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1、第一节概述第一节概述1 1 压力、压差测量压力、压差测量的意义的意义：在发电厂生产过程中，正确地测量和控在发电厂生产过程中，正确地测量和控制压力是保证生产过程良好运行，减低能源制压力是保证生产过程良好运行，减低能源消耗的重要环节，是提高经济效益的有力保消耗的重要环节，是提高经济效益的有力保证。也可以防止生产设备因压力过压所引起证。也可以防止生产设备因压力过压所引起的设备损坏或爆炸。如在发电厂中饱和蒸汽的设备损坏或爆炸。如在发电厂中饱和蒸汽可以由压力直接确定其状态；所以，通过压可以由压力直接确定其状态；所以，通过压力测量，还可以监视各重要压力容器运行情力测量，还可以监视各重要压力容器运行情况，如
2、除氧器、加热器等以及压力管道的承况，如除氧器、加热器等以及压力管道的承压情况，防止社超压爆破。压情况，防止社超压爆破。第1页/共92页2 2 概念概念2.12.1压力的定义：压力的定义：压力是垂直地作用在单位面积上的力，即物理学上的压强。工程上常将压压力是垂直地作用在单位面积上的力，即物理学上的压强。工程上常将压强称为压力，压强差称为压差，压力的表达式：强称为压力，压强差称为压差，压力的表达式：p pF/AF/APP压力（压力（PaPa、MPa)MPa)FF垂直作用力垂直作用力AA受力单位面积受力单位面积m2m2压力单位换算表见压力单位换算表见P156P156页页第2页/共92页 2.2 单位
3、单位 在国际单位制（在国际单位制（SI）和我国法定计量单位中，压力的单位是）和我国法定计量单位中，压力的单位是“帕斯卡帕斯卡”，简，简称称“帕帕”，符号为，符号为“Pa”。即即1N的力垂直均匀作用在的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为的面积上所形成的压力值为1Pa。第3页/共92页 过过去去采采用用的的压压力力单单位位“工工程程大大气气压压力力”（kgf/cm2）、“毫毫 米米 汞汞 柱柱”（mmHg）、“毫毫米米水水柱柱”（mmH2O）、“物物理理大大气气压压”（atm）、“巴巴”（bar）、“PSI”等等均均应应改改成成法法定计量单位帕。定计量单位帕。1 kgf/cm2=0.9
4、807105Pa1mmH2O=0.980710Pa1 mmHg=1.332102Pa1atm=1.01325105Pa1bar=105Pa 1PSI=6.89103Pa第4页/共92页2.32.3压力的表示方式压力的表示方式 由于压力参考点不同，在工程上压力的表示方式有由于压力参考点不同，在工程上压力的表示方式有3 3种种：绝对压力：绝对压力PaPa、表压、表压P P、真空度或负压真空度或负压PvPv1)1)绝对压力绝对压力PaPa是被测介质作用于物体表面上的全部压力，以绝对压力零位为基准是被测介质作用于物体表面上的全部压力，以绝对压力零位为基准（也就是以绝对真空作为基准所表示的压力）。用来测
5、量绝对压力的仪表称为绝（也就是以绝对真空作为基准所表示的压力）。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。对压力表。第5页/共92页2)2)表压表压P P是指一般压力表所测得的压力，它以大气压为基准，等于绝对压力是指一般压力表所测得的压力，它以大气压为基准，等于绝对压力与当地大气压与当地大气压P0P0的之差。（由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压的之差。（由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力）力，故相对压力也称表压力）P PPaPaP0P03)3)真空度真空度指接近真空的程度。当绝对压力小于大气压是，表压力为负值，其指接近真空的程度。当绝对压力小于大气压是，表压力为
6、负值，其绝对值称为真空度。绝对值称为真空度。PvPvP0P0PaPa第6页/共92页它们的关系：它们的关系：绝对压力绝对压力=大气压力大气压力+相对压力相对压力 真空度真空度=大气压力大气压力-绝对压力绝对压力 我国法定的压力单位为我国法定的压力单位为PaPa（N/N/），称为帕斯卡，简称帕。由于此单位太小，因此），称为帕斯卡，简称帕。由于此单位太小，因此常采用它的常采用它的106106倍单位倍单位MPaMPa（兆帕）。（兆帕）。4)4)差压差压是任意两个压力的差值，用是任意两个压力的差值，用p p表示，是相对压力，即是以其中一个压力作参考表示，是相对压力，即是以其中一个压力作参考点点 差压在
