压力控制.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,单击此处编辑母版标题样式,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,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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,化工仪表及自动化,压力检测与控制,1,压力单位及测压仪表,弹性式压力计,弹性元件,弹簧管压力表,电气式压力计,应变片式压力传感器,压阻式压力传感器,电容式压力传感器,压力测量,智能式变送器,智能变送器的特点,智能变送器的结构原理压力计的选用及安装,压力计的选用,压力计的安装,2,常用压力表,电接点压力表,HAKK-EKA110A,差压变送器,3,压力单位及测压仪表,压力,是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。,中学物理中称为压强,压力,的单位为帕斯卡，简称帕（,Pa,）,法定计量单位,:,帕,(Pa),、千帕,(,kPa,),和兆帕,(,MPa)o,4,压力单位,帕,/Pa,兆帕,/,MPa,工程大气压,/(kgf/cm,2,),标准大气压,/,atm,汞柱,/mmHg,水柱,/mH,2,O,（磅,/,英寸,2,）,/,（,1b/in,2,）,巴,/bar,帕,1,1,10,6,1.0197,10,-5,9.869,10,-6,7.501,10,-3,1.0197,10,-4,1.450,10,-4,1,10,-5,兆帕,1,10,6,1,10.197,9.869,7.501,10,3,1.0197,10,2,1.450,10,2,10,工程大气压,9.807,10,4,9.807,10,-2,1,0.9678,735.6,10.00,14.22,0.9807,标准大气压,1.0133,10,5,0.10133,1.0332,1,760,10.33,14.70,1.0133,汞柱,1.3332,10,2,1.3332,10,-4,1.3595,10,-3,1.3158,10,-3,1,0.0136,1.934,10,-2,1.3332,10,-3,水柱,9.806,10,3,9.806,10,-3,0.1000,0.09678,73.55,1,1.422,0.09806,（磅,/,英寸,2,）,6.895,10,3,6.895,10,-3,0.07031,0.06805,51.71,0.7031,1,0.06895,巴,1,10,5,0.1,1.0197,0.9869,750.1,10.197,14.50,1,各,种压力单位换算表,5,压力单位及测压仪表,在压力测量中，常有,表压、绝对压力、负压或真空度,之分。,当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。,p,表,P,真,P,绝,P,绝,大气压力线,零线,绝对压力、表压、负压（真空度）的关系,6,压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。,真空表用于测量小于大气压力的压力值；,压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；,微压表用于测量小于,60kPa,的压力值；,低压表用于测量,0.11.6MPa,压力值；,中压表用于测量,1.610MPa,压力值；,高压表用于测量,10100MPa;,超高压表用于测量,100MPa,以上压力值。,7,压力表分类,测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。,1.,液柱式压力计,它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。,按其结构形式的不同,有,U,形管压力计、单管压力计等,优点,这类压力计结构简单、使用方便,缺点,其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。,8,9,压力表分类,2.,弹性式压力计,它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。,种类,弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。,3.,电气式压力计,它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。,种类,电容式、电阻式、电感式、应变片式和霍尔片式等压力计。,10,4.,活塞式压力计,它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。,优点,缺点,测量精度很高，允许误差可小到,0.05%,0.02%,。,结构较复杂，价格较贵。,11,弹性式压力计,原理,弹性式压力计,是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。,优点,具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。,可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。,12,弹性式压力计,一、,弹性元件,弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。,弹性元件示意图,弹簧管式弹性元件,如图,(a),和,(b),所示，,波纹管式弹性元件,如图,(e),所示，,薄膜式弹性元件,如图,(c),和,(d),所示。,13,单圈弹簧管是弯成,270,度圆弧的空心金,属管，其截面为扁,圆形或椭圆形等。,14,扁圆形 椭圆形 半圆形,双圆形,8,字形 厚壁扁圆形,弹簧管的各种横截面图,15,膜片,膜盒,膜片、膜盒,16,一个周围为波纹状的薄壁金属筒体,波纹管,17,1,弹簧管；,2,拉杆；,3,扇形齿轮；,4,中心齿轮；,5,指针；,6,面板；,7,游丝；,8,调整螺丝；,9,接头,弹簧压力表,弹性式压力计,二、弹簧管压力表,分类,使用的测压元件,单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。