压力与压差检测仪表ppt课件

1、第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院章节内容章节内容7.1 压力丈量的根本知识压力丈量的根本知识7.2 弹性式压力计弹性式压力计7.3 压力压差变送器压力压差变送器7.4 压力仪表在核电站的压力仪表在核电站的 运用情况运用情况 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院7.1 压力丈量的根本知识压力丈量的根本知识一、压力的概念和表示方法工程技术中的压力是物理学中的压强，即垂直作用在物体单位面积上的力的大小。压力

2、的表示方法以其参考零点压力的不同而不同，可以分为绝对压力和表压力。 (1)绝对压力 以参考零点所表示的压力。 (2)表压力 以大气压力为参考零点所表示压力。由管道或容器中直接取出的两个绝对压力值的差值，通常称为差压。0PPPe0PPPe其中，其中，P为绝对压力；为绝对压力； P0为大气压力；为大气压力； Pe为表压力。为表压力。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院二、压力的单位二、压力的单位 压力的单位是一个导出单位。由压压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位会有多种。力的定义可知压力的单位会有多种。1.1.

3、帕斯卡帕斯卡PaPa 1Pa=1N/m2 1Pa=1N/m2 2.2.工程大气压工程大气压kgf/cm2kgf/cm23.3.巴巴barbar4.4.毫米水柱毫米水柱mmh2o)mmh2o)5.5.毫米汞柱毫米汞柱mmHg)mmHg)6.6.磅力每平方英寸磅力每平方英寸ibf/in2ibf/in2 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院压力单位的换算简表压力单位的换算简表帕帕(Pa)(N/m2)工程大气压工程大气压(kgf/cm2)规范大气压规范大气压(atm)巴巴(bar)毫米汞柱毫米汞柱(mmHg)毫米水柱毫米水柱(mmH

4、2O)磅力每平磅力每平方英寸方英寸(ibf/in2)1 11.019721.0197210-510-59.859239.8592310-610-61 110-510-57.500627.5006210-310-31.019721.0197210-110-11.450381.4503810-410-49.80669.80661041041 19.678419.6784110-110-19.80669.806610-110-17.355597.355591021021 11041041.422331.422331011011.013251.013251051051.033231.033231 11

5、.013251.013257.607.601021021.033231.033231041041.469591.469591011011 11051051.019271.019279.869239.8692310-110-11 17.500627.500621021021.019721.019721041041.450381.450381011011.333231.333231021021.359511.3595110-310-31.315791.3157910-310-31.333221.3332210-310-31 11.359511.359511011011.933681.9336810

6、-210-29.806659.806651 110-410-49.678419.6784110-510-59.80669.806610-510-57.35567.355610-210-21 11.422341.4223410-310-36.894676.894671031037.03077.030710-210-26.80466.804610-210-26.894766.8947610-210-25.171495.171491011017.03077.03071021021 1 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院三、压力丈

7、量仪表三、压力丈量仪表 在消费过程中和实验室里运用的压力仪表种在消费过程中和实验室里运用的压力仪表种类很多。对压力仪表可以从不同的角度进展分类类很多。对压力仪表可以从不同的角度进展分类。 按被测压力可分为：压力表、真空表、绝对按被测压力可分为：压力表、真空表、绝对压力表、真空压力表等。压力表、真空压力表等。 按压力表运用的条件可分为：普通型、耐震按压力表运用的条件可分为：普通型、耐震型、耐热型、耐酸型、禁油型、防爆型等压力表型、耐热型、耐酸型、禁油型、防爆型等压力表。 按压力表的功能可分为指示式压力表、压力按压力表的功能可分为指示式压力表、压力变送器。变送器。 按压力表的任务原理可分为：液柱式

8、压力计按压力表的任务原理可分为：液柱式压力计、弹性式压力计、物性式压力计、活塞式压力计、弹性式压力计、物性式压力计、活塞式压力计等。等。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院7.2 弹性式压力计弹性式压力计n弹性式压力计是消费过程中运用最为广泛的一类压力计。弹性式压力计是消费过程中运用最为广泛的一类压力计。n弹性式压力和压差检测仪表是根据弹性元件受压后产生的弹性式压力和压差检测仪表是根据弹性元件受压后产生的变形与压力压差大小有确定关系的原理制成的。变形与压力压差大小有确定关系的原理制成的。n就地显示法弹性压力计：感受压力和压

9、差变化得到的就地显示法弹性压力计：感受压力和压差变化得到的是机械位移量直接或简单转换后进展显示不便于远间隔是机械位移量直接或简单转换后进展显示不便于远间隔传输。传输。n电变送方法：利用电气位移变换器将压力和压差产生的弹电变送方法：利用电气位移变换器将压力和压差产生的弹性元件的机械位移量转换成某种电气量，然后加以传输。性元件的机械位移量转换成某种电气量，然后加以传输。n电容式、电感式、力平衡式、波纹管式、膜片式、压阻式电容式、电感式、力平衡式、波纹管式、膜片式、压阻式、霍尔式。、霍尔式。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院一