7、热工量中用得很多，差压测量使用的仪表为差压计，压力高的一侧为正压、差压在热工量中用得很多，差压测量使用的仪表为差压计，压力高的一侧为正压、低的一侧为负压。低的一侧为负压。第7页/共92页3 3 压力测量仪表的分类压力测量仪表的分类测量压力的仪表，按信号原理不同，测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为大致可分为四类四类：液柱式液柱式：根据流体静力学原理，把被测：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度压力转换成液柱高度弹性式弹性式：根据弹性元件受力变形的原：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量理，将被测压力转换成位移来实现测量的。的。第8页/共92页负压式（活塞式）
8、负压式（活塞式）：基于重力平衡：基于重力平衡原理，主要为活塞压力计。根据水压原理，主要为活塞压力计。根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。量。电气式电气式：将被测压力转换成各种电：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量。依据电量的大小实现压力的间接测量。第9页/共92页压力测量仪表的测量范围 仪表类型仪表类型微压表微压表低压表低压表中压表中压表高压表高压表超高压表超高压表测量范围测量范围/MPa0.010.01
9、0.60.61010600600第10页/共92页 第二节第二节 液柱压力计液柱压力计液柱压力计是利用液柱所产生的重力与被测压力平衡，并根据液柱高度来确定被测液柱压力计是利用液柱所产生的重力与被测压力平衡，并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。一般用压力大小的压力计。一般用水水、水银水银、酒精酒精等作为工作液，采用等作为工作液，采用U U形管、单管进行形管、单管进行测量，且要求工作不能与被测介质起化学作用，并保证管内界面界线清晰。测量，且要求工作不能与被测介质起化学作用，并保证管内界面界线清晰。常用的有常用的有U U形管压力计、单管压力计、形管压力计、单管压力计、斜管压力计。斜管压力计。第
10、11页/共92页液柱压力计特点液柱压力计特点优点：结构简单、使用方便、准确度较高。优点：结构简单、使用方便、准确度较高。缺点：量程受液柱高低的限制，玻璃管易碎，缺点：量程受液柱高低的限制，玻璃管易碎，只能就地显示，不能远传。只能就地显示，不能远传。u采用水银或水为工作液，用采用水银或水为工作液，用U形管或单管进形管或单管进行测量，常用于低压、负压或压力差的检测行测量，常用于低压、负压或压力差的检测u被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压力、通风空调系统各段压力的测风道各段压力、通风空调系统各段压力的测量。量。第12页/共92页1 U1 U形管压力
11、计形管压力计1.1原理：在U U形管形管的两个管口分别接压力p1、p2。当p1p2时，两管的液体高度相等，当p1p2时，管内的液面便会产生高度差，如果将其中一管通大气压，则所测得的压力为表压。第13页/共92页P=P1P2 =g(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。U形管压力计第14页/共92页1.21.2用用U U形管测量压力时形管测量压力时,其其误差误差主要有主要有:温度误差温度误差安装误差安装误差重力加速度误差重力加速度误差传压介质误差传压介质误差读数误差读数误差第15页/共92页2 2单管压力计单管压力计2.1由于由于U形管压力计需两形管压力计需两次读取液面
12、高度，为使次读取液面高度，为使用方便，设计出一次读用方便，设计出一次读取液面高度的单管压力取液面高度的单管压力计。计。其实就是两个管子的其实就是两个管子的直径大小相差大，（即作直径大小相差大，（即作成一边大一边小），且将成一边大一边小），且将读数改为一边读数。如图读数改为一边读数。如图：第16页/共92页3 3斜管压力计斜管压力计因用因用U U形管或单管压力计来测量微小压力时，由于液柱形管或单管压力计来测量微小压力时，由于液柱高度变化很小，读数困难。为提高灵敏度，减小读数高度变化很小，读数困难。为提高灵敏度，减小读数误差，将单管压力计的玻璃管制成斜管，以拉长液柱。误差，将单管压力计的玻璃管制成
