第二章压力检测

第二章压力检测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。压力及差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测量中。压力检测主要研究内容：压力检测仪表的分类机组用压力检测仪表2.1弹性式压力表2.2电气式压力表2.2.1电容式差压变送器2.2.2应变片式压力传感器2.3智能型压力变送器2.4压力表的选用压力检测仪表的分类（1）弹性式压力表它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计及模式压力及等。（2）电气式压力表它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量(如电压、电流、频率等)来进行测量的仪表，例如各种压力传感器和压力变送器。（3）活塞式压力表它是根据水压机液体传送压力的原理，将被侧测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。它的测量精度很高，允许误差可小到0.05%～0.02%。但结构较复杂,价格较贵。一般作为标准型压力测量仪器，来检验其他类型的压力计。返回机组用压力检测仪表2.1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变形作为测量基础的。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，因此在工程中获得了非常广泛的应用。采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压元件，可以适用于不同场合、不同范围的压力测量。目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。pxpx平薄膜波纹膜xp波纹管px单圈弹簧管xp多圈弹簧管图2-1弹性元件示意图2.1.1弹性元件图2-1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；单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。弹簧管压力表弹簧管压力表在弹性式压力表中更是历史悠久，应用广泛。弹簧管压力表中压力敏感元件是弹簧管。弹簧管的横截面呈非圆形（椭圆形或扁形），弯成圆弧形的空心管子，如图2-2所示。管子的一端为封闭，作为位移输出端，另一端为开口，为被测压力输入端。当开口端通入被测压力后，非圆横截面在压力p作用下将趋向圆形，并使弹簧管有伸直的趋势而产生力矩，其结果使2a2brROBB′Ap图2-2单圈弹簧管结构弹簧管的自由端由B移至B‘而产生位移，输入压力越大，位移越大。（动画）154732891020304061—弹簧管；2—拉杆；3—扇形齿轮；4—中心齿轮；5—指针；6—面板；7—游丝；8—调节螺钉；9—接头图2-3弹簧管压力表返回2.2.1电容式压力变送器2.2电气式压力变送器图2-4电容式压力变送器外形其测量原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压膜片作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。（动画）图2-5电容式差压变送器测量部件1-隔离膜片；2，7-固定弧形电极；3-硅油；4-测量膜片；5-玻璃层；6-底座返回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。电阻应变片有金属应变片(金属丝或金属箔)和半导体应变片式两类。被测压力使应变片产生应变。当应变片压缩应变时,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。（动画）2.2.2应变片式压力传感应变片式压力变送器有较好的动态性能，适用于快速变化的压力测量。图2-6应变式压力传感器示意图1—应变筒;2—外壳;3—密封膜片返回2.3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。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，并且可以通过现场总线网络与上位计算机相连。智能变送器具有以下特点：①测量精度高。②具有较宽的零点迁移范围和较大的量程比；其量程范围为100:1；③具有温度、静压补偿功能（差压变送器）和非线性校正能力（温度变送器），以保证仪表精度；④具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通讯；⑤通过手持通信器（手持终端）能对1500m之内的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，维护和使用十分方便。3051C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，它将输入的压力或差压信号转换成4～20mA直流电流或数字信号输出。图2-73051C型差压变送器(4-20mA)方框图返回2.4压力表的选用压力表的选用主要包括仪表型式、量程范围、精度和灵敏度、外形尺寸以及是否还需要远传和其他功能，如指示、记录、报警、控制等。选用的依据如下：（1）必须满足工艺生产过程的要求，包括量程和精度；（2）考虑被测介质的性质，如温度、压力、粘度、腐蚀性、易燃易爆程度等；（3）注意仪表安装使用时所处的现场环境条件，如环境温度、电磁场、振动等。返回