热工测量仪表-第5章-压力仪表概要课件.ppt
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1、第五章压力检测及仪表第五章压力检测及仪表 压力是工质热力状态的主要参数之一。压力是工质热力状态的主要参数之一。火电厂中为设备的安全经济运行,需测量火电厂中为设备的安全经济运行,需测量压力。压力。在火力发电厂中,待测压力的范围比较宽,在火力发电厂中,待测压力的范围比较宽,约从约从103Pa到到24MPa,且压差测量也广泛且压差测量也广泛应用在液位和流量测量中作为中间变换应用在液位和流量测量中作为中间变换电厂中使用的压力计和差压计主要是电厂中使用的压力计和差压计主要是弹性弹性的,低压和试验时用的,低压和试验时用液柱式液柱式;另外压力和;另外压力和差压的测量受管路限制,一般用压力或差差压的测量受管路
2、限制,一般用压力或差压变送器将信号转换成压变送器将信号转换成电信号电信号进行进行远传远传。第五章压力检测及仪表第五章压力检测及仪表压力定义为压力定义为“物体单位面积上作用的法向力的大物体单位面积上作用的法向力的大小小”,物理学中也称之为,物理学中也称之为“压强压强”在国际单位在国际单位制中,压力的单位是制中,压力的单位是“帕斯卡帕斯卡(Pasc91),简称简称“帕帕(Pa)。过去采用毫米汞柱,毫米水柱,工程大气过去采用毫米汞柱,毫米水柱,工程大气压(公斤力压(公斤力/厘米厘米2)表压力:表压力:绝对压力表压力大气压力绝对压力表压力大气压力 表压力绝对压力大气压力表压力绝对压力大气压力 高于大气
3、压的表压力叫正压,反之叫负压,负压的高于大气压的表压力叫正压,反之叫负压,负压的绝对值也称真空绝对值也称真空第五章压力检测及仪表第五章压力检测及仪表绝对压力PJ J大气压力PD D表压力PB B PB B=PJ J PD D真空度PZ Z(负压)PZ Z PD D PJ J第五章压力检测及仪表第五章压力检测及仪表 过去采用的压力单位过去采用的压力单位“工程大气压力工程大气压力”(kgf/cmkgf/cm2 2)、)、“毫米汞柱毫米汞柱”(mmHgmmHg)、)、“毫米水柱毫米水柱”(mmHmmH2 2O O)、)、“物理大气压物理大气压”(atmatm)、)、“巴巴”(barbar)、)、“P
4、SI”“PSI”等均应等均应改成法定计量单位帕。改成法定计量单位帕。1 1 kgf/cmkgf/cm2 2=0.9807=0.980710105 5PaPa1 mmH1 mmH2 2O=0.9807O=0.980710Pa10Pa1 mmHg=1.3321 mmHg=1.33210102 2PaPa1 1 atmatm=1.01325=1.0132510105 5PaPa1 bar=101 bar=105 5PaPa1 PSI=6.891 PSI=6.8910103 3PaPa1.平衡法:通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理测量压力2.弹性法:利用各种形式的弹性元件,在被
5、测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小3.电气式:用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化压力检测方法u压力传感器从其原理及结构来看可分为:液柱式、机械式及电气式u测量压力的仪表,按信号原理不同,大致可分为四类:液柱式:根据流体静力学原理,把被测压力转换成液柱高度机械式:根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成位移压力测量仪表的分类压力测量仪表的分类电气式:将被测压力转换成各种电量,如电感、:将被测压力转换成各种电量,如电感、电容、电阻、电位差等,依据电量的大小实现电容、电阻、电位差等,依据电量的大小实现压力的间接测量压力的间接测量活塞式:根据水压机液
6、体传送压力的原理,将:根据水压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被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量量第五章压力检测及仪表第五章压力检测及仪表第一节液柱式压力计第一节液柱式压力计利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理,通过液柱高度来反映被测压力相平衡的原理,通过液柱高度来反映被测压力的大小的大小优点:结构简单,使用方便,有相当高的准确优点:结构简单,使用方便,有相当高的准确度,在本专业中应用很广泛度,在本专业中应用很广泛缺点:量程受液柱高度的限制,体积大,玻璃缺点:量程受液柱高度的限制,体积大,玻璃管容易
