2022年压力测量及变送

1、第二章 压力测量及变送弹性式压力计压力、差压变送器压力仪表的选用与校验小 结 第一节 弹性式压力计 工作原理：利用各种弹性元件受压后产生弹性变形(位移) 测量压力。 一、弹性元件 常用弹性元件: 弹簧管、膜片、膜盒、波纹管。材料: 铍青铜、磷青铜、不锈钢、 橡胶膜片等。返回第一节 弹性式压力计仪表由测量系统、指示部分和表壳部分等组成。 二、弹簧管压力计 表壳部分表盖、玻璃和罩壳等组成。测量系统接头、弹簧管和齿轮传动机构等组成。指示部分分度盘、指针组成。返回第一节 弹性式压力计1. 测量元件（弹簧管） 结构：扁平、中空，截面为扁圆或椭圆形。 一端固定(测量端)一端封闭(自由端), 弧度270。

2、材料：一般为铜或铜合金。测量氨介质须用氨用压力表； 测氧气时，不得沾有油脂或有机物。 作用：感受压力信号，并转换为位 移信号。 原理： k1 与弹簧管横截面几何形状(椭 圆度、角度)、刚度等有关。返回第一节 弹性式压力计结论： (1) 若弹簧管横截面几何形状一定、刚度一定，则 可据位移x变化测量压力P。 (2) 若弹簧管横截面几何形状一定、P一定，则 (3) 若弹簧管刚度一定、P一定，则 弹簧管长度- x，用于小量程（多圈弹簧管） 弹簧管将被测压力转换成自由端位移 x ，但灵敏度低，需要对其进行放大。返回P x刚度 x量程截面几何形状改变- x、量程改变第一节 弹性式压力计2. 齿轮传动放大机

3、构 (1) 第一次放大(杠杆) 转过的角度相等： OA OB L x (2) 第二次放大(中心齿轮)两齿轮啮合，走过弧长相等：实现转角的放大(弧长不变)。OAr 实现弧长的放大。返回第一节 弹性式压力计(3) 第三次放大（指针）转过的角度相等： 实现弧长的放大（转角不变）。 结论： 弹簧管返回指针位移与压力成正比。第一节 弹性式压力计 讨论： () 零点调整 改变指针初始位置或表盘位置（标准表可调整表盘位置）。() 量程调整 可通过调整OB，改变B点位置实现。返回第一节 弹性式压力计3. 游丝 克服因扇形齿轮和中心齿轮的间隙所产生的仪表变差。 返回第一节 弹性式压力计三、电接点压力表 与相应的

4、电气器件配用，可对被测压力系统实现自动控制和发信（报警）。工作原理：当指针上的动触点与设定指针的静触点接触时，控制系统的电路断开或接通，达到自动控制和发信的目的。返回第一节 弹性式压力计四、常用压力表型号YX-电接点压力表 YB-标准表YO-氧用压力表 YY-乙炔压力表YA-氨用压力表返回第一节 弹性式压力计优点：简单可靠；价格低廉；精度高， 测量范围宽 （-0.1103MPa）；缺点：只能就地显示或报警。 - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa (n为正、负自然整数)国家规定的压力仪表测量范围：国家规定的精度等级： 0.01

5、、0.02、0.05、0.1、0.16、 0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。返回第二节 压力、差压变送器 一、变送器的作用 将被测参数（P、L、T、F ）转换成标准统一信号（420mA、20100kPa、010mA等）远传，供显示、记录、控制、运算、报警等。差压温度液位流量电流含水率.压力变 送 器显示记录控制现 场控制室返回第二节 压力、差压变送器 二、变送器的输入输出关系 输入：XminXmax变送器测量范围 L =XmaxXmin 变送器量程 输出：YminYmax 输出信号范围 不同类型的变送器，其能源及输出的标准信号范围不同。 输出信号 能源气动变送器： 2

6、0100kPa 140kPa 70年代-80年代中电动变送器: 电型 010mA； 220VAC 80年代中-90年代初 电型 420mA 24VDC 90年代初- 其他类型变送器的输入X和输出Y一般为线性关系。 返回第二节 压力、差压变送器 例1：一电型压力变送器，测量范围210MPa，测得信号为12mA时，所测压力是多少MPa? 当所测压力为7.6MPa时，输出为多少mA?变送器输出与测量值的换算：测量值与变送器输出的换算： 各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。返回第二节 压力、差压变送器 三、变送器的连线方式 1. 四线制现场控制室四线制变送器 四根导线与变送器相连。 两根为

