第三章-三節(jié)壓力檢測(cè)儀表

1壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法液柱測(cè)壓法彈性變形法電測(cè)壓力法壓力檢測(cè)儀表彈簧管壓力表霍爾式壓力表差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器主要內(nèi)容2第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表一、概述壓力的定義壓力是指均勻而垂直作用在單位面積上的力，符號(hào)用P表示。壓力的單位是帕斯卡，即牛頓/米2；用符號(hào)Pa表示除了帕斯卡，我國(guó)目前還同時(shí)使用以下單位：工程大氣壓、物理大氣壓等3第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表壓力的表示方式Δ絕對(duì)壓力表壓力真空度差壓表壓（正壓）絕對(duì)壓力的零線大氣壓力線絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度（負(fù)壓）4第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)的主要方法及壓力檢測(cè)儀表的分類液體壓力計(jì):根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力或差壓轉(zhuǎn)換成液體的高度（差）彈性式壓力計(jì):根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移，并通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)指針指示電遠(yuǎn)傳式壓力儀表:這類儀表的敏感元件一般也是彈性元件，通過進(jìn)一步應(yīng)用轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路將與被測(cè)壓力成正比的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離輸送物性型壓力傳感器:它是基于在壓力的作用下，敏感元件的某些物理特性發(fā)生變化的原理5第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表二、液體壓力計(jì)

工作原理根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量液柱式壓力計(jì)的形式：U形管單管斜管6第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表U形管7第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表D杯形容器的內(nèi)直徑d玻璃管的內(nèi)直徑8第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表9第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表液體壓力計(jì)的誤差分析溫度誤差:這是指由于壓力計(jì)所處環(huán)境溫度的變化引起的測(cè)量誤差。一是標(biāo)尺長(zhǎng)度隨溫度的變化；二是工作液密度隨溫度的變化安裝誤差:當(dāng)壓力計(jì)安裝不垂直時(shí)將會(huì)產(chǎn)生安裝誤差重力加速度變化誤差傳壓介質(zhì)誤差讀數(shù)誤差:主要是由于玻璃管內(nèi)工作液的毛細(xì)作用而引起的10第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表液體壓力計(jì)的使用液體壓力計(jì)在使用時(shí)，須注意以下問題：壓力計(jì)工作時(shí)，如實(shí)際工作溫度和當(dāng)?shù)刂亓铀俣绕x儀表設(shè)計(jì)值；應(yīng)對(duì)儀表讀數(shù)進(jìn)行修正壓力計(jì)應(yīng)垂直安裝使用應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的特性和壓力的測(cè)量范圍選擇合適的工作液在使用時(shí)，被測(cè)壓力的瞬時(shí)值不能超過測(cè)量范圍11第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表三、彈性式壓力檢測(cè)儀表

彈性式壓力檢測(cè)儀表是用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動(dòng)和放大機(jī)構(gòu)，通過指針指示被測(cè)壓力大小的一種壓力表，統(tǒng)稱彈性式壓力表12第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表彈簧管壓力表彈簧管壓力表是最常用的一種指示式壓力檢測(cè)儀表彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，它測(cè)量范圍寬，可以測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓（可達(dá)1000MPa）根據(jù)制造的要求，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)最高為0.1級(jí)13彈性變形法