13、斜管，以拉长液柱。主要用来测量微小压力、负压和主要用来测量微小压力、负压和压力差。压力差。如图如图第17页/共92页倾倾斜斜角角度度越越小小，越越长长，测测量量灵灵敏敏度度就就越越高高；但但不不可可太太小小，否否则则液液柱柱易易冲冲散散，读数较困难，误差增大。读数较困难，误差增大。这这种种倾倾斜斜管管液液柱柱式式压压力力计计可可以以测测量量到到0.98Pa的的微微压压。为为了了进进一一步步提提高高微微压压计计的的精精确确度度，应应选选用用密密度度小小的的酒精作为工作液体。酒精作为工作液体。第18页/共92页第三节第三节弹性压力计弹性压力计 用弹性传感器（又称弹性元件）组成的压用弹性传感器（又称
14、弹性元件）组成的压力测量仪表称为力测量仪表称为弹性式压力计弹性式压力计。弹性元件受压。弹性元件受压后产生的形变输出（力或位移），可以通过传后产生的形变输出（力或位移），可以通过传动机构直接带动指针指示压力（或压差），也动机构直接带动指针指示压力（或压差），也可以通过某种电气元件组成变送器，实现压力可以通过某种电气元件组成变送器，实现压力（或压差）信号的远传。（或压差）信号的远传。第19页/共92页1、原理:弹性元件受外部压力作用后，通过受压表表现为力的作用，其力F的大小为：FAPA弹性元件受力面积m2C弹性元件的刚度系数N/mX弹性元件在外力F的作用下所产生的位移，m第20页/共92页 2、弹
15、性元件 弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。弹性元件是弹性压力计的测压敏感元件。工业常有的敏感元件有3种：弹簧管（也叫波登管）、膜片（膜盒）、波纹管。第21页/共92页2.1 2.1 弹簧管弹簧管弹簧管弹簧管（也叫波登管）（也叫波登管）敏感元件是一根弯敏感元件是一根弯成成270270圆弧，截面积显椭圆形（或扁圆形）圆弧，截面积显椭圆形（或扁圆形）的弹性空心的弹性空心C C形管（金属管）。形管（金属管）。管子的自由端管子的自由端B B封闭，另一端封闭，另一端A A开口且与固定开口且与固定在接头在接头上。第22页/共92页当被测介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔
16、时，弹簧管椭圆截面在当被测介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔时，弹簧管椭圆截面在被测压力的作用下将趋向圆形。由于弹簧管的长度一定，弹簧管随着压力被测压力的作用下将趋向圆形。由于弹簧管的长度一定，弹簧管随着压力产生向外挺直扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位移，产生向外挺直扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位移，带动指针旋转。带动指针旋转。第23页/共92页2.22.2膜片（膜盒）膜片（膜盒）膜片是一种沿外缘固定的片状测压弹性元件，在外力的作用下通过膜片的膜片是一种沿外缘固定的片状测压弹性元件，在外力的作用下通过膜片的变形位移测量取得压力的大小。变形位移测量取得压
17、力的大小。膜片有膜片有平面膜片平面膜片、波纹膜片波纹膜片和和挠形膜片挠形膜片。第24页/共92页平面膜片：平面膜片：可承受较大被测压力，一般用在可承受较大被测压力，一般用在测量较大压力且要求变形不大时使用，但灵测量较大压力且要求变形不大时使用，但灵敏度不高。敏度不高。波纹膜片：波纹膜片：是一种压有环状同心的圆形薄膜，是一种压有环状同心的圆形薄膜，波纹数目、形状、尺寸和分布均与压力测量波纹数目、形状、尺寸和分布均与压力测量范围有关。灵敏度高，适用小量程。范围有关。灵敏度高，适用小量程。为提高灵敏度，将两块金属膜片沿周边对焊为提高灵敏度，将两块金属膜片沿周边对焊起来，形成一个薄膜盒子，称为起来，形
18、成一个薄膜盒子，称为膜盒膜盒。挠形膜片：挠形膜片：一般不单独作为弹性元件使用。一般不单独作为弹性元件使用。膜片可直接带动传动机构就地显示，但位膜片可直接带动传动机构就地显示，但位移小，灵敏度低，更多的是与变送器配合使移小，灵敏度低，更多的是与变送器配合使用。用。第25页/共92页2.32.3波纹管波纹管是一种具有等间隔同轴环状波纹，能沿轴向伸缩的测压弹性元件。形状类是一种具有等间隔同轴环状波纹，能沿轴向伸缩的测压弹性元件。形状类似手风琴的褶皱风箱。似手风琴的褶皱风箱。由于波纹管的位移较大，一般可直接带动传动机构，就地显示。由于波纹管的位移较大，一般可直接带动传动机构，就地显示。优点：优点：灵敏
