 真 空度 來 表 示 ， 是 大 氣 壓 力 和 絕 對 壓 力 之 差 ， 即 ：絕 對 壓 力大 氣 壓 力真 空 度 ppp 說 明 ： 由 于 各 種 工 藝 設 備 和 測 量 儀 表 通 常 處 于 大 氣之 中 ， 本 身 就 承 受 著 大 氣 壓 力 ， 所 以 工 程 上 經 常用 表 壓 或 真 空 度 來 表 示 壓 力 的 大 小 。 如 無 特 殊 說明 ， 以 后 提 到 的 壓 力 均 指 表 壓 力 或 真 空 度 。 1 、 彈 性 式 壓 力 儀 表 （ 1） 彈 簧 管 壓 力 表 （ 2） 電 接 點 壓 力 表 （ 3

7、） 壓 力 開 關 2 、 電 氣 式 壓 力 儀 表 壓 阻 式 、 應 變 式 、 電 容 式 、 電 感 式 （ 1） 電 容 式 差 壓 （ 壓 力 ） 變 送 器 （ 2） 智 能 型 （ 差 壓 ） 壓 力 變 送 器 8 常 用 彈 性 元 件 彈 性 元 件 是 彈 性 式 壓 力 儀 表 的 測 壓 敏 感 元 件 ， 是 壓 力 -位移 轉 換 元 件 ， 工 業(yè) 上 常 用 的 彈 性 元 件 有 膜 片 、 膜 盒 、 波 紋 管和 彈 簧 管 ， 結 構 如 圖 所 示 。(a)單 圈 彈 簧 管 （ b） 多 圈 彈 簧 管 （ c） 膜 片 (d)膜 盒 （ e）

8、 波 紋 管 圖 彈 性 元 件 結 構 圖二 、 彈 性 式 壓 力 儀 表 9 注 意 ： 1.不 同 材 料 、 不 同 結 構 的 彈 性 元 件 其 彈 性 特 性 不 同 ，產 生 的 彈 性 變 形 也 不 同 。 2.當 測 壓 范 圍 不 同 時 ， 所 用 的 彈 性 元 件 也 不 一 樣 。 1 0 1.彈 簧 管 壓 力 表 彈 簧 管 壓 力 表 ， 其 測 量 范 圍 廣 （ 10-4 103MPa） ,品 種規(guī) 格 多 ， 具 有 結 構 簡 單 、 使 用 方 便 、 精 度 較 高 、 堅 固 耐 用 、價 格 便 宜 的 特 點 。 因 而 被 廣 泛 地

9、 應 用 于 工 業(yè) 生 產 上 的 各 種壓 力 測 量 場 合 ， 并 在 長 期 發(fā) 展 過 程 中 ， 被 附 加 上 各 種 發(fā) 信裝 置 ， 用 于 進 行 壓 力 信 號 報 警 與 遠 傳 。 如 電 接 點 壓 力 表 、霍 爾 遠 傳 壓 力 表 、 光 電 編 碼 壓 力 表 等 。 下 面 以 單 圈 彈 簧 管壓 力 表 為 例 分 析 其 工 作 原 理 。 1 1 1 2 （ 1） 單 圈 彈 簧 管 壓 力 表 結 構 及 原 理 拉 桿調 整 螺 釘扇 形齒 輪彈 簧管 中 心齒 輪 儀 表 接 頭接 儀 表 指 針油 絲拉 桿 ： 當 彈 簧 管 產 生 形

10、 變 位 移 時 ，拉 桿 跟 隨 其 移 動 ， 它 的 另 一 端 與 扇形 齒 輪 相 連 。扇 形 齒 輪 ： 放 大 彈 簧 管 的 位 移 ， 在拉 桿 帶 動 下 ， 驅 動 中 心 齒 輪 。中 心 小 齒 輪 ： 相 連 在 儀 表 軸 心 內 ，在 圓 柱 齒 輪 軸 上 裝 有 指 針 ， 隨 扇 形齒 輪 帶 動 旋 轉 ， 從 而 驅 動 指 針 。油 絲 ： 油 絲 的 彈 性 拉 緊 圓 柱 齒 輪（ 中心 小 齒 輪 ） 以 消 除 齒 間 嚙 合 間 隙 。彈 簧 管 ： 感 受 壓 力 ， 形 變 產 生 位 移 ，帶 動 拉 桿 移 動 。 1 3 1）