10、、弹性元件一、弹性元件1、弹性元件、弹性元件常见的测压用弹性元件有薄膜式含膜盒式、波常见的测压用弹性元件有薄膜式含膜盒式、波纹管式、弹簧管式纹管式、弹簧管式3类。每种弹性元件在构造上又有不同类。每种弹性元件在构造上又有不同的方式，如膜片分为平面膜片、波纹膜片和挠性膜片等。的方式，如膜片分为平面膜片、波纹膜片和挠性膜片等。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院各种弹性元件的性质各种弹性元件的性质 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院2.2.弹性元件的特性弹性

11、元件的特性(1)(1)蠕变和疲劳形变蠕变和疲劳形变(2)(2)弹性迟滞弹性迟滞(3)(3)弹性后效弹性后效 (4)(4)输出输出- - 输入特性输入特性 (5)(5)温度的影响温度的影响 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院二、膜盒压力表二、膜盒压力表适用于丈量微小压力和真空。丈量范围普通适用于丈量微小压力和真空。丈量范围普通在在-20004000Pa，准确度等级普通为，准确度等级普通为2.5级。级。 膜盒压力表的构造主要由膜盒、传动机构、膜盒压力表的构造主要由膜盒、传动机构、调整机构、游丝指针、表盘等构成。调整机构、游丝指

12、针、表盘等构成。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院三、双波纹管差压计三、双波纹管差压计双波纹管差压计在火力发电厂中主要用于流双波纹管差压计在火力发电厂中主要用于流量和水位丈量指示记录的二次仪表。假设用于流量和水位丈量指示记录的二次仪表。假设用于流量丈量，差压计往往还带有积算安装。各种功能量丈量，差压计往往还带有积算安装。各种功能的双波纹管差压计丈量部分的作用原理都是一样的双波纹管差压计丈量部分的作用原理都是一样的。丈量的差压值上限可达的。丈量的差压值上限可达0.4MPa，耐任务压，耐任务压力上限可达力上限可达40MPa，

13、准确度可达，准确度可达1.01.5级。级。 双波纹管差压计主要由丈量机构、传动机双波纹管差压计主要由丈量机构、传动机构、记录机构以及机械积算安装等部分组成。构、记录机构以及机械积算安装等部分组成。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院四、弹簧管压力表四、弹簧管压力表它可以丈量压力，也可以丈量真空。按照运它可以丈量压力，也可以丈量真空。按照运用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管压力用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管

14、压力表。按照适用的条件可分为耐振型、耐热型、耐表。按照适用的条件可分为耐振型、耐热型、耐腐蚀型、抗冲击防爆型以及公用压力表等。它们腐蚀型、抗冲击防爆型以及公用压力表等。它们的任务原理是一样的。的任务原理是一样的。种类：种类：1.单圈弹簧管压力表单圈弹簧管压力表2. 多圈多圈(螺旋形螺旋形)弹簧管压力表弹簧管压力表 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院7.3 压力压差变送器压力压差变送器压力压差变送器的种类主要包括：压力

15、压差变送器的种类主要包括：电容式电容式电感式电感式双波纹管式差压计双波纹管式差压计力平衡式力平衡式霍尔式霍尔式膜片式膜片式应变式应变式压阻式压阻式 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院一、电容式变送器一、电容式变送器电容式压力电容式压力( (压差压差) )变送器原理图变送器原理图1- 1-固定极板；固定极板；2- 2-感应极板；感应极板；3- 3-弹簧膜片弹簧膜片SC /1CSSCCC时当1/式中，式中，极板间的介电系数；极板间的介电系数； S S极板间的有效面积；极板间的有效面积； 极板间的间隔。极板间的间隔。 第七章第七

16、章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院电容式差动压力压差变送器电容式差动压力压差变送器n灵敏度提高灵敏度提高n非线性大大降低非线性大大降低I II I3 3电容式差动压力变送器原理图电容式差动压力变送器原理图1- 1-感应极板；感应极板；2 2、3- 3-固定极板；固定极板；4- 4-绝缘垫片绝缘垫片 元件构造图元件构造图 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院电容式压力和差压变送器的丈量电路电容式压力和差压变送器的丈量电路电容丈量电路电容丈量电路(a)(a)交流电桥法

17、；交流电桥法；(b)(b)双双T T网络法网络法 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院二、力平衡式变送器二、力平衡式变送器力平衡变送器力平衡变送器1- 1-量程调整；量程调整；2- 2-参考臂；参考臂；3- 3-力杆；力杆；4- 4-密封挠曲件支点；密封挠曲件支点；5- 5-压力外壳；压力外壳；6- 6-膜片；膜片；7- 7-压力接头；压力接头；8- 8-力反响线圈；力反响线圈；9- 9-环路电流；环路电流；10-10-放大器；放大器；11-11-误差检出器。误差检出器。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华

