压力表计量知识

1、压力表计量知识 培训教材培训教材 2019/2/2 1 课课 程程 内内 容容 一. 压力的概念 ?二. 压力计量仪表 ?三. 弹性式压力表 ?四. 生产工艺过程中压力表的选用、安装、 维护 ?五. 弹簧管式一般压力表、压力真空表和真 空表的校准 2019/2/2 2 ?一、压力基础知识 1.压力的概念 压力: 是指液体、气体或蒸汽均匀而垂直作用在单位面积上的力。在物理 学上把它叫作压强，在工程技术上称作压力。 压力的大小与作用力和受力面积大小有关：即压力=作用力/受力面积 压力是工业生产中的重要参数，如高压容器的压力超过额定值时便是不 安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还

2、直接影 响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的力 下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下， 测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 2019/2/2 3 2.压力的分类: 大气压力：大气层中的物体受大气层自身重力产生的 作用于物体上压力。 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所 有压力。绝对压力是以绝对零压作为参考 的压力值。它等于表压力和大气压力之和。 又称总压力或全压力。 表压力(相对压力):以环境大气压力作为参考大于或小于 大气压力的压力。它等于绝对压力与 大气压力之差。 2019/2/2 4 正表压：以环境大气压力作为参考高于大

3、气压力的压力。它 等于绝对压力与大气压力之差。 负表压（疏空）: 以环境大气压为基准，低于大气压力的压 力。它等于大气压力与绝对压力之差。 真空度：低于大气压力的绝对压力。 差 压： 两个压力之间的差值。 静态压力：不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢 的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压 力值。 动态压力：和“静态压力”相对应，随时间快速变化的压力。 2019/2/2 5 注： ?压力的表示方法有两种：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，即绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，即相对压力。大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力（表压），工程技术上所测量的多为表压。

4、2019/2/2 6 3.各种压力概念之间关系示意图: 2019/2/2 7 例: 已知大气压力为0.1MPa,绝对压力分别为1MPa和0.01MPa,求表压力? 解: 1) 当绝对压力为1MPa时,表压力为: p= pa-po=1-0.1=0.9MPa ? 2)当绝对压力为1MPa时,表压力为: pv= po-pa=0.1-0.01=0.09MPa 其中： p 表压 po 大气压力 pa 绝对压力 pv 负压力 ? 2019/2/2 8 4.压力的计量单位 我国法定的压力计量单位为Pa，称为帕斯卡，简称帕。其物理意义是:1牛顿的力垂直作用在1平方米面积上的分布力，即：1Pa=1N/m2，由于

5、此单位太小，因此常采用它的106倍单位MPa（兆帕）来表示。 ?除帕斯卡外,由于使用习惯等各种原因,在工业、科学研究、气象等方面还使用着各种非法定压力计量单位，如：标准大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）、毫米水柱（mmH2O）、千克力 /厘米2 (kgf/cm2、工程大气压at）、巴（bar）、磅/英寸2（psi）等。 ?1MPa=1000kPa=106Pa=10.2kgf/cm2=10bar=9.86927atm=145psi ?2019/2/2 9 5. 常用压力单位换算表 单 位 兆帕 标准大气压 毫米汞柱 兆帕(斯卡)（MPa） 1 0.1013 1.33310-6 标准大气压(a

6、tm） 9.86927 1 1.31610-3 毫米汞柱(mmHg) 7.50103 760 1 毫米水柱(mmH2O) 1.02105 1.0332104 13.6 千克力/厘米2 巴（bar） (kgf/cm2) 10.2 1.0332 1.3610-3 磅/英寸2（psi） 1.45102 14.696 19.3410-3 10 1.0133 1.33310-3 毫米水柱 千克力/厘米2 (工程大气压) 巴 磅/英寸2 9.8110-6 0.0981 0.1 6.8910-3 9.67810-4 0.9678 0.9869 6.810-2 73.5610-2 735.6 750 51.7