19、度高，可用来测取较低压力或压差；灵敏度高，可用来测取较低压力或压差；缺点：缺点：波纹管迟滞误差较大，准确度最高只有波纹管迟滞误差较大，准确度最高只有1.51.5级。级。第26页/共92页3 单圈弹簧管压力表单圈弹簧管压力表3.1 3.1 结构结构结构简单，使用方便，结构简单，使用方便，价格低廉，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精度有精度有0.50.5、1.01.0、1.5、2.5等等第27页/共92页一般式压力表一般式压力表第28页/共92页精密压力表第29页/共92页3.2 3.2 工作原理工作原理 当被测
20、介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔时，弹簧管椭圆截面当被测介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔时，弹簧管椭圆截面在被测压力的作用下将趋向圆形。由于弹簧管的长度一定，弹簧管随着压在被测压力的作用下将趋向圆形。由于弹簧管的长度一定，弹簧管随着压力产生向外挺直扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位力产生向外挺直扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位移，带动指针旋转移，带动指针旋转第30页/共92页3.33.3电接点压力表电接点压力表其测量工作原理和一般弹簧管压力计完全相同。它有一套发讯机构，在指针的下部有两个指针，一个为高压给定指针，另一个为低压给定指针，利用专用钥匙在
21、表盘的中间旋动给定指针的销子，将给定指针拨到所要控制的压力上、下限值上。电接点压力表（径向）第31页/共92页电接点压力表的用途：电接点压力表的用途：a a、可作为高、低压报警；、可作为高、低压报警；b b、可以接其它继电器等自动设备，起联锁和自、可以接其它继电器等自动设备，起联锁和自 动操动操作作用；作作用；C C、但不能远传压力指示。、但不能远传压力指示。触点的供电电压：交流电不得超过触点的供电电压：交流电不得超过380V380V，直流，直流220V220V以下；以下；触点的最大容量触点的最大容量10VA10VA，电流，电流1A1A。第32页/共92页下图为不锈钢耐震电接点压力表下图为不锈
22、钢耐震电接点压力表在热力生产过程中，不仅需要进行压力的显 示，而且还需要将压力控制在某一范围内。例如：锅炉汽包压力，过热蒸汽压力等第33页/共92页3.4膜片电接点压力表常用于火力发电厂锅炉风烟系统的风、烟压力测量及锅炉炉膛负压测量。测量范围为1504000Pa，准确度等级一般为2.5级第34页/共92页3.5 膜合式微压表膜合式微压表原理：原理：压力信号从引压口、导压管引入膜盒，使膜盒产生变形。压力信号从引压口、导压管引入膜盒，使膜盒产生变形。通过传动机构带动指针转动进行压力值指示。通过传动机构带动指针转动进行压力值指示。用途：用途：常用于火力发电厂锅炉风烟系统的风、烟压力测常用于火力发电厂
23、锅炉风烟系统的风、烟压力测 量量及锅炉炉膛负压测量。结构图及锅炉炉膛负压测量。结构图：测量范围测量范围为为1501504000Pa4000Pa，准确度等级一般为，准确度等级一般为2.52.5级。级。第35页/共92页膜合压力表膜合压力表第36页/共92页 YEJ YEJ1 1、YEJYEJ1F1F矩形矩形膜合压力表膜合压力表用于测量不用于测量不起腐蚀作用的空气或其起腐蚀作用的空气或其他气体介质的微压或负他气体介质的微压或负压，一般用在空气管道、压，一般用在空气管道、燃烧装置以及其他类似燃烧装置以及其他类似的设备上。的设备上。矩形膜合压力表第37页/共92页耐震压力表耐震压力表第38页/共92页
24、第四节第四节 负荷式压力计负荷式压力计特点：应用范围广、结构简单、稳定可靠、准确度高、重复性好。是检验、标定压力表的标准仪器之一。常用有活塞式压力计、浮球式压力计第39页/共92页1 1 活塞式压力计活塞式压力计1.11.1原理：是根据流体静力平衡原理工作的，利用压力作用在活塞上的力与砝原理：是根据流体静力平衡原理工作的，利用压力作用在活塞上的力与砝码的重力相平衡的原理设计而成的。如图所示。主要由压力发生部分和测码的重力相平衡的原理设计而成的。如图所示。主要由压力发生部分和测量部分组成。量部分组成。第40页/共92页压力发生部分测量部分第41页/共92页常用校验压力表的标准仪器活塞式压力计第4
25、2页/共92页超高压活塞压力计超高压活塞压力计第43页/共92页1.2使用注意事项使用注意事项(1)(1)使用前应检查油路是否畅通，密封处是否紧固，不得存在有堵塞或泄漏的现象。(2(2）活塞进入活塞筒中的部分等于活塞全长的3/33/33/43/4。(3)(3)活塞压力计的编号应与专用砝码编号一致。(4)(4)活塞与活塞筒之间配合间隙非常小，测量时应轻轻地转动活塞。第44页/共92页(5)(5)活塞应处于沿直位置，可应用活塞压力计活塞应处于沿直位置，可应用活塞压力计底盘上的水泡来调节。底盘上的水泡来调节。(6)(6)当用作检定压力仪表的标准仪器时，其压当用作检定压力仪表的标准仪器时，其压力计的综
