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1、第二章第二章 压力检测压力检测第1页，共22页，编辑于2022年，星期二n n压力是重要的工业参数之一，正确测量和控制压力压力是重要的工业参数之一，正确测量和控制压力对保证生产工艺过程的安全性和经济性有重要意义。对保证生产工艺过程的安全性和经济性有重要意义。压力及差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测压力及差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测量中。量中。第2页，共22页，编辑于2022年，星期二压力检测主要研究内容：压力检测主要研究内容：n n压力检测仪表的分类压力检测仪表的分类压力检测仪表的分类压力检测仪表的分类n n机组用压力检测仪表机组用压力检测仪表机组用压力检测仪表机组用压力检测仪表
2、2.12.12.12.1 弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表2.2 2.2 电气式压力表电气式压力表 2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 电容式差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器 2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 应变片式压力传感器应变片式压力传感器2.3 2.3 2.3 2.3 智能型压力变送器智能型压力变送器智能型压力变送器智能型压力变送器2.42.4 压力表的选用压力表的选用第3页，共22页，编辑于2022年，星期二压力检测仪表的分类压力检测仪表的分类（1 1 1 1）弹性式压力表）弹性式压力表）弹性式压力表）弹性式压力表
3、它它它它是是是是将将将将被被被被测测测测压压压压力力力力转转转转换换换换成成成成弹弹弹弹性性性性元元元元件件件件变变变变形形形形的的的的位位位位移移移移进进进进行行行行测测测测量量量量的的的的。例例例例如如如如弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管压压压压力力力力计计计计、波波波波纹纹纹纹管管管管压压压压力力力力计计计计及及及及模模模模式式式式压压压压力力力力及及及及等。等。等。等。（2 2 2 2）电气式压力表）电气式压力表）电气式压力表）电气式压力表 它它是是通通过过机机械械和和电电气气元元件件将将被被测测压压力力转转换换成成电电量量(如如电电压压、电电流流、频频率率等等)来来进进行行测测量量的的仪仪表
4、表，例例如各种压力传感器和压力变送器。如各种压力传感器和压力变送器。第4页，共22页，编辑于2022年，星期二（3 3）活塞式压力表）活塞式压力表 它它是是根根据据水水压压机机液液体体传传送送压压力力的的原原理理，将将被被侧侧测测压压力力转转换换成成活活塞塞上上所所加加平平衡衡砝砝码码的的质质量量来来进进行行测测量量的的。它它的的测测量量精精度度很很高高，允允许许误误差差可可小小到到0.05%0.05%0.02%0.02%。但但结结构构较较复复杂杂,价价格格较较贵贵。一一般般作作为为标标准准型型压力测量仪器，来检验其他类型的压力计。压力测量仪器，来检验其他类型的压力计。返回返回返回返回第5页，
5、共22页，编辑于2022年，星期二机组用压力检测仪表机组用压力检测仪表 2.1 2.1 弹性式压力表弹性式压力表 弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性变形作为测量基础的。变形作为测量基础的。变形作为测量基础的。变形作为测量基础的。它结构简单，价格低廉，现场它结构简单，价格低廉，现场使用和维修都很方便，又有较宽的压力测量范围，因使用和维修都很方便，又有较宽的压力测量范围，因此在工程中获得了非常广泛的应用。此在工程中获得了非常广泛的应用。第6页，共22页，编辑于202
6、2年，星期二 采采用用不不同同材材料料、不不同同形形状状的的弹弹性性元元件件作作为为感感压压元元件件，可可以以适适用用于于不不同同场场合合、不不同同范范围围的的压压力力测测量量。目目前广泛使用的弹性元件前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。有弹簧管、波纹管和膜片等。有弹簧管、波纹管和膜片等。有弹簧管、波纹管和膜片等。图图2-1 2-1 弹性元件示意图弹性元件示意图 2.1.1 2.1.1 弹性元件弹性元件第7页，共22页，编辑于2022年，星期二 图图2-12-1给出了一些常用弹性元件的示意图。其中给出了一些常用弹性元件的示意图。其中波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量；单圈和多波纹膜
