【正文】 而制成的測(cè)壓儀表。 優(yōu)點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。 可用來(lái)測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。 一、彈性元件 彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。 　圖22彈性元件示意圖彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。二、彈簧管壓力表 分類使用的測(cè)壓元件 單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。 1—彈簧管；2 —拉桿；3 —扇形齒輪；4 —中心齒輪；5 —指針；6 —面板；7 —游絲；8 —調(diào)整螺絲；9 —接頭彈簧壓力表基本測(cè)量原理單圈彈簧管是一根彎成270176。圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當(dāng)通入被測(cè)的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時(shí)，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。 注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過(guò)放大機(jī)構(gòu)才能指示出來(lái)。 警惕：在化工生產(chǎn)過(guò)程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過(guò)中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。 　圖24 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4 161。170。靜觸點(diǎn)；2 161。170。動(dòng)觸點(diǎn)；3 161。170。綠燈；5 161。170。紅燈第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)定義：電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 優(yōu)點(diǎn)1. 該儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè)7105Pa至5102MPa的壓力，％； 2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。 組成圖25 電氣式壓力計(jì)組成方框圖一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。 一、應(yīng)變片壓力傳感器 應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減小（增加），再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。 圖26 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1—應(yīng)變筒；2—外殼；3—密封膜片二、壓阻式壓力傳感器 工作原理:壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。 第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)特點(diǎn) 精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測(cè)量壓力，稍加改變，還可以測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。 圖312 壓阻式壓力傳感器1—基座；2—單晶硅片；3—導(dǎo)環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻三、電容式壓力變送器 工作原理 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。 圖28 電容式測(cè)量膜盒1161。170。中心感應(yīng)膜片 (可動(dòng)電極)； 2161。170。固定電極； 3161。170。測(cè)量側(cè)；4161。170。隔離膜片第四節(jié) 智能式變送器智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表。 一 、智能變送器的特點(diǎn)①性能穩(wěn)定,可靠性好,測(cè)量精度高,基本誤差僅為177。%。②量程范圍可達(dá)100∶1 ,時(shí)間常數(shù)可在0～36s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。③具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能,在檢測(cè)溫度時(shí),可對(duì)非線性進(jìn)行自動(dòng)校正。④具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊,可以與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連。⑤可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊器,使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能,簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過(guò)程,使維護(hù)和使用都十分方便。 二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理從整體上來(lái)看,由硬件和軟件兩大部分組成。 從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。 舉例 以美國(guó)費(fèi)希爾羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理?！D29 3051C型智能差壓變送器（4～20mA）方框圖3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器?？梢越釉诂F(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。 實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測(cè)量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷圖210 手持通信器的連接示意圖注意 要對(duì)智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。 第五節(jié) 壓力計(jì)的選用及安裝一、壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過(guò)程對(duì)壓力測(cè)量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析， 一般考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。儀表類型的選用儀表測(cè)量范圍的確定儀表精度級(jí)的選取二、壓力計(jì)的安裝　應(yīng)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小。① 要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。② 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。③ 測(cè)量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。 ① 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為6～10mm，長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，最長(zhǎng)不得超過(guò)50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過(guò)50m，應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。② 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。③ 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。④ 取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。3. 壓力計(jì)的安裝①壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。②安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。③測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸[圖317（a）］；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測(cè)介質(zhì)密度ρ2大于和小于隔離液密度ρ1的兩種情況。