26、合误差应不大于被检仪表基本误差力计的综合误差应不大于被检仪表基本误差的绝对误差的的绝对误差的1/3,1/3,第45页/共92页2 2 浮球式压力计浮球式压力计 组成组成：由浮球、喷：由浮球、喷嘴、砝码支架、专业嘴、砝码支架、专业砝码、流量调节器、砝码、流量调节器、气体过滤器、底座组气体过滤器、底座组成。成。浮球压力计主要用于浮球压力计主要用于计量室、实验室以及计量室、实验室以及生产或科学实验环节生产或科学实验环节作为压力基准器使用。作为压力基准器使用。第46页/共92页 浮球式压力计是以浮球式压力计是以压缩空气或氮气作压缩空气或氮气作为压力源，以精密为压力源，以精密浮球处于工作状态浮球处于工作
27、状态时的球体下部的压时的球体下部的压力作用面积为浮球力作用面积为浮球有效面积的一种气有效面积的一种气动负荷式压力计动负荷式压力计 。如右图所示。如右图所示。（右图）浮球式压力计原理图第47页/共92页工作原理工作原理 从汽源来的压缩空气经气体过滤器减压，从汽源来的压缩空气经气体过滤器减压，再经流量调节器调节再经流量调节器调节,达到所需流量达到所需流量(由流量由流量计读出计读出)后，进入内腔为锥形喷嘴，并喷向后，进入内腔为锥形喷嘴，并喷向浮球，气体向上的压力使浮球在喷嘴内漂浮浮球，气体向上的压力使浮球在喷嘴内漂浮起来，浮球上挂有砝码，和砝码架，当浮球起来，浮球上挂有砝码，和砝码架，当浮球所受的向
28、下的重力和向上的浮力相平衡时，所受的向下的重力和向上的浮力相平衡时，就输出一个稳定而准确的压力。就输出一个稳定而准确的压力。第48页/共92页浮球式压力计具有下列特点：浮球式压力计具有下列特点：（与活塞式压力计相比与活塞式压力计相比）1 1、浮球式压力计内置自动流量调节器，增、浮球式压力计内置自动流量调节器，增、减砝码后无须再作任何操作，即可得到精确减砝码后无须再作任何操作，即可得到精确的输出压力；的输出压力；2 2、工作时、工作时 浮球不下降，可连续稳定地输出精浮球不下降，可连续稳定地输出精确的压力信号；确的压力信号；3 3、浮球式压力计具有流量自行调节功能，其、浮球式压力计具有流量自行调节
29、功能，其精确度与操作者的技术水平无关；精确度与操作者的技术水平无关；第49页/共92页 4 4、仪器工作时气流使浮球悬浮于喷嘴内，、仪器工作时气流使浮球悬浮于喷嘴内，球体与喷嘴之间处于非接触状态。其摩擦小、球体与喷嘴之间处于非接触状态。其摩擦小、重复性好、分辨能力高，且免除了旋转砝码重复性好、分辨能力高，且免除了旋转砝码的必要。这是浮球式压力计所独具的特性；的必要。这是浮球式压力计所独具的特性；第50页/共92页5 5、工作进程中，气流能、工作进程中，气流能不断地对浮球体进行自不断地对浮球体进行自清洗，确保仪器的高可清洗，确保仪器的高可靠性。浮球式压力计的靠性。浮球式压力计的底盘安装在一个箱式
30、底底盘安装在一个箱式底座上（右图所示），底座上（右图所示），底盘即为压力计的工作台盘即为压力计的工作台面。其上设有水平仪和面。其上设有水平仪和操控阀，其下侧设有气操控阀，其下侧设有气源接口，用于压力计与源接口，用于压力计与压力源的连接。压力源的连接。第51页/共92页第五节第五节 电气式压力检测仪表电气式压力检测仪表电气式压力检测仪表是利用压力敏感元件，电气式压力检测仪表是利用压力敏感元件，将被测压力转换成各种电量，如电阻、频率、将被测压力转换成各种电量，如电阻、频率、电荷量等来实现测量的。电荷量等来实现测量的。能能实实现现压压力力电电量量转转换换的的压压敏敏元元件件主主要要有有压压电材料、应
31、变片和压阻元件电材料、应变片和压阻元件。适适合合于于压压力力变变化化快快和和高高真真空空、超超高高压压的的测测量量。主要有压电式压力计、压阻式压力计等。主要有压电式压力计、压阻式压力计等。第52页/共92页5.1 5.1 压电式压力计压电式压力计 主要用于测量内燃机汽缸、进排气管压力主要用于测量内燃机汽缸、进排气管压力。u压电效应压电效应：压电材料受压时发生机械变形，在其两：压电材料受压时发生机械变形，在其两个相对表面上产生电荷分离，使其中一个表面带正个相对表面上产生电荷分离，使其中一个表面带正电荷，另一个带负电荷，其电荷量与所受的压力成电荷，另一个带负电荷，其电荷量与所受的压力成正比。正比。