7、片和波纹管多用于微压和低压测量；单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。圈弹簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。第8页，共22页，编辑于2022年，星期二弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 弹弹簧簧管管压压力力表表在在弹弹性性式式压压力力表表中中更更是是历历史史悠悠久久，应应用用广广泛泛。弹弹簧簧管管压压力力表表中中压压力力敏敏感感元元件件是是弹弹簧簧管管。弹弹簧簧管管的的横横截截面面呈呈非非圆圆形形（椭椭圆圆形形或或扁扁形形），弯弯成成圆圆弧弧形形的的空空心心管管子子，如如图图2-22-2所所示示。管管子子的的一一端端为为封封闭闭，作作为为位位移移输输出出端端，另另
8、一一端端为为开开口口，为为被被测测压压力力输输入入端端。当当开开口口端端通通入入被被测测压压力力后后，非非圆圆横横截截面面在在压压力力p p作作作作用用用用下下下下将将将将趋趋趋趋向向向向圆圆圆圆形形形形，并并并并使使使使弹弹弹弹簧簧簧簧管管管管有有有有伸伸伸伸直直直直的趋势而产生力矩，其结果使的趋势而产生力矩，其结果使的趋势而产生力矩，其结果使的趋势而产生力矩，其结果使第9页，共22页，编辑于2022年，星期二图图2-2 2-2 单圈弹簧管结构单圈弹簧管结构弹簧管的自由端由弹簧管的自由端由B B移移至至B B 而产生位移，输而产生位移，输入压力越大，位移越大。入压力越大，位移越大。（动画）（
9、动画）第10页，共22页，编辑于2022年，星期二图图2-3 2-3 弹簧管压力表弹簧管压力表 返回返回返回返回第11页，共22页，编辑于2022年，星期二2.2.1 2.2.1 电容式压力变送器电容式压力变送器 2.2 2.2 电气式压力变送器电气式压力变送器 图图2-4 2-4 电容式压力变送器外形电容式压力变送器外形 第12页，共22页，编辑于2022年，星期二 其测量原理是将弹性元件的位移转换为电容量其测量原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。的变化。将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定将测压膜片作
10、为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造片的弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。成电容量发生变化。成电容量发生变化。成电容量发生变化。（动画）（动画）第13页，共22页，编辑于2022年，星期二图图2-5 2-5 电容式差压变送器测量部件电容式差压变
11、送器测量部件1-1-隔离膜片；隔离膜片；2 2，7-7-固定弧形电固定弧形电极；极；3-3-硅油；硅油；4-4-测量膜片；测量膜片；5-5-玻玻璃层；璃层；6-6-底座底座返回返回返回返回第14页，共22页，编辑于2022年，星期二n n应变效应应变效应 应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。电阻应变片有金属应变片电阻应变片有金属应变片电阻应变片有金属应变片电阻应变片有金属应变片(金属丝或金属箔金属丝或金属箔金属丝或金属箔金属丝或金属箔)和半导体和半导体和半
12、导体和半导体应变片式两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片应变片式两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片应变片式两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片应变片式两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片压缩应变时压缩应变时压缩应变时压缩应变时,其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得其阻值增加。应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得其阻值增加。应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得其阻值增加。应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输
