压力检测仪表的校验与安装课件

1、项目一 压力检测仪表的校验与安装任务一弹簧管压力表的校验任务二电容式压力变送器的校验任务三智能变送器的安装返回下一页返回任务一弹簧管压力表的校验【任务描述】在学习弹簧管压力表工作原理、选型方法的基础上，掌握普通压力表的校验方法。【知识链接】弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。这种仪表具有结构简单、价格低廉、读数清晰、工作可靠、测量范围广以及有足够的精度等优点。一、弹性元件弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样，常用的几种弹性元件的结构如图1-3所示。任务一弹簧管压力表的校验1.

2、弹簧管式弹性元件弹簧管式弹性元件的测压范围较宽，可测量高达1 000 MPa的压力。单圈弹簧管是弯成圆弧形的金属管子，它的截面做成扁圆形或椭圆形，如图1-3（a）所示。当通入压力P后，它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管自由端位移较小，因此能测量较高的压力。为了增加自由端的位移，可以制成多圈弹簧管，如图1-3（b）所示。2.薄膜式弹性元件薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片式与膜盒式等。它的测压范围较弹簧管式的低。图1-3（c）为膜片式弹性元件，它是由金属或非金属材料做成的具有弹性的一张膜片（有平膜片与波纹膜片两种形式），在压力作用下能产生变形。有时也可以由两张金属膜片沿周围对焊起来，

3、成一薄壁盒子，内充液体（例如硅油），称为膜盒，如图1-3（d）所示。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验3.波纹管式弹性元件波纹管式弹性元件是一个周围为波纹状的薄壁金属筒体，如图1-3（e）所示。这种弹性元件易于变形，而且位移较大，常用于微压与低压的测量（一般不超过1 MPa）。二、弹簧管压力表弹簧管压力表的测量范围极广，品种规格繁多。按其所使用的测压元件不同，分为单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。按其用途不同，除普通弹簧管压力表外，还有耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。它们的外形与结构基本上是相同的，只是所用的材料有所不同。单圈弹簧管压力表是弹性式压力计的典型代表。若增加附加装置

4、，如记录机构、电气变换装置、控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、报警、自动控制等。弹性式压力计可以用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力，因此在工业上应用非常广泛。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验弹簧管压力表的结构原理如图1-4所示。弹簧管1是压力计的检测元件。图中所示为单圈弹簧管，它是一根弯成270圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，管子的另一端固定在接头9上。当通入被测压力P后，由于椭圆形截面在压力P的作用下，将趋于圆形，弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形。由于变形，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力P越大，产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B

5、的位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力P的大小，这就是弹簧管压力计的基本测量原理。弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。具体过程是这样的：弹簧管自由端B的位移通过拉杆2（见图1-4）使扇形齿轮3作逆时针偏转，于是指针5通过同轴的中心齿轮4的带动而作顺时针偏转，在面板6的刻度标尺上显示出被测压力P的数值。由于弹簧管自由端的位移与被测压力之间具有正比关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验游丝7用来克服因扇形齿轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。改变调整螺钉8的位置（即改变机械传动的放大系数）

6、，可以实现压力表量程的调整。在压力表使用过程中，常常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，生产过程有可能出现问题，甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。图1-5是电接点压力表的结构和工作原理示意图。压力表指针上有动触点2，表盘上另有两个可调节的指针，上面分别有静触点1和静触点4。当压力超过上限给定数值（此数值由静触点4的指针位置确定）时，动触点2和静触点4接触，红色信号灯5的电路被接通，使红灯发亮；若压力低到

7、下限给定数值时，动触点2与静触点1接触，接通了绿色信号灯3的电路。静触点1和4的位置可根据需要灵活调节。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验三、压力表的选用压力表的选用应根据对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析。选用压力表和选用其他仪表一样，一般应考虑以下几个方面的问题。1.仪表类型的选用仪表类型的选用必须满足使用要求。例如是否需要远传变送；被测介质的物理化学性质（诸如腐蚀性、温度高低、黏度大小、脏污程度、易燃易爆等）是否对测量仪表提出特殊要求；现场环境条件（诸如高温、电磁场、振动及现场安装条件等）对仪表类型是否有特殊要求等。总之，根据工艺要求正确选用仪表类型