7、损坏及读数不方便管容易损坏及读数不方便一、一、U U型管压力计型管压力计采用水银或水为工作液,用U形管或单管进行测量,常用于低压、负压或压力差的检测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量一、一、U U型管压力计型管压力计U型管压力计两端差压与液柱高度型管压力计两端差压与液柱高度h间有如下关间有如下关系系:p=p1-p2=h(1-2)g =(h1+h2)(1-2)g 式中式中 1 2封液密度和封封液密度和封液上面的介质密度液上面的介质密度 h两侧封液的高度两侧封液的高度差差h=(h1+h2)g重力加进度。重力加进度。一、一、U U型管压力计型管压力计P=P
8、1P2 =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。一、一、U U型管压力计型管压力计注意事项注意事项为减小毛细现象,为减小毛细现象,U型管的型管的内径一般为内径一般为5-20mm,,内径最好不小于内径最好不小于10mm使用时保持垂直使用时保持垂直减小两次读数误差,读数时眼睛与液面平齐,减小两次读数误差,读数时眼睛与液面平齐,以封液弯月面顶部切线为准读取液面高度。以封液弯月面顶部切线为准读取液面高度。应选择密度小的封液,以增大左右管液体的高应选择密度小的封液,以增大左右管液体的高度差,减小读数误差。(水,汞,四氯化碳
9、)度差,减小读数误差。(水,汞,四氯化碳)二、单管式压力二、单管式压力计计U形管压力计要读两次数增大了读数误差,形管压力计要读两次数增大了读数误差,也不方便。将一边的肘管换成大截面容积也不方便。将一边的肘管换成大截面容积构成单管式压力计。构成单管式压力计。原理:原理:大容器中封液的减大容器中封液的减少等于管中封液的增加少等于管中封液的增加 h2f=h1A(f,A,分别为管子截面积和分别为管子截面积和大容器的截面积大容器的截面积)单管压力计的应用:单管压力计的应用:将数根肘管连至同一个大截面容器,则成为多管将数根肘管连至同一个大截面容器,则成为多管压力计,电厂用它测炉膛和烟道各处的负压。压力计,
10、电厂用它测炉膛和烟道各处的负压。大容器内通大气,各肘管连至烟道各测点,此大容器内通大气,各肘管连至烟道各测点,此时各肘管中的液体高度即代表各处负压。时各肘管中的液体高度即代表各处负压。三、斜管式微压计三、斜管式微压计热力实验中用斜管式微压计测微小压力、负热力实验中用斜管式微压计测微小压力、负压、差压。压、差压。测正压,被测压力送入大容器测正压,被测压力送入大容器测负压,被测压力送入肘管测负压,被测压力送入肘管测差压,将较高压力送入大容器,较低压测差压,将较高压力送入大容器,较低压力送入肘管。力送入肘管。三、斜管式微压计三、斜管式微压计2111B1222APg(hh)g(shlsiin)lAhl
11、AnA 三、斜管式微压计三、斜管式微压计则则 p=p1-p2=(h1+h2)(1-2)g且且 h2=Lsin;h1=Lf/F=L(d2/D2)由于被测介质通常为液体,所以由于被测介质通常为液体,所以2可忽略可忽略,整整理得理得 pL(sin+d2/D2)1 g=kL 其中其中k为为系数,系数,若若一定,则为一定,则为k常数,常数,则读取则读取L数值表示被测差压数值表示被测差压 p。优点:优点:v因为因为L比比h2放大了放大了1/sin倍,所以读数得相对倍,所以读数得相对误差小误差小v改变改变可改变可改变k值,但不得小于值,但不得小于150三、斜管式微压计三、斜管式微压计斜管式微压计应用范围:一
12、般斜管式微压计应用范围:一般1002500pa三、斜管式微压计三、斜管式微压计斜管式微压计应用范围:一般斜管式微压计应用范围:一般1002500pa倾斜角度越小,倾斜角度越小,l越长,测量灵敏度就越高;但越长,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,误不可太小,否则液柱易冲散,读数较困难,误差增大。差增大。这种这种倾斜管液柱式压力计倾斜管液柱式压力计可以测量到可以测量到0.98Pa的的微压。为了进一步提高微压计的精确度,应选微压。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。用密度小的酒精作为工作液体。三、斜管式微压计三、斜管式微压计第二节第二节 弹性式压力计
