第三講壓力的測(cè)量

熱工測(cè)量及儀表第三章壓力測(cè)量及儀表ThermalMeasurement&Meter13彈性式壓力計(jì)4壓力表的選擇與安裝液柱式壓力計(jì)概念及壓力測(cè)量儀表分類12第3章壓力測(cè)量及儀表2壓力測(cè)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(cè)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(cè)量儀表分類繼續(xù)根據(jù)用戶(汽輪機(jī))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(jì)運(yùn)行汽機(jī)鍋爐電氣調(diào)節(jié)聯(lián)系維護(hù)監(jiān)視鍋爐在單元機(jī)組運(yùn)行中主要任務(wù)4工質(zhì)基本狀態(tài)參數(shù)之一經(jīng)濟(jì)安全一、意義

概念

工程技術(shù)中的壓力是物理學(xué)中的壓強(qiáng)，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(duì)壓力相對(duì)壓力表壓真空度p表P真P絕P絕大氣壓力線零線絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系6壓力單位帕千克力/厘米2毫米水柱毫米汞柱毫巴標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓10.13×1041.0331.033×10476010131三、壓力的單位(壓力的單位是一個(gè)導(dǎo)出單位)7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(duì)壓力表、真空壓力表壓力表、真空表被測(cè)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(jì)

它根據(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。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等

優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點(diǎn)

其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。四、分類92.彈性式壓力計(jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測(cè)量的儀表。四、分類104.活塞式壓力計(jì)

它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量的。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測(cè)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(jià)格較貴四、分類11Page12機(jī)械力平衡法——活塞式Page13第2節(jié)液柱式壓力計(jì)●利用一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力平衡被測(cè)壓力

●用相應(yīng)的液柱高度去顯示被測(cè)壓力的。

第2節(jié)液柱式壓力計(jì)原理14●簡單，直觀，方便，精確度較高，便宜

●測(cè)壓上限不高

●適用于小壓力、真空及差壓的測(cè)量。第2節(jié)液柱式壓力計(jì)特點(diǎn)15

U形管壓力計(jì)

單管壓力計(jì)

多管壓力計(jì)

斜管微壓計(jì)

水銀氣壓計(jì)

第2節(jié)液柱式壓力計(jì)分類16一、U形管壓力計(jì)△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測(cè)量范圍，但靈敏度要降低。17二、單管壓力計(jì)

由于U形管壓力計(jì)需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度的單管壓力計(jì)。18因則故由于D>>d，所以P=ρgh2

二、單管壓力計(jì)19問：U形管壓力計(jì)兩肘管的內(nèi)徑分別為d1=6mm，d2=6.5mm，管內(nèi)封液為水，被測(cè)壓力作用于較細(xì)肘管，使水柱從零位下降195mm。如果以該值的2倍作為被測(cè)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(cè)量誤差。例題20解：

例題21三、斜管微壓計(jì)測(cè)量微小壓力、負(fù)壓和壓差提高靈敏度，減少讀數(shù)相對(duì)誤差22三、斜管微壓計(jì)23傾斜角度越小，l越長，測(cè)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(jì)可以測(cè)量到0.98Pa的微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)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(jì)24四、液柱式壓力計(jì)的測(cè)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(xì)管現(xiàn)象25一、概念

二、彈性元件特性

三、彈簧管壓力計(jì)

四、膜盒式微壓計(jì)五、電接點(diǎn)壓力計(jì)Page26目錄3.3彈性式壓力計(jì)第三節(jié)、彈性式壓力計(jì)定義

彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)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(cè)壓儀表。優(yōu)點(diǎn)

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)?？捎脕頊y(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

一、概念2728彈性壓力計(jì)的基本結(jié)構(gòu)彈性元件變換放大機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)調(diào)整機(jī)構(gòu)彈性壓力計(jì)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(jī)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(dòng)放大機(jī)構(gòu)，也可以安裝機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，把位移放大或轉(zhuǎn)換成電信號(hào)指示機(jī)構(gòu)包括顯示指針與刻度標(biāo)尺調(diào)整機(jī)構(gòu)采用表的輸出零點(diǎn)和量程范圍29彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，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(jì)30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(shí)間的負(fù)荷作用，當(dāng)負(fù)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31彈性遲滯彈性元件在彈性范圍內(nèi)加負(fù)荷與減負(fù)荷時(shí)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(dāng)加在彈性元件上的負(fù)荷停止變化或被取消時(shí)，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(shí)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32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(jì)測(cè)量原理33（1）彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，使用范圍廣，測(cè)量范圍寬可測(cè)負(fù)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)34（2）電遠(yuǎn)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)35物性&量程溫度振動(dòng)垂直，短同一水平定期交驗(yàn)注意事項(xiàng)爆毒腐2/3；1/2(波動(dòng))-40~+600C；<=80%減震裝置避遲緩、無泄漏誤差36適用于測(cè)量微小壓力和真空測(cè)量范圍一般在一2000～4000Pa精確度等級(jí)一般為2.5級(jí)膜盒風(fēng)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3738四、膜盒壓力表39五、電接點(diǎn)壓力表工作原理測(cè)量顯示當(dāng)其與設(shè)定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動(dòng)斷或動(dòng)合）的瞬時(shí)，致使控制系統(tǒng)中的電路得以斷開或接通，以達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信報(bào)警的目的。彈性元件檢測(cè)壓力的輸出只是機(jī)械位移信號(hào)，該信號(hào)可以就地顯示，也可以變換為電信號(hào)以供遠(yuǎn)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(hào)都是標(biāo)準(zhǔn)化的電流或電壓信號(hào)，其變送器都是定型的產(chǎn)品。第四節(jié)

壓力（差壓）變送器401.概述引進(jìn)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(diǎn)它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過載保護(hù)性能好，調(diào)整方便，體積小，重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)。一、1151系列電容式壓力(差壓)變送器413.1151系列電容式壓力變送器總體結(jié)構(gòu)42I0△P測(cè)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(jìn)行測(cè)量。

電容式測(cè)量膜盒1—中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)；2—固定電極；3—測(cè)量側(cè)；4—隔離膜片43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(shì)。4.應(yīng)用44二、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(cè)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。4546二、智能式變送器

1.組成框圖舉例以美國費(fèi)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472、智能變送器的特點(diǎn)①性能穩(wěn)定,可靠性好,測(cè)量精度高,基本誤差僅為±0.1%。②量程范圍可達(dá)100∶1,時(shí)間常數(shù)可在0～36s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。③具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能,在檢測(cè)溫度時(shí),可對(duì)非線性進(jìn)行自動(dòng)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(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連。⑤可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過現(xiàn)場(chǎng)通訊器,使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能,簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程,使維護(hù)和使用都十分方便。48注意平常排污排污主要是針對(duì)易冷凝、易結(jié)晶、易沉淀的介質(zhì)的測(cè)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(dāng)注意的是排污前必須和工藝人員聯(lián)系，得到認(rèn)可才能進(jìn)行。注意平常巡檢，查看儀表指示情況，如有異常，及時(shí)處理。注意在工藝開、停車時(shí)的維護(hù)，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(hù)需要注意的問題49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焊接502壓力儀表指示偏小