第三讲压力的测量

1、热工测量及仪表热工测量及仪表第三章第三章 压力测量及仪表压力测量及仪表Thermal Thermal Measurement & MeterMeasurement & Meter榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表23弹性式压力计弹性式压力计4压力表的选择与安装压力表的选择与安装液柱式压力计液柱式压力计概念及压力测量仪表分类概念及压力测量仪表分类12第第3 3章章 压力测量及仪表压力测量及仪表2压压力力测测量量及及仪仪表表榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表

2、热工测量及仪表一、意义二、压力概念及表示方法三、单位四、常用压力测量仪表的分类Page 3目目 录录3.1概述第1节 压力的概念及压力测量仪表分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM4根据用户根据用户( (汽轮机汽轮机) )的要求的要求保质保质(P(P、T T和蒸汽品质和蒸汽品质) )保量保量( (蒸发量蒸发量) )产生合格的过热蒸汽产生合格的过热蒸汽安全经济运行安全经济运行汽机汽机锅炉锅炉电气电气调调节节联系联系维护维护监监视视锅炉在单元机组运行中主要任务锅炉在单元机组运行中主要任务榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及

3、仪表热工测量及仪表一、意义榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM6 概念 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。 二、概念及表示压力的表示方法l绝对压力 l相对压力l表压l真空度p表表P真真P绝绝P绝绝大气压力线 零线绝对压力、表压、负压（真绝对压力、表压、负压（真空度）的关系空度）的关系榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM压力单位帕千克力/厘米2毫米水柱毫米汞柱毫巴标准大气压1帕11.0210-50.1027.50110-310-29.8710-2千克力/厘米29.8061041104735.56980.50.9

4、6781毫米水柱9.80610-417.355610-29.80610-20.967810-4毫米汞柱133.313.610-413.611.3331.31610-4毫巴1000.10210-210.20.750119.8710-4标准大气压10.131041.0331.03310476010131三、压力的单位(压力的单位是一个导出单位)榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表压力变送器压力变送器指示式指示式物性式、活塞式物性式、活塞式液柱式、弹性式液柱式、弹性式工作原理工作原理功能功能8耐酸型、禁油型、防爆耐酸型、禁油型、防爆

5、型型普通型、耐震型、耐热型普通型、耐震型、耐热型使用的条件使用的条件绝对压力表、真空压力绝对压力表、真空压力表表压力表、真空表压力表、真空表被测压力被测压力分类分类四、分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM按照其转换原理的不同，分为四类。按照其转换原理的不同，分为四类。1.液柱式压力计 它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。 按其结构形式的不同 有有U形管压力计、单管压力计等形管压力计、单管压力计等 优点这类压力计结构简单、使用方便这类压力计结构简单、使用方便 缺点 其精度受工作液的毛细管作用、

6、密度及视其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。量较低压力、真空度或压力差。 四、分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2.弹性式压力计 将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量3.电气式压力计 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 四、分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区

7、）TMM4.活塞式压力计 它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。 优点缺点测量精度很高测量精度很高允许误差可小到允许误差可小到0.05%0.02%结构较复杂，价格较贵结构较复杂，价格较贵四、分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表Page 12机械力平衡法活塞式榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表13Page 13第 2 节

8、 液柱式压力计榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM14利用一定高度的液柱所产生的压力平衡被测压力 用相应的液柱高度去显示被测压力的。第 2 节 液柱式压力计原理原理榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM简单，直观，方便，精确度较高，便宜 测压上限不高 适用于小压力、真空及差压的测量。第 2 节 液柱式压力计特点特点榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM U形管压力计单管压力计多管压力计斜管微压计水银气压计第 2 节 液柱式压力计分类分类榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM一、U形管压力计P=P1P2 =

9、g(h1+h2)提高工作液密度将提高工作液密度将增加压力的测量范增加压力的测量范围，但灵敏度要降围，但灵敏度要降低。低。榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM二、单管压力计 由于由于U形管形管压力计需两次读取液压力计需两次读取液面高度，为使用方便，面高度，为使用方便，设计出一次读取液面设计出一次读取液面高度的单管压力计。高度的单管压力计。榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM 因因 则则 故故 由于由于 Dd，所以，所以 P =gh2 122244hdhD2212dhhD21222dpg(hh )g(1)hD二、单管压力计榆林职业技术学院（神木校区榆

