第三講壓力的測量

熱工測量及儀表第三章壓力測量及儀表ThermalMeasurement&Meter2013/1/5熱工測量及儀表23彈性式壓力計4壓力表的選擇與安裝液柱式壓力計概念及壓力測量儀表分類12第3章壓力測量及儀表2壓力測量及儀表2013/1/5熱工測量及儀表一、意義二、壓力概念及表示方法三、單位四、常用壓力測量儀表的分類Page3目錄3.1概述第1節(jié)壓力的概念及壓力測量儀表分類4繼續(xù)根據(jù)用戶(汽輪機)的要求保質(zhì)(P、T和蒸汽品質(zhì))保量(蒸發(fā)量)產(chǎn)生合格的過熱蒸汽安全經(jīng)濟運行汽機鍋爐電氣調(diào)節(jié)聯(lián)系維護監(jiān)視鍋爐在單元機組運行中主要任務(wù)2013/1/5熱工測量及儀表工質(zhì)基本狀態(tài)參數(shù)之一經(jīng)濟安全一、意義6

概念

工程技術(shù)中的壓力是物理學(xué)中的壓強，即垂直作用在物體單位面積上的力的大小。二、概念及表示壓力的表示方法絕對壓力相對壓力表壓真空度p表P真P絕P絕大氣壓力線零線絕對壓力、表壓、負壓（真空度）的關(guān)系壓力單位帕千克力/厘米2毫米水柱毫米汞柱毫巴標準大氣壓1帕11.02×10-50.1027.5011×0-310-29.87×10-2千克力/厘米29.806×1041104735.56980.50.96781毫米水柱9.80610-417.3556×10-29.806×10-20.9678×10-4毫米汞柱133.313.6×10-413.611.3331.316×10-4毫巴1000.102×10-210.20.750119.87×10-4標準大氣壓10.13×1041.0331.033×10476010131三、壓力的單位(壓力的單位是一個導(dǎo)出單位)2013/1/5熱工測量及儀表壓力變送器指示式物性式、活塞式液柱式、彈性式工作原理功能8耐酸型、禁油型、防爆型普通型、耐震型、耐熱型使用的條件絕對壓力表、真空壓力表壓力表、真空表被測壓力分類四、分類按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。1.液柱式壓力計

它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計、單管壓力計等

優(yōu)點這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點

其精度受工作液的毛細管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。四、分類2.彈性式壓力計將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進行測量3.電氣式壓力計

它是通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進行測量的儀表。四、分類4.活塞式壓力計

它是根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進行測量的。優(yōu)點缺點測量精度很高允許誤差可小到0.05%～0.02%結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴四、分類2013/1/5熱工測量及儀表Page12機械力平衡法——活塞式2013/1/5熱工測量及儀表13Page13第2節(jié)液柱式壓力計14●利用一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力平衡被測壓力

●用相應(yīng)的液柱高度去顯示被測壓力的。

第2節(jié)液柱式壓力計原理●簡單，直觀，方便，精確度較高，便宜

●測壓上限不高

●適用于小壓力、真空及差壓的測量。第2節(jié)液柱式壓力計特點

U形管壓力計

單管壓力計

多管壓力計

斜管微壓計

水銀氣壓計

第2節(jié)液柱式壓力計分類一、U形管壓力計△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。二、單管壓力計

由于U形管壓力計需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計出一次讀取液面高度的單管壓力計。因則故由于D>>d，所以P=ρgh2

二、單管壓力計問：U形管壓力計兩肘管的內(nèi)徑分別為d1=6mm，d2=6.5mm，管內(nèi)封液為水，被測壓力作用于較細肘管，使水柱從零位下降195mm。如果以該值的2倍作為被測壓力值，試確定由于沒有讀取較粗肘管的水柱從零位的升高值而造成的測量誤差。例題解：

例題三、斜管微壓計測量微小壓力、負壓和壓差提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差三、斜管微壓計傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大。這種傾斜管液柱式壓力計可以測量到0.98Pa的微壓。為了進一步提高微壓計的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。

三、斜管微壓計四、液柱式壓力計的測量誤差及其修正1.環(huán)境溫度變化2.重力加速度變化3.毛細管現(xiàn)象2013/1/5熱工測量及儀表一、概念

二、彈性元件特性

三、彈簧管壓力計

四、膜盒式微壓計五、電接點壓力計Page26目錄3.3彈性式壓力計第三節(jié)、彈性式壓力計27定義

彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。優(yōu)點

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點。可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

一、概念2013/1/5熱工測量及儀表28彈性壓力計的基本結(jié)構(gòu)彈性元件變換放大機構(gòu)指示機構(gòu)調(diào)整機構(gòu)彈性壓力計的基本結(jié)構(gòu)敏感元件

核心部分，即為膜片、膜盒、波紋管等彈性元件變換放大機構(gòu)從彈性元件到顯示指針，常設(shè)有簡單的連桿或齒輪器械轉(zhuǎn)動放大機構(gòu)，也可以安裝機電轉(zhuǎn)換裝置，把位移放大或轉(zhuǎn)換成電信號指示機構(gòu)包括顯示指針與刻度標尺調(diào)整機構(gòu)采用表的輸出零點和量程范圍彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當測壓范圍不同時，所用的彈性元件也不一樣。