8、是保证仪表正常工作的重要前提。例如普通压力表的弹簧管多采用铜合金，高压的也有采用碳钢的，而氨用压力表弹簧管的材料却都采用碳钢，不允许采用铜合金。因为氨气对铜的腐蚀极强，所以普通压力表用于氨气压力测量很快就会损坏。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验氧气压力表和普通压力表在结构和材质上完全相同，只是氧用压力表要严格禁油。因为油进入氧气系统会引起爆炸。所以氧气压力表在校验时，不能像普通压力表那样采用变压器油作为工作介质，并且氧用压力表在存放中要严格避免接触油污。如果必须采用现有的带油污的压力表测量氧气压力，使用前必须用四氯化碳反复清洗，认真检查直到无油污为止。2.仪表测量范围的确定仪表的测量范

9、围（measuring range）是指被测量可按规定精确度进行测量的范围，它是根据操作在测量压力时，为了延长仪表使用寿命，避免弹性元件因受力过大而损坏，压力表的上限值应该高于工艺生产中可能的最大压力值。根据“自控设计技术规定”，在测量稳定压力时，所选压力仪表的上限值应大于最大工作压力的1.5倍；测量脉动压力时，所选压力仪表的上限值应大于最大工作压力的2倍；测量高压压力时，所选压力仪表的上限值应大于最大工作压力的1.7倍。中需要测量的参数大小来确定的。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验为了保证测量值的精确度，所测的压力值不能太接近仪表的下限值，即仪表的量程不能选得太大，一般被测压力的最小

10、值应不低于仪表量程的1/3为宜。根据被测参数的最大值和最小值计算出仪表的上、下限后，还不能以此数值直接作为仪表的量程范围。因为仪表标尺的极限值不是任意取一个数字都可以的，它是由国家主管部门用规程或标准规定的。因此，选用仪表量程范围时，也只能按照仪表选型样本中的数值选取。普通压力表的主要技术指标见表1-1。仪表精确度等级的选取仪表精确度是根据允许的最大测量误差来确定的。计算公式为 上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验计算结果去掉和%，如果数值恰好在国家规定的精度等级上（一般工业用仪表的精度等级是：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0），则这个数值就是所要的精度等级。如果数值

11、不在国家规定的精度等级上，则分两种情况：一种情况是选新表的精度等级，应该选精度等级高的一级；另一种情况是确定现有仪表的精度等级，应该选精度等级低的一级。一般来说，所选用的仪表越精密，则测量结果越精确、可靠。但越精密的仪表，一般价格越贵，操作和维护越复杂。因此，在满足工艺要求的前提下，应尽可能选用精确度较低、价廉耐用的仪表。【任务实施】弹簧管压力表的校验在对弹簧管压力表进行校验前应按照国家计量检定规程对仪表进行必要的检查，以确定仪表是完好的。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验如图1-6所示的压力校验台为校验压力表的典型设备，校验过程如下。（1）将压力表校验台平放在工作台上。（2）将工作液注

12、入油杯。打开针阀6，摇动手轮4，将手摇泵3活塞推到底部。旋开油杯阀2，揭开油杯盖，将工作液注满油杯1。关闭针阀6，反向旋转手轮4，将工作液吸入手摇泵3（应使油杯内有适量工作液），装上油杯盖和油杯阀。（3）排除传压系统内的空气。关闭油杯阀2，打开针阀6，轻摇手轮4，直至看到两压力表接头处有工作液即将溢出时，关闭针阀6，打开油杯阀2，反向旋转手轮4，给手摇泵补充工作液，再关闭油杯。（4）校验。按图将被校表和标准表分别安装在校验台上。打开针阀，用手摇泵加压即可进行压力表的比较校验。上一页下一页返回任务一弹簧管压力表的校验校验时，先检查压力偏差，如合格，即可校验各点（表测量范围的25%，50%，75%

13、三处），先做线性刻度校验，再做刻度上限耐压检定3 min。每个校验点应分别在轻敲表壳前后两次读数，然后记录被校表轻敲后示值、标准表示值、标准表示值和轻敲位移量。以同样方式做反行程校验和记录。计算各点的绝对误差和变差，找出最大绝对误差和最大变差，填入表1-2中。将最大绝对误差和最大变差与被校仪表的允许误差比较，判断被校仪表是否合格。（5）校验结束。校验结束后应转动手轮，使标准表和被校表指针回零，哪块仪表指针先回零，就先关闭哪块仪表下方的针阀，然后再转动手轮，使另一块仪表的指针也回零，关闭其下方的针阀。两个针阀全部关闭后，打开油杯阀，转动手轮，将手摇泵中的工作液送回油杯中，然后关闭油杯阀，校验完毕