7、电源线，两根为信号线。 电动 电动电源： 220VAC 24VDC信号： 010mA 420mA2. 二线制现 场控制室二线制变送器 两根导线与现场变送器相连。 既是电源线又是信号线，电源与负载串联接入变送器。 电源：24VDC 信号：420mA前者电缆成本高、故障率高。返回第二节 压力、差压变送器四、电容式压力（差压）变送器1. 测压部件 由中心感压膜片(动电极) 与正负压两侧弧形电极（固定电极）形成电容Ci1、Ci2。P1=P2 时： Ci1，Ci2感压膜片产生位移，实现由差压向电容的转换。 测压部件结构图 Ci2Ci1d2d1返回P 0时：第二节 压力、差压变送器 测压部件等效电路图差动

8、电容的相对变化值与被测差压成正比。 2. 传送部分 任务是将 转换成标准信号420mADC电流输出。 K1由电极面积与刚度决定的系数。 返回第二节 压力、差压变送器 1151电容式差压变送器返回3051电容式差压变送器返回第二节 压力、差压变送器 第三节 压力仪表的选用与校验 1. 测量范围的选择稳定压力： K = 3/2 脉动压力： K = 2 高压(10MPa)：K = 5/3根据被测压力的最大、最小值求出仪表的上、下限。P = K P测P测 被测压力值国家规定的压力仪表测量范围： - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa

9、(n为正、负自然整数)即 Pmax P ，且 P测min1/3（Pmin Pmax） 据计算值，在国家规定测量范围中选择 P值，且满足被测压力最小值不应低于仪表测量范围的1/3。一、压力仪表的选用返回2. 精度等级的选择国家规定的精度等级： 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。 根据工艺允许的最大绝对误差和选定的仪表量程，计算仪表qmax，在国家规定的精度等级中确定精度。3. 仪表类型的选择 所选精度等级加上“”、“”后应小于或至少等于工艺允许的仪表最大引用误差qmax 。 根据被测介质的性质、是否提出特殊要求、是否需信

10、号远传以及现场环境条件等对仪表类型进行选择。 第三节 压力仪表的选用与校验 q允 qmax返回例2 ：需要就地测量某储罐的压力，被测介质的工作压力为6.0MPa，要求最大测量误差不能超过被测压力的2%，仪表应如何选择？ 解：普通弹簧管压力表。 测量范围选择：因为测量的储罐压力变化应比较平稳，则精度选择：根据题意，工艺所允许的最大绝对误差为 仪表要求最大引用误差为： 仪表允许最大引用误差为： 选择结果：普通弹簧管压力表，测量范围010MPa, 精度1.0级。 第三节 压力仪表的选用与校验 测量范围：010MPa精度应为：1.0级返回选择类型：作为就地指示表，没有其它特殊要求。 某测温仪表的测量范

11、围为01000, 据工艺要求温度测量误差不得超过7, 应如何选择仪表精度才能满足要求?结论: q允 qmax 且 q允 hmaxq允 qmax 且 q允 hmax根据工艺要求选择仪表精度等级: 去掉“”与“”号，此值介于0.5和1.0级之间，若选择等级1.0级的仪表，其允许误差为1.0，超过工艺允许的最大误差。仪表允许的最大引用误差应为:例3：根据仪表校验数据确定精度等级:故应选择 0.5 级精度。 第三节 压力仪表的选用与校验 返回二、校验 1. 校验方法 第三节 压力仪表的选用与校验 (1) 将被校表的示值与标准压力比较。(2) 将被校表与标准表示值在相同条件下进行比较。 标准表允许绝对误

12、差应小于等于被校表允许绝对误差的1/3。标准仪表的选择原则： 要求标准表的测量上限应比被校表大一档。a标允（1/3）a被允返回3. 校验方法 第三节 压力仪表的选用与校验 平衡关系为 A 测量活塞截面积；W、W0 砝码和测量活塞(托盘)重量；P 被测压力。 活塞式压力计2. 校验仪器(1) 在被校表的测量范围内均匀选择 5点以上，并应包括上、下限;(2) 确保得到正、反行程误差;(3) 为减小读数误差, 误差值应在标准表上读取;(4) 根据校验数据处理, 最终按精度等级要求得出结论。返回活塞式压力计 例4：010MPa、2.5级压力表，使用一段时间后，需检验其是否合格，请选用合适的标准表。对压力表进行校验的数据如下，判断是否合格？标准表：测量范围016MPa，精度0.5级。 第三节 压力仪表的选用与校验 amax=0.16MPamax =0.2MPa满足q允 qmax 和 q允 hm