13、出，并用毫伏计或其他记录仪显示相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪显示相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪显示相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪显示被测压力，从而组成应变片式压力表。被测压力，从而组成应变片式压力表。被测压力，从而组成应变片式压力表。被测压力，从而组成应变片式压力表。（动画）（动画）（动画）（动画）2.2.2 2.2.2 应变片式压力传感应变片式压力传感第15页，共22页，编辑于2022年，星期二n n应变片式压力变送器应变片式压力变送器有较好的动态性能，适用于快速有较好的动态性能，适用于快速有较好的动态性能，适用于快速有较好的动态性能，适用于快速变化
14、的压力测量。变化的压力测量。变化的压力测量。变化的压力测量。图图2-62-6应变式压力传感器示意图应变式压力传感器示意图 11应变筒应变筒;2;2外壳外壳;3;3密封膜片密封膜片 返回返回返回返回第16页，共22页，编辑于2022年，星期二2.32.3 智能型压力变送器智能型压力变送器 为适应现场总线控制系统的要求，近年来出现了为适应现场总线控制系统的要求，近年来出现了采用微处理器和先进传感器技术的智能变送器，有智采用微处理器和先进传感器技术的智能变送器，有智能温度变送器、智能压力变送器、智能差压变送器等。能温度变送器、智能压力变送器、智能差压变送器等。智能变送器可以输出数字和模拟两种信号，其
15、精度、智能变送器可以输出数字和模拟两种信号，其精度、稳定性和可靠性均比模拟式变送器优越，并且可以通稳定性和可靠性均比模拟式变送器优越，并且可以通过现场总线网络与上位计算机相连。智能变送器具有过现场总线网络与上位计算机相连。智能变送器具有以下以下特点：特点：特点：特点：第17页，共22页，编辑于2022年，星期二 测量精度高测量精度高。具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；其量程范具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；其量程范具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；其量程范具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；其量程范围为围为围为围为100:1100:1100:1100:1；具具有有温温度度、静静
16、压压补补偿偿功功能能（差差压压变变送送器器）和和非非线线性性校正能力（温度变送器），以保证仪表精度；校正能力（温度变送器），以保证仪表精度；具具具具有有有有数数数数字字字字、模模模模拟拟拟拟两两两两种种种种输输输输出出出出方方方方式式式式，能能能能够够够够实实实实现现现现双双双双向向向向数数数数据据据据通通通通讯；讯；讯；讯；通过手持通信器（手持终端）能对通过手持通信器（手持终端）能对通过手持通信器（手持终端）能对通过手持通信器（手持终端）能对1500m1500m1500m1500m之内的之内的之内的之内的第18页，共22页，编辑于2022年，星期二 现场变送器进行遥控操作。对现场变送器进行各
17、种工作参现场变送器进行遥控操作。对现场变送器进行各种工作参现场变送器进行遥控操作。对现场变送器进行各种工作参现场变送器进行遥控操作。对现场变送器进行各种工作参数的设定，远程组态调零、调量程和自诊断，维护和使数的设定，远程组态调零、调量程和自诊断，维护和使数的设定，远程组态调零、调量程和自诊断，维护和使数的设定，远程组态调零、调量程和自诊断，维护和使用十分方便。用十分方便。用十分方便。用十分方便。3051C 3051C 差压变送器是国内引进费希尔一罗斯蒙差压变送器是国内引进费希尔一罗斯蒙特公司技术而生产的另一种二线制变送器，它将输特公司技术而生产的另一种二线制变送器，它将输入的压力或差压信号转换
18、成入的压力或差压信号转换成4 420mA 20mA 直流电流或数直流电流或数字信号输出。字信号输出。第19页，共22页，编辑于2022年，星期二图图2-7 3051C2-7 3051C型差压变送器型差压变送器(4-20mA)(4-20mA)方框图方框图 返回返回返回返回第20页，共22页，编辑于2022年，星期二2.4 2.4 压力表的选用压力表的选用 压压力力表表的的选选用用主主要要包包括括仪仪表表型型式式、量量程程范范围围、精精度度和和灵灵敏敏度度、外外形形尺尺寸寸以以及及是是否否还还需需要要远远传传和和其其他他功功能能，如如指指示示、记记录录、报报警警、控控制制等等。选选用用的的依依据如下：据如下：（1）必必须须满满足足工工艺艺生生产产过过程程的的要要求求，包包括括量量程程和和精精度；度；（2）考考虑虑被被测测介介质质的的性性质质，如如温温度度、压压力力、粘粘度度、腐蚀性、易燃易爆程度等；腐蚀性、易燃易爆程度等；第21页，共22页，编辑于2022年，星期二（3）注注意意仪仪表表安安装装使使用用时时所所处处的的现现场场环环境境条条件件，如如环境温度、电磁场、振动等。环境温度、电磁场、振动等。返回返回返回返回第22页，共22页，编辑于2022年，星期二