壓力儀表基礎知識培訓課件

1、壓力儀表基礎知識壓力儀表基礎知識培訓培訓石化新項目部石化新項目部一一 、壓力概念、壓力概念二二 、壓力儀表的分類及其優(yōu)缺點、壓力儀表的分類及其優(yōu)缺點三三 、壓力表的選用、校驗、安裝、壓力表的選用、校驗、安裝壓力：垂直均勻地作用在單位面積上的力，它的法壓力：垂直均勻地作用在單位面積上的力，它的法定計量單位是帕斯卡（簡稱帕），符號為定計量單位是帕斯卡（簡稱帕），符號為PaPa，其它，其它常用法定計量單位還有常用法定計量單位還有KpaKpa、MpaMpa。 1Pa1Pa就是就是1 1牛頓牛頓（N N）的力作用在）的力作用在1 1平方米（平方米（m m2 2）面積上所產生的壓）面積上所產生的壓力。力。

2、絕對壓力絕對壓力是以完全真空作為零標準的壓力。在用絕是以完全真空作為零標準的壓力。在用絕對壓力表示低于大氣壓時，把該絕對壓力稱為真空對壓力表示低于大氣壓時，把該絕對壓力稱為真空度。度。表壓力表壓力是以當地大氣壓作為零標準的壓力。通常所是以當地大氣壓作為零標準的壓力。通常所指壓力就是指表壓力。指壓力就是指表壓力。差壓差壓是用兩個壓力之差表示的壓力，也就是以大氣是用兩個壓力之差表示的壓力，也就是以大氣壓以外的任意壓力作零標準的壓力。壓以外的任意壓力作零標準的壓力。根據測量要求，按零標準的方法，可分為絕對壓力根據測量要求，按零標準的方法，可分為絕對壓力、表壓力、差壓力等。工業(yè)上相應檢測壓力的儀表有、

3、表壓力、差壓力等。工業(yè)上相應檢測壓力的儀表有壓力表、真空表、壓力真空兩用表。工程上檢測壓力壓力表、真空表、壓力真空兩用表。工程上檢測壓力多數是表壓，但工程上儀表調校和計算時，又多數用多數是表壓，但工程上儀表調校和計算時，又多數用絕對壓力。應根據實際情況應用。絕對壓力。應根據實際情況應用。 a P表壓表壓=P絕對壓力絕對壓力P大氣壓大氣壓 b P真空度真空度=P大氣壓力大氣壓力P絕對壓力絕對壓力二、測壓儀表的分類：二、測壓儀表的分類： 1 1 彈性式壓力計彈性式壓力計 2 2 液柱式壓力計液柱式壓力計 3 3 活塞式壓力計活塞式壓力計 4 4 電氣式壓力計電氣式壓力計 5 5 壓力開關壓力開關

4、6 6 智能壓力變送器智能壓力變送器1 1彈性壓力計彈性壓力計彈性壓力計彈性壓力計: :依據彈性力與被測壓力平衡依據彈性力與被測壓力平衡的原理制成，彈性元件變形位移量的多的原理制成，彈性元件變形位移量的多少反映了被測壓力的大小。少反映了被測壓力的大小。常用的彈性元件有常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋彈簧管、膜片和波紋管管，相應的有彈簧管壓力計、膜式壓力，相應的有彈簧管壓力計、膜式壓力計和波紋管式壓差計計和波紋管式壓差計。彈簧管彈性元件有彈簧管彈性元件有： 彈簧管壓力計：彈簧管的橫截面呈橢圓形或扁圓形，彈簧管壓力計：彈簧管的橫截面呈橢圓形或扁圓形，是一根空心的金屬管，其一端封閉為自由端，另一是