7、2 1 104 1.02104 703 0.999710-4 1 1.02 7.0310-2 9.8110-5 0.981 1 6.8910-2 1.42210-3 14.22 14.5 1 2019/2/2 10 二. 压力计量仪表 ?压力测量仪表是指用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。 按照压力仪表的工作原理分类为:分为液柱式、活塞式、弹性式和电测式等类型。 液柱式压力计:又称液体压力计,它是基于流体静力学的原理,利用 液柱自重产生的压力去平衡未知压力的方法来测量压力的仪表。常用的液体压力计有:双管(U)型压力计、 单管(杯形)型压力计、倾斜式微压计、补偿式微压计、

8、 水银气压计、 钟罩式压力计。 它的特点是：充以工作液体，常用的工作液体为蒸馏水、水银和酒精。灵敏度高，主要用作实验室中的低压基准仪表，以校验工作用压力测量仪表， 所测压力一般不超过0.3兆帕。 ?2019/2/2 11 ?活塞式压力计:它是基于帕斯卡定律和流体静力学原理,由专用砝码的重力作用在活塞有效面积上所产生的压力与被测压力相平衡来测量压力的仪表。由传压介质的不同，有液压和气压两类活塞式压力计。由结构不同，有单活塞压力计和双活塞压力计等。 这类压力计的误差很小，主要作为压力基准仪表使用，测量范围从数十帕至2500兆帕。 ?2019/2/2 12 ?弹性元件压力（真空）表：由于弹性元件受压

9、后产生的变形，把被测压力变换为弹性变形位移，通过传动机构的放大，变成压力表指针的偏转，并与刻度盘上的测量单位相比较，显示出被测量的压力量值。由使用的弹性元件形状的不同，有单圈管弹簧压力表、膜片压力表、膜盒压力表、波纹管压力表；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。 这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽，是压力测量仪表中应用最多的一种。 13 2019/2/2 ?电测式压力测量仪表（压力传感器）：是利用金属或半导体的物理特性，直接将压力转换为电压、电流信号或频率信号输出，或是通过电阻应变片等，将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出。 ?由压电式、压阻式、振频式、电容式

10、和应变式等压力传感器所构成的电测式压力测量仪表。准确度可达0.02级，测量范围从数十帕至700不等，如数字压力计，压力校验仪等。 2019/2/2 14 三. 弹性式压力表 1.弹性元件压力表 :弹簧管压力表（又称波登管压力表）。 它的测量范围宽，应用广泛。 ?弹簧管压力表的测量元件是一根弯成270圆弧的椭圆截面的空心金属管，其自由端封闭，另一端与测压点相接。当通入压力后，由于椭圆形截面在压力作用下趋向圆形，弹簧管 随之产生向外挺直的扩 张变形-产生位移，此位移量由封闭 着的一端带动机械传动装置，使指针显示相应的压力值。游丝是用来克服因扇形齿轮和中心齿轮的间隙而产生的仪表偏差。改变调整螺钉的位

11、置,可以调整压力表的量程。该压力计用于测量正压，称为压力表。测量负压时，称为真空表。 如下图所示是弹性元件压力表结构图。 ?2019/2/2 15 2019/2/2 16 ?2.弹性元件真空表 利用弹性元件在压差作用下产生弹性变形的原理制成的真空测量仪表称为弹性元件真空表。在结构和外形上与工业用压力表类似，一般用于粗真空(102Pa105Pa)的测量。根据变形弹性元件分类，这类真空计通常有弹簧管式、膜盒式和膜片式，其结构如下图所示。 2019/2/2 17 弹性元件真空表结构图 2019/2/2 18 ?注： ?弹簧管是压力表的关键部件，其材料是根据所测量的范围和测量介质不同而选用不同的金属，

