压力检测及仪表

第2章压力检测及仪表★2.1概述★2.2弹性式压力计★2.3电气式压力计霍尔片式压力传感器压变片式压力传感器压阻式压力传感器力矩平衡式压力变送器电容式压力变送器★2.4压力计的选用及安装2.1概述★压力是化工生产过程中重要的操作参数之一高压聚乙烯150MPa合成氨15Mpa或32Mpa减压蒸馏低于大气压压力不符合要求，影响生产效率，降低产品质量，甚至造成严重的生产事故★有些其他参数的测量，如物位、流量，往往通过测量压力或差压来进行的2.1概述★定义：均匀而垂直作用于单位面积上的力★压力测量单位：1N/m2=1帕斯卡(Pa)★压力的表示方法：绝对压力表压负压（真空度）P表压＝P绝对压力－P大气压力P真空度＝P大气压力－P绝对压力大气压力线P绝压P表压P负压（真空度）P绝压绝对压力线012.1概述★压力检测仪表的转换原理液柱式压力计依据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度进行测量弹性式压力计将被测压力转换成弹性元件的位移进行测量电气式压力计通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量活塞式压力计根据液体传送压力的原理，将被测压力转换为活塞上所加平衡砝码质量进行测量2.2弹性式压力计★弹性式压力计的定义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★特点结构简单，使用可靠，读数清晰，价格低廉测量范围宽，并具有足够的精度若增加附加装置，可实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等2.2弹性式压力计一．弹性元件1弹簧管式弹性元件(a)(b)2薄膜式弹性元件(c)(d)3波纹管式弹性元件(e)2.2弹性式压力计二．弹簧管压力计1弹簧管压力计的分类按测压元件单圈/多圈弹簧管压力表按用途普通弹簧管压力表耐腐蚀的氨用压力表禁油的氧气压力表2.2弹性式压力计2．弹簧管压力计的测压原理当弹簧管的固定端通入被测压力后，由于椭圆形截面在压力的作用下将趋向圆形，弯成圆弧形的弹簧管随之向外挺直扩张变形。由于变形，其弹簧管的自由端产生位移，输入压力与自由端的位移成正比。测得自由端的位移量，就能反应压力的大小2.2弹性式压力计2.2弹性式压力计2.3电气式压力计★基本原理被测压力通过敏感元件传换成一个与压力有确定关系的电量进行压力测量★测量范围较广，7E-5Pa至5E+2Mpa★允许误差可至0.2%★可以远传，实现压力自动控制和报警2.3电气式压力计★组成压力传感器、测量电路和信号处理装置当输出电信号转换为标准信号时，称为变送器传感器测量电路指示器记录仪控制器压力电量辅助电源2.3电气式压力计一．霍尔片式压力传感器1．测量原理根据霍尔效应制成，即利用霍尔元件将压力引起的弹性元件的位移转换为霍尔电势，从而实现压力的测量2.3电气式压力计★霍尔效应BIRUHH霍尔电势选定了霍尔元件，保持恒定电流，在非均匀磁场中，根据位置不同，所受到的磁感应强度不同，从而实现了位移-电势的线性转换2.3电气式压力计2．工作过程2.3电气式压力计二．应变片式压力传感器1．测量原理金属导体或半导体受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也随着发生变化，称为“应变效应”应变片电阻值的变化通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，从而显示出被测压力2.3电气式压力计2．工作过程2.3电气式压力计三．压阻式压力传感器1．测量原理采用单晶硅为弹性元件，在单晶硅膜片上，在特定方向扩散一组等值电阻，并连成桥路。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应电压输出信号2.3电气式压力计2．工作过程2.3电气式压力计四．DDZ-III型力矩平衡式差压变送器1．测量原理典型的自平衡检测仪表采用负反馈的工作原理克服元件材料、加工工艺等不利因素的影响，具有较高的测量精度直流24V供电，输出4~20mADC，两线制，本质安全防爆2.3电气式压力计2．工作过程2.3电气式压力计五．电容式差压变送器1．测量原理先将差压变化转变为电容量的变化，然后进行测量开环检测仪表直流24V供电，输出4-20mADC，两线制2.3电气式压力计2．工作过程2.3电气式压力计六．智能压力变送器1．定义在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表2．