11、單 圈 彈 簧 管彈 簧 管 是 壓 力 表 的 測 壓 元 件 ， 自 由 端 封 閉 ， 并 連 結 傳 動 機 構 ，用 來 輸 出 彈 簧 管 變 形 位 移 ； 固 定 端 與 壓 力 接 頭 焊 接 ， 并 固 定 于表 殼 上 ， 以 便 輸 入 被 測 壓 力 到 彈 簧 管 內 腔 。 1 4 2） 傳 動 放 大 機 構 包 括 拉 桿 、 扇 形 齒 輪 、 中 心 齒輪 、 調 整 螺 釘 及 游 絲 ， 簡 稱 為 機芯 。 在 這 里 ， 傳 動 放 大 機 構 的 作用 是 將 彈 簧 管 的 變 形 自 由 端位 移 加 以 放 大 ， 并 將 其 變 為 指

12、針5的 偏 轉 。： 彈 簧 管 自 由 端 B的 位 移 量 一 般 很 小 ， 直 接 顯 示有 困 難 ， 所 以 必 須 通 過 放 大 機 構 才 能 指 示 出 來 。 1 5 3） 指 示 機 構 包 括 指 針 5、 刻 度 盤 6等 ，其 作 用 是 指 示 被 測 壓 力 的 數 值 。4) 表 殼 包 括 殼 座 、 蓋 圈 、 表 玻 璃 等 。它 的 作 用 是 固 定 和 保 護 表 內 各 種 部件 。 1 6 （ 3） 彈 簧 管 的 材 料因 被 測 介 質 的 性 質 和 被 測 壓 力 的 高 低 而 不 同 ： 被 測 壓 力 小 于 20Mpa時 ，

13、采 用 磷 青 銅 ； 被 測 壓 力 大 于 20Mpa時 ， 采 用 不 銹 鋼 、 合 金 鋼 測 量 氨 氣 壓 力 時 ， 為 防 腐 蝕 采 用 不 銹 鋼 ； 測 乙 炔 時 ， 不 得 用 銅 質 彈 簧 管 ； 測 氧 氣 時 ， 彈 簧 管 不 得 沾 有 油 脂 或 用 有 機 材 料 附 件 ， 以 防出 現 爆 炸 危 險 。 測 量 含 硫 介 質 壓 力 時 ， 采 用 OCr1 5 Ni4 0 MoCuTiA1 B彈 性 合金 材 料 1 7 （ 4)彈 簧 管 壓 力 表 的 類 型 彈 簧 管 壓 力 表 的 規(guī) 格 很 多 。 按 其 精 度 等 級 可

14、分 為 ： 精 密 壓 力 表 (0.16、 0.2、 0.25級 ） 、標 準 壓 力 表 （ 0.35、 0.4級 ） 、 普 通 壓 力 表 （ 0.5、 1.0、1.5、 2.5級 ） 等 ； 按 其 用 途 可 分 為 ： 氧 氣 壓 力 表 、 氨 用 壓 力 表 、 車 用 壓 力 表等 ； 按 顯 示 及 信 號 方 式 分 ： 電 接 點 壓 力 表 、 遠 傳 壓 力 表 等 。 按 功 能 分 ： 耐 振 壓 力 表 、 耐 腐 蝕 壓 力 表 。 1 8 目 前 彈 簧 管 壓 力 表 的 制 造 已 經 系 列 化 ， 壓 力 表 的 測 量 上 限Pmax有 1.0

15、、 1.6、 2.5、 4.0、 6.0 x 10n五 個 系 列 ， 壓 力表 的 測 量 下 限 Pmin一 般 為 零 。 壓 力 表 常 見 型 號 ： Y-60、 Z-100、 YZ-150、 YB-150、 YX-100、 YXC-100、YTN-150等 1 9 工 業(yè) 生 產 中 ， 常 需 要 把 壓 力 控 制 在 某 一 范 圍內 。 否 則 ， 當 壓 力 高 于 或 低 于 規(guī) 定 數 值 時 ， 就 會 破壞 正 常 的 工 藝 條 件 ， 甚 至 可 能 發(fā) 生 事 故 。 利 用 電 接 點 信 號 壓 力 表 就 能 方 便 地 在 壓 力 偏離 正 常 波

16、動 范 圍 時 及 時 發(fā) 出 燈 光 、 聲 響 報 警 信 號 ，以 提 醒 操 作 人 員 注 意 ， 或 通 過 繼 電 器 實 現 對 壓 力 的自 動 控 制 。 2 0 在 普 通 彈 簧 管 壓 力 表的 基 礎 上 稍 添 部 件 ， 便 可成 為 電 接 點 信 號 壓 力 表 若 壓 力 降 到 下 限 值 時 ， 動觸 點 2與 靜 觸 點 1接 觸 ， 接通 了 信 號 燈 3的 電 路 。當 壓 力 超 過 上 限 值 時 ， 動觸 點 2和 靜 觸 點 4接 觸 ， 信號 燈 5的 電 路 被 接 通 。 2 1 在 石 油 、 化 工 等 工 業(yè)部 門 ， 磁