12、如有铜材，钢材、不锈钢等。 ?在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示范围一般做成270度。压力表刻度盘下方圆圈内的数字为压力表的精度等级标记。表示该表的基本误差不超过满量程的百分数。数字越小精度越高。对于一般指示常使用2.5级、1.6级、1级，对于测量精度要求较高时，可用力0.4级以上的表。 19 2019/2/2 3.弹性式压力表的分类 压力表按其测量准确度： 可分为弹簧管式精密压力表和真空表，弹簧管式一般压力表、 真空表、压力真空表。弹簧管式精密压力表的准确度等级有0.1 级、0.16级、0.25级、0.4级；一般压力表的准确度等级有1.0 级、1.6级、2.5级、4.0级。 ?根据

13、压力表的用途可分为单圈弹簧管式压力表(普通压力表)、氨 压力表、氧气压力表、电接点压力表、远传压力表、耐振压力 表、带检验指针压力表、双针双管或双针单管压力表、数显压 力表、数字精密压力表等。 ? 2019/2/2 20 压力表按其测量范围:分为真空表、压力真空表、微压表、低 压表、中压表及高压表 ?真空表用于测量小于大气压力的压力值； ?压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值； ?微压表用于测量小于60kPa的压力值； ?低压表用于测量(06)MPa压力值； ?中压表用于测量(1060)MPa压力值； ?高压表用于测量100MPa以上压力值。 ? 2019/2/2 21 4.弹簧管式一

14、般压力表、真空表、压力真空表 ?弹簧管式一般压力表、真空表、压力真空表:是指结构为单圈“C” 型弹簧管,准确度等级最高为1级,主要用于液体、气体与蒸气压力和真空的测量的仪表。 在工业上常用的有普通压力表、压力真空表及有特殊用途的压力表，如氧气压力表、电接点压力表、双针双管（单管）压力表等。 ?氧气压力表：与单圈弹簧管式压力表的结构完全一样，不同的是该类压力表接触的工作介质是氧气。 2019/2/2 22 ?电接点压力表：是指设备达到极限压力时自动发出报警信号，实际上是装上特殊电气接头的普通压力表。两个接头都制成指针状，安装在压力表的玻璃盖下面，转动安在玻璃盖外面的旋钮，可以把两个设定指针拨动，

15、固定在所需压力的刻度位置上。 双针双管压力表：是在一个表体内组装两个单圈弹簧管有两个压力通道、在一个表盘上有两根指针指示两个压力示值的压力表。两管的两通道不互通，两指针也不互相影响。 2019/2/2 23 ?4. 弹簧管式一般压力表、真空表、压力真空表测量上限、准确度等级、外壳公称直径及允许误差 弹簧管式一般压力表、真空表、压力真空表的测量上限： 压力表测量上限值的大小是根据弹簧管外廓尺寸、刚度和非线性条件设计的，测量上限值有110n、1.610n、2.510n、410n、610n五种系列，n是正整数、负整数或零。 弹簧管式一般压力表、真空表、压力真空表的精度等 级分为:1.0级、1.6级、

16、2.5级、4.0级；外壳公称直径 有40mm、60mm、100mm、150mm、200mm、250mm。 ?各等级仪表的外壳公称直径应符合下表一的规定，准 确度等级与允许误差的关系见表二。 ?2019/2/2 24 表一、各等级仪表的外壳公称直径 外壳公称直径 (mm) 准确度等级 40、60 100 150、200、250 2.5级、4.0级 1.6级、2.5级 1.0级、1.6级 2019/2/2 25 表二、准确度等级和允许误差的关系 允许误差%(按量程的百分数计算) 准确度等级 零 位 测量上限的 其余部分 带止销 不带止销 (90100)% 1 1.6(2.5) 1 1.6(2.5)