5、一根空心的金屬管，其一端封閉為自由端，另一端固定在儀表的外殼上，并與被測介質相連通，當端固定在儀表的外殼上，并與被測介質相連通，當具有壓力的介質進入管的內腔后，由于彈簧管的橫具有壓力的介質進入管的內腔后，由于彈簧管的橫截面是橢圓形或扁圓形的。所以在壓力的作用下它截面是橢圓形或扁圓形的。所以在壓力的作用下它會發(fā)生變形。短軸方向的內表面積比長軸方向的大，會發(fā)生變形。短軸方向的內表面積比長軸方向的大，因而受力也大，當管內壓力比管外大時，短軸要變因而受力也大，當管內壓力比管外大時，短軸要變長些，長軸要變短些，管子截面趨于更圓。使彎成長些，長軸要變短些，管子截面趨于更圓。使彎成圓弧狀的彈簧管向外伸張，在

6、自由端產生位移。此圓弧狀的彈簧管向外伸張，在自由端產生位移。此位移經桿系和齒輪機構帶動指針，指針指出相應的位移經桿系和齒輪機構帶動指針，指針指出相應的壓力值壓力值。遠傳式壓力表遠傳式壓力表 電接點壓力表電接點壓力表當壓力表測量氣體或有毒液體時，在它的表殼背后有一個安全孔（有黑色的橡膠墊堵著），這樣當彈簧管滲漏，損壞時，表殼內的壓力會把安全閥頂開，防止殼體內的壓力沖破正面的玻璃傷人。 膜式壓力計：膜式壓力計分為膜式壓力計：膜式壓力計分為膜片壓膜片壓力計力計和和膜盒壓力計膜盒壓力計兩種。前者主要用于兩種。前者主要用于測量腐蝕性介質或非凝固、非結晶的粘測量腐蝕性介質或非凝固、非結晶的粘性介質的壓力；

7、后者常用于測量氣體的性介質的壓力；后者常用于測量氣體的微壓或負壓。它們的敏感元件分別是膜微壓或負壓。它們的敏感元件分別是膜片和膜盒片和膜盒 。膜片壓力計：膜片壓力計： （a a）彈性膜片）彈性膜片 （b b）撓性膜片）撓性膜片膜盒壓力計：膜盒壓力計： 為了增大膜片的為了增大膜片的位移量以提高靈位移量以提高靈敏度，可以把兩敏度，可以把兩片金屬膜片的周片金屬膜片的周邊焊接在一起，邊焊接在一起，形成膜盒。形成膜盒。 波紋管式彈性元件：波紋管式彈性元件： 這種彈性元件容易變形，而且位移大，常用這種彈性元件容易變形，而且位移大，常用于微壓和低壓測量。（一般不超過于微壓和低壓測量。（一般不超過1MP1MP

8、a a）彈性式壓力計的誤差：彈性式壓力計的誤差： 1 1、遲滯誤差遲滯誤差：相同壓力下，同一彈性元件正反行：相同壓力下，同一彈性元件正反行程的變形量不一樣，產生遲滯誤差。程的變形量不一樣，產生遲滯誤差。 2 2、后效誤差后效誤差：彈性元件的變形落后于被測壓力的：彈性元件的變形落后于被測壓力的變化，引起彈性后效誤差。變化，引起彈性后效誤差。 3 3、間隙誤差間隙誤差：儀表的各種活動部件之間有間隙，：儀表的各種活動部件之間有間隙，示值與彈性元件的變形不可能完全對應，引起間隙示值與彈性元件的變形不可能完全對應，引起間隙誤差。誤差。 4 4、摩擦誤差摩擦誤差：儀表的活動部件運動時，相互間存：儀表的活動

9、部件運動時，相互間存在摩擦力，產生摩擦誤差。在摩擦力，產生摩擦誤差。 5 5、溫度誤差溫度誤差：環(huán)境溫度的變化會引起金屬材料彈：環(huán)境溫度的變化會引起金屬材料彈性模量的變化，造成溫度誤差。性模量的變化，造成溫度誤差。 液柱式壓力計：液柱式壓力計：是根據流體靜力學原是根據流體靜力學原理，利用液柱所產生的壓力與被測壓力理，利用液柱所產生的壓力與被測壓力平衡，并根據液柱高度來確定被測壓力平衡，并根據液柱高度來確定被測壓力大小的壓力計。所用液體叫作大小的壓力計。所用液體叫作封液封液，常，常用的有水、酒精、水銀等。液柱式壓力用的有水、酒精、水銀等。液柱式壓力計多用于測量低壓、負壓和壓力差。常計多用于測量低