14、。上一页返回任务二电容式压力变送器的校验【任务描述】在学习电容式压力（差压）变送器工作原理、选型方法的基础上，掌握压力变送器的校验方法。【知识链接】电气式压力计的作用是把压力信号检测出来，并转换成电信号输出。如果输出信号被进一步变换为标准电信号，压力传感器又称为压力变送器。标准信号是指物理量的形式和数值都符合国际标准的信号。例如直流电流420 mA、空气压力0.020.1 MPa都是当前通用的标准信号。1151系列电容式压力（差压）变送器是典型代表。下一页返回任务二电容式压力变送器的校验一、电容式差压变送器的结构及工作原理1151系列电容式压力（差压）变送器是目前工业生产中应用最多又非常成熟的

15、一种电气式压力检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等一系列优点。1151系列电容式压力（差压）变送器为两线制传输仪表，其信号线和电源线是公用的。它由测量和转换两部分组成，测量部分包括高低压两侧隔离膜片、高低压测量室、测量膜片和法兰组件等，其作用是将被测压力、差压转换成差动电容值；转换部分由测量电路组件和壳体组成，其作用是将中间电量参数（差动电容值）转换成标准的420 mA DC电流输出，并附有调零、调量程、调阻尼、调迁移等装置。1151系列电容式压力（差压）变送器外形如图1-7所示。上一页下一页返回任务二电容式压力变送器的校验电容式压力（差压）变送

16、器是将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量的。图1-8是电容式差压变送器测量部分的测量原理图，将左右对称的不锈钢底座的外侧加工成环状波纹沟槽，并焊上波纹隔离膜片。基座内侧有玻璃层，基座和玻璃层中央有孔道相通。玻璃层内表面磨成凹球面，球面上镀有金属膜，此金属膜层有导线通往外部测量电路，构成电容的固定极板。在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为左右两个电容的公用中央动极板。在由测量膜片和两侧隔离膜片形成的封闭空腔中充满硅油，用来传递隔离膜片传来的压力信号。上一页下一页返回任务二电容式压力变送器的校验当被测压力P1、P2分别加于左右两侧的隔离膜片时，通过硅油将压力分别传递到测量膜片上

17、从而产生差压，使测量膜片向压力小的一侧弯曲变形，引起中央动极板（即测量膜片）与两边固定极板间的距离发生变化，因而两侧电容的电容量不再相等，其中一个增大、另个减小。电容的变化量通过引线传至测量电路，通过测量电路的检测和放大，输出一个与差压成正比的420 mA直流电信号。电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，过载后的恢复特性很好，这样大大提高了过载承受能力。与力矩平衡式变送器（已淘汰）相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性、抗振性好，测量精度高，可达0.2级。上一页下一页返回任务二电容式压力变送器

18、的校验二、1151电容式压力（差压）变送器选型1151电容式压力（差压）变送器选型表见表1-3。【任务实施】1151电容式压力变送器的校验（1）如图1-9所示，准备标准压力信号发生器、标准电流表、电阻箱（或250 电（2）将压力变送器按图1-10接线，检查线路是否正确。阻）、24 V DC电源、连接件以及导线等。（3）将压力变送器取压室开放通大气，接通电源稳定3 min后，将阻尼时间置于最小，此时变送器输出应为4 mA，否则调整零点螺钉，使之输出为4 mA。（4）给压力变送器输入量程上限压力，变送器输出应为20 mA，若有偏差，调整量程螺钉，使之输出为20 mA。上一页下一页返回任务二电容式压

19、力变送器的校验（5）重复步骤（3）、（4），直到符合要求为止。变送器需要进行零点迁移时应给仪表施加测量初始压力，调整零点螺钉使之输出为4 mA。如果调整零点螺钉达不到要求，应调整零点迁移螺钉，直到符合要求为止。（6）将变送器测量范围分为4等份，按0，25%，50%，75%，100%逐点输入压力信号，变送器的输出信号值应在误差允许范围内。若超差，反复调整零点、量程，直至符合要求。（7）将校验数据填入表1-4所示的校验单内，并计算出变送器的最大绝对误差和最大变差，再根据仪表量程计算出仪表的允许误差和精度等级，判断仪表是否合格，给出校验结论。上一页返回任务三智能变送器的安装【任务描述】本任务主要目的

20、是掌握压力仪表的安装方法。【知识链接】智能式变送器是在普通模拟式变送器的基础上，增加微处理器而形成的一种智能式检测仪表。实际应用的智能变送器种类很多，结构各有差异。按照被检测变量的不同，分为智能压力变送器、智能差压变送器和智能温度变送器等。一、智能变送器的特点与普通的模拟式变送器相比较，智能式变送器具有下述主要特点。（1）性能稳定，可靠性好，测量精度高，基本误差仅为0.1%。（2）量程范围可达1001，有较宽的零点迁移范围。下一页返回任务三智能变送器的安装（3）具有温度、静压自动补偿功能，在检测温度时，可对非线性进行自动校正。（4）具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通信，可以与现场总