10、林职业技术学院（神木校区）TMM问：问：U U形管压力计两肘管的内径分别为形管压力计两肘管的内径分别为d d1 1 = 6mm = 6mm，d d2 2 = 6.5mm = 6.5mm，管内封液，管内封液为水，被测压力作用于较细肘管，为水，被测压力作用于较细肘管，使水柱从零位下降使水柱从零位下降195mm195mm。如果以该。如果以该值的值的2 2倍作为被测压力值，试确定由倍作为被测压力值，试确定由于没有读取较粗肘管的水柱从零位于没有读取较粗肘管的水柱从零位的升高值而造成的测量误差。的升高值而造成的测量误差。 例题榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM解：解：%100PP

11、P%001Pg 2h 012Pg(hh ) 221122d hd h 212122dhhd%99. 7hhhh%2121例题榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM三、斜管微压计测量测量微小微小压力、负压和压差压力、负压和压差提高提高灵敏度，灵敏度，减少减少读数相对误差读数相对误差榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2111B1222APg (hh )g (shlsiin)lAhlAnA 三、斜管微压计榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM倾斜角度越小，倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度越长，测量灵敏度就越高；但不可太小，否则液柱

12、易冲就越高；但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难，误差增大。散，读数较困难，误差增大。这种倾斜管液柱式压力计可以测量到这种倾斜管液柱式压力计可以测量到0.98Pa的微压。为了进一步提高微压的微压。为了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒精作计的精确度，应选用密度小的酒精作为工作液体。为工作液体。 三、斜管微压计榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM四、液柱式压力计的测量误差及其修正1. 环境温度变化环境温度变化2. 重力加速度变化重力加速度变化3. 毛细管现象毛细管现象t0t0hh1ttng1 0.00265cos 2g2H1Bnnghhg榆林职业技术学院（神木校

13、区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表 一、概念二、弹性元件特性三、弹簧管压力计四、膜盒式微压计 五、电接点压力计Page 26目目 录录3.3弹性式压力计第三节、 弹性式压力计榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM27定义 弹性式压力计弹性式压力计是利用各种形式的是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。而制成的测压仪表。 优点 具有结构简单、使用可靠、读数具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价

14、格低廉、测量范围清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。宽以及有足够的精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。内的压力。 一、概念榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表28弹性压力计的基本结构弹性元件弹性元件变换变换放大机构放大机构指示机构指示机构调整机构调整机构榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM弹性压力计的基本结构敏感元件敏感元件 核心部分，即为膜片、膜盒、波纹管等弹性元件变换放大机构变换放大机构 从弹性元件到显示指针，常设有简单的连杆或

15、齿轮器械转动放大机构，也可以安装机电转换装置，把位移放大或转换成电信号指示机构指示机构 包括显示指针与刻度标尺调整机构调整机构 采用表的输出零点和量程范围榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMn弹性元件弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。围不同时，所用的弹性元件也不一样。 弹性元件示意图弹性元件示意图 弹簧管式弹性元件弹簧管式弹性元件如图如图(a)(a)和和(b)(b)所示，所示，波纹管式弹波纹管式弹性元件性元件如图如图(e)(e)所示，所示，薄膜式弹性元件薄膜式弹性元件如

16、图如图(c)(c)和和(d)(d)所示所示。弹性压力计榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl输出特性：F=f(px),x= f(px)l蠕变和疲劳形变 弹性元件经过长时间的负荷作用，当负荷取消后，不能恢复原来的形态，这种特性称为弹性元件的蠕变。（a）弹性迟滞；（b）弹性后效；（c）弹性滞环二、弹性元件的特性榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl 弹性迟滞 弹性元件在弹性范围内加负荷与减负荷时其弹性形变输出特性曲线不重合，这种特性称为弹性迟滞。 l 弹性后效 当加在弹性元件上的负荷停止变化或被取消时，弹性元件的形变并不是立即就完成，而是要经过一定的

