【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 元件——膜盒或膜片 杠桿系統(tǒng)則有單杠桿、雙杠桿和矢量機(jī)構(gòu) DDZIII型差壓變送器 △P膜盒Fi杠桿系統(tǒng)△M位移檢測(cè)放大器電磁反饋機(jī)構(gòu)FfIo檢測(cè)部分: ΔP →輸入力Fi 杠桿系統(tǒng): 力的傳遞和力矩比較，生成位移信號(hào) 位移檢測(cè)放大器: 位移→ 輸出Io電磁反饋裝置: 輸出→反饋力Ff（3）電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測(cè)元件 主要包括測(cè)量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分差壓電容膜盒電容電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋I(xiàn)z－Io測(cè)量部分轉(zhuǎn)換放大部分電容式差壓變送器測(cè)量原理 ——差動(dòng)電容測(cè)量原理 ΔP=0 Ci1=Ci2=15pF ΔP＞0 Ci1的電容量減小 Ci2的電容量增大 電氣式壓力檢測(cè)——應(yīng)變片壓力/差壓變送器利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為： 當(dāng)電阻體受外力作用時(shí)，電阻體的長(zhǎng)度、截面積或電阻率會(huì)發(fā)生變化，即其阻值也會(huì)發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。r1r2123P(a)傳感器1－外殼 2－彈性筒 3－膜片應(yīng)變筒的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，應(yīng)變片r1和r2用膠合劑貼緊在應(yīng)變筒的外壁，與筒體之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測(cè)量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片。 圖中應(yīng)變片rr2的靜態(tài)性能完全相同。當(dāng)膜片受到外力作用時(shí)，彈性筒軸向受壓，使應(yīng)變片r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變?。欢鴳?yīng)變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實(shí)際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補(bǔ)償。 是應(yīng)變片阻值變化量的測(cè)量電橋，圖中R3和R4是兩個(gè)阻值相等的精密固定電阻。不受壓時(shí) r1= r2=r0 R3=R4=r 若應(yīng)變片受壓，則：r1= r0+Δr1；r2= r0+Δr2 (Δr1≠Δr2)UiE－＋＋－r1r2R3R4AB(b)測(cè)量電橋由此可見(jiàn)，由壓力作用時(shí)，r1和r2一減一增，使電橋由較大的輸出；當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，rr2同時(shí)增減，不影響電橋的平衡。如果儀表能把電橋輸出電壓Ui進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，則該儀表即可稱為應(yīng)變式壓力變送器。 結(jié)論：應(yīng)變片式壓檢測(cè)儀表具有較大的測(cè)量范圍，被測(cè)壓力可達(dá)幾百M(fèi)Pa，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測(cè)量。但是，盡管測(cè)量電橋具有一定的溫度補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑧?yīng)變片式壓力檢測(cè)儀表仍有比較明顯的溫漂和時(shí)漂，因此，這種壓力檢測(cè)儀表較多地用于一般要求的動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)，～％左右。 ——壓阻式（擴(kuò)散硅）壓力/差壓變送器 因電阻率變化引起阻值變化稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)比較明顯。用作壓阻式傳感器的基片材料主要為硅片和鍺片，由于單晶硅材料純、功耗小、滯后和蠕變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測(cè)元件的壓力檢測(cè)儀表得到了廣泛的使用。 構(gòu)成框圖： 擴(kuò)散硅壓阻傳感器前置放大器調(diào)零電路V－I轉(zhuǎn)換△PUSU01UZIO檢測(cè)部分電磁放大部分結(jié)論：壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其核心部分就是一個(gè)既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片。擴(kuò)散電阻的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的幾十倍，能直接測(cè)量出微小的壓力變化。此外，壓阻式壓力傳感器還具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可用來(lái)測(cè)量幾千赫茲乃至更高的脈動(dòng)壓力。因此，這是一種發(fā)展比較迅速，應(yīng)用十分廣泛的一類壓力傳感器。 這種傳感器的缺點(diǎn)則是擴(kuò)散電阻存在溫度效應(yīng)，容易受環(huán)境溫度的影響，有些廠家在傳感器組件中提供了若干校正用的溫度補(bǔ)償電路，甚至把放大轉(zhuǎn)換等電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的基本性能。 智能型壓力變送器 壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝 ——壓力檢測(cè)儀表的選用 三個(gè)方面——選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測(cè)的要求、被測(cè)介質(zhì)的特性、現(xiàn)場(chǎng)使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。 ⑴量程 儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小來(lái)確定，同時(shí)必須考慮到被測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。 測(cè)量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過(guò)上限值Pmax的3/4 測(cè)量脈動(dòng)壓力：最大工作壓力Pimax不超過(guò)上限值Pmax的2/3 測(cè)量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過(guò)上限值Pmax的3/5 最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3 儀表的量程等級(jí)：。 在選用儀表量程時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。 ⑵儀表精度 ——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來(lái)確定，即要求實(shí)際被測(cè)壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差?！谶x擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則，只要測(cè)量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過(guò)高精度的儀表。 ⑶儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面: 壓力檢測(cè)(檢測(cè)儀表)的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件。例如：對(duì)腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)應(yīng)使用像不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件； 氨用壓力表則要求儀表的材料不允許采用銅或銅合金，因?yàn)榘睔鈱?duì)銅的腐蝕性極強(qiáng)； 又如 氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上可以與普通壓力表完全相同，但要禁油，因?yàn)橛瓦M(jìn)入氧氣系統(tǒng)極易引起爆炸。 2. 輸出信號(hào)類型只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動(dòng)儀表，則可選用電氣式壓力檢測(cè)儀表或其他具有電信號(hào)輸出的儀表；如果要檢測(cè)快速變化的壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力檢測(cè)儀表，如壓阻式壓力傳感器；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測(cè)儀表3. 使用環(huán)境 對(duì)爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時(shí)，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對(duì)于溫度特別高或特別低、環(huán)境溫度變化大的場(chǎng)合，應(yīng)選擇使用溫度適當(dāng)、溫度系數(shù)小小的敏感元件以及其他變換元件。 上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測(cè)儀表的選型——壓力檢測(cè)儀表的安裝 分三種情況介紹 一般壓力檢測(cè)儀表的安裝特殊壓力檢測(cè)儀表的安裝（高溫、高壓、腐蝕等）壓力變送器的安裝 一般壓力測(cè)量?jī)x表的安裝 無(wú)論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過(guò)程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1. 壓力儀表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝2. 壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏3. 壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對(duì)濕度小于80％，振動(dòng)小，灰塵少，沒(méi)有腐蝕性物質(zhì)的地方，對(duì)于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾4. 壓力儀表應(yīng)垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對(duì)于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部5. 測(cè)量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對(duì)壓力儀表的示值進(jìn)行修正6. 導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6～10mm，長(zhǎng)度盡可能短，否則會(huì)引起測(cè)量遲緩7. 壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修 測(cè)量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測(cè)量?jī)x表安裝 1. 測(cè)量高溫（60℃以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對(duì)測(cè)量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。2. 測(cè)量高壓流體介質(zhì)的壓力時(shí)，安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生以外。 3. 測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測(cè)介質(zhì)和彈性元件隔離開(kāi)來(lái)4. 測(cè)量波動(dòng)劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時(shí)，應(yīng)在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時(shí)還應(yīng)加裝阻尼器5. 測(cè)量粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內(nèi)和導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液，必要時(shí)可采取保溫措施6. 測(cè)量含塵介質(zhì)壓力時(shí)，最好在取壓裝置后安裝一個(gè)除塵器總之，針對(duì)被測(cè)介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應(yīng)的放熱、防腐、防凍、防堵和防塵等措施差壓變送器的安裝 三個(gè)方面的內(nèi)容： 取壓口的選擇 引壓管的安裝 變送器本身的安裝差壓變送器取壓口的選擇 被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成0～45176。角內(nèi)，目的是保證引壓管內(nèi)沒(méi)有氣泡，兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓力可以相互抵消45176。45176。(a)液體 45176。45176。(b)氣體 45176。45176。(c)蒸汽被測(cè)介質(zhì)為氣體時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成0～45176。角內(nèi)，其目的時(shí)為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。 被測(cè)介質(zhì)為蒸汽時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成0～45176。角內(nèi)。最常見(jiàn)的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。