32、u压电元件：压电元件：具有压电效应的材料。具有压电效应的材料。u压电材料压电材料：单晶体、多晶体。：单晶体、多晶体。u特点特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广。性度好，频率响应高，量程范围广。第53页/共92页工作过程：压电元件被夹在两块性能相同的弹性元件（膜片）之间，膜片的作用是把压力收集转换成集中力，再传递给压电元件。第54页/共92页电气式压力计开机显示图电气式压力计使用接管图第55页/共92页5.2 5.2 压阻式压力计压阻式压力计u压阻元件压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它指在半是基于压阻效应
33、工作的一种压力敏感元件，它指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，当它受外导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，当它受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。u扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅膜片。扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅膜片。第56页/共92页第57页/共92页u优点优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好u缺点缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小第58
34、页/共92页第六节第六节 压力变送器压力变送器 为适应集中检测、热工保护、自动调节等热工测量和自动化的为适应集中检测、热工保护、自动调节等热工测量和自动化的需要，通常测压弹性元件输出的位移或力变换成统一需要，通常测压弹性元件输出的位移或力变换成统一 的电信号，的电信号，为此产生了压力变送器。常用新型的变送器有为此产生了压力变送器。常用新型的变送器有电容式变送器电容式变送器、智能型变送器智能型变送器两种两种。第59页/共92页一、电容式变送器一、电容式变送器电容式变送器主要用于连续测量流体介质的压力、差压、流量、液位等热电容式变送器主要用于连续测量流体介质的压力、差压、流量、液位等热工参数，将它
35、们转换成直流电流。类型有差动电容式和单端电容式。工参数，将它们转换成直流电流。类型有差动电容式和单端电容式。1 1、11511151系列差动式变送器系列差动式变送器 电容式变送器结构上由测量和转换两部分构成电容式变送器结构上由测量和转换两部分构成。第60页/共92页11511151电容式压力变送器的总体结构电容式压力变送器的总体结构差动电容K2K2膜片K1K1测量电路K3K3放大输出电路K4K4ppdI2I0转换部分测量部分 被测差压被测差压p p作用在金属膜片上，使膜片产生微小位移作用在金属膜片上，使膜片产生微小位移d，引起差动电容量发生变化，再由测量电路和放大输引起差动电容量发生变化，再由
36、测量电路和放大输出电路将电容量的变化转换成标准电流信号。出电路将电容量的变化转换成标准电流信号。它采用它采用24V24V（DVDV）集中供电，集中供电，4 42OmA2OmA的二线制电流信号。的二线制电流信号。第61页/共92页1.1 1.1 测量部分工作原理测量部分工作原理 电容式变送器有一个可变电容的传感器组件，称为元件，被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在元件的两侧隔离膜片上，过程压力通过隔膜片和元件内的填充液传到中心的测量膜片两侧，当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容就不等。膜片和两侧固定电容极板之间的电容差由电子电路检测、放大转换成4-
37、2OmA的标准直流电流信号输出。第62页/共92页1151系列差动式变送器第63页/共92页1.2 1.2 功能参数功能参数1 1、使用对象：液体、气体和蒸汽、使用对象：液体、气体和蒸汽 ；2 2、测量范围：、测量范围：0 00.1KPa0.1KPa至至0 040MPa 40MPa；3 3、输出信号：、输出信号：4 420mADC20mADC（特殊可为四线制（特殊可为四线制 220VAC220VAC供电，供电，0 010mADC10mADC输出）；输出）；4 4、供电电源：、供电电源：121245VDC45VDC，一般为，一般为24VDC24VDC；5 5、负载特性：与供电电源有关，在某一电源
