第三讲压力的测量

热工测量及仪表第三章压力测量及仪表ThermalMeasurement&Meter2013/1/5热工测量及仪表23弹性式压力计4压力表的选择与安装液柱式压力计概念及压力测量仪表分类12第3章压力测量及仪表2压力测量及仪表2013/1/5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Page3目录3.1概述第1节压力的概念及压力测量仪表分类4继续根据用户(汽轮机)的要求保质(P、T和蒸汽品质)保量(蒸发量)产生合格的过热蒸汽安全经济运行汽机锅炉电气调节联系维护监视锅炉在单元机组运行中主要任务2013/1/5热工测量及仪表工质基本状态参数之一经济安全一、意义6

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绝对压力相对压力表压真空度p表P真P绝P绝大气压力线零线绝对压力、表压、负压（真空度）的关系压力单位帕千克力/厘米2毫米水柱毫米汞柱毫巴标准大气压1帕11.02×10-50.1027.5011×0-310-29.87×10-2千克力/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标准大气压10.13×1041.0331.033×10476010131三、压力的单位(压力的单位是一个导出单位)2013/1/5热工测量及仪表压力变送器指示式物性式、活塞式液柱式、弹性式工作原理功能8耐酸型、禁油型、防爆型普通型、耐震型、耐热型使用的条件绝对压力表、真空压力表压力表、真空表被测压力分类四、分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。

按其结构形式的不同

有U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

缺点

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，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。四、分类2.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（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。四、分类4.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允许误差可小到0.05%～0.02%结构较复杂，价格较贵四、分类2013/1/5热工测量及仪表Page12机械力平衡法——活塞式2013/1/5热工测量及仪表13Page13第2节液柱式压力计14●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●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

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一、U形管压力计△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度将增加压力的测量范围，但灵敏度要降低。二、单管压力计

由于U形管压力计需两次读取液面高度，为使用方便，设计出一次读取液面高度的单管压力计。因则故由于D>>d，所以P=ρgh2

二、单管压力计问：U形管压力计两肘管的内径分别为d1=6mm，d2=6.5mm，管内封液为水，被测压力作用于较细肘管，使水柱从零位下降195mm。如果以该值的2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的升高值而造成的测量误差。例题解：

例题三、斜管微压计测量微小压力、负压和压差提高灵敏度，减少读数相对误差三、斜管微压计倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高；但不可太小，否则液柱易冲散，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0.98Pa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为工作液体。

三、斜管微压计四、液柱式压力计的测量误差及其修正1.环境温度变化2.重力加速度变化3.毛细管现象2013/1/5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Page26目录3.3弹性式压力计第三节、弹性式压力计27定义

弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，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而制成的测压仪表。优点

具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。

一、概念2013/1/5热工测量及仪表28弹性压力计的基本结构弹性元件变换放大机构指示机构调整机构弹性压力计的基本结构敏感元件

核心部分，即为膜片、膜盒、波纹管等弹性元件变换放大机构从弹性元件到显示指针，常设有简单的连杆或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包括显示指针与刻度标尺调整机构采用表的输出零点和量程范围弹性元件

弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。

弹性元件示意图弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如图(e)所示，薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。弹性压力计输出特性：F=f(px),x=f(px)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。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，而是要经过一定的时间才完成相应的形变，这种特性称为弹性后效。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、弹性元件的特性截面为非圆形（椭圆形或扁圆形），并弯成圆弧状的空心管子一端为封闭（自由端），一端为开口（固定端）三、弹簧管压力计测量原理（1）弹簧管压力表结构简单，使用方便，价格低廉，使用范围广，测量范围宽可测负压、微压、低压、中压和高压精度有0.5、1.0、1.5、2.5等结构（2）电远传式弹簧压力仪表霍尔压力传感器电感式压力传感器结构物性&量程温度振动垂直，短同一水平定期交验注意事项爆毒腐2/3；1/2(波动)-40~+600C；<=80%减震装置避迟缓、无泄漏误差适用于测量微小压力和真空测量范围一般在一2000～4000Pa精确度等级一般为2.5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2013/1/5热工测量及仪表38四、膜盒压力表2013/1/5热工测量及仪表39五、电接点压力表工作原理测量显示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。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。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。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，其变送器都是定型的产品。第四节

压力（差压）变送器1.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2013/1/5热工测量及仪表3.1151系列电容式压力变送器总体结构42I0△P测量部分转换部分24V(DC)4-20mA(DC)电容式压力变送器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—隔离膜片使用在电力、石油、化工等各领域的生产过程中。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.应用二、智能式变送器

智能型压力或差压变送器是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部分。2013/1/5热工测量及仪表46二、智能式变送器

1.组成框图举例以美国费希尔-罗斯蒙特公司的3051C型智能差压变送器3051C型智能差压变送器（4～20mA）方框图2、智能变送器的特点①性能稳定,可靠性好,测量精度高,基本误差仅为±0.1%。②量程范围可达100∶1,时间常数可在0～36s内调整,有较宽的零点迁移范围。③具有温度、静压的自动补偿功能,在检测温度时,可对非线性进行自动校正。④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分方便。注意平常排污排污主要是针对易冷凝、易结晶、易沉淀的介质的测量仪表，压力变送器。排污的目的是为了防止导压管堵塞，出现假指示而影响正常生产。应当注意的是排污前必须和工艺人员联系，得到认可才能进行。注意平常巡检，查看仪表指示情况，如有异常，及时处理。注意在工艺开、停车时的维护，停车后注意排污，开车前注意连调。压力仪表检修-压力仪表维护需要注意的问题压力仪表检修-基地式压力表故障1压力不变疏通导压管或更换仪表2压力偏小、偏大疏通导压管、重新调校仪表、更换仪表3表壳毁坏需要更换4导压管泄露需要重新紧固或者