17、助 電 接 點 壓 力 表用 于 測 量 無 爆 炸 危 險 的 各種 流 體 介 質 的 壓 力 。 通 常 ， 磁 助 電 接 點 壓 力表 與 相 應 的 電 氣 器 件 (如繼 電 器 及 接 觸 器 等 )配 套使 用 ， 即 可 對 被 測 (控 )壓力 系 統(tǒng) 實 現 自 動 控 制 和 發(fā)信 (報 警 )的 目 的 。 2 2 3.壓 力 開 關壓 力 開 關 又 稱 為 壓 力 控 制 器 ， 是 一 種 簡 單 的 壓 力 控 制 裝 置 ，當 被 測 壓 力 達 到 額 定 值 時 ， 壓 力 開 關 可 發(fā) 出 警 報 或 控 制 信 號 。 2 3 三 、 電 氣 式

18、 壓 力 儀 表電 氣 式 壓 力 儀 表 是 一 種 能 將 壓 力 轉 換 成 電 信 號 進 行 傳輸 及 顯 示 的 儀 表 。特 點 ： 測 量 范 圍 較 廣 （ 7 10-5Pa 5 102MPa） 精 度 較 高 （ 可 達 0.2級 ） 可 遠 距 離 傳 送 信 號 （ 實 現 壓 力 自 動 控 制 、 報 警 ）種 類 ： 壓 阻 式 、 應 變 式 、 電 容 式 、 電 感 式 2 4 1、 電 容 式 差 壓 （ 壓 力 ） 變 送 器組 成 ： 測 量 部 分 放 大 部 分 測 量 部 分作 用 ： 被 測 差 壓 P 差 動 電 流 信 號 Id 放 大 部

19、 分 ： 電 流 放 大 電 路 ； 零 點 調 整 和 零 點 遷 移 電 路 ； 輸出 限 幅 電 路 ； 阻 尼 調 整 電 路 。組 成 ： 傳 感 器 測 量 線 路 指 示 器記 錄 儀控 制 器輔 助 電 源壓力 電量 2 5 測 壓 原 理 ： 利 用 彈 性 元 件 受 壓 變 形 來改 變 可 變 電 容 器 的 電 容 量 ， 然 后 通 過測 量 電 容 量 便 可 以 知 道 被 測 壓 力 的 大小 ， 從 而 實 現 壓 力 -電 容 量 轉 換 的 。電 容 式 壓 力 傳 感 器 可 分 為 三 種 類 型 :改變 面 積 式 ,變 介 電 質 的 變 間 隙

20、 式 (可 以用 空 氣 ,固 體 介 質 如 云 母 等 )和 變 極 間距 離 等 三 類 。1.電 容 式 壓 力 （ 差 壓 ） 變 送 器 P1-P2 = P 中 心 膜 片 變 形 位 移 電 容 量 變 化P1=P2時 ： C1=C2=K2 /d0K2 = S/4P1 P2時 ：測 量 膜 片 中 心 位 移 ： d = K 1 PK 1 彈 力 系 數當 P2是 大 氣 壓 時 ， 為 壓 力 傳 感 部 件 。 2 7 特 點 ：靈 敏 度 高 ， 量 程 寬 ，過 載 能 力 強 。 結 構 緊湊 ， 穩(wěn) 定 性 與 抗 振 性好 ， 測 量 精 度 高 ， 可達 0.2級

21、 。 應 用 廣 泛 ，輸 出 標 準 4 20mA DC電 流 信 號 。 2 9 2、 智 能 型 （ 差 壓 ） 壓 力 變 送 器A/D轉 換溫 度傳 感器 電 容式 傳感 器 傳 感 膜 頭 內 存?zhèn)?感 器 組 件壓 力 微 處理 器 D/A轉 換電 子板 模塊 內 存 數 字 通 信本 機 量程 和 零點 調 整 4 20mA電 子 組 件 3 0 傳 感 器 組 件 電 子 組 件 手 持 通 信 器 （ 手 操 器 ）功 能 : 組 態(tài) 組 態(tài) 模 擬 輸 出 參 數 LCD液 晶 表 頭 設 定 向 變 送 器 輸 入 信 息 性 數 據 重 設 量 程 變 送 器 的 校

