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大量程压力变送器受压部位的整体结构与受力分

更新时间  2021-11-27
压力机受压部位整体结构和受力分析。
由大批量压力变送器的工作原理出发,对整个结构进行了受力分析,通过结构力学模型,确定了薄弱处应满足的强度条件,并转换成包含壁厚、熔深等物理量的数学关系式,计算具体尺寸值,为强度设计提供可靠依据。该方法可为其它高压容器及管道的强度设计提供参考和指导。
1.引言
压力计是工业实际中常用的压力仪表,广泛用于水力发电、铁路交通、智能建筑、生产自动化控制、航空航天、军工、石油化工、石油化工、石油、电力、船舶、机床、管道等多个行业。FKP#05是一个多程(在0-r50MPa范围内)。带螺纹联接的压力传感器能够对流体压力进行测量,并将其转换为DC4-2OmA的输出信号。采用微加工技术制造的硅微电容传感器和微处理器,具有优良的性能和功能,体积小、重量轻、对环境适应性强。图1显示了FKP#05压力传感器的工作原理。探测部分中,输入压力转换成静电电容,传输段放大检测信号,输出DC4-2OmA电流信号。
二,整体结构和应力分析。
机械工业部FKP#05型压力变送器总成结构见图2。压变送器与现场压力管道之间通过连接管采用NPT1/2锥管的螺纹密封连接。运行状态下,被测流体充满连接管,管内压力为流体的工作压力。液压通过密封的隔膜1和变送器内的填充介质,气压通过密封膜片2和发射机内的介质传递。所以,压力传感器高压端和连接管内的压力都是流体的工作压力,低压端的压力是大气压。
从上述分析可知,在压力变送器正常工作时,其机械零件的连接管壁及焊缝是压力元件中的一个薄弱环节。若管道壁薄处设计,焊缝熔深太浅,将导致被测液体或填充介质发生泄漏。因为低压侧大气压是1.01X105Pa,大约11500在高压侧工作压力50MPa下,低压侧的压力非常小,不需要计算低压侧的强度。下面介绍了压力传感器高压端和连接管内部压力的强度设计,着重于连接管壁厚和焊接W-II焊接处W-II。
5.结束语
一般情况下,FKP#05压力变送器内介质及被测液体均无强腐蚀性,温度变化范围较小(范围为1150C-85"C),因而在强度设计计算中忽略了腐蚀裕量、温度影响等因素。以上的强度设计计算只是基础设计计算,是产品设计的一步。现实产品设计中,根据设计值(包括腐蚀裕度、应力集中、温度变换等因素后的尺寸值)确定具体尺寸值,并通过压力测试、型式试验、性能评定试验等方法对产品原型进行测试。通过验证和评价结果,对尺寸值进行必要的调整,包括尺寸的放大和缩小。再按调整尺寸,安排小批量生产、测试及工业检验。确认的尺寸为最终的设计尺寸。在此基础上,既避免了材料的浪费,又保证了产品的安全可靠。文中所用的力学模型及设计方法,可供其它高压容器及管道的强度设计参考。