將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移

測(cè)量原理P

膜片式彈性元件P

彈簧管式彈性元件14第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表15

彈簧管壓力表

彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘16第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表波紋管差壓計(jì)波紋管的特點(diǎn)是靈敏度高（特別是在低壓），但是遲滯誤差較大，波紋管壓力表的測(cè)量范圍較小，一般為0～0.4MPa，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5～2.5級(jí)波紋管雙波紋管壓力表17第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表其它彈性式壓力表膜片和膜盒也常常被用作壓力測(cè)量的彈性元件，從而構(gòu)成膜片壓力表和膜盒壓力表膜盒壓力表主要用于測(cè)量較低壓力或負(fù)壓的氣體壓力，壓力測(cè)量范圍為－20～40kPa，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)一般為1.5～2.5級(jí)。18第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表膜片壓力表的工作原理與膜盒壓力表相近，測(cè)量準(zhǔn)確度也差不多，但膜片壓力表的可測(cè)壓力范圍較寬，最高可達(dá)2.5MPa。另外，作為彈性元件的膜片常常和其他轉(zhuǎn)換元件一起使用構(gòu)成電遠(yuǎn)傳式壓力儀表膜片壓力表膜盒壓力表金屬膜片19第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表四、電遠(yuǎn)傳式壓力檢測(cè)儀表電遠(yuǎn)傳式壓力儀表也是利用彈性或非彈性元件作為敏感元件，但在儀表中增加了轉(zhuǎn)換元件（或裝置）和轉(zhuǎn)換電路能將彈性或非彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)傳1.

彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等；

2.

非彈性元件組成的快速測(cè)壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。20第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表力平衡式壓力變送器氣動(dòng)壓力變送器電動(dòng)壓力變送器21壓力檢測(cè)儀表

力平衡式壓力變送器

1—低壓室2—高壓室3—測(cè)量元件（膜盒、膜片）

4—軸封膜片5—主杠桿6—過載保護(hù)片7—靜壓調(diào)整螺釘

8—矢量機(jī)構(gòu)9—零點(diǎn)遷移彈簧10—平衡錘11—量程調(diào)整螺釘12—檢測(cè)片（銜鐵）13—差動(dòng)變壓器14—副杠桿15—放大器16—反饋動(dòng)圈

17—永久磁鋼18—電源19—負(fù)載20—調(diào)零彈簧

測(cè)量機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu)檢測(cè)

放大機(jī)構(gòu)反饋機(jī)構(gòu)P141：DDZ－II型差壓變送器原理22第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表電容式差壓變送器電容式壓力/差壓變送器P143：工作原理23第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表其它電遠(yuǎn)傳式壓力檢測(cè)儀表霍爾壓力傳感器它主要有彈簧管、霍爾元件和磁極組成電感式壓力傳感器在電感式壓力傳感器中，首先用彈性元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移，再用電學(xué)的方法將位移轉(zhuǎn)換成自感或互感系數(shù)的變化，最后由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成與被測(cè)壓力成正比的電流或電壓輸出24第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表諧振式壓力傳感器諧振式壓力傳感器是依靠被測(cè)壓力改變彈性元件或與彈性元件相連的振動(dòng)元件的諧振頻率，經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾娐份敵雒}沖頻率信號(hào)或電流（電壓）信號(hào)，根據(jù)諧振原理的不同，諧振式壓力傳感器有振弦式、振膜式及振筒式幾種25第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表五、物性型壓力傳感器測(cè)量原理是基于物質(zhì)定律基礎(chǔ)上的，敏感元件感受被測(cè)壓力，并將壓力的大小轉(zhuǎn)換成敏感元件的某個(gè)物理量輸出由于該物理量常常是一種電量信號(hào)，因此這類傳感器也是電遠(yuǎn)傳式的26第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的測(cè)量電路組成非粘性應(yīng)變式壓力傳感器是直接使用電阻絲(應(yīng)變?cè)?在彈性元件上，且構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單橋路粘貼式應(yīng)變式壓力傳感器是將電阻絲或片粘貼在壓力敏感元件上，當(dāng)敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應(yīng)變，使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化27第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單和應(yīng)變式壓力傳感器一樣，壓阻式壓力傳感器的缺點(diǎn)也是敏感元件易受溫度的影響壓阻式壓力變送器28第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，具有線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍大等優(yōu)點(diǎn)由于在晶體邊界上存在漏電現(xiàn)象，所以這類傳感器不能用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量壓電式壓力傳感器29第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表六、壓力檢測(cè)儀表的使用Δ