22、 準 (驗 ) 自 診 斷 （ 當 出 現 問 題 時 ， 變 送 器 將 激 活 用 戶 選 定 的模 擬 輸 出 報 警 。 手 持 通 信 器 可 以 詢 問 變 送 器 ， 確 定 問 題 所 在 。變 送 器 向 手 持 通 信 器 輸 出 特 定 的 信 息 ， 以 識 別 問 題 ， 從 而 可 以 快 速 地 進 行 維 修 。 3 1 HART275手 操 器 3 2 數 字 輸 出 信 號 HART協 議 HART協 議 采 用 基 于 Bell202標 準 的 FSK頻 移 鍵 控 信 號 ， 在 低頻 的 4 20mA模 擬 信 號 上 疊 加 幅 度 為 0.5mA的

23、 音 頻 數 字 信 號 進行 雙 向 數 字 通 訊 ， 數 據 傳 輸 率 為 1.2Mbps。 由 于 信 號 的 平 均 值為 0， 不 影 響 傳 送 給 控 制 系 統(tǒng) 模 擬 信 號 的 大 小 ， 保 證 了 與 現 有模 擬 系 統(tǒng) 的 兼 容 性 。 3 3 3 4 智 能 型 差 壓 變 送 器 的 特 點 : 精 度 高 0.1% 0.2% , 0.075%； 測 量 范 圍 寬 ,量 程 比 可 達 40 1,50 1,100 1,甚 至 400 1； 溫 度 性 能 、 靜 壓 性 能 、 單 向 過 載 性 能 等 比 以 往 變 送 器 有 很 大提 高 ； 儀

24、 表 結 構 緊 湊 、 可 靠 性 高 、 體 積 小 ； 可 利 用 手 操 器 遠 方 設 定 儀 表 的 運 行 參 數 及 對 儀 表 進 行 校 準 、自 診 斷 等 ； 可 實 現 數 字 通 信 。 3 5 壓 力 變 送 器 （ ABB） 3 6 壓 力 變 送 器（ ROSEMOUNT） 3 7 下 游 開 關 閥平 衡 閥上 游 開 關 閥 放 空 閥液 晶顯 示 屏接 線 孔上 下 游導 壓 管 接 口ROSEMOUNT 差 壓 變 送 器生 產 廠 家 ： 美 國 ， 羅 斯 蒙 特 主 要 安 裝 地 點 ： 各 計 量 支 路 孔 板 閥 。測 量 范 圍 ：06

25、、 010、 030、 0-40、070、 0100、 0-160 Kpa。ROSEMOUNT差 壓 變 送 器 將 孔 板造 成 的 差 壓 ， 由 壓 力 信 號 變?yōu)?電 信 號 。 它 輸 出 的 信 號 為直 流 電 流 信 號 ， 大 小 為 420mA。 壓 力 變 送 器 的 取 氣 方 式 ： 壓 力 變 送 器 的 取 氣 分 兩 種 ， 第 一 種 是 壓 力變 送 器 取 氣 ， 見 示 意 圖 ： 差 壓 變 送 器 的 取 氣 差壓變送器使用時應注意問題：開啟表時：應先打開正壓閥1,再關閉平衡閥2，最后打開負壓閥3。停表時：應先關閉負壓閥3,再打開平衡閥2，最后關閉

26、正壓閥1。 4 1 四 、 壓 力 儀 表 的 使 用 及 注 意 事 項 4 2校 驗 ： 是 將 被 校 壓 力 表 與 標 準 壓 力 表 通 以 相 同 的 壓 力 ， 用 標 準表 的 示 值 作 為 真 值 ， 比 較 被 校 表 的 示 值 ， 即 可 確 定 被 校 表 的 誤差 ， 以 校 驗 被 校 表 的 精 度 、 變 差 等 性 能 。 校 驗 時 ， 所 選 標 準 表的 允 許 最 大 絕 對 誤 差 max應 小 于 被 校 表 允 許 最 大 絕 對 誤 差 max 的 三 分 之 一 ， 即 2、 壓 力 表 的 校 驗原 因 ： 彈 性 式 壓 力 計 經

27、 過 長 期 使 用 ， 會 由 于 彈 性 元 件 的 彈 性衰 退 而 產 生 緩 變 誤 差 ； 或 是 因 彈 性 元 件 的 彈 性 滯 后 和 傳 動 機構 的 磨 損 而 產 生 變 差 ； 還 會 由 于 使 用 溫 度 較 高 引 起 彈 性 元 件彈 性 模 數 變 化 產 生 附 加 誤 差 。 所 以 必 須 經 常 、 定 期 地 對 壓 力計 進 行 校 驗 ， 以 保 證 測 量 的 可 靠 性 。 4 3 3 、 壓 力 儀 表 的 安 裝 4 4 4 5 4 6 壓 力 儀 表 安 裝 示 意 圖 4 7 4 8 4 9 彈 簧 管 壓 力 表 耐 震 壓 力 表 謝 謝 ！