38、电压是带负、负载特性：与供电电源有关，在某一电源电压是带负载能力，负载阻抗载能力，负载阻抗RLRL与电源电压与电源电压VsVs关系式：关系式：R150R150（Vs-12Vs-12）6 6、指示表：指针式线性指示、指示表：指针式线性指示0 0100%100%刻度或刻度或LCDLCD液晶式显液晶式显示。示。7 7、防暴：、防暴：a.a.隔爆型：隔爆型：dIIBT4 b.dIIBT4 b.本质安全型：本质安全型：iaIICT6 iaIICT6；8 8、量程和零点：外部连续可调、量程和零点：外部连续可调 ；第64页/共92页9 9、正负迁移：零点经过正迁移和负迁移后，量程、正负迁移：零点经过正迁移和
39、负迁移后，量程、测量范围的上限值和下限值的绝对值，均不能超过测量范围的上限值和下限值的绝对值，均不能超过测量范围上限的测量范围上限的100%100%。（智能型：量程比。（智能型：量程比1515：1 1）最大正迁移量为最小调校量程的最大正迁移量为最小调校量程的500%500%；最大负迁移；最大负迁移量为最小调校量程的量为最小调校量程的600%600%；1010、温度范围：放大器工作温度范围、温度范围：放大器工作温度范围:-29:-29+93+93。灌冲硅油的测量元件：灌冲硅油的测量元件：-40-40+104+104，法兰式变送，法兰式变送器灌充高温硅油时器灌充高温硅油时:-20:-20+315,
40、+315,普通硅油普通硅油:-40:-40+149+149；1111、静压：、静压：4 4、1010、2525、32MPa32MPa；第65页/共92页1.3 1151系列差压变送器调校与使用(1)(1)量程调整范围，任何一台差压变送器，量程调整范围，任何一台差压变送器，都有一个从最小量程到最大量程的量程范围。都有一个从最小量程到最大量程的量程范围。(2)(2)零点调整范围零点调整范围 11511151系列差压变送器的正迁移量为其最小系列差压变送器的正迁移量为其最小量程的量程的500500，负迁移量为其最小迁移量的，负迁移量为其最小迁移量的600600。必须注意：无论任何情况，进行零。必须注意
41、：无论任何情况，进行零点迁移之后，测量膜片所承受的差压值都不点迁移之后，测量膜片所承受的差压值都不能超过变送器的最大量程值，否则将使膜片能超过变送器的最大量程值，否则将使膜片处于差压和位移关系的非线性区域，而给测处于差压和位移关系的非线性区域，而给测量差压带来很大误差，甚至无法工作。量差压带来很大误差，甚至无法工作。第66页/共92页(3)(3)零点和量程的调整零点和量程的调整 调整零点和进行零点迁移对量程没有影响，调整零点和进行零点迁移对量程没有影响，但调整量程则会影响零点，无零点迁移时影但调整量程则会影响零点，无零点迁移时影响较小。响较小。a a、在变送器输入差压为零时，调零点调整电、在变
42、送器输入差压为零时，调零点调整电位位 器器R35R35，使输出电流为，使输出电流为4mA4mA。给变送器加满量程的差压信号，调整量给变送器加满量程的差压信号，调整量程调整电位器程调整电位器R32R32，使输出电流为，使输出电流为20mA20mA。反复进行零点和满量程的调整直至满足反复进行零点和满量程的调整直至满足准确度要求为止。准确度要求为止。第67页/共92页b b、将被测差压范围分为四等份，按、将被测差压范围分为四等份，按0 0、2525、5050、7575、100100，测出输出电流分别为，测出输出电流分别为4 4、8 8、1212、1616、20mA20mA，其误差应小于基本允许，其误
43、差应小于基本允许误差。误差。c c、在调好变送器准确度之后，进行零点迁移。、在调好变送器准确度之后，进行零点迁移。根据正或负迁移，将插接件根据正或负迁移，将插接件SW1SW1插在相应插在相应的位的位 置上。然后给变送器加零点迁移信号，调置上。然后给变送器加零点迁移信号，调整整 零点调整电位器零点调整电位器R35,R35,使变送器输出电流为使变送器输出电流为4mA4mA。第68页/共92页二、智能压力变送器二、智能压力变送器 是一种成功地应用集成技术、微机控制及数据通讯的新型仪表。是一种成功地应用集成技术、微机控制及数据通讯的新型仪表。利用现场通讯器，在集中控制室可以对利用现场通讯器，在集中控制
44、室可以对150m150m以内的各个智能型以内的各个智能型压力变送器进行各种参数的选择和标定。压力变送器进行各种参数的选择和标定。罗斯蒙特、罗斯蒙特、EJAEJA系列系列第69页/共92页3051压力变送器一、工作原理一、工作原理 工作时，高、低压侧的隔离膜片和灌充液将过程压力传递给灌充液，接着灌充液将压力传递到传感器中心的传感膜片上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受压而变化（对于GP表压变送器，大气压如同施加在传感膜片的低压侧一样）。AP绝压变送器，低压侧始终保持一个参考压力。传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.1毫米），且位移量与压力成正比。两侧的电容极板检测传感膜片的位置。