17、时间才完成相应的形变，这种特性称为弹性后效。 l 温度特性：输出特性随温度变化（a）弹性迟滞；（b）弹性后效；（c）弹性滞环二、弹性元件的特性榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl 截面为非圆形（椭圆形截面为非圆形（椭圆形或扁圆形），并弯成圆或扁圆形），并弯成圆弧状的空心管子弧状的空心管子l 一端为封闭（自由端），一端为封闭（自由端），一端为开口（固定端）一端为开口（固定端）2222201RaP(1)Ebhbk三、弹簧管压力计测量原理榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM（1）弹簧管压力表）弹簧管压力表l 结构简单，使用方便，结构简单，使用方便，价

18、格低廉，使用范围广，价格低廉，使用范围广，测量范围宽测量范围宽l 可测负压、微压、低压、可测负压、微压、低压、中压和高压中压和高压l 精度有精度有0.5、1.0、1.5、2.5等等结构榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM（2）电远传式弹簧压）电远传式弹簧压力仪表力仪表 l霍尔压力传感器霍尔压力传感器l电感式压力传感器电感式压力传感器结构榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl物性物性&量程量程l温度温度l振动振动l垂直，短垂直，短l同一水平同一水平l定期交验定期交验注意事项爆 毒 腐爆 毒 腐2/3；1/2(波动波动)-40+600C；=8

19、0%减震装置减震装置避迟缓、无泄漏避迟缓、无泄漏误差误差榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM适用于测量微小压力和真空适用于测量微小压力和真空测量范围一般在一测量范围一般在一2000200040004000PaPa精确度等级一般为精确度等级一般为2.52.5级级膜盒风压表1一膜盒；2一刻度盘；3一零位调整；4一弧形架；5一指针； 6一弹簧片； 7一曲柄；8一 调整螺丝；9一拉杆；10一拐臂；11一固定指针套； 12一固定铀；13一形丝；14一引压管接头 四、膜盒压力表榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表3

20、8四、膜盒压力表榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表39五、电接点压力表工作原理l测量显示l当其与设定指针上的触头（上限或下限）相接触（动断或动合）的瞬时，致使控制系统中的电路得以断开或接通，以达到自动控制和发信报警的目的。榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl弹性元件检测压力的输出只是机械位移信号，该信号可以就地显示，也可以变换为电信号以供远传。这种变换一般称为电变送。l电阻式、电感式、电容式、应变式、力平衡式、霍尔式、振弦式、光纤式等。l目前工业生产使用的电变送后的压力信号都是标准化的电流或电压信号

21、，其变送器都是定型的产品。第四节 压力（差压）变送器榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM1.概述引进美国罗斯蒙特公司技术并自己开发生产的一类新型压力(差压)变送器。2.特点它具有精确度高，性能稳定，单向过载保护性能好，调整方便，体积小，重量轻等一系列优点。一、1151系列电容式压力(差压)变送器榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表3.3.11511151系列电容式压力变送器总体结构系列电容式压力变送器总体结构42I0P测量部分转换部分24V(DC) 4-20mA(DC)24V(DC) 4-20mA(DC

22、)榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM电容式压力变送器 工作原理工作原理先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。 电容式测量膜盒1中心感应膜片 (可动电极)； 2固定电极； 3测量侧； 4隔离膜片榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMMl使用在电力、石油、化工等各领域的生产过程中。l在火力发电厂使用1151电容式压力(差压)变送器几乎有一种替代其他种类压力(差压)变送器的趋势。4.4.应用应用榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM二、智能式变送器二、智能式变送器 智能型压力或差压变送器智能型压力或差压变送器是在普通压力或

23、差压传感器的基础上增加微处理器微处理器电路而形成的智能检测仪表。 从整体上整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。 从电路结构电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部分。 榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2013/1/5热工测量及仪表热工测量及仪表46二、智能式变送器二、智能式变送器榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM 1.组成框图举例举例以美国费希尔以美国费希尔-罗斯蒙特公司的罗斯蒙特公司的3051C型智能差压变型智能差压变送器送器 3051C型智能差压变送器（420mA）方框图榆林职业技术学院（神木校区榆林职业技术学院（神木校区）TMM2 2、智能变送器的特点、智能变送器的特点性能稳定,可靠性好,测量精度高,基本误差仅为0.1%。量程范围可达1001 ,时间常数可在036s内调整,有较宽的零点迁移范围。具有温度、静压的自动补偿功能,在检