,用途,普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。,18,19,耐震压力表,耐震压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油（现在大部分用硅油填充），由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。,20,隔膜压力表,组成：膜片隔离器、连接管和普通压力表三部分组成,膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。,隔膜压力表适用于测量具腐蚀性、高粘度、易结晶、易凝固，温度较高听液体、气体或颗粒状固体介质的压力以及必须避免测量介质直接进入压力仪表和防止沉淀物积累且易清洗的场合,可根据测量介质对耐腐蚀性能的不同要求而选用不同材料的膜片。,根据压力不同，选择不同的连接形式,根据介质温度不同选择不同的封液。高粘度硅油可耐,240,度。甘油水溶液,100,度,21,隔膜压力表,22,隔膜压力表,结构原理 隔膜压力表由各种通用型压力仪表和不同结构的隔膜隔离器组成一个封闭系统，内充密封液。当被测介质的压力作用于隔膜时，则隔膜产生变形，压缩封闭系统中的密封液。由于密封液的固有性质，使压力仪表中的弹性元件产生相应的弹性变形一位移，经指示装置显示压力值。当隔膜的刚度足够小时，则压力仪表指示的压力就近于被测介质的压力值。,23,隔膜压力表,在生产过程中，,会对表头测量系统的容压空间及隔离器隔膜上腔进行抽真空和填充密封液工序，并将二者装配组合，形成一个填充了密封液的密闭空间,。,密封液在这个空间内不会产生体积变化，从而将隔离膜片感应到的压力传递至测量元件。,当表头、连接器与隔离器间的螺纹被松动后，该密封液空间失去密闭性，,隔膜在压力,作用下产生变形时，密封液在压力作用下会通过松动的螺纹间隙外泄，造成密封液的损失和密闭空间体积的缩小，从而导致仪表测量元件不能正确感应到由密封液所传递来的压力。严重时，隔离膜片会因两边压差太大而产生永久变形，造成仪表完全失效。,24,隔膜压力表,隔膜表的耐腐蚀性 隔膜表和耐腐蚀性可通过合适和选择与测量介质接触部分的隔膜，法兰及密封垫圈的材料来保证。隔膜材料：,0Cr17Ni12Mo2(316),；蒙乃尔匐金,(Cu30Ni70),；哈氏全金,(H276C),；钽,(Ta),及氟塑料,(F4),。法兰材料：不锈 钢,0Cr17Ni12Mo2,（,316,）；不锈钢内衬氟塑料（,316+F4,）。密封垫圈材料：丁腈橡胶；氟橡胶；硅橡胶及氟塑料。,25,隔膜压力表,隔膜膈离器型式,(,取决于压力,),螺纹式（,60MPa),法兰式,(25MPa),工字形法兰式,(4MPa),夹子式,(0.1,2.5MPa),螺母式,(0.1,2.5MPa),螺栓式（,1,25MPa),均质机用,(10,60MPa),连接方式,(,取决于温度,),直接（被测介质温度,80,）,角形（被测介质温度,150,）,硬管（被测介质温度,200,软管（,1,米,.2,米,.4,米,.6,米）,散热器（被测介质温度,200,）,阻尼器,(,耐震,),26,差压压力表,27,组成：通用压力表，连接器，隔膜隔离器,28,电接点压力表,电接点信号压力表,1,，,4,静触点；,2,动触点；,3,绿灯；,5,红灯,压力表指针上有动触点,2,，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点,1,和,4,。当压力超过上限给定数值时，,2,和,4,接触，红色信号灯,5,的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，,2,与,1,接触，接通了绿色信号灯,3,的电路。,1,、,4,的位置可根据需要灵活调节。,29,压力表型号的意义,30,专用压力表,氨氧、氢、氯、乙炔、硫化氢、碱液,差压,31,电接点压力表,32,33,电气式压力计,定义,电气式压力计,是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。,优点,1.,该仪表的,测量范围较广,，分别可测,710,-5,Pa,至,510,2,MPa,的压力，允许误差可至,0.2,；,2.,由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。,34,电气式压力计,组成,一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。,电气式压力计组成方框图,35,电气式压力计,一、应变片压力传感器,应变片式压力传感器,利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。,应变片压力传感器示意图,1,应变筒；,2,外壳；,3,密封膜片,36,电气式压力计,二、压阻式压力传感器,压阻式压力传感器,利用单晶硅的压阻效应而构成。,采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。,当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。,工作原理,37,根据单晶硅的压阻效应工作，在很薄的单晶硅上利用集,成电路工艺扩散出,4,个小片等值电阻，构成惠斯登测量桥路。,U,S,R,1,R,2,R,3,R,4,I,S,不受压时：,R,i1,R,i2,R,i3,R,i4,R,r,0.635,r,R,1,R,1,、,R,4,变小,R,2,R,3,R,4,R,2,、,R,3,变大,38,电气式压力计,特点,精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单；,便于实现显示数字化；,可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。,可测低至,100pa的微压和高到,60MPa,的高压,压阻式压力传感器,1,基座；,2,单晶硅片；,3,导环；,4,螺母；,5,密封垫圈；,6,等效电阻,39,电气式压力计,三、电容式压力变送器,工作原理,先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。