大(dà)量程(chéng)壓力變送器受壓(yā)部位(wèi)的整(zhěng)體結(jié)構與受力分(fēn)析(xī)

摘(zhāi)要:從(cóng)大(dà)量(liáng)程壓力(lì)變(biàn)送(sòng)器(qì)工作原(yuán)理(lǐ)入手(shǒu)，時(shí)其機(jī)械(xiè)部(bù)總(zǒng)組(zǔ)件(jiàn)進行(háng)整(zhěng)體(tǐ)結構的(dí)受力(lì)分析(xī)，通(tōng)過(guò)構造(zào)力學模(mó)型(xíng)，確(què)定(dìng)受(shòu)壓(yā)薄弱部位滿足(zú)的強度條件(jiàn)，轉換成(chéng)包含(hán)壁厚(hòu)，熔深(shēn)等物理量(liáng)的數學(xué)關(guān)係式，計(jì)算(suàn)出(chū)具體尺寸(cùn)數值，為強度設計(jì)提(tí)供可(kě)靠依據。此設計方(fāng)法(fǎ)對其它高(gāo)壓壓力容器，管(guǎn)道的強度(dù)設(shè)計具有一定的借鑒和(hé)指導意(yì)義(yì)。

1，引言(yán)

    壓(yā)力變(biàn)送(sòng)器(qì)是(shì)工業實踐中(zhōng)常用的(dí)一(yī)種壓力儀表，其廣(guǎng)泛(fàn)應用於各種工業(yè)自(zì)控環境(jìng)，涉及水(shuǐ)利(lì)水電，鐵路交通(tōng)，智能建築(zhù)，生(shēng)產(chǎn)自控(kòng)，航(háng)空航天，軍(jūn)工，石化(huà)，油(yóu)井，電力，船舶(bó)，機(jī)床，管道等(děng)眾(zhòng)多行業(yè)。FKP#05是一種大(dà)量程(測量範(fàn)圍(wéi)0-r50MPa)，螺紋連接(jiē)安裝型(xíng)壓(yā)力(lì)變送器，能測量(liáng)流體的(dí)壓(yā)力，並(bìng)把它轉換(huàn)成DC4- 2OmA的(dí)輸出(chū)信號(hào)。該變送(sòng)器(qì)采(cǎi)用了由微加(jiā)工技(jì)術製成的(dí)矽微(wēi)電容(róng)傳(chuán)感器(qì)和微處理(lǐ)器，具有(yǒu)優(yōu)異的(dí)特性和(hé)功(gōng)能，小巧，輕便(biàn)，環境(jìng)適(shì)應性優(yōu)良。FKP#05壓力(lì)變(biàn)送器(qì)工(gōng)作原理(lǐ)如(rú)圖1所示，在檢(jiǎn)測(cè)部內，輸入壓力被轉(zhuǎn)化為(wéi)靜電電容(róng)，在(zài)傳輸部對與壓(yā)力成正比的檢(jiǎn)測(cè)信號進行放(fàng)大運(yùn)算，發(fā)送輸出(chū)DC4-2OmA的(dí)電流(liú)信(xìn)號。

2，整體結構和(hé)受力分析(xī)

    FKP#05型(xíng)壓(yā)力變(biàn)送(sòng)器(qì)的(dí)機械部總組件(jiàn)結(jié)構(gòu)如圖2所示。壓(yā)力(lì)變(biàn)送(sòng)器與(yǔ)現場壓力(lì)管(guǎn)道通過連接管采用(yòng)NPT1/2圓錐(zhuī)管(guǎn)螺(luó)紋密封(fēng)連(lián)接(jiē)，正(zhèng)常工作(zuò)時被測流體充滿連(lián)接(jiē)管，管內(nèi)部壓力為流體工作壓力(lì)，流體(tǐ)壓力通過密封膜片(piàn)一(yī)和變送器內(nèi)部(bù)填充介(jiè)質(zhì)進行傳遞(dì)，大(dà)氣壓力(lì)通過密(mì)封膜(mó)片二和變送器(qì)內(nèi)部填(tián)充介質(zhì)進行(háng)傳遞(dì)，因此(cǐ)壓力傳感(gǎn)器(qì)高(gāo)壓側(cè)和連接(jiē)管內(nèi)部(bù)承(chéng)受的壓力為(wéi)流體工作壓力(lì)，壓(yā)力(lì)傳感(gǎn)器(qì)低壓(yā)側承(chéng)受(shòu)的壓(yā)力(lì)為大(dà)氣(qì)壓力(lì)。

