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大量程壓力變送器受壓部位的整體結(jié)構(gòu)與受力分析

摘要:從大量程壓力變送器工作原理入手,，時其機(jī)械部總組件進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的受力分析,，通過構(gòu)造力學(xué)模型、確定受壓薄弱部位滿足的強(qiáng)度條件,，轉(zhuǎn)換成包含壁厚,、熔深等物理量的數(shù)學(xué)關(guān)系式，計(jì)算出具體尺寸數(shù)值,，為強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù),。此設(shè)計(jì)方法對其它高壓壓力容器、管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義,。

1,、引言

    壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中常用的一種壓力儀表，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,，涉及水利水電,、鐵路交通、智能建筑,、生產(chǎn)自控,、航空航天、軍工,、石化,、油井、電力,、船舶,、機(jī)床、管道等眾多行業(yè),。FKP#05是一種大量程(測量范圍0-r50MPa),、螺紋連接安裝型壓力變送器，能測量流體的壓力,，并把它轉(zhuǎn)換成DC4- 2OmA的輸出信號,。該變送器采用了由微加工技術(shù)制成的硅微電容傳感器和微處理器，具有優(yōu)異的特性和功能,，小巧,、輕便,，環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)良。FKP#05壓力變送器工作原理如圖1所示,，在檢測部內(nèi),，輸入壓力被轉(zhuǎn)化為靜電電容，在傳輸部對與壓力成正比的檢測信號進(jìn)行放大運(yùn)算,，發(fā)送輸出DC4-2OmA的電流信號,。

2、整體結(jié)構(gòu)和受力分析

    FKP#05型壓力變送器的機(jī)械部總組件結(jié)構(gòu)如圖2所示,。壓力變送器與現(xiàn)場壓力管道通過連接管采用NPT1/2圓錐管螺紋密封連接,，正常工作時被測流體充滿連接管，管內(nèi)部壓力為流體工作壓力,，流體壓力通過密封膜片一和變送器內(nèi)部填充介質(zhì)進(jìn)行傳遞,，大氣壓力通過密封膜片二和變送器內(nèi)部填充介質(zhì)進(jìn)行傳遞，因此壓力傳感器高壓側(cè)和連接管內(nèi)部承受的壓力為流體工作壓力,，壓力傳感器低壓側(cè)承受的壓力為大氣壓力,。

通過上述分析可以看出:壓力變送器正常工作時，其機(jī)械部總組件的連接管壁和焊縫是受壓部位中薄弱的環(huán)節(jié),。如果管壁設(shè)計(jì)較薄,、焊縫熔深太淺，將使管壁,、焊縫破裂導(dǎo)致被測流體或填充介質(zhì)泄露,。由于低壓側(cè)大氣壓力1.01X105Pa，約為高壓側(cè)工作壓力50M Pa的11500,，受壓非常小,，不再計(jì)算低壓側(cè)部位的強(qiáng)度。以下針對壓力傳感器高壓側(cè)和連接管內(nèi)部承受壓力進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì),，重點(diǎn)對連接管壁厚以及焊縫W- I,、焊縫W-II、焊縫W-III的熔深進(jìn)行計(jì)算,。

5,、結(jié)束語

    一般情況下，F(xiàn)KP#05壓力變送器內(nèi)部填充介質(zhì)和被測液體無強(qiáng)腐蝕性,，所處溫度變化范圍較小(范圍在一150C-85"C),，因此本文強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算中忽略腐蝕裕量、溫度影響等因素,。上述強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算僅僅是基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算,，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的步.在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首先按照理論設(shè)計(jì)值(考慮腐蝕裕量、應(yīng)力集中,、溫度變換等多個因素后的尺寸值)確定具體尺寸值，進(jìn)行產(chǎn)品樣機(jī)試制,，通過壓力試驗(yàn),、型式試驗(yàn)和性能評價試驗(yàn)等手段進(jìn)行驗(yàn)證、評價,。然后通過驗(yàn)證,、評價結(jié)果對尺寸值進(jìn)行必要調(diào)整，包括尺寸放大和縮小.后按照調(diào)整后的尺寸安排產(chǎn)品小批量試制,、試驗(yàn)和工業(yè)化考核,，驗(yàn)證合格后的尺寸就是設(shè)計(jì)的終尺寸。這樣設(shè)計(jì)計(jì)算,，既避免了材料的浪費(fèi),，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的小型化，又使產(chǎn)品的安全可靠性得到了保證,。本文所運(yùn)用的力學(xué)建模和設(shè)計(jì)方法對其它高壓壓力容器,、管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。