特点可以进行远程通信，利用手持通信器对现场变送器进行运行参数的选择和标定精确度高，使用与维护方便通过组态编程，具有自修正、自补偿、自诊断及错误告警等多种功能，提高了变送器的精度，简化了调整、校准和维护过程2.4压力计的选用及安装一．压力计的选用压力表的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，针对具体情况做具体分析，在满足工艺要求的前提下，应本着节约的原则全面综合的考虑2.4压力计的选用及安装1．仪表类型的选用信号使用压力检测信号是作为指示用还是控制用，是否要求与计算机或其它智能仪表通讯被测介质性质腐蚀性、温度、粘度、脏污程度、易燃易爆性能现场环境条件高温、电磁场、振动及现场安装条件等2.4压力计的选用及安装★氨用压力表氨用压力表弹簧管的材料却采用碳钢，不允许采用铜合金。因为氨对铜的腐蚀性极强，所以普通压力表用于氨压力测量时很快就会损坏。★氧气压力表与普通压力表在结构和材质上完全相同，只是测量氧所用的压力表禁油，因为油进入氧气系统易引起爆炸。氧气压力计在校验时，不能像普通压力计那样采用变压器油作为工作介质，并且氧气压力计在存放中要严格避免接触油污2.4压力计的选用及安装2．仪表测量范围的确定根据“化工自控设计技术规定”上限值测量稳定压力，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压时，最大被测压力不应超过测量上限值的3/5下限值一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的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，根据国家标准取相邻大一级的系列值2.4压力计的选用及安装3．仪表精度级的选取★仪表的精度主要是根据生产允许的最大测量误差来确定，选择过高精度等级会造成不必要的浪费★在满足工艺要求的前提下，应尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表就地指示用弹性压力表，选用1.0、1.5或2.5级压力变送器精度为0.2级～0.5级2.4压力计的选用及安装例：某台往复式压缩机出口压力范围为25~28MPa，测量误差不得大于1Mpa，工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围MPapp562282max1316025解：往复式压缩机出口压力脉动较大，选择仪表的上限值为根据就地观察及高低限报警的要求，可查的选用YX-150型电接点压力表，测量范围0-60MPa被测压力最小值不低于量程1/3，允许选择YX-150型电接点压力表，测量范围0~60Mpa，精度等级为1.5计算允许误差精度为1.5级可以满足误差要求%67.1%1006012.4压力计的选用及安装二．压力计的安装压力计的安装与否，直接影响到测量结果的准确性和压力计的使用寿命，包括测压点的选择、导压管铺设、压力仪表的安装等内容。2.4压力计的选用及安装1．测压点的选择要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分又、死角或其他易形成旋涡的地方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保持平齐，不应有凸出物或毛刺测量液体压力时，取压点应在管道的下部，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2.4压力计的选用及安装2．导压管铺设导压管粗细要合适，一般内径为6~10mm，长度应尽量短，最长不得超过50m。导压管水平安装时应保证有(1:10)~(1:20)的倾斜度,以便于积存液体(或气体)的排出当被测介质易冷凝或冻结时，须加设伴热管线取压点到压力仪表之间应装有切断阀，以备检修压力仪表，切断阀应装在靠近取压点的地方2.4压力计的选用及安装3．压力仪表的安装压力仪表应安装在易观察和检修的地方。安装地点应力求避免振动和高温影响。测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与测压元件接触。测量有腐蚀性介质的压力，应加装有中性介质的隔离罐。2.4压力计的选用及安装2.4压力计的选用及安装压力表的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料作为密封垫片以防泄漏。当被测压力较小，而压力表与取压点又不在同一高度时，由高度差而引起的测量误差应按Δp＝±Hρg进行修正。为安全起见，测量高压的压力仪表除选用有通气孔的以外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，防止发生意外。