10、壓、負壓和壓力差。常用的液注式壓力計用的液注式壓力計有有U U型管壓力計、單型管壓力計、單管壓力計和斜管微壓計。管壓力計和斜管微壓計。 U U型管壓力計型管壓力計 單管壓力計單管壓力計 斜管微壓計斜管微壓計液柱式壓力計的測量誤差液柱式壓力計的測量誤差 ：1 1、環(huán)境溫度變化的影響，環(huán)境溫度偏離規(guī)定環(huán)境溫度變化的影響，環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度溫度2020后，封液密度改變對壓力計讀數影響后，封液密度改變對壓力計讀數影響2 2、儀器使用地點的重力加速度影響儀器使用地點的重力加速度影響3 3、毛細現象使封液表面形成彎月面，這不僅毛細現象使封液表面形成彎月面，這不僅會引起讀數誤差，而且會引起液柱的升高或會引

11、起讀數誤差，而且會引起液柱的升高或降低。這種誤差與封液的表面張力、管徑、降低。這種誤差與封液的表面張力、管徑、管內壁的潔凈度等因素有關，難以精確得到。管內壁的潔凈度等因素有關，難以精確得到。實際應用時，常常通過加大管徑來減少毛細實際應用時，常常通過加大管徑來減少毛細現象的影響。現象的影響。3 3活塞式壓力計活塞式壓力計活塞式壓力計：活塞式壓力計：將被測壓力轉換成活塞上將被測壓力轉換成活塞上所加平衡砝碼的重量進行測量。所加平衡砝碼的重量進行測量?；钊綁毫τ嬍腔谂了箍ǘ杉傲黧w靜活塞式壓力計是基于帕斯卡定律及流體靜力學平衡原理產生的一種高準確度、高復力學平衡原理產生的一種高準確度、高復現性和高

12、可信度的標準壓力計量儀器現性和高可信度的標準壓力計量儀器 . . 電氣式壓力計：電氣式壓力計：電氣式壓力計通常是將壓力的變化電氣式壓力計通常是將壓力的變化轉換為電阻、電感或電勢等電量的變化，構成各種轉換為電阻、電感或電勢等電量的變化，構成各種壓力傳感器。由于它輸出的是電量，便于信號遠傳，壓力傳感器。由于它輸出的是電量，便于信號遠傳，尤其是便于與計算機連接組成數據自動采集系統，尤其是便于與計算機連接組成數據自動采集系統，所以得到了廣泛的應用，極大地推進了自控技術的所以得到了廣泛的應用，極大地推進了自控技術的發(fā)展。發(fā)展。電氣式壓力計組成：壓力傳感器、測量電路和信號電氣式壓力計組成：壓力傳感器、測量

13、電路和信號處理裝置。處理裝置。電氣式壓力計的種類很多，分類方式也不盡相同。電氣式壓力計的種類很多，分類方式也不盡相同。從壓力轉換成電量的途徑來看，可分為從壓力轉換成電量的途徑來看，可分為電阻式、電電阻式、電容式、電感式等等；還有電磁效應、壓阻效應、壓容式、電感式等等；還有電磁效應、壓阻效應、壓電效應、光電效應電效應、光電效應等等。等等。電阻應變片式壓力傳感器電阻應變片式壓力傳感器 被測壓力作用于彈性敏感元件上，使它產生變形，在被測壓力作用于彈性敏感元件上，使它產生變形，在其變形的部位粘貼有電阻應變片，電阻應變片感受被測其變形的部位粘貼有電阻應變片，電阻應變片感受被測壓力的變化，按這種原理設計的