差壓變送器引壓管的安裝引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的10倍。引壓管的管路應(yīng)保持垂直，或者與水平線之間不小于1:10的傾斜度，必要時(shí)要加裝氣體、凝液、微粒收集器等設(shè)備，并定期排除收集物。 引壓管內(nèi)徑與引壓管長(zhǎng)度被測(cè)介質(zhì)＜～～9水、水蒸氣、干氣體7～91013濕氣體131313低中粘度油品131925臟液體252533 引壓管內(nèi)徑 引壓管 mm 長(zhǎng)度 m在測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)，變送器只能安裝在取樣口之上時(shí)，在引壓管的管路中應(yīng)有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成影響。在測(cè)量氣體介質(zhì)時(shí)，如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時(shí)，必須加裝如圖(b)所致的貯液罐和排放閥，克服因滯留液對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。測(cè)量蒸汽時(shí)的引壓管管路則如圖(c)所示。 差壓變送器本身的安裝 差壓變送器通常必須安裝切斷閥2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組－+2132－切斷閥 3－平衡閥差壓變送器是用來(lái)測(cè)量差壓的，但如果正、負(fù)引壓管上的兩個(gè)切斷閥不能同時(shí)打開(kāi)或者關(guān)閉時(shí)，就會(huì)造成差壓變送器單向受很大的靜壓力，有時(shí)會(huì)使儀表產(chǎn)生附加誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使儀表?yè)p壞。為了防止差壓計(jì)單向受很大的靜壓力，必須正確使用平衡閥。在啟用差壓變送器時(shí)，應(yīng)先開(kāi)平衡閥3，使正、負(fù)壓室連通，受壓相同，然后再打開(kāi)切斷閥2，最后再關(guān)閉平衡閥3，變送器即可投入運(yùn)行。差壓變送器需要停用檢修時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)平衡閥，然后再關(guān)閉切斷閥2。當(dāng)切斷閥2關(guān)閉，平衡閥3打開(kāi)時(shí)，即可以對(duì)儀表進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)。 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)也稱為節(jié)流式流量計(jì)，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中流量測(cè)量最成熟、最常用的方法之一。如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間開(kāi)一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過(guò)該阻力件時(shí)，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大的壓差。壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測(cè)出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計(jì)算出流體的流量。 (a) 標(biāo)準(zhǔn)孔板 (b) 噴嘴 把流體流過(guò)阻力件使流束收縮造成壓力變化的過(guò)程稱節(jié)流過(guò)程，其中的阻力件稱為節(jié)流件。作為流量檢測(cè)用的節(jié)流件有標(biāo)準(zhǔn)的和特殊的兩種。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流件，在設(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)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)及程序，可直接按照標(biāo)準(zhǔn)制造；安裝和使用時(shí)不必進(jìn)行標(biāo)定。特殊節(jié)流件主要用于特殊介質(zhì)或特殊工況條件的流量檢測(cè)，它必須用實(shí)驗(yàn)方法單獨(dú)標(biāo)定。 相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡(jiǎn)單，使用也最廣泛，以下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板， ——節(jié)流原理 流動(dòng)流體的能量有兩種形式：靜壓能和動(dòng)能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流動(dòng)速度而具有動(dòng)能，這兩種形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。 ——流量方程 根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式： α為流量系數(shù) ε為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流件的開(kāi)孔面積 ρ為節(jié)流裝置前的流體密度ΔP節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓差 α主要與節(jié)流裝置的型式、取壓方式、流體的流動(dòng)狀態(tài)（如雷諾數(shù)）和管道條件等因素有關(guān)。因此，是一個(gè)影響因素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計(jì)能否準(zhǔn)確測(cè)量流量的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時(shí)，α值可認(rèn)為是一常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊(cè)中查出；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值要由實(shí)驗(yàn)方法確定。ε可膨脹性系數(shù)用來(lái)校正流體的可壓縮性，它與節(jié)流件前后壓力的相對(duì)變化量、流體的等熵指數(shù)等因素有關(guān)，其取值范圍小于等于1。對(duì)于不可壓縮性流體，ε＝1；對(duì)于可壓縮性流體，則ε＜1。應(yīng)用時(shí)可以查閱有關(guān)手冊(cè)而得123流速靜壓——標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件(孔板) 節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求的前后直管段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指節(jié)流件、取壓裝置都標(biāo)準(zhǔn)化，前后直管段符合規(guī)定要求，可以直接投入使用 標(biāo)準(zhǔn)孔板，要求： d/D ～ 圓錐面的斜角α應(yīng)在30～4517