壓力儀表的選用儀表的量程為保證安全，一般最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4~2/3；為了保證測(cè)量精度，被測(cè)壓力值應(yīng)不低于儀表滿量程的1/3為宜目前我國(guó)的壓力測(cè)量?jī)x表的量程系列為1，1.6，2.5，4，6，10×10nMPa（n為整數(shù)）30第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表儀表準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇根據(jù)允許的最大誤差確定儀表的精度。儀表類型的選擇要考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，測(cè)量的要求，以及各種壓力測(cè)量元件的特性來決定。機(jī)械式拉力表耐震差動(dòng)遠(yuǎn)傳壓力表31第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表P151:例：有一個(gè)壓力容器在正常工作時(shí)的壓力范圍為0.4～0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測(cè)，并使測(cè)量誤差不大于被測(cè)壓力的4％，試確定該表的量程和準(zhǔn)確度等級(jí)。解：被測(cè)壓力比較穩(wěn)定，彈簧管壓力表的量程設(shè)為A，根據(jù)壓力較穩(wěn)定，最大壓力不得超過量程的3/4，最小壓力不應(yīng)低于超過量程的1/3。則0.4大于等于1/3A;0.6小于等于3/4A準(zhǔn)確度＝允許的最大誤差/量程大小×100％比如1.5級(jí)就是對(duì)應(yīng)的1.5%....32第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)系統(tǒng)Δ

一個(gè)完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓力檢測(cè)儀表設(shè)備取壓口壓力儀表引壓管路一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力檢測(cè)系統(tǒng)示意圖33第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表取壓口取壓口要具有代表性，能真實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象壓力的變化。取壓口位置在選擇時(shí)要盡可能方便引壓管路和壓力儀表的安裝與維護(hù)，同時(shí)還應(yīng)遵循以下原則。

①取壓口位置要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段或容器的壁面部分，不要靠近管路中有阻力件或容器的死角附近。

②取壓口開孔的軸線應(yīng)垂直被測(cè)設(shè)備的壁面，其內(nèi)端面與設(shè)備內(nèi)壁平齊，以保證測(cè)取的是流體的靜壓信號(hào)。

③對(duì)于水平管道和水平安裝的設(shè)備，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，取壓口應(yīng)在設(shè)備橫截面的中下側(cè)，使引壓管路內(nèi)不積存氣體，也不易被沉淀物堵塞取壓口；被測(cè)介質(zhì)為氣體時(shí)，取壓口應(yīng)在設(shè)備橫截面的上部，以免引壓管路中積存液體，如圖所示。

34第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表引壓管路①引壓管路的內(nèi)徑一般為6～10mm長(zhǎng)度不得超過50ｍ、引壓管路越長(zhǎng)，介質(zhì)的黏度越大（或含雜質(zhì)越多），引壓管的內(nèi)徑要求越大。②引壓管路水平敷設(shè)時(shí)要保持l：10～l：20的傾斜度。被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，從引壓管到儀表方向向下傾斜；介質(zhì)為氣體時(shí)，則向上傾斜。③當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為易冷凝、易結(jié)晶、易凝固流體時(shí)。引壓管路需有保溫伴熱措施。35第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表引壓管路中常用的一些附件截止閥：引壓管在靠近取壓口附近常接一個(gè)截止閥隔離罐：防止腐蝕性介質(zhì)直接作用到檢測(cè)儀表集氣器：防止氣體進(jìn)入引壓管路集液器：防止液體進(jìn)入引壓管路冷凝器：被測(cè)介質(zhì)為蒸汽時(shí)，在取壓口附近安裝冷凝器使其后的引壓管路中充滿冷凝水36第三節(jié)壓力檢測(cè)儀表一些特殊介質(zhì)的取壓方式氣固兩相流介質(zhì)細(xì)小的固體顆粒進(jìn)入取壓口會(huì)造成取壓口或引壓管路的堵塞、如果顆粒較大，而且粉塵性顆粒含量很小，則可以在取壓口上安裝一個(gè)過濾網(wǎng)，阻止顆粒進(jìn)入引