14、傳感器稱為電阻應變片壓力的變化，按這種原理設計的傳感器稱為電阻應變片式壓力傳感器。式壓力傳感器。電感式傳感器工作原理：電感式傳感器工作原理：電磁感應原理為基礎，把電磁感應原理為基礎，把彈性元件的位移量轉換為彈性元件的位移量轉換為電路中電感量的變化或互電路中電感量的變化或互感量的變化當壓力進入膜感量的變化當壓力進入膜盒時，膜盒的頂端在壓力盒時，膜盒的頂端在壓力P P 的作用下產生與壓力的作用下產生與壓力P P 大小成正比的位移，于是大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動，從而使銜鐵也發(fā)生移動，從而使氣隙發(fā)生變化，流過線圈氣隙發(fā)生變化，流過線圈的電流也發(fā)生相應的變化，的電流也發(fā)生相應的變化，電流表電

15、流表A A的指示值就反映的指示值就反映了被測壓力的大小了被測壓力的大小。線圈鐵芯銜鐵膜盒PUA電容式壓力傳感器：將壓力轉換為電容量的電容式壓力傳感器：將壓力轉換為電容量的變化，然后進行測量。變化，然后進行測量。測量膜盒一般填充硅油。中心感應片和兩邊測量膜盒一般填充硅油。中心感應片和兩邊固定弧形電極。當被測壓力作用在隔離膜片固定弧形電極。當被測壓力作用在隔離膜片上時通過硅油傳遞壓力，引到中間感應膜片，上時通過硅油傳遞壓力，引到中間感應膜片，使之產生位移，這樣中間膜片到倆膜片距離使之產生位移，這樣中間膜片到倆膜片距離不相再等，使倆邊不相再等，使倆邊電容不相等，通過轉換放電容不相等，通過轉換放大為大

16、為4-20m4-20mA A信號。信號。電容式傳感器主要優(yōu)點：電容式傳感器主要優(yōu)點：輸入能量小而靈敏度高。極距變化型電輸入能量小而靈敏度高。極距變化型電容式傳感器只需要很小的能量就能改變容式傳感器只需要很小的能量就能改變電容極板的位置。因此電容傳感器可以電容極板的位置。因此電容傳感器可以測量很小的力、振動加速度，而且很靈測量很小的力、振動加速度，而且很靈敏。敏。動態(tài)特性好。電容傳感器活動零件少，動態(tài)特性好。電容傳感器活動零件少，本身具有很高的自振頻率，所以動態(tài)特本身具有很高的自振頻率，所以動態(tài)特性好性好。能量損耗?。弘娙菔絺鞲衅鞯墓ぷ魇亲兡芰繐p耗小：電容式傳感器的工作是變化極板的間距，而電容變

17、化并不產生熱化極板的間距，而電容變化并不產生熱量。量。結構簡單，適應性好：電容式傳感器的結構簡單，適應性好：電容式傳感器的主要結構是兩塊金屬極板和絕緣層，結主要結構是兩塊金屬極板和絕緣層，結構很簡單，在振動、輻射環(huán)境下仍能正構很簡單，在振動、輻射環(huán)境下仍能正常工作。常工作。5 5壓力開關壓力開關壓力開關壓力開關: :是一種簡單的壓力控制裝置。當被是一種簡單的壓力控制裝置。當被測壓力達到額定值時，壓力開關可發(fā)出警報測壓力達到額定值時，壓力開關可發(fā)出警報或控制信號。或控制信號。壓力開關的工作原理是：當被測壓力超過額壓力開關的工作原理是：當被測壓力超過額定值時，彈性元件的自由端產生位移，直接定值時，

18、彈性元件的自由端產生位移，直接或經過比較后推動或經過比較后推動開關元件，改變開關開關元件，改變開關元件的通斷狀態(tài)，達元件的通斷狀態(tài)，達到控制被測壓力的目到控制被測壓力的目的。的。 智能變送器是在普通的電氣式壓力計基智能變送器是在普通的電氣式壓力計基礎上，增加了微處理器而形成的一種礎上，增加了微處理器而形成的一種智能式檢測儀表。智能變送器種類很智能式檢測儀表。智能變送器種類很多，結構各有差異。按照被檢測變量多，結構各有差異。按照被檢測變量的不同，分為智能壓力變送器、智能的不同，分為智能壓力變送器、智能差壓變送器等。差壓變送器等。智能式變送器的特點：智能式變送器的特點： 1. 1. 在檢測部件中，

