压力检测仪表.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,压力检测仪表,主要内容,智能压力变送器,3,3,测量仪表性能评价,3,1,3,4,压力测量概述,3,2,压力仪表的选用,压力仪表的校验,5,小结,一、,测量过程和测量误差、绝对误差、相对误差,二、测量仪表的性能指标：,1、准确度,2、变差,3、灵敏度,4、分辨力,5、线性度,6、反（响）应时间,7、,零点漂移,8、温度漂移,小结,1、压力的定义；各种压力单位之间的换算关系；,2、绝压、表压、负压以及之间的关系；,3、几种常用的压力仪表：液住拄式压力计、弹性压力表、活塞压力计；,4、常用测压元件：膜盒、膜片、波纹管、弹簧管,5、压力传感器和变送器,3、,压力仪表的选用,选用压力测量仪表应从,技术性,和,经济性,出发，使其计量特性,(,如最大允许误差、稳定性、测量范围、灵敏度、分辨力等,),适当地满足预定的要求，既要够用，又不至于标准过高。,(,一,),技术性,在选择测量仪器的最大允许误差时，通常应为测量对象所要求误差的,1/3,1/5,，若条件不许可，也可为,1/2,，当然此时测量结果的置信水平就相应下降了。在选择测量仪器的测量范围时，应使其上限与被测量值相差不大而又能覆盖全部量值。在选择灵敏度时，应注意：灵敏度过低会影响测量准确度，过高又难于及时达到平衡状态。,3、,压力仪表的选用,在正常使用条件下，测量仪表的稳定性很重要，它表征测量仪表的计量特性随时间长期不变的能力。一般来说，人们都要求测量仪表具有高的可靠性；在极重要的情况下，比如在核反应堆、空间飞行器中，为确保万无一失，有时还要选备两套相同的测量仪表，以保证测量仪表绝对可靠。,在选择测量仪表时，还应注意该仪表的额定操作条件和极限条件。这些条件给出了被测量值的范围、影响量的范围以及其他重要的要求，以使测量仪表的计量特性处于规定的极限之内。,此外，还应尽量选用标准化、系列化、通用化的测量仪器，以便于安装、使用、维修和更换。,3、,压力仪表的选用,(,二,),经济性,测量仪表的经济性是指该仪器的成本，它包括基本成本、安装成本及维护成本。基本成本一般是指设计制造成本和运行成本。对于连续生产过程中使用的测量仪表，安装成本中还应包括安装时生产过程的停顿损失费。这就意味着，应考虑和选择易于安装、容易维修、互换性好、校准简单的测量仪器。测量准确度的提高，通常伴随着成本的上升。如果提出过高的要求，采用超越测量目的的高性能的测量仪表，而又不能充分利用所得的数据，那将是很不经济，也是毫无必要的。此外，从经济上来说，应选用误差分配合理的测量仪表来组成测量装置。,3、,压力仪表的选用,基于以上条件,压力仪表的选择和使用：主要考虑：,仪表类型、测量范围和测量精度,三个方面的因素。,3、,压力仪表的选用,(1),仪表类型的选用,仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警；,被测介质的物理化学性能,(,诸如腐蚀性、温度高低、粘度大小、脏污程度、易燃易爆性能等）是否对测量仪表提出特殊要求；,现场环境条件,(,诸如高温、电磁场、振动及现场安装条件等,),对仪表类型有否特殊要求等等。,3、,压力仪表的选用,(2),仪表测量范围的确定,仪表的测量范围是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围，它是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。,例题,已知：准备用一台压力变送器测量9.0,MPa,的压力，现有0.5级0-30,MPa,和1.0级0-10,MPa,的两个压力变送器，试问：用哪一台压力变送器较为准确？,解：用0.5级0-30,MPa,压力变送器，测量9.0,MPa,压力时的最大相对误差：,y=0.5%*30/9=1.67%；,用1.0级0-10,MPa,压力变送器，测量9.0,MPa,压力时的最大相对误差：,y=1.0%*10/9=1.11%；,1.11%1.67%,比较两者的相对误差得知：选用,1.0级压力变送器测量比选用0.5级压力变送器测量的最大相对误差还小，因此，在仪表选用时，应根据被测量的大小，兼顾仪表的等级和测量量程，进行合理选择，以达到精确测量的目的。