154-1压力检测方法及仪表
47页1、,过程控制系统运行与维护,第 四 章,压力控制系统,4-1 压力检测方法及仪表 4-2 简单控制系统 4-3 复杂控制系统,第四章 压力控制系统,4-1 压力检测方法及仪表,1-1概述 1-2压力表 1-3选择、安装与校验,4-1 压力检测方法及仪表,1-1概述,、概念,垂直而均匀地作用在单位面积上的力,式中压力(Pa) 均匀垂直作用力(N) 受力面积(m2),单位: 牛顿/米2(N/m2),简称“帕”,用符号“Pa”,1MPa = 1*103KPa = 1*106Pa,、单位,国际单位制(SI)-帕(Pa), 1工程大气压= 1kgf/cm2=98066.5 Pa 1标准大气压=760 mmHg=101325 Pa 1毫米汞柱1 mmHg=13.6 mmH2O=133.322 Pa 1毫米水柱1 mm H2O=1kgf/m2=9.80665 Pa,、压力的表示方法,被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压(或真空度),、分类,液柱式压力计 弹性式压力计 电气式压力计 活塞式压力计,将被测压力转换成液柱高度差进行测量,液柱式压力计,弹性式压力计,(1)测压原理: 利用各种弹性元件在被测
2、介质压力作用下会产生弹性变形。 (2)特点:结构简单,价格便宜、测压范围宽,测量精度也比较高 (3) 适用场合:在生产过程中获得了最广泛的应用。,电气式压力计 (1)测压原理:把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量,从而实现压力的间接测量。 (2)特点:反应较快,测量范围较广、精度可达0.2%,便于远距离传送。在生产过程中可以实现压力自动检测、自动控制和报警。 (3) 适用场合:适用于测量压力变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。 活塞式压力计:将压力转换成活塞上平衡砝码的重量进行测量。,1-2压力表,1、液柱式压力计 、弹性式压力计 3、电测压力法,1、液柱测压法,将被测压力转换成液柱高度差进行测量,常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。,测量原理,h,h1,2,2,1,1,1,2,h2,、弹性式压力计,弹性元件,当弹性元件在轴向受到外力作用 时,就会产生拉伸或压缩位移,即,S ,P,式中 F轴向外力 S位移 C弹性元件的刚度系数,式中 A弹性元件承受压力的有效面积 P被测压力,弹簧管压力表,3、电测压力法,1. 弹性元件附加一些变换装置,使弹性元件
3、自由端的位移量转换成相应的电信号,如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等;,2. 非弹性元件组成的快速测压元件,主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关,如压电式、压阻式、压磁式等。,利用转换元件(如某些机械和电气元件)直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。,电容式测压,采用变电容原理,利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量,然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小,从而实现压力-电容转换的。,定极板,弹性元件,动极板,被测压力,压电式测压原理,根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。,(a)单晶体,(b)剖面图,(c)X截割的石英片,受力面积,作用在受力面积上的压力,压电常数,电荷数,应变片式测压原理,外力作用,应变片,被测对象表面产生微小机械变形,应变片敏感栅随同变形,电阻值发生相应变化,1敏感栅 2基片 3粘合剂 4引线 5覆盖片,敏感栅 直径为0.025mm左右的合金电阻丝 基 底 绝缘 覆盖层 保护,组成,霍尔式压力表,线性非均匀磁场,弹簧管,霍尔片,K霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量,磁钢,霍尔片 + 弹簧管,霍尔式压力表,霍尔式
4、压力表属于电气式压力表。 测压原理:利用霍尔片式传感器(根据半导体材料的霍尔效应的原理)实现压力-位移-霍尔电势的转换。 霍尔片:是一种半导体或化合物半导体转换元件。,霍尔效应:把一块霍尔元件置于均匀磁场中,并使霍尔片与磁感应强度B的方向垂直,在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I,则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH,此电位差称为霍尔电势。,差压(压力)变送器,作用:将各种物理量转换成统一的标准信号,差压变送器 力平衡式变送器,位移平衡式变送器,气动单元组合仪表(简称为QDZ仪表),20100KPa,电动单元组合仪表(简称为DDZ仪表),DDZ-型仪表为010mADC,DDZ-型仪表为420mADC或1-5VDC,1低压室 2高压室 3测量元件(膜盒、膜片) 4轴封膜片 5主杠杆 6过载保护片 7静压调整螺钉 8矢量机构 9零点迁移弹簧 10平衡锤 11量程调整螺钉 12检测片(衔铁) 13差动变压器 14副杠杆 15放大器 16反馈动圈 17永久磁钢 18电源 19负载 20调零弹簧,力平衡式压力变送器,主杠杆,矢量机构将F1分解成F2和F3,,副杠杆平衡:,
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