压力控制系统 (PPT 46页)

（2）测量蒸汽压力时，应装设冷 凝管，以避免高温蒸汽与测压元件直 接接触。对于有腐蚀性或粘度较大、 有结晶、沉淀等介质，可安装的隔离 罐，罐中充以中性的隔离液体，以防 腐参与蚀或堵塞导压管和压力表。
（3）取压口到压力表之间应装有 切断阀，以备检修压力表时使用。切 断阀应装设在靠近取压口的地方。需 要进行现场校验或经常冲洗导压管的 地方，切断阀可改用三通阀。
一般为了保证测量的精度，被测压力的最 小值也不应低于全量程的1/3。
（3 ）仪表精度等级
应根据生产工艺对压力测量 所允许的最大误差来决定。
工业用选1.5级或2.5级， 实验室或校验选用0.4级及 0.25级以上。
２、压力表的安装
（1）取压点的设置必须有代表性，应 将取压点选在能正确而及时反映被测压力 实际数值的地方。例如，设置在被测介质 流动平稳的部位，不应太靠近有局部阻力 或其他受干扰的地方。取压管内端面与设 备连接处的内壁应保持平齐，不应有突出 物或毛刺，以免影响液体的平衡流动。
（4）当被测压力较小，而压力表与取压 口又不在同一高度，对由此液柱高度 差而引起的测量误差，应进行修正。
（5）当被测压力波动剧烈和频繁 （如泵、压缩机的出口压力）时，应 装缓冲器或阻尼器。
３、压力表的校验
（1）校验仪器 常用校验压力表的标准 仪器为活塞式压力表，它的准确度等 级有0.02、0.05和0.2级，可用来校 准0.25级精密压力表，亦可校准各种 工业用压力表，被校压力的最高值有 0.6MPa、6 MPa、60 MPa三种。
F1
θ
θ
8
F2
F2
l1 l2
APitg
M
副杠杆平衡： F2l3F0l0FfLf
12
l2
lf Ff l0
Ff Kf I0
14
5
F0
4
H
I0
l1l3AtgP l0
l2lf Kf
lf Kf
F0
l1
Fi
微位移式变送器
（1）测量部分
P1
填充液（硅油）
转换放大单元
I0
固定电极
P2
可动电极
S AP C
S~ P
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
拉杆 调整螺钉
3、电测压力法
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。 1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端 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；
(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 ２、弹性式压力计 3、电测压力法
1、液柱测压法
测量原理 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。
作业 1、怎样选择压力表？ 2、怎样校验压力表？
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。
VH KHIB
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
（2 ）仪表的量程
仪表的量程是根据被测压力的大小和保证仪 表寿命等方面来考虑的，通常仪表的上限值应稍 大于工艺被测压力的最大值。为了避免压力计超 过负荷而破坏，仪表的上限值应高于生产过程中 可能出现的压力的最大压力值。对于弹性式压力 计，在被测压力比较平稳的情况下，被测最大压 力应为压力计的上限值的3/4；在压力波动较大 测量场合，被测最大压力应为压力计的上限值的 2/3。
电子板内存 量程值 变送器组态信息
D/A 转换
数字
通信
手
操
器
本机量程和
零点调整
1-3 选择、安装与校验
１、压力表的选择
（１）仪表的类型 必须满足生产过程的要求，例如是否要求指示值的 远传或变送、自动记录或报警等；被测介质的性质 及状态（如腐蚀性强弱、温度高低、粘度大小、脏 污程度、易燃易爆等）是否对仪表提出了专门的要 求；仪表安装的现场环境条化，如环境温度、电磁 场、振动等。统筹分析这些条件后，正确选用仪表 类型，这是仪表正常工作并确保生产安全的重要前 提。
Ｐ1 Ｐ2
1
1
h1
h
h2
2
2
P0
1
1
h1
h2
0
2
p
0
２、弹性式压力计
弹性Байду номын сангаас件
将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件
膜片式弹性元件
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
FCS
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数
FAP
式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
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。
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 C
d
被测压力 动极板
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
组 敏感栅 直径为0.025mm左右的合金电阻丝 成 基 底 绝缘
覆盖层 保护
位移、力、力矩、 加速度、压力
弹性敏 感元件
应变
5
l 2
4 1
R K l
R
l
3
1—敏感栅 2—基片 3—粘合剂 4—引线
5—覆盖片
气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） 20～100KPa
电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC或1-5VDC
力 平 衡 式 压 力 变 送 器
杠杆机构
1—低压室 2—高压室
3—测量元件（膜盒、膜片）
检测放大 机构
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
反馈 机构 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
测量机构
F3
主杠杆 Mi Fil1F1l2 Fi AP
l4 l3
矢量机构将F1分解成F2和F3， F2 F1tg
过程控制系统运行与维护
四川工程职业技术学院 电气化教研室
第四章 压力控制系统
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
4-1 压力检测方法及仪表
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
1-1 概述
１、概念
以3051C 为例：
组成：传感膜头：被测压力--- A/D转换----数 字信号
电子线路板：对信号进行修正，线性化处理--D/A转换-- 4～20mA信号
传感膜头 A/D转换器
温度 传感器
传感膜头内存 修正系数 膜头信号
电容 传感器
3051C型智能变送器原理图
电子线路板
微处理器 传感器线性化 重设量程 诊断 工程单位 通信
霍尔式压力表
线性非均匀磁场
磁钢
霍尔片 + 弹簧管 弹簧管
霍尔片
VH Kx K——霍尔式压力传感器输出系数 χ——自由端霍尔元件的位移量
霍尔式压力表
霍尔式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。
垂直而均匀地作用在单位面积上的力
F S
式中 Ｐ——压力（Pa）
Ｆ——均匀垂直作用力（N） Ｓ——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
２、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
电容式压力传感器
隔离膜片
测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等. 测量原理: 将被测压力的变化转换成电容量的变化。。
智能差压（压力）变送器
在普通压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能，依靠手操通信器，用户可 在现场或控制室设定变送器各种参数，使用维护方便， 长期稳定工作，每5年才需校检一次。
（2）校验方法
1）检验点应在测量范围内均匀选取 3~4个点，一般应选在带有刻度数字 的大刻度点上。
2）均匀增压至刻度上限，保持上限压 力3min，然后均匀降至零压，主要 观察指示有无跳动、停止、卡塞现象。
3）单方向增压至校验点后读数， 轻敲表壳再读数。用同样的方法增压 至每一校验点进行校验，然后再单方 向缓慢降压至每一校验点进行校验。 计算出被校表的基本误差、变差、零 位和轻敲位移等。
（1）测压原理： 利用各种弹性元件在被测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。
ε——电容器极板间绝缘介质的介电 常数，F/m
A——电容器两平行板覆盖的面积，m2
d——两平行板之间的距离，m C——电容量，F
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
电荷数
Qx KPxAx 受力面积
压电常数
作用在受力面积上的压力
应变片式测压原理
３、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）
P表 1 P绝
P真 P绝
甲物体承受 压力
1大气压力线
乙物体承受 压力
0
0
绝对压力零线
绝对压力、表压力、真空度的关系图
４、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
液柱式压力计
将被测压力转换成液柱高度差进行测量 弹性式压力计