,3、,压力仪表的选用,测量范围,(,量程,):,一般在被测压力比较平稳的情况下，最大工作压力应不超过仪表满量程的,3/4,，在被测压力波动较大的情况下，最大压力值不超过仪表满量程的,2/3,。压力最小值应不低于全量程的,1/3,。,我国压力仪表测量测量范围的标准系列：,-0.10.06KPa,、,0.15KPa,01,、,1.6,、,2.5,、,4,、,6,、,10 x10,n,KPa,例题,例:,若选用弹簧管压力表来测量某设备内的压力，已知被测压力为（,0.7-1,）,x10,6,Pa,，要求测量的绝对误差不得超过,0.02*10,6,Pa,，试确定该压力表的测量范围及精度等级。,可供选用的测量范围有,:,0-0.6x10,6,Pa,0-1x10,6,Pa,0-1.6x10,6,Pa,0-2.5x10,6,Pa,选择量程为,01.6x10,6,Pa,的仪表，当压力变化时，正处于量程的,1/32/3,。,要求仪表的允许误差为,所以应选,1.0,级精度的压力表,例题,3、,压力仪表的选用,在测量压力时，为了延长仪表的使用寿命，避免弹性元件因受力过大而损怀，所选择的压力仪表上限值应该大于工艺生产中可能的最大压力值。,根据“化工自控设计技术规定”：,在测量稳定压力时，工艺介质的最大工作压力不应超过测量上限值的,2/3,；,在测量脉动压力时，工艺介质的最大工作压力不应超过测量上限值的,1/2,；,3、,压力仪表的选用,（3）测量精度的选择,为了保证测量值的准确度，所测量的压力值不能太接近于仪表的下限值，亦即仪表的量程不能选得太大，一般选择是：被测压力的最小值不低于仪表满量程的,1/3,为宜。,根据被测参数的最大值和最小值计算出仪表的上、下限后，应根据国家主管部门的规程或标淮规定进行园整。因此，选用仪表的标尺极限值时，也只能采用相应的规程或标准中的数值,(,一般可在相应的产品目录中找到,),。,01.0,、0-,1.6,、0-,2.5,、0-,4,、0-,6,、0-,10 x10MPa,例题,例如：,某台往复式压缩机的出口压力范围为,25,一,28MPa,，测量误差不得大于,1MPa,。工艺上要求就地观察，并能高低限报警。试正确选用,台压力表，指出型号、精度与测量范围。,解,:,由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为,:,P1=Pmax*2=28MPa*2=56MPa,根据就地观察及能进行高低限报警的要求，可查国家标准选用,YX-150,型电接点压力表，测量范围为,0,一,60MPa,。由于,25/60,1/3,，故被测压力的最小值不低干满量程的,1,3,，这是允许的。,例题,另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为,:,1/6*100%=1.67%,所以，精度等级为,1.5,级的仪表完全可以满足误差要求,至此，可以确定，选择的压力表为,YX150,型电接点压力表，测量范围为,0,一,60MPa，,精度等级为,1.5,级。,3、,压力仪表的选用,压力仪表的安装,在考虑压力仪表的经济和技术指标进行合理选择后，其安装正确与否，将直接影响到测量结果的准确性和仪表的使用寿命。,(1),测压点的选择,所选择的测压点应能反映被测压力的真实大小。为此，必须注意以下几点。,要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。,测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有凸出物或毛刺。,测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。,3、,压力仪表的选用,(2),导压管铺设,导压管粗细要合适，一般内径力,610mm,，长度应尽可能短，最长不得超过,50m,，以减少压力指示的迟缓。,导压管水平安装时应保证有,1,：,10,一,1,：,20,的倾斜度以利于积存于其中的液体（或气体）的排出。,当被测介质易冷凝或冻结时，必须加设保温伴热管线。,取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计时使用,3、,压力仪表的选用,(3),压力仪表的安装位置确定,压力仪表应安装在易观察和检修的地方，以便于后期的维修和校验；,安装地点应力求避免振动和高温影响。