18、北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院三、双波纹管式差压计三、双波纹管式差压计双波纹管式差压计表示图双波纹管式差压计表示图1- 1-衔接轴；衔接轴；2- 2-单向受压维护阀；单向受压维护阀；3- 3-挡板；挡板；4- 4-摆杆；摆杆；5- 5-扭力管；扭力管；6- 6-芯轴；芯轴；7- 7-量程弹簧；量程弹簧；8- 8-中心基座；中心基座；9- 9-阻尼阀；阻尼阀；10-10-阻尼旁路；阻尼旁路；11-11-阻尼环；阻尼环；12-12-填充液；填充液；13-13-滚针轴承；滚针轴承；14-14-玛瑙轴承。玛瑙轴承。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学

19、核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院SAKKPPP1212其中，其中，K波纹管的刚度；波纹管的刚度； A波纹管的有效面积；波纹管的有效面积； K1量程弹簧总刚度；量程弹簧总刚度； S衔接轴的位移。衔接轴的位移。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院四、膜片式压力变送器四、膜片式压力变送器膜片式发送器膜片式发送器差动变压器差动变压器整流输出电路整流输出电路整流稳压电路整流稳压电路多频谐荡器多频谐荡器电源变压器电源变压器二极管桥二极管桥式整流器式整流器阻容滤波阻容滤波稳压管稳压管稳压稳压RP1RP1RP2RP2膜片式压力

20、差压变送器原理图膜片式压力差压变送器原理图 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院五、压阻式压力差压变送器五、压阻式压力差压变送器 n组成：压阻式压力差压传感器、丈量线路组成：压阻式压力差压传感器、丈量线路n任务原理：压力差压作用于压阻式压力差压传任务原理：压力差压作用于压阻式压力差压传感器，使其电阻值发生变化，再经过丈量线路将其电阻感器，使其电阻值发生变化，再经过丈量线路将其电阻值的变化量转化为电压或电流信号，从而测得被测压力值的变化量转化为电压或电流信号，从而测得被测压力压差。压差。n金属：金属：E很小，很小，K= (1+

21、2) 1.52n半导体：半导体：E比比(1+2)大的多大的多, K= E 50100ALR/)(LdLdRdR21d21 EKKELdLRdR)()(2121其中：其中： 压阻系数；压阻系数； 应力。应力。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院n丈量线路的组成：惠斯顿电桥、供电电源和放大线路丈量线路的组成：惠斯顿电桥、供电电源和放大线路n惠斯顿电桥惠斯顿电桥nR1，R3随压力添加而减小，随压力添加而减小，nR2，R4随压力添加而添加。随压力添加而添加。n其中，其中，R为压力差压变化引起的电阻变化量；为压力差压变化引起的电阻变

22、化量；n RT为温度变化引起的电阻变化量。为温度变化引起的电阻变化量。n电桥输出与由于压力引起的电桥输出与由于压力引起的n 电阻变化和电源电流成正比，与温度无关。电阻变化和电源电流成正比，与温度无关。D DRIRRRIRRRIUTTSC0002121)()()(TADCABCRRRR2恒流源供电恒流源供电 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院 恒流源恒流源源极跟随电路源极跟随电路放大电路放大电路传感器传感器压阻式压力差压变送器丈量线路压阻式压力差压变送器丈量线路 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学

23、核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院7.4 压力仪表在核电站的压力仪表在核电站的 运用情况运用情况一回路压力丈量的目的在于防止压力过高使一回路压力丈量的目的在于防止压力过高使设备受损，或防止压力过低引起冷却剂沸腾。此设备受损，或防止压力过低引起冷却剂沸腾。此外，反响堆冷却剂泵吸入口的压力过低，能够引外，反响堆冷却剂泵吸入口的压力过低，能够引起汽蚀，这是必需防止的。起汽蚀，这是必需防止的。反响堆冷却剂回路压力同样是反响堆控制与反响堆冷却剂回路压力同样是反响堆控制与平安运转的重要参数之一，压力传感器普通是利平安运转的重要参数之一，压力传感器普通是利用液柱高度的改动或弹性元件位移的原理制成的

24、用液柱高度的改动或弹性元件位移的原理制成的，由于仪表液体与冷却剂能够存在偶尔相混的缘，由于仪表液体与冷却剂能够存在偶尔相混的缘故，液柱元件从未广泛地运用于堆芯或壳体内部故，液柱元件从未广泛地运用于堆芯或壳体内部压力的丈量。通常是运用弹性敏感元件，如广东压力的丈量。通常是运用弹性敏感元件，如广东核电站运用的压力和差压变送器中的弹性元件为核电站运用的压力和差压变送器中的弹性元件为波纹膜、波纹管及单晶硅等弹性元件。波纹膜、波纹管及单晶硅等弹性元件。 第七章第七章 压力与压差检测仪表压力与压差检测仪表华北电力大学核科学与工程学院华北电力大学核科学与工程学院冷却剂压力可用安装在壳体内部的敏感元件冷却剂压力可用安装在壳体内部的敏感元件来丈量，也可以用延伸到壳体外部的引压管接头来丈量，也可以用延伸到