21、线网络和上位计算机相连。（5）可以进行远程通信，通过手持通信器（手操器），使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式报警等多种功能，简化了调整、校验与维护过程，使维护和使用都十分方便。二、智能变送器的结构原理智能变送器从整体上来看，由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括传感器部分、微处理器电路、输入输出电路、人机联系部件等；软件部分包括系统程序和用户程序。不同品种和不同厂家的智能变送器的组成基本相同，只是在传感器类型、电路形式、程序编码和软件功能上有所差异。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装智能变送器从电路结构上来看，包括传感器部件和电子部件两部分。传感器部分视变送器的功能和设计原理不同

22、而不同，例如可以是热电偶或热电阻的温度变送器，也可以是电容式或压阻式压力（差压）变送器等。变送器的电子部件均由微处理器、模数转换器和数模转换器等组成。不同产品和不同厂家，在电路结构上也不完全相同。如图1-11所示为3051C型智能差压变送器原理方框图，如图1-12所示为3051智能压力变送器外形图。该型智能变送器包括变送器和手持通信器（手操器）。变送器由传感膜头和电子线路板组成。被测压力通过电容传感器转换为与之成正比的差动电容信号。传感膜头同时进行温度测量，用于补偿温度变化的影响。上述电容和温度信号通过A/D转换器转换为数字信号，输入到电子线路板模块。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装在制

23、造厂的特性化过程中，所有的传感器都经受了整个工作范围内的压力与温度循环测试。根据测试数据所得到的修正系数，都储存在传感膜头的内存中，从而可保证变送器在运行过程中能精确地进行信号修正。电子线路板模块接收来自传感膜头的数字输入信号和修正系数，然后对信号加以修正与线性化。电子线路板模块的输出部分将数字信号转换成420 mA DC电流信号，并与手持通信器进行通信。在电子线路板模块的永久性EEPROM存储器中存有变送器的组态数据，当遇到意外停电，其中数据仍被保存，恢复供电之后，变送器能立即工作。 数字通信格式符合HART协议，该协议使用了工业标准Bell202频移调制（FSK）技术。通过在420 mA

24、DC输出信号上叠加高频信号来完成远程通信。制造厂采用这一技术，能在不影响回路完整性的情况下实现同时通信和输出。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装手持通信器如图1-13所示，其上带有键盘及液晶显示器，它可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室中，接在变送器的信号线上进行远程设定及检测。为了便于通信，信号回路必须有不小于250 的负载电阻。其连接示意图如图1-14所示。手持通信器能够实现下列功能。（1）组态。组态可分为两部分。首先，设定变送器的工作参数，包括测量范围、线性或平方根输出、阻尼时间常数、工程单位选择；其次，可向变送器输入信息性数据，以便对变送器进行识

25、别与物理描述，包括给变送器指定工位号、描述符等。（2）测量范围的变更。当需要更改测量范围时，不需到现场调整。（3）变送器的校准。包括零点和量程的校准。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装（4）自诊断。变送器可进行连接自诊断。当出现问题时，变送器将激活用户选定的模拟输出报警。手持通信器可以询问变送器，确定问题所在。变送器向手持通信器输出特定的信息，以识别问题，从而可以快速地进行维修。由于智能变送器具有较好的总体性能及长期稳定工作能力，所以每五年才需校验一次。手持通信器与智能型变送器配合使用，可远离生产现场，尤其是危险或不易到达的地方，给变送器的运行和维护带来了极大的方便。【任务实施】压力计的安

26、装压力计的安装正确与否，会直接影响到测量的准确性和压力计的使用寿命。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装1.测压点的选择所选择的取压点应能反映被测压力的真实大小。（1）要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。（2）测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有凸出物或毛刺。（3）测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。2.导压管铺设（1）导压管粗细要合适，一般内径为610 mm，长度应尽可能短，最长不得超过50 m，以减少压力指示的迟缓。如超过50 m，应选用能远距离传送的压力计。上一页下一页返回任务三智能变送器的安装（2）导压管水平安装时应保证有110120的倾斜度，以利于积存于其中的液体（或气体）排出。（3）当被测介质易冷凝或冻结时，必须加保温伴热管线。（4）取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计