第四講壓力測(cè)量(過控)1

三種壓力表示方法絕對(duì)壓力pa表壓力p負(fù)壓或真空度ph3.1.3壓力的表示方法pa絕對(duì)壓力零線pphpa大氣壓p01.01325×105Pa絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力。

表壓是指一般壓力表所測(cè)得的壓力，它是高于大氣壓力的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，即

真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對(duì)壓力之差，有時(shí)也稱為負(fù)壓，1壓力和壓差測(cè)量由于各種工藝設(shè)備和檢測(cè)儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測(cè)儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。

23.1.4壓力檢測(cè)方法的分類目前工業(yè)上常用的壓力檢測(cè)方法和壓力檢測(cè)儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1)液柱式壓力檢測(cè)

一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測(cè)量。(2)彈性式壓力檢測(cè)

它是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移進(jìn)行測(cè)量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。3壓力和壓差測(cè)量(3)電氣式壓力檢測(cè)它是利用敏感元件將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測(cè)量的儀表，如電阻、電荷量等。(4)活塞式壓力檢測(cè)它是根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量?；钊綁毫τ?jì)的測(cè)量精度較高，允許誤差可以小到0.05％～0.02％，它普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)壓力檢測(cè)儀表進(jìn)行檢定。43.2.液柱式壓力檢測(cè)液柱式壓力檢測(cè)是以液體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，它們一般采用水銀或水為工作液，用U型管進(jìn)行測(cè)量，常用于較低壓力、負(fù)壓或壓力差的檢測(cè)。p1p2p1p2h(a)(b)5特點(diǎn)：直觀、可靠、準(zhǔn)確度較高等，但U形管只能測(cè)量較低的壓力或差壓，為了便于讀數(shù)，U形管一般是用玻璃做成，易破損，另外它只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指示。63.3彈性元件及彈性壓力表彈性元件的特點(diǎn)pxx0p0彈性滯后彈性后效F=pA=kx7彈簧管和彈簧管壓力表彈簧管是橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270°）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。8被測(cè)壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個(gè)內(nèi)腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢(shì)而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時(shí)改變其中心角。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關(guān)系：式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量；R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑；h為管壁厚度；a、b為彈簧管橢圓形截面的長(zhǎng)、短半軸。910動(dòng)觸點(diǎn)2和4靜觸點(diǎn)3綠燈5紅燈電接點(diǎn)信號(hào)壓力表11彈簧管自由端B的位移量一般很小，需要通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來,為了加大彈簧管自由端的位移量，也可采用多圈彈簧管，其原理與單圈彈簧管相似。

單圈彈簧管壓力表是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用最普遍的就地指示式壓力檢測(cè)儀表（也有電接點(diǎn)輸出的彈簧管壓力表）

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彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬，可以測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓

一般的工業(yè)用彈簧管壓力表的精度等級(jí)為1.5級(jí)或2.5級(jí)，但根據(jù)制造的要求，其精度等級(jí)最高可達(dá)0.15級(jí)。

13——電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測(cè)元件主要包括測(cè)量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分：

差壓電容膜盒電容-電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋I(xiàn)z－Io測(cè)量部分轉(zhuǎn)換放大部分14ΔP=0Ci1=Ci2=15pF

ΔP＞0Ci1的電容量減小Ci2的電容量增大

——差動(dòng)電容測(cè)量原理電容式差壓變送器測(cè)量原理15——壓力檢測(cè)儀表的選用三個(gè)方面——選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測(cè)的要求、被測(cè)介質(zhì)的特性、現(xiàn)場(chǎng)使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。

16⑴量程儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小來確定，同時(shí)必須考慮到被測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測(cè)量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4測(cè)量脈動(dòng)壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3測(cè)量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3儀表的量程等級(jí)：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它們10n倍。在選用儀表量程時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。

這只是一個(gè)一般經(jīng)驗(yàn)要求，不是絕對(duì)的！！17⑵儀表精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測(cè)壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差?！谶x擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則，只要測(cè)量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。

例：有一壓力容器在正常工作時(shí)壓力范圍為0.4～0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測(cè)，并使測(cè)量誤差不大于被測(cè)壓力的±4％，試確定該表的量程和精度等級(jí)。解：