,测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与测压元件接触,见图,3l 7(a),；对于有腐蚀性介质的压力测量，应加装有中性介质的隔离罐，图,317(b),表示了被测介质密度,2,大于和小于隔离液密度,1,的两种情况。,3、,压力仪表的选用,3、,压力仪表的选用,压力仪表的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料作为密封垫片，以防泄漏。,当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量误差应按,P g h,进行修正。,为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。,4、压力仪表的校验,压力仪表的校验,压力仪表在出厂前均需经过校验，使之符合精度等级要求。,使用中的仪表会因弹性元件疲劳、传动机构磨损及腐蚀、电子元器件的老化等造成误差，所以必须定期进行校验，以保证测量结果有足够的准确度；,另外，新的仪表在安装使用前，为防止运输过程中由于振动或碰撞所造成的误差，也应对新仪表进行校验，以保证仪表示值的可靠性。,4、压力仪表的校验,校验-就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比较它们的指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最大允许绝对误差时，则认为被校表合格。,常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有0.01、0.02、0.05和0.2级，可用来校准0.25级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为60,MPa,。,4、压力仪表的校验,(1)静态校验,压力仪表的静态校验,:在静态标准条件下(温度205，湿度80，大气压力为76080,mmHg，,且无振动冲击的环境)，采用一定标准等级(其精度需为被校仪表的35倍)的校验设备，对仪表重复(不少于3次)进行全量程逐级加载和卸载测试，获得各次校验数据，以确定仪表的静态基本性能指标和精度的过程。,4、压力仪表的校验,4、压力仪表的校验,(2)动态校验,在一些工程技术领域常会遇到压力动态变化的情况，例如，火箭发动机的燃烧室压力在启动点火后的瞬间，有极为快速地变化；在产生振荡燃烧时，压力变化频率从几赫到数千赫。为了能够准确测量压力的动态变化，要求压力传感器的频率响应特性要好。实际上压力传感器的频率响应特性决定了该传感器对动态压力测量的适用范围和测量精度。因此，对用于动态压力测量的传感器或测压系统必须进行动态校验证，以确定其动态特性参数。（,国家具有资质的法定权威实验机构,）,4、压力仪表的校验,变送器的调整（,对于常规型号的压力变送器,）,零位调整,。当压力回零时，变送器输出显示不在零位，就需要做零位调整。零位越高，电流输出越大，计算值越大。,输入变送器压力信号为0,MPa，,调整变送器外壳铭牌的后面标有“,Z”,的调节螺钉，直到变送器的输出电流为4,mA(,一般情况是顺时针旋转，变送器的输出增大；逆时针旋转，变送器的输出减小)。,4、压力仪表的校验,量程调整,。,在变送器的高压侧输入,l00,满量程的压力信号，调整变送器外壳铭牌的后面标有“,R”,的调节螺钉，直到变送器的输出电流为20,mA,。,调零对调量程无影响，但调量程对零点影响较大。,调整量程影响零点的量大约为量程调整量的15。所以可将差值乘以过调系数0.2得到过调量0.102=0.02(,mA)，,然后根据过调量的大小来调整量程。,阻尼调整,阻尼调整：用于消除被测压力频繁波动所造成的变送器的输出波动。它可以通过调整阻尼调节电位器来完成(电路板标记为“,D”)，,出厂时，电位器处于反时针极限位置，阻尼时间为0.2,s，,顺时针可调整阻尼时间范围为0.21.67,s。,注意不要猛拧电位器，超过限位时电位器将损坏。