17、 1 1.6 1 1.6 1 1.6 2.5 4 2019/2/2 2.5 4 2.5 4 2.5 4 2.5 4 26 注:使用中的1.5级压力表允许误差按1.6级计算,准确度等级可不更改。 5.常用压力表类型符号的识别表 符号 Y-数字 Z-数字 型号后面的 数字 YZ-数字 YB-数字 压力表类型 普通压力表 真空表 表盘外壳 直径 压力真空表 标准压力表 符号 压力表类型 YO-数字 氧气压力表 YX-数字 电接点压力表 YE-数字 膜盒压力表 YP-数字 膜片压力表 ZB-数字 标准真空表 2019/2/2 27 6.压力表色标 ?压力表按其所测介质的不同,在压力表上标有色标,氧气表

18、还标以“禁油”字样。如测压介质为氧时，色标颜色为天蓝色；测压介质为氢时，色标颜色为深蓝色；测压介质为氯时，色标颜色为褐色；测压介质为乙炔时，色标颜色为白色；测压介质为可燃性气体时，色标颜色为红色等。 2019/2/2 28 四四. 生产工艺过程中压力表的选用、安装、维护生产工艺过程中压力表的选用、安装、维护 1.压力表的选用： （1）压力表量程的选择: 一般原则是：测量稳定压力时，最大工作压力不得超过量程的2/3；测量高 压时，最大工作压力不得超过量程的3/5；为保证测量准确度，最小工作压 力不得低于量程的1/3。即使用时应选用压力表全量程的 1/3 2/3 作为使 用范围为宜，使用范围最多不

19、超过刻度盘满刻度的? 。因为这一使用范围准 确度较高，且在平稳、波动两种负荷下均可使用按此原则，根据被测最大压 力算出数值后，选取稍大于该值的测量范围即可。 例如：一容器的最大工作压力是1MPa，根据测量稳定压力时，最大工作压 力不得超过量程的2/3的原则，得12/3=1.5MPa,因此选用量程为 1.6MPa的压力表较为合适。 2019/2/2 29 （2）压力表准确度的选用 ?压力表的准确度应根据生产工艺、经济实用、检测方法等提出的要求，按被测压力最小值所要求的允许误差来选择准确度等级。 如上例中,用量程为1.6MPa的压力表测量容器的压力,若要求测量值的绝对误差不大于0.03MPa,则选

20、用1.5级、量程1.6MPa 的压力表，其测量误差为： 1.5%1.6MPa= 0.024MPa 0.03MPa,可满足测量要求。 ?2019/2/2 30 （3）压力表种类、型号和外形的选择 a. 从被测介质压力大小来考虑： 如测量微压,即几百至几千帕斯卡的压力,宜采用液柱压力计或膜盒 压力表;对于被测介质压力在0.015MPa以下,不要求迅速读数的,常 用U型压力计或单管压力计;要求迅速读数的,可用膜合压力表;压力 在0.05MP以上的,一般选用弹簧管压力表。 b. 从被测介质性质来考虑： 对稀硝酸、醋酸、氨及其他腐蚀性介质，应选用耐酸压力表、精 密压力表、氨用压力表、不锈钢为膜片的膜片压

21、力表。对易结 晶、黏度较大的介质，要选用膜片压力表，对氧、乙炔等介质应 选用专用压力表。 2019/2/2 31 c.从使用环境来考虑 对爆炸性气氛环境,使用电气压力表,应选择防爆型压力表。机械震动强烈的场合应选用船用压力表。 d.从工艺要求来考虑 如需要观察压力的变化情况,应选用记录式压力表,如波纹压力表或螺旋弹簧管压力表。若不但需要就地指示，还要远程传送压力信号，则可选择电气式压力表。若只需远程传送压力信号，可选用压力变送器。如需报警或位式调节，则可选用电接点压力表。 ?2019/2/2 32 ?e.压力表外形的选用 在经济、合理、实用的基础上，还要考虑便于安装、观察和美观。一般应选用轴向