由題意可知，被測(cè)對(duì)象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為0～AMPa，則根據(jù)工作壓力的要求：根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為0～1.0MPa的彈簧管壓力表。由題意，被測(cè)壓力的允許最大絕對(duì)誤差為：Δmax=±0.4*4%=±0.016MPa這就要求所選儀表的相對(duì)百分誤差為：0.016/（1-0）*100%=1.6%按照儀表的精度等級(jí)，可選擇1．5級(jí)的壓力表。18⑶儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:儀表的材料

壓力檢測(cè)(檢測(cè)儀表)的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件。輸出信號(hào)類型只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動(dòng)儀表，則可選用電氣式壓力檢測(cè)儀表或其他具有電信號(hào)輸出的儀表；如果要檢測(cè)快速變化的壓力信號(hào)，則可選用電氣式壓力檢測(cè)儀表，如壓阻式壓力傳感器；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測(cè)儀表。

使用環(huán)境對(duì)爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時(shí)，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對(duì)于溫度特別高或特別低、環(huán)境溫度變化大的場(chǎng)合，應(yīng)選擇使用溫度適當(dāng)、溫度系數(shù)小小的敏感元件以及其他變換元件。

上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測(cè)儀表的選型19——壓力檢測(cè)儀表的安裝分三種情況介紹：一般壓力檢測(cè)儀表的安裝特殊壓力檢測(cè)儀表的安裝（高溫、高壓、腐蝕等）壓力變送器的安裝三個(gè)方面的內(nèi)容：取壓口的選擇引壓管的安裝變送器本身的安裝20一般壓力測(cè)量?jī)x表的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：壓力儀表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對(duì)濕度小于80％，振動(dòng)小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方，對(duì)于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾壓力儀表應(yīng)垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對(duì)于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部測(cè)量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對(duì)壓力儀表的示值進(jìn)行修正導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6～10mm，長(zhǎng)度盡可能短，否則會(huì)引起測(cè)量遲緩壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修21測(cè)量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測(cè)量?jī)x表安裝測(cè)量高溫（60℃以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對(duì)測(cè)量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。如圖(a)、(b)

(a)(b)測(cè)量高壓流體介質(zhì)的壓力時(shí)，安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過之處，以防發(fā)生以外。測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測(cè)介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖(c)、(d)

(c)(d)11223322測(cè)量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測(cè)量?jī)x表安裝測(cè)量波動(dòng)劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時(shí)，應(yīng)在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時(shí)還應(yīng)加裝阻尼器，如圖(e)(e)4測(cè)量粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內(nèi)和導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液，必要時(shí)可采取保溫措施，如圖(f)(f)蒸汽測(cè)量含塵介質(zhì)壓力時(shí)，最好在取壓裝置后安裝一個(gè)除塵器，如圖(g)。(g)5總之，針對(duì)被測(cè)介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應(yīng)的放熱、防腐、防凍、防堵和防塵等措施23差壓變送器取壓口的選擇液體、氣體、蒸汽？？被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成0～45°角內(nèi)，目的是保證引壓管內(nèi)沒有氣泡，兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓力可以相互抵消；問：能否從底部引出？為什么？

45°45°(a)液體被測(cè)介質(zhì)為氣體時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成0～45°角內(nèi)，其目的時(shí)為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。45°45°(b)氣體被測(cè)介質(zhì)為蒸汽時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成0～45°角內(nèi)。最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。45°45°(c)蒸汽差壓變送器的安裝24差壓變送器引壓管的安裝引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的10倍。引壓管的管路應(yīng)保持垂直，或者與水平線之間不小于1:10的傾斜度，必要時(shí)要加裝氣體、凝液、微粒收集器等設(shè)備，并定期排除收集物。引壓管內(nèi)徑與引壓管長(zhǎng)度引壓管內(nèi)徑

引壓管mm長(zhǎng)度m被測(cè)介質(zhì)＜1.61.6～4.54.5～9水、水蒸氣、干氣體7～91013濕氣體131313低中粘度油品131925臟液體25253325在測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)，變送器只能安裝在取樣口之上時(shí)，在引壓管的管路中應(yīng)有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成影響。在測(cè)量氣體介質(zhì)時(shí)，如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時(shí)，必須加裝如圖(b)所致的貯液罐和排放閥，克服因滯留液對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。測(cè)量蒸汽時(shí)的引壓管管路則如圖(c)所示。－+－+－+11223311445516655777(a)(b)(c)1－取壓口2－放空閥3－貯氣罐4－貯液罐5－排放閥6－凝液罐7－差壓變送器26差壓變送器本身的安裝差壓變送器通常必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組－+2131