圖211 壓力計(jì)安裝示意圖１161。170。壓力計(jì)；２161。170。切斷閥門；３161。170。凝液管；４161。170。取壓容器④壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。⑤當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按Δp＝177。Hρg進(jìn)行修正。式中H為高度差，ρ為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。⑥為安全起見(jiàn)，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生意外。 例題分析～28MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。 解　由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄，可查得選用YX150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0～60MPa。 由于 ，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為 所以。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0～60MPa。 2. ，允許最大絕對(duì)誤差為177?，F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為0～，問(wèn)能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0～，問(wèn)能符合誤差要求嗎？試說(shuō)明其理由。 解：對(duì)于測(cè)量范圍為0～，允許的最大絕對(duì)誤差為 % = (MPa)因?yàn)榇藬?shù)值超過(guò)了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差數(shù)值,所以是不合格的。對(duì)于測(cè)量范圍為0～，,允許的最大絕對(duì)誤差為 % = (MPa) 因?yàn)榇藬?shù)值小于工藝上允許的最大絕對(duì)誤差,故符合對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求,可以采用。 該例說(shuō)明了選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值是不適宜的。 第三章 流量檢測(cè)概述介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。 定義流量大小：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。 總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。質(zhì)量流量M 體積流量Q如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是 流量計(jì)：測(cè)量流體流量的儀表。計(jì)量表：測(cè)量流體總量的儀表。 以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。 以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。 第一節(jié) 差壓式流量計(jì)差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。 通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來(lái)的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。 一、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 節(jié)流裝置就是在管道中放置的一個(gè)局部收縮元件,應(yīng)用最廣泛的是孔板,其次是噴嘴、文丘里管。 注意: 要準(zhǔn)確測(cè)量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會(huì)改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來(lái)測(cè)量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測(cè)壓點(diǎn)及測(cè)壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。圖31 孔板裝置及壓力、流速分布圖流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。 可以看出 要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值。流量與壓力差ΔP的平方根成正比。 二、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置國(guó)內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。 采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需要的通用化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。 ①在加工制造和安裝方面,以孔板為最簡(jiǎn)單,噴嘴次之,文丘里管最復(fù)雜。造價(jià)高低也與此相對(duì)應(yīng)。實(shí)際上,在一般場(chǎng)合下,以采用孔板為最多。②當(dāng)要求壓力損失較小時(shí),可采用噴嘴、文丘里管等。③在測(cè)量某些易使節(jié)流裝置腐蝕、沾污、磨損、變形的介質(zhì)流量時(shí),采用噴嘴較采用孔板為好。④在流量值與壓差值都相同的條件下,使用噴嘴有較高的測(cè)量精度,而且所需的直管長(zhǎng)度也較短。⑤如被測(cè)介質(zhì)是高溫、高壓的,則可選用孔板和噴嘴。文丘里管只適用于低壓的流體介質(zhì)。 ① 必須保證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心,并使節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直。② 在節(jié)流裝置前后長(zhǎng)度為兩倍于管徑(2D)的一段管道內(nèi)壁上,不應(yīng)有凸出物和明顯的粗糙或不平現(xiàn)象。 ③ 任何局部阻力 (如彎管、三通管、閘閥等)均會(huì)引起流速在截面上重新分布,引起流量系數(shù)變化。所以在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管。④ 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 (孔板、噴嘴) ,一般都用于直徑D≥50mm的管道中。⑤ 被測(cè)介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道并且連續(xù)流動(dòng)。⑥ 管道內(nèi)的流束 (流動(dòng)狀態(tài))應(yīng)該是穩(wěn)定的。⑦ 被測(cè)介質(zhì)在通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)應(yīng)不發(fā)生相變。 三、力矩平衡式差壓變送器變送器是單元組合式儀表中不可缺少的基本單元之一。 所謂單元組合式儀表,這是將對(duì)參數(shù)的檢測(cè)及其變送、顯示、控制等各部分,分別做成只完成某一種功能而又能各自獨(dú)立工作的單元儀表 (簡(jiǎn)稱單元,例如變送單元、顯示單元、控制單元等)。 分類按使用的能源不同,單元組合式儀表有氣動(dòng)單元組合式儀表(QDZ型)和電動(dòng)單元組合式儀表(DDZ型)。 差壓變送器可以將差壓信號(hào)Δp轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)或電流信號(hào),可以連續(xù)地測(cè)量差壓、液位、分界面等工藝參數(shù)。當(dāng)它與節(jié)流裝置配合時(shí),可以用來(lái)連續(xù)測(cè)量液體、蒸汽和氣體的流量。 力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測(cè)儀表，它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度 ()、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。舉例以DDZⅢ型壓力變送器為例 DDZⅢ型差壓變送器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA的直流電流信號(hào)。 在差壓Δp作用下，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試力，即 （35）1—測(cè)量氣室 。 2—測(cè)量膜片 。 3—支點(diǎn) 。 4—主杠桿 。 5—推板 。 6—矢量板 。 7—拉桿 。 8—支撐簧片 。 9—?jiǎng)予F心 。 10—差動(dòng)變送器 。 11—副杠桿 。 12—放大器 。13—永久磁鋼 。 14—可動(dòng)線圈 。 15—調(diào)零彈簧圖32 DDZⅢ型差壓變送器示意圖該變送器是按力矩平衡原理工作的。根據(jù)主、副杠桿