第三講壓力的測量

第三講壓力的測量.第一頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表23彈性式壓力計(jì)4壓力表的選擇與安裝液柱式壓力計(jì)概念及壓力測量儀表分類12第3章壓力測量及儀表2壓力測量及儀表第二頁，共53頁。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第三頁，共53頁。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第四頁，共53頁。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(jì)安全一、意義第五頁，共53頁。

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(fù)壓（真空度）的關(guān)系6第六頁，共53頁。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)第七頁，共53頁。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、分類第八頁，共53頁。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，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。

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、分類第九頁，共53頁。2.彈性式壓力計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測量3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)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(jìn)行測量的儀表。四、分類第十頁，共53頁。4.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，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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(jià)格較貴四、分類第十一頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表Page12機(jī)械力平衡法——活塞式第十二頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表13Page13第2節(jié)液柱式壓力計(jì)第十三頁，共53頁。●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(jì)原理14第十四頁，共53頁?！窈唵?，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(jì)特點(diǎn)第十五頁，共53頁。

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)分類第十六頁，共53頁。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量范圍，但靈敏度要降低。第十七頁，共53頁。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)。第十八頁，共53頁。因則故由于D>>d，所以P=ρgh2

二、單管壓力計(jì)第十九頁，共53頁。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。例題第二十頁，共53頁。解：

例題第二十一頁，共53頁。三、斜管微壓計(jì)測量微小壓力、負(fù)壓和壓差提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差第二十二頁，共53頁。三、斜管微壓計(jì)第二十三頁，共53頁。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(jì)可以測量到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)第二十四頁，共53頁。四、液柱式壓力計(jì)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(xì)管現(xiàn)象第二十五頁，共53頁。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(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)第二十六頁，共53頁。定義

彈性式壓力計(jì)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(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、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

一、概念27第二十七頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表28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)第二十八頁，共53頁。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)和量程范圍第二十九頁，共53頁。彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當(dāng)測壓范圍不同時(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)第三十頁，共53頁。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、彈性元件的特性第三十一頁，共53頁。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、彈性元件的特性第三十二頁，共53頁。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)測量原理第三十三頁，共53頁。（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，測量范圍寬可測負(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)第三十四頁，共53頁。（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)第三十五頁，共53頁。物性&量程溫度振動垂直，短同一水平定期交驗(yàn)注意事項(xiàng)爆毒腐2/3；1/2(波動)-40~+600C；<=80%減震裝置避遲緩、無泄漏誤差第三十六頁，共53頁。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(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、膜盒壓力表第三十七頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表38四、膜盒壓力表第三十八頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表39五、電接點(diǎn)壓力表工作原理測量顯示當(dāng)其與設(shè)定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動斷或動合）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)到自動控制和發(fā)信報(bào)警的目的。第三十九頁，共53頁。彈性元件檢測壓力的輸出只是機(jī)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(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都是標(biāo)準(zhǔn)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）變送器第四十頁，共53頁。1.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)變送器第四十一頁，共53頁。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)第四十二頁，共53頁。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—隔離膜片第四十三頁，共53頁。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)用第四十四頁，共53頁。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。第四十五頁，共53頁。2013/1/5熱工測量及儀表46二、智能式變送器第四十六頁，共53頁。

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）方框圖第四十七頁，共53頁。2、智能變送器的特點(diǎn)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(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、靜壓的自動補(bǔ)償功能,在檢測溫度時(shí),可對非線性進(jìn)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(jì)算機(jī)相連。⑤可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過現(xiàn)場通訊器,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。第四十八頁，共53頁。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(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)需要注意的問題第四十九頁，共53頁。壓力儀表檢修-基地式壓力表故障1壓力不變疏通導(dǎo)壓