第二章压力.ppt

2 2压力检测方法与仪表 第二章 压力检测方法 液柱测压法弹性变形法电测压力法 压力检测仪表 弹簧管压力表霍尔式压力表 力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差压 压力 变送器 主要内容 差压 压力 变送器 压力的基本概念 垂直而均匀地作用在单位面积上的力 式中 压力 Pa 均匀垂直作用力 N 受力面积 m2 1Pa 1 10 3KPa 1 10 6MPa 单位 牛顿 米2 N m2 简称 帕 用符号 Pa 压力的几种表示形式 被测压力通常可表示为绝对压力 表压 负压 或真空度 三者之间的关系 压力检测方法及仪表 液柱测压法 根据流体静力学原理 将被测压力转换成液柱高度进行测量 常用的压力表有U形管压力表 单管压力表 斜管压力表和活塞式压力表等 测量原理 动画 U管压差计 弹性变形法 压力检测方法及仪表 将被测压力转换成弹性元件变形的位移 测量原理 弹性元件结构和特点 压力检测方法及仪表 当弹性元件在轴向受到外力作用时 就会产生拉伸或压缩位移 即 式中F 轴向外力x 位移C 弹性元件的刚度系数 式中A 弹性元件承受压力的有效面积p 被测压力 测量原理 x p 弹簧管压力表 压力检测方法及仪表 测压原理 播放动画 弹簧管压力仪表 组成 弹簧管 齿轮传动机构 指针 刻度盘及外壳 电测压力法 利用转换元件 如某些机械和电气元件 直接把被测压力变换为电信号来进行测量的 压力检测方法及仪表 测量原理 1 弹性元件附加一些变换装置 使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号 如电阻式 电感式 电容式 霍尔片式 应变式 振弦式等 2 非弹性元件组成的快速测压元件 主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关 如压电式 压阻式 压磁式等 电测压力法 压力检测方法及仪表 电容式测压原理 采用变电容原理 利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量 然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小 从而实现压力 电容转换的 定极板 弹性元件 动极板 被测压力 测量原理 1 电测压力法 压力检测方法及仪表 压电式测压原理 根据 压电效应 把被测压力变换为电信号的 a 单晶体 b 剖面图 c X截割的石英片 受力面积 作用在受力面积上的压力 压电常数 电荷数 播放视频 霍尔传感器 压力检测仪表 霍尔式压力表 压力检测方法及仪表 结构原理图 霍尔式压力表由单圈弹簧管的自由端安装在半导体霍尔元件上构成的 测压原理 利用霍尔片式传感器 根据半导体材料的霍尔效应的原理 实现压力 位移 霍尔电势的转换 播放视频 霍尔传感器 霍尔片 是一种半导体或化合物半导体转换元件 霍尔片 弹簧管 压力检测仪表 霍尔式压力表 压力检测方法及仪表 霍尔效应 把一块霍尔元件置于均匀磁场中 并使霍尔片与磁感应强度B的方向垂直 在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I 则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH 此电位差称为霍尔电势 c 线性非均匀磁场 霍尔效应示意图 压力检测仪表 霍尔式压力表 压力检测方法及仪表 K 霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量 在测量过程中 当控制电流I恒定 把被测压力p通入弹簧管 弹簧管自由端与霍尔片便一起在磁场中移动时 便可得到与弹簧管自由端位移成比例的霍尔电势 即 电动单元组合仪表 简称为DDZ仪表 差压 压力 变送器 作用 将各种物理量转换成统一的标准信号 差压变送器力平衡式变送器 位移平衡式变送器 气动单元组合仪表 简称为QDZ仪表 DDZ 型仪表为0 10mADC DDZ 型仪表为4 20mADC 20 100KPa 差压 压力 变送器 压力检测方法及仪表 力平衡式压力变送器 1 低压室2 高压室3 测量元件 膜盒 膜片 4 轴封膜片5 主杠杆6 过载保护片7 静压调整螺钉8 矢量机构9 零点迁移弹簧10 平衡锤11 量程调整螺钉12 检测片 衔铁 13 差动变压器14 副杠杆15 放大器16 反馈动圈17 永久磁钢18 电源19 负载20 调零弹簧 播放动画 压力检测仪表 压力检测方法及仪表 主杠杆 矢量机构将F1分解成F2和F3 副杠杆平衡 压力检测仪表 微位移式变送器 自学 压力检测方法及仪表 I0 1 测量部分 测量部分包括电容膜盒 高低压室及法兰组件等 测量原理 将被测压力的变化转换成电容量的变化 填充液 硅油 压力检测仪表 智能差压 压力 变送器 自学 压力检测方法及仪表 在普通压力传感器上增加微处理器特点 具有远程通讯的功能依靠手操通信器 用户可在现场或控制室设定变送器各种参数使用维护方便长期稳定工作 每5年才需校检一次 以3051C为例 组成 传感膜头 被测压力 A D转换 数字信号电子线路板 对信号进行修正 线性化处理 D A转换 4 20mA信号 压力检测方法及仪表 A D转换器 温度传感器 电容传感器 传感膜头内存修正系数膜头信号 微处理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信 电子板内存量程值变送器组态信息 D A转换 数字通信 本机量程和零点调整 手操器 传感膜头 电子线路板 4 20mA 3051C型智能变送器原理图 压力测量仪表的选用 压力检测方法及仪表 仪表种类和型号的选择工艺要求现场指示 远传指示 自动记录 自动调节或信号报警介质性质温度 粘度 脏污程度 腐蚀性 易燃性现场环境温度 湿度 有无振动 有无腐蚀性 仪表量程的确定化工自控设计技术规定 被测压力较稳定的情况 最大压力值应不超过满量程的2 3被测压力波动较大的情况 最大压力值应不超过满量程的1 2被测压力的最小值也不应低于全量程的1 3 仪表精度等级的选择 压力检测方法及仪表 有一台空压机的缓冲罐 其工作压力变化范围为13 5 16MPa 工艺要求最大测量误差为0 8MPa 并可就地观察及高低限报警 试选一合适的压力表 包括测量范围 精度等级 例题 解 空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力 根据就地观察及能进行高低报警的要求 可选用YX 150型电接点压力表 测量范围为0 40MPa 检验量程下限 被测压力的最小值不低于满量程的1 3 符合要求 仪表量程选择 最大引用误差 所以选择测量范围为0 40Mpa 精度等级为1 5级的YX 150型电接点压