通過(guò)上(shàng)述分(fēn)析(xī)可(kě)以看出:壓(yā)力(lì)變送器正常工(gōng)作時，其(qí)機械部總(zǒng)組件的連(lián)接(jiē)管壁和(hé)焊(hàn)縫(féng)是(shì)受壓部(bù)位中薄弱(ruò)的環(huán)節(jié)。如果管(guǎn)壁設計較薄(báo)，焊縫熔深太淺，將(jiāng)使(shǐ)管(guǎn)壁，焊(hàn)縫破裂導致被(bèi)測流(liú)體(tǐ)或填充介(jiè)質泄(xiè)露。由(yóu)於(yú)低(dī)壓(yā)側大氣(qì)壓力(lì)1.01X105Pa，約為(wéi)高(gāo)壓側工(gōng)作壓力50M Pa的11500，受壓非(fēi)常小(xiǎo)，不(bù)再(zài)計算低壓側部位的(dí)強度。以(yǐ)下針對(duì)壓力傳感器高(gāo)壓(yā)側和連(lián)接管內部承受(shòu)壓(yā)力進(jìn)行(háng)強度設(shè)計，重點對連接管壁(bì)厚以及(jí)焊(hàn)縫(féng)W- I，焊(hàn)縫(féng)W-II，焊縫W-III的熔深(shēn)進行(háng)計算(suàn)。

5，結束語(yǔ)

    一般情況(kuàng)下，FKP#05壓力(lì)變(biàn)送(sòng)器(qì)內部填充(chōng)介質和被(bèi)測液體(tǐ)無強腐(fǔ)蝕性，所處溫度變化範(fàn)圍較小(xiǎo)(範(fàn)圍在(zài)一150C-85"C)，因此本(běn)文強度設(shè)計計(jì)算中忽略腐蝕(shí)裕(yù)量(liáng)，溫度(dù)影響等因素(sù)。上(shàng)述(shù)強(qiáng)度(dù)設(shè)計(jì)計算僅僅(jǐn)是基礎的(dí)設計計(jì)算(suàn)，是產(chǎn)品(pǐn)設計的(dí)步.在實際產(chǎn)品設計(jì)中，首先(xiān)按(àn)照(zhào)理(lǐ)論(lùn)設(shè)計值(zhí)(考慮腐(fǔ)蝕裕量，應(yīng)力集(jí)中(zhōng)，溫度變(biàn)換(huàn)等(děng)多(duō)個(gè)因素(sù)後(hòu)的(dí)尺寸值(zhí))確(què)定具(jù)體尺寸(cùn)值，進(jìn)行產(chǎn)品(pǐn)樣(yàng)機試製，通過(guò)壓力試驗，型式(shì)試(shì)驗和性(xìng)能評價試驗等(děng)手段進行(háng)驗證(zhèng)，評價。然(rán)後(hòu)通過(guò)驗證，評價結(jié)果對(duì)尺(chǐ)寸(cùn)值進(jìn)行必要調(tiáo)整(zhěng)，包(bāo)括(kuò)尺寸放大(dà)和縮小.後(hòu)按照調整(zhěng)後的(dí)尺(chǐ)寸安(ān)排(pái)產(chǎn)品小批量試(shì)製，試(shì)驗(yàn)和工業化考(kǎo)核(hé)，驗(yàn)證(zhèng)合格(gé)後(hòu)的(dí)尺寸就是(shì)設(shè)計的終尺(chǐ)寸(cùn)。這樣設(shè)計(jì)計算，既(jì)避免(miǎn)了材料(liào)的(dí)浪費，可(kě)實現產(chǎn)品設計的(dí)小型(xíng)化，又使產(chǎn)品(pǐn)的安全可靠性得(dé)到了保證(zhèng)。本文所(suǒ)運用(yòng)的(dí)力(lì)學建(jiàn)模和(hé)設計方法對其(qí)它高壓(yā)壓力容器，管(guǎn)道(dào)的強(qiáng)度設(shè)計計算具有(yǒu)一定的借(jiè)鑒和(hé)指導意義。