22、有边、径向有边的盘装圆形压力表或矩形压力表。盘装圆形压力表的表面直径一般采用直径为150mm的压力表；现场就地指示压力表可采用直径为100mm压力表；在照明条件差、安装位置高、示值看不清楚的场合，应采用表面直径为200mm或者250mm的压力表。 2019/2/2 33 2.压力表的安装要求 压力表在安装前，应对压力表进行校准，并有相应 的校准合格证。出现压力指示不灵，指针松动，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题之一时，必须立即更换。 ?压力表的安装设置 （1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射 热、冻结或振动等不利因素影响； ? 34 2019/2/2 （2）压

23、力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向 前倾斜,以便于观察，但倾斜角度不得超过30度； （3）一般情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压 缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水； （4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型 阀，以便更换和校验压力表。 2019/2/2 35 3.压力表的维护 （1）压力表应保持洁净，表盘上的玻璃应明亮清晰， 使表盘内指针指示的压力值能清楚易见，表盘玻 璃破碎或表盘刻度模糊不清的压力表应停止使 用。 （2）压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞。特别 用于有较多油垢或其他粘性物质的气体的压力表 连接管，更应经常吹洗。 2019/2/2 36 （3) 要经常检查压

24、力表指针的转动与波动是否正 常，检查连接管上的旋塞是否处于全开位置。 （4)压力表必须按规定进行检定或校准，已经超过检 定(校准)期限的压力表应停止使用。在锅炉、压力 容器正常运行过程中，如果发现压力表指示不正常 或有其他可疑迹象，应立即检验校正。 2019/2/2 37 ?五、弹性元件压力（真空）表的校准 目前公司弹性元件压力（真空）表的所采用的校准规范是QJ/LG0741-2003弹性元件压力（真空）压力表校准规范。在校准时，应按规范的要求逐条进行校准。下面着重介绍开展校准工作时应理解和注意的几个问题。 2019/2/2 38 1. 主要计量特性的理解 ?允许误差：是指符合技术规范(例如标

25、准、检定规程、校准规范)所规定的允许的误差极限值。压力表的允许基本误差是相对测量上限的误差，其误差值有“” 。 压力表的准确度等级是以它的允许误差占表盘刻度值的百分数来划分的,其准确度等级越大允许误差占表盘刻度极限值越大。压力表的量程越大,同样准确度等级的压力表, 允许基本误差越大。 2019/2/2 39 ? 压力表的允许误差=量程（准确度等级%） ?单向压力表最大允许误差的计算: 单向压力表是指从零开始到测量上限的压力表,如普通压力表、氧气压力表、电接点压力表等。 单向压力表最大允许误差=测量上限（准确度等级%） 双向压力表最大允许误差的计算: 双向压力表是指既有正压力又有负压力的压力表，

26、如压力真空表。 双向压力表最大允许误差=（测量上限+测量下限）（准确度等级%） 2019/2/2 40 ? 例1：一块准确度等级为1.6级的普通压力表，其测 量上限是6MPa，求该表的允许误差？ 解：压力表的允许误差 =量程（准确度等级%） =测量上限（准确度等级%） = 6MPa （ 1.6%） =0.096MPa 2019/2/2 41 例2：一块准确度等级为1.6级的压力真空表，真空部分为 0.1MPa,压力部分为2.4MPa，求该表的允许误差？ 解：压力表的允许误差 =量程（准确度等级%） =(测量上限+测量下限）（准确度等级%） =(0.1+2.4)MPa （ 1.6%） =0.04

27、MPa ?2019/2/2 42 示值误差: 是指在正常工作条件下,对每一校准点，在升压（或降压）和降压（或 升压）校准时，轻敲表壳前后,压力表示值与标准器示值之差压力表示值与标准器示值之差。轻敲表 壳前后,被校压力表各校准点示值与标准器示值之差最大者即为该压力 表的示值误差最大值，其值带有“” 。被校压力表的示值误差不应超 过允许误差。 注：示值误差即本校准规范上所称的基本误差。 ?回程误差： 对同一校准点，在升压（或降压）和降压（或升压）校准时，轻敲表 壳后两次示值之差。回程误差不带“” ，所得值为绝对值，被校压力表 的回程误差不应超过允许误差的绝对值。回程误差越小，表示该压力 表的稳定性