19、除了壓力（差壓）在檢測部件中，除了壓力（差壓）傳感元外，一般還有溫度傳感元件。傳感元外，一般還有溫度傳感元件。產品采用微機械電子加工技術、超大產品采用微機械電子加工技術、超大規(guī)模的專用集成電路（規(guī)模的專用集成電路（ASICASIC）和表面）和表面安裝技術（安裝技術（SMTSMT），其結構形式有：），其結構形式有： 硅電容式硅電容式 硅諧振式硅諧振式 復合半導體式復合半導體式 硅微電容式硅微電容式。 2. 2. 智能變送器的精度較高，一般在智能變送器的精度較高，一般在0.1%0.1%0.2%0.2%，有的還能到有的還能到0.075%0.075%；測量范圍很寬，量程比達；測量范圍很寬，量程比達40

20、40、5050、100100甚至甚至400400；其他如溫度性能、靜壓性能、單；其他如溫度性能、靜壓性能、單向過載性能等也比以往的變送器有很大的提高。向過載性能等也比以往的變送器有很大的提高。 3. 3. 智能變送器可以在手持通信器（又稱手操器）上智能變送器可以在手持通信器（又稱手操器）上遠程設定儀表的零點和量程，因此儀表可以在不通遠程設定儀表的零點和量程，因此儀表可以在不通信號壓力的情況下更改測量范圍。信號壓力的情況下更改測量范圍。 4. 4. 智能變送器和智能變送器和DCSDCS控制系統之間可數字通信，就控制系統之間可數字通信，就為全數字化的現場總線控制系統提供了條件。為全數字化的現場總線

21、控制系統提供了條件。羅斯蒙特富士霍尼韋爾EJA275手操器 375手操器 475手操器（1 1）壓力表的選擇：）壓力表的選擇：儀表量程的選擇：在被測壓力較穩(wěn)定的情況下，最儀表量程的選擇：在被測壓力較穩(wěn)定的情況下，最大工作壓力不應超過儀表滿量程的大工作壓力不應超過儀表滿量程的3/43/4；在壓力波；在壓力波動較大時，不應超過儀表滿量程的動較大時，不應超過儀表滿量程的2/32/3；為保證測；為保證測量的準確度，最小工作壓力不應小于滿量程的量的準確度，最小工作壓力不應小于滿量程的1/31/3。我國生產的壓力表有統一的量程系列，它們是我國生產的壓力表有統一的量程系列，它們是1 1、1.61.6、2.5

22、2.5、4.04.0、6.0kPa6.0kPa以及它們的以及它們的10n10n倍數倍數。儀表精度的選擇：主要根據生產允許的最大誤差來儀表精度的選擇：主要根據生產允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應小于儀表的基本誤差。應小于儀表的基本誤差。儀表類型的選擇：從壓力大小來考慮：小壓力采儀表類型的選擇：從壓力大小來考慮：小壓力采用液柱式或膜盒式，較大的采用彈簧管。從被測用液柱式或膜盒式，較大的采用彈簧管。從被測介質來考慮：腐蝕性介質采用不銹鋼材質，氧氣、介質來考慮：腐蝕性介質采用不銹鋼材質，氧氣、乙炔等介質采用專用的壓力表。乙炔等介質采用專用的壓力表。校驗就是將被校壓力校驗就是將被校壓力表和標準壓力表通以相表和標準壓力表通以相同壓力，比較它們的指同壓力，比較它們的指示值，如果被校表對于示值，如果被校表對于標準表的讀數誤差不大標準表的讀數誤差不大于被校表的最大允許絕于被校表的最大允許絕對誤差時，則