,4、压力仪表的校验,压力变送器的检定步骤（,比较严格，需要按照规定步骤逐项进行,）,(1)环境条件：要求,静态标准条件(温度205，湿度80，大气压力为76080,mmHg，,且无振动冲击和强磁场影响的环境；,(2)外观检查：首先对外观要求（防锈漆面、密封条老化、标识铭牌等）进行逐一检查。,(3)密封性检查；用压力发生器加压，使变进器压力达到测量上限时，关闭压力源。密封15,min,后，观察压力下降值不能超过测量上限的2%。对于差压变送器的密封性检查，可两端同时引入工作压力进行稳压后查看压力降情况。,(4)基本误差：变送器通电预热,l5min，,从下限值开始平稳输入压力信号到各检定点(0，25，50，75，,l00%)，,读取并记录输出值至上限；然后反方向平稳地改变压力信号到各检定点，读取并记录输出值至下限。在检定过程中不允许调零和调量程，也不允许轻敲或振动变送器。在接近检定点时，输入压力信号应足够慢，避免过冲现象。,4、压力仪表的校验,(5)上限值只在上行程时检定，下限值只在下行程时检定。,(6)回程误差；检定与基本误差同时进行，计算时分开计算。,(7)静压力影响：将差压变送器高低压室连通大气，记录输出零位值，引入静压值，在两端同时加上工作压力，稳压3,min，,测量输出零位，并计算两零位之间的差值。,4、压力仪表的校验,(8)输出开路影响的检定：输入量程50%的压力信号，依次将各输出端子开路5,min，,恢复接线，再进行一次循环的基本误差检定。计算输出的量程变化量，看是否符合检定规程要求；,(9)绝缘电阻的检定；将变送器电源断开，短接各电路自身端钮，用绝缘电阻表测量各点的电阻，稳定,l0,秒后读数,(9)数据处理及检定结果：对检定数据进行处理，合格的张贴合格标识，出具检定证书，允许投入使用；,(10)一般情况下，压力变送器的检定周期一般为一年。,休息20分钟,5、,智能型压力变送器,智能型压力变送器,继膜盒式、电容式压力变送器之后，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。,5、,智能型压力变送器,EJA,智能变送器,由日本横河电机株式会社于,l994,年开发的高性能的,EJA,系列智能式差压压力变送器，采用了世界上最先进的单晶硅谐振式传感器，准确度达到士0 075，由重庆横河川仪有限公司生产。全数字变送器集变送、控制和通信于一体，将给仪表自动化技术带来革命性的变化,5、,智能型压力变送器,1、,EJA,变送器采用单晶硅谐振型传感器，无滞后，无漂移；,2、全数字传感器，有效地消除了,A/D,转换过程中造成的误差，实现了数字化信号输出；,3、集成传感器，微处理技术，实现了测量结果的,高精度,（,0.04%、或,0.075%）、,高稳定性,（在0.1%量程上限保持10年以上）和,高分辨率,；,4、复合型传感器，静压、差压、温度同时测量，节约了投资，简化了现场安装；,5、优良的单晶谐振器，单向过载特性好，响应时间快，小于90,ms。,5、,智能型压力变送器,选型规格,EJA11OA；,差压变送器，低量程,L,为0510,kPa，,中量程,M,为1,lOOkPa；,高量程,H,为5500,kPa。,EJA120A：,微羞压变送器，用于测量微小差压，范围为0 1,lkPa。,EJAl30A：,高静压差压变送器，最大工作压力32,MPa，,只有,M,和,H,两个量程。,EJA310A：,绝对压力变送器，,A,型量程为0033,MPa，M,型量程为13130,kPa。,EJA430A：,压力变进器，,A,型量程为0033,MPa；B,型量程为01414,MPa。,5、智能型压力变送器,由罗斯蒙特公司开发生产了具有复合微硅固态传感器技术的3095,MV,多参数变送器。一种变送器集成有多种传感器，可同时测量差压、绝对静压和温度。,5、智能型压力变送器,3095,MV,多参数变送器,结构：由三个变送模块组成，,压力变送模块,：使用高准确度的压阻传感器测量静压，准确度为满量程的0.075%；,差压变送模块,：使用高准确度的电容传感器测量差压，准确度为满量程的0.075%；,温度模块,：使用铂热电阻（,RTD）,测量温度，准确度为0.56。由一块具备表面安装技术的专用集成电子模块将三个过程变量送到计算模块流量计算，并为通讯模块提供一个,HART,输出。