45、传感膜片和电容极板之间电容的差值被转换为相应的电流，电压（高速可寻址远程发送器数据公路）输出信号。第70页/共92页HQ-3051压力/差压/绝压变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将其转变成420mADC信号输出。HQll5l智能型可与HART手操器相互通讯，通过它进行设定，监控或与上位机组成现场监控系统。HQ-3051现场可调式智能差压变送器，可脱离手操器，通过按键方式实现现场调零、状态等操作。HQ-3051压力/差压/绝压变送器第71页/共92页30513051变送器及其分类变送器及其分类3051C3051C型型、表压与绝压变送器性能优异：精度0.075%量程比100:
46、1表压：校验量程从2.5inH2O至2000psi绝对压力：校验量程从0.167psia至4000psia过程隔离膜片：不锈钢，哈氏合金CR，设计小巧、坚固而质轻，易于安装3051T3051T型型表压与绝对变送器性能优异：精度0.075%绝对压力：校验量程从0.3至10000psi 表压：校验量程从0.3至10000psi 单隔离膜片设计 灌充液：硅油与惰性油 可选DIN与Autoclave相配的过程连接第72页/共92页罗斯蒙特3051远传EJA差压变送器第73页/共92页第七节第七节压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验一、压力表的选择一、压力表的选择（1 1）根据被测压力的种类
47、、被测压力的介质、化学性质和用途及生产过程的技）根据被测压力的种类、被测压力的介质、化学性质和用途及生产过程的技术要求（仪表输出信号的要求，使用的环境）术要求（仪表输出信号的要求，使用的环境）（2 2）压力表的种类与结构形式）压力表的种类与结构形式 可选弹性式压力表或非弹性式压力表；可选弹性式压力表或非弹性式压力表；就地、集中控制盘。就地、集中控制盘。第74页/共92页从被测介质压力大小考虑从被测介质压力大小考虑被测介质被测介质量程范围量程范围选用仪表选用仪表微压微压几百几千帕几百几千帕液柱式或膜合式压力液柱式或膜合式压力计计中压中压15kPa15kPa以下且不要求迅以下且不要求迅速读数速读数
48、U U形管压力计或单管形管压力计或单管压力计压力计高压高压50kPa50kPa以上以上弹簧管压力表弹簧管压力表第75页/共92页从被测介质的性质考虑从被测介质的性质考虑从仪表输出信号的要求考从仪表输出信号的要求考虑虑被测介质被测介质 选用仪表选用仪表 稀硝酸、酸、氨及腐蚀性稀硝酸、酸、氨及腐蚀性不锈钢膜片的压力表不锈钢膜片的压力表易结晶、黏度大易结晶、黏度大膜片压力表膜片压力表氧、乙炔氧、乙炔专用压力表专用压力表被测介质被测介质 选用仪表选用仪表 就地观察显示就地观察显示弹簧管压力表弹簧管压力表压力需远传压力需远传电气式压力计电气式压力计报警或位式调节报警或位式调节带电接点压力表带电接点压力表
49、第76页/共92页（3 3）仪表量程的选择）仪表量程的选择被测压力较稳定时：最大工作压力不应超过仪表被测压力较稳定时：最大工作压力不应超过仪表满量程的满量程的3/43/4；被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的不应超过仪表满量程的2/32/3；测量高压时：不应超过量程的测量高压时：不应超过量程的3/53/5。为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的量程的1/31/3。设仪表满量程为设仪表满量程为PmPm，则被测压力为，则被测压力为P P应满足以下关应满足以下关系：系：测量平稳压力：测
50、量平稳压力：1/3 1/3 PmPm P P 3/4 3/4 Pm Pm测量波动压力：测量波动压力：1/31/3 PmPm P P 2/3 2/3 Pm Pm优先满足最大工作压力条件原则优先满足最大工作压力条件原则。第77页/共92页我国目前的测压仪表是按统一系列量程生产我国目前的测压仪表是按统一系列量程生产，其上限，其上限刻度值有刻度值有1kPa1kPa、1.6kPa1.6kPa、2.5kPa2.5kPa、4.0kPa4.0kPa、6.0kPa6.0kPa及它们的及它们的1010n n倍数。倍数。我国规定的测压仪表准确度等级我国规定的测压仪表准确度等级：标准仪表：标准仪表：0.050.05、