彈性元件示意圖彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。彈性壓力計輸出特性：F=f(px),x=f(px)蠕變和疲勞形變彈性元件經(jīng)過長時間的負荷作用，當負荷取消后，不能恢復(fù)原來的形態(tài)，這種特性稱為彈性元件的蠕變。（a）彈性遲滯；（b）彈性后效；（c）彈性滯環(huán)二、彈性元件的特性彈性遲滯彈性元件在彈性范圍內(nèi)加負荷與減負荷時其彈性形變輸出特性曲線不重合，這種特性稱為彈性遲滯。彈性后效當加在彈性元件上的負荷停止變化或被取消時，彈性元件的形變并不是立即就完成，而是要經(jīng)過一定的時間才完成相應(yīng)的形變，這種特性稱為彈性后效。溫度特性：輸出特性隨溫度變化（a）彈性遲滯；（b）彈性后效；（c）彈性滯環(huán)二、彈性元件的特性截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），并彎成圓弧狀的空心管子一端為封閉（自由端），一端為開口（固定端）三、彈簧管壓力計測量原理（1）彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓精度有0.5、1.0、1.5、2.5等結(jié)構(gòu)（2）電遠傳式彈簧壓力儀表霍爾壓力傳感器電感式壓力傳感器結(jié)構(gòu)物性&量程溫度振動垂直，短同一水平定期交驗注意事項爆毒腐2/3；1/2(波動)-40~+600C；<=80%減震裝置避遲緩、無泄漏誤差適用于測量微小壓力和真空測量范圍一般在一2000～4000Pa精確度等級一般為2.5級膜盒風壓表1一膜盒；2一刻度盤；3一零位調(diào)整；4一弧形架；5一指針；6一彈簧片；7一曲柄；8一調(diào)整螺絲；9一拉桿；10一拐臂；11一固定指針套；

12一固定鈾；13一形絲；14一引壓管接頭

四、膜盒壓力表2013/1/5熱工測量及儀表38四、膜盒壓力表2013/1/5熱工測量及儀表39五、電接點壓力表工作原理測量顯示當其與設(shè)定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動斷或動合）的瞬時，致使控制系統(tǒng)中的電路得以斷開或接通，以達到自動控制和發(fā)信報警的目的。彈性元件檢測壓力的輸出只是機械位移信號，該信號可以就地顯示，也可以變換為電信號以供遠傳。這種變換一般稱為電變送。電阻式、電感式、電容式、應(yīng)變式、力平衡式、霍爾式、振弦式、光纖式等。目前工業(yè)生產(chǎn)使用的電變送后的壓力信號都是標準化的電流或電壓信號，其變送器都是定型的產(chǎn)品。第四節(jié)

壓力（差壓）變送器1.概述引進美國羅斯蒙特公司技術(shù)并自己開發(fā)生產(chǎn)的一類新型壓力(差壓)變送器。2.特點它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過載保護性能好，調(diào)整方便，體積小，重量輕等一系列優(yōu)點。一、1151系列電容式壓力(差壓)變送器2013/1/5熱工測量及儀表3.1151系列電容式壓力變送器總體結(jié)構(gòu)42I0△P測量部分轉(zhuǎn)換部分24V(DC)4-20mA(DC)電容式壓力變送器工作原理先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進行測量。

電容式測量膜盒1—中心感應(yīng)膜片(可動電極)；2—固定電極；3—測量側(cè)；4—隔離膜片使用在電力、石油、化工等各領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中。在火力發(fā)電廠使用1151電容式壓力(差壓)變送器幾乎有一種替代其他種類壓力(差壓)變送器的趨勢。4.應(yīng)用二、智能式變送器

智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。從整體上來看,由硬件和軟件兩大部分組成。從電路結(jié)構(gòu)上來看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。2013/1/5熱工測量及儀表46二、智能式變送器

1.組成框圖舉例以美國費希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器3051C型智能差壓變送器（4～20mA）方框圖2、智能變送器的特點①性能穩(wěn)定,可靠性好,測量精度高,基本誤差僅為±0.1%。②量程范圍可達100∶1,時間常數(shù)可在0～36s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點遷移范圍。③具有溫度、靜壓的自動補償功能,在檢測溫度時,可對非線性進行自動校正。④具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊,可以與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和上位計算機相連。⑤可以進行遠程通訊,通過現(xiàn)場通訊器,使變送器具有自修正、自補償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能,簡化了調(diào)整、校準與維護過程,使維護和使用都十分方便。注意平常排污排污主要是針對易冷凝、易結(jié)晶、易沉淀的介質(zhì)的測量儀表，壓力變送器。排污的目的是為了防止導(dǎo)壓管堵塞，出現(xiàn)假指示而影響正常生產(chǎn)。應(yīng)當注意的是排污前必須和工藝人員聯(lián)系，得到認可才能進行。注意平常巡檢，查看儀表指示情況，如有異常，及時處理。注意在工藝開、停車時的維護，停車后注意排污，開車前注意連調(diào)。壓力儀表檢修-壓力儀表維護需要注意的問題壓力儀表檢修-基地式壓力表故障1壓力不變疏通導(dǎo)壓管或更換儀表2壓力偏小、偏大疏通導(dǎo)壓管、重新調(diào)校儀表、更換儀表3表殼毀壞需要更換4導(dǎo)壓管泄露需要重新緊固或者