28、越好。 ? 2019/2/2 43 ?轻敲位移： 对每一校准点，在升压（或降压）和降压（或升压）校 准时，轻敲表壳前后压力表两次示值的之差即为该点的 轻敲位移。轻敲位移不带“” ，所得值为绝对值，被校 压力表的轻敲位移不应超过允许误差的绝对值的1/2。 注：“轻敲”是指用手指弹敲表壳侧壁，不宜从表壳后面 敲或用榔头敲。 2019/2/2 44 2.校准压力表常选用的标准器及辅助设备有： 标准器：弹簧管式精密压力表和真空表、活塞式压 力计（压力真空计）、压力校验仪等； 辅助设备：压力校验器、真空校验器、气体压力 泵、液体压力发生器、油水隔离器、兆 欧表等。 ?需配备的常用工具: 板手、螺丝刀、尖

29、嘴钳、表针 起拔器，铅封钳 ?2019/2/2 45 ?对选用的标准器的要求 : a.标准器允许误差绝对值不大于被校压力表允许误差绝对值 的1/3。 b. 标准器必须按周期进行检定(校准),并且具有效合格证书。 2019/2/2 46 压力表校准中标准器的选用 校准规范规定选用的标准器其允许误差绝对值不大于被校压力表允许误差绝对值的1/3。而标准器其允许误差=量程（准确度等级%），在第四节讲过对弹簧管压力表全量程的 1/3 2/3 作为使用范围为宜，使用范围最多不超过刻度盘满刻度的? 。也就是说在选用标准器时，标准表的测量上限应比被校表的量程要大1/3，因此要选用量程和准确度等级均能满足使用要

30、求的标准器。 如选用数字压力计作标准，选用的标准器的测量范围可大于或等于被校压力表的测量范围。 ? 2019/2/2 47 ?选用遵循的基本原则：准确度等级只能取小、不能取大，测量上限只能取大，不能取小。 JJG49-1999精密压力表和真空表检定规程规定:精密压力表的准确度等级有0.06级、 0.1级、 0.16级、 0.25级、 0.4级、 0.6级。 JJG875-2005数字压力计检定规程规定:数字压力计的准确度等级有0.01级、 0.02级、 0.05级、 0.1级、 0.2级、 0.5级、1.0级、1.6级。 48 ? 2019/2/2 选用标准器可按下列步骤进行： （1）根据被校

31、压力表选定标准表的测量上限，如选用精密压力表作标准，标准表的测量上限应比被校表的量程大1/3，计算公式：标准表的测量上限=（1+1/3）被校表的测量上限。如果计算出的数据与标准表的量程不符，则选用比被校表大一档量程的标准表。 ? 2019/2/2 49 ?（2）求出被校压力表的允许误差的绝对值，再将其乘以1/3，得出标准器的允许误差的绝对值。 ?（3）将标准器的允许误差的绝对值除以标准器的测量上限，再乘以百分数，得出标准表的准确度的等级。如果计算出的数据与标准表的准确度等级不符，则选用比该准确度数据小的相邻准确度等级的标准表。 2019/2/2 50 例：校准一块（025)MPa,1.6级的一般压力表,应选用测量上限及 准确度等级为多大的标准表? 解: 选用精密压力表 (1) 标准表的测量上限 = （1+1/3）被校表的测量上限 = （1+1/3） 25 = 33.3(MPa) 故选用测量上限为40MPa的精密压力表 。 （2）求出标准表的允许误差的绝对值： 标准表允许误差的绝对值=被校压力表允许误差的绝对值1/3 =（251.6%) 1/3 =0.13MPa ?2019/2/2 51 (3)计算出标准器的准确度等级: 0.13/40100%=0.325% 因此应选用准确度等级为0.25级的精密压力表 综上所述：应选用测量上限为40MPa，准确度等级为 0.25级的