,5、智能型压力变送器,为保证变送器输出的线形性化，3095,MV,多参数变送器内部还集成了一个线性化微处理器，用静压测量来补偿零点效应，用温度测量补偿热效应，实现了变送器的全动态补偿，用于测量气体以及气体的流量，一台变送器同时提供四个测量参数（压力、差压、温度、流量），一台顶四台，减少了管线开孔，优化了现场安装，节约了投资。,它与,ROC407,流量管理器一起组成流量管理系统，以实现数据采集、流量计算、现场控制以及远距离通讯的功能。,5、智能型压力变送,器,智能变送器具有以下特点,：,结构紧凑，体积小巧，便于安装，测量精度高。,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；,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；,5、智能型压力变送器,具有数字、模拟两种输出方式，能够实现现场变送器和上位机之间的双向数据通讯；,通过手持通信器（手持终端）能对1500,m,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。,5、智能型压力变送器,智能变送器性能,EJA,智能变送器采用两个谐振梁独特的差动结构，使其具有优越的性能：,良好的温度特性，随着环境温度的变化，,EJA,的零点和满度不变化；,优良的静压影响功能，当加有静压（工作压力）时，偏差自动消除，静压影响可以忽略不计；,单向过压能力强，由于单晶硅材料及膜片的恢复性能特别好，可完全恢复无误差；,支持多种协议，通过,HART,协议或者,BRAIN,协议可以方便的进行数据传输。,5、智能型压力变送器,275,HATER,协议手操器操作键盘,5、智能型压力变送器,图-4 3051,C,型差压变送器(4-20,mA),方框图,5、智能型压力变送器,275,HART,协议手操器可实现的功能：,可对智能变送器进行生产测试、诊断及检验，对组态、通讯、变送过程中出现的问题进行诊断。通过远距离调节功能，不必一定要靠近变送器才能工作。操作人员接好,HAET,协议,275,手操器，在控制室就可以读取变送器的数据，可改变或重定变送器的量程，处理故障，显示诊断结果,实现远程操作,极为方便。,获取现场,HART,仪表的生产厂商信息；了解,HART,仪表的工作状态及故障信息；读取仪表的输出电流和过程变量；选择操作参数一位号、量程、输出形式、阻尼时间等等。可把这些值直接存进变送器存储器，也可以先存入手操器的存储器然后再转到变送器的存储器中。,5、智能型压力变送器,可对,HART,智能设备在现场运行中组态、标定、诊断、维护、监视等，可以校验变送器的输出或对现有的过程输入值整定零点，可令变送器输出一个420,mA,的电流信号，用此信号可以进行输出校准，故障处理及回路校验。可以按您的要求选择在手操器中的十种不同工程单位，也可以设计您自己的工程单位并把其编程到手操器中。,故障处理快速且容易：手操器可对检测到的问题进行自诊断，其通讯软件可自动提醒操作人员警惕。在通讯期间，操作人员在任意时刻能开始全面的诊断检查。如果查到问题，就会得到描述故障情况的详细信息。操作人员可以对任意数量的变送器进行组态。,5、智能型压力变送,器,4-20,mA,二线制输出方式,所谓二线制仪表是指仪表与外界的联系只需两根导线。多数情况下，其中一根（红色）为+24,V,电源线，另一根（黑色）既作为电源负极引线，又作为信号传输线。在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号转变成电压信号。,5、智能型压力变送器,4-20,mA,二线制输出方式,国家标准规定电流输出为4-20,mA；,电压输出为1-5,V(,旧国标为0-10,mA,或0-2,V)。4mA,对应于零输入，20,mA,对应于满度输入。不让信号占有0-4,mA,这一范围的原因，一方面是有利于判断线路故障（开路）或仪表故障；另一方面，这类一次仪表内部均采用微电流集成电路，总的耗电还不到4,mA，,因此还能利用0-4,mA,这一部分“本底”电流为一次仪表的内部电路提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表。,5、智能型压力变送器,4-20,mA,二线制仪表接线方法,5、智能型压力变送器,4-20,mA,二线制数显表外形与连接,请问：智能压力变送器相对与传统的压力变送器具有哪些优点？,思考题,Thank You!,