,图,2-8,电容式测量膜盒,1,中心感应膜片,(,可动电极,),；,2,固定电极；,3,测量侧；,4,隔离膜片,40,电容式压力变送器，目前,在工业生产中应用非常广泛,，其输出信号也是标准,4,20mA,电流信号。,三、电容式压力变送器,41,智能式变送器,智能型压力或差压变送器,是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。,一、智能变送器的特点,性能稳定,可靠性好,测量精度高,基本误差仅为,0.1%,。,量程范围可达,1001,时间常数可在,0,36s,内调整,有较宽的零点迁移范围。,具有温度、静压的自动补偿功能,在检测时,可对非线性进行自动校正。,具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。,可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分方便。,42,智能式变送器,二、智能变送器的结构原理,从,整体上,来看,由硬件和软件两大部分组成。,从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部分。43,智能压力变送器,HAKK-3851,高精度智能变送器,44,压力计总结,45,压力计的选用及安装,一、压力计的选用,压力计的选用,应根据工艺生产过程对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析，一般考虑以下几个问题。,仪表类型的选用,普通型（标准）、蒸汽用普通型（,M,）、耐热型（,H,）、耐振型（,V,）、,蒸汽用耐振型（,MV,）耐热耐振型（,HV,）。,46,仪表测量范围的确定,（,1,）一般情况下，对于波动较小的被测压力的测量，最大被测压力不应超过所选压力表量程的,2/3,；,（,2,）对于被测压力波动较大的场合被测压力上限不应超过所选量程的,1/2,；,3,）测量高压压力时，最大工作压力不应超过量程的,3/5,；,（,4,）为了保证测量准度，最小工作压力不应低于量程的,1/3,。,低压表用于测量,06MPa,压力值；中压表用于测量,1060MPa,压力值；高压表用于测量,100MPa,以上压力值。,47,仪表精度级的选取,仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的,.,使用时,所选择的仪表精度能满足生产测量要求即可,不要只追求高精度,因为精度高仪表不仅造价贵,而且操作和维护费事。,常见精度等级有,4,级、,2.5,级、,1.6,级、,1,级,焊接方式选择,压力表弹簧管有锡焊、铜焊、铅锌焊和白银焊连接，也有丝扣连 接 等。一 般 来 说，被测 介 质 温 度 在低 于,6 0,时选用锡焊，高于,1 8 0,时，可选用白银焊、铜焊或丝扣连接的压力表。,48,压力计的选用及安装,1.,测压点的选择,应能反映被测压力的真实大小。,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（气）体压力时，取压点应在管道下（上）部，使导压管内不积存气（液）体。,二、压力计的安装,49,压力计的选用及安装,2.,导压管铺设,导压管粗细要合适，一般,18x3,或,14x2,，长度应尽可能短，最长不得超过,50m,，以减少压力指示的迟缓。如超过,50m,，应选用能远距离传送的压力计。,导压管水平安装时应保证有,1:10,1:20,的倾斜度，以利于积存于其中之液体（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。切断阀应装设在靠近取压口的地方。,50,压力计的选用及安装,3.,压力计的安装,压力计应安装在易观察和检修的地方。,安装地点应力求避免振动和高温影响。,51,压力计的选用及安装,当测量介质温度高压,60,度的液体、蒸汽或可凝气体的压力时，就地安装压力表的取源部件应加装环形弯或,U,形冷凝弯以防止高温蒸汽直接与测压元件接触。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，右图（,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。,压力计安装示意图,压力计；,切断阀门；,凝液管；,取压容器,压力表缓冲管,52,53,压力计的选用及安装,压力计的连接处，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。,压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于,80,及,2MPa,压力用石棉纸板或铝片，温度及压力更高时（,50MPa,）用退火紫铜或铅垫。另外还要考虑介质的影响，例如测氧气的压力表不能用带油或有机化合物的垫片，否则会引起爆炸。测量乙炔压力时禁止用铜垫。,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,Hg,进行修正。式中,H,为高度差，,为导压管中介质的密度，,g,为重力加速度。,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。,54,压力控制的特点,对象时间常数一般不大，不用微分,55,压力控制仪表系统故障分析步骤,(,1),压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动时，首先检查工艺操作有无变化，这种变化多半是工艺操作和调节器,PID,参数整定不好造成。,(2),压力控制系统仪表指示出现死线，工艺操作变化了压力指示还是不变化，一般故障出现在压力测量系统中，首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象，不堵，检查压力变送器输出系统有无变化，有变化，故障出在控制器测量指示系统。,56,鸣谢,本教学内容得到了长炼炼油二部张二学，炼油一部周主任，许广，李先松，长盛欧阳书记，生产部周主任，设备部谢主任的大力支持和帮助，在此向他们表示忠心的感谢。,57,