13、弹性式压力计 用弹性传感器(又称弹性元件)组成的压力用弹性传感器(又称弹性元件)组成的压力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受压后产测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受压后产生的形变输出(力或位移),可以通过传动机构生的形变输出(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),也可以通过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(或压差)某种电气元件组成变送器,实现压力(或压差)信号的远传。信号的远传。第二节第二节 弹性式压力计弹性式压力计 根据弹性元件受压后产生变形和压力大小有确根据弹性元件受压后产生变形和压力大小有确定关系的原理制成。适用范围(定
14、关系的原理制成。适用范围(0-103Mpa),结构结构简单,广泛应用。简单,广泛应用。包括:金属膜片式(包括膜片式)、波纹管式包括:金属膜片式(包括膜片式)、波纹管式和弹簧管式。和弹簧管式。一、弹性元件的特性一、弹性元件的特性三、膜片和膜盒三、膜片和膜盒四、波纹管四、波纹管五、弹簧管五、弹簧管第二节第二节 弹性式压力计弹性式压力计 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。弹簧管结构示意图弹簧管结构示意图 波纹管波纹管(筒筒)结构示意图结构示意图 (a)(a)单圈弹簧管;单圈弹簧管;(b)(b)盘旋形弹簧盘旋形弹簧 (a)(a)波纹筒结构示意;波纹筒结构示意;(c)(
15、c)螺旋形弹簧管;螺旋形弹簧管;(d)(d)组合弹簧管组合弹簧管 (b)(b)与弹簧组合使用的波纹筒与弹簧组合使用的波纹筒膜片结构示意膜片结构示意(a)平面膜片;()平面膜片;(b)波纹膜片;()波纹膜片;(c)挠性膜片挠性膜片 膜盒结构示意图膜盒结构示意图 二、膜盒压力表二、膜盒压力表 膜盒压力表是用于生产过程的工业仪表,它适用于测量微小压膜盒压力表是用于生产过程的工业仪表,它适用于测量微小压力和真空。测量范围一般在一力和真空。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。膜盒压力表的结构主要由膜盒、传动机构、调整机构、级。膜盒压力
16、表的结构主要由膜盒、传动机构、调整机构、游丝指针、表盘等构成,游丝指针、表盘等构成,膜盒风压表膜盒风压表 1 1一膜盒;一膜盒;2 2一刻度盘;一刻度盘;3 3一零位调整;一零位调整;4 4一弧形架;一弧形架;5 5一指针;一指针;6 6一弹簧片;一弹簧片;7 7一曲柄;一曲柄;8 8一一 调整螺丝;调整螺丝;9 9一拉杆;一拉杆;1010一拐臂;一拐臂;11一固定指针套;一固定指针套;12一固定铀;一固定铀;13一形丝;一形丝;14一引压管接头一引压管接头 五、弹簧五、弹簧管管弹簧管是弹簧管压力计的主要元件各种形式的弹弹簧管是弹簧管压力计的主要元件各种形式的弹簧管如图所示簧管如图所示工作原理
17、:弯曲的弹簧管是一根空心的管子,其工作原理:弯曲的弹簧管是一根空心的管子,其自由端是封闭的,固定端焊在仪表的外壳上,自由端是封闭的,固定端焊在仪表的外壳上,弹簧管及其横截面弹簧管及其横截面扁圆扁圆椭圆椭圆单圈单圈盘旋多圈盘旋多圈螺旋形螺旋形五、弹簧管五、弹簧管3.弹簧管截面为非圆形(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)2222201RaP(1)Ebhbk 三、弹簧管压力表三、弹簧管压力表 弹簧管压力表是生产过程中和实验室应用非常普遍的弹簧管压力表是生产过程中和实验室应用非常普遍的测压仪表。它可以测量压力,也可以测量真空。按照使测压仪表。它可以测量压
18、力,也可以测量真空。按照使用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管压力表用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管压力表 1.1.单圈弹分管压力表的结构及工作原理单圈弹分管压力表的结构及工作原理 结构组成如图所示,结构组成如图所示,用途:用途:弹簧管压力表是生产过程中和实验室应弹簧管压力表是生产过程中和实验室应用非常普遍的测压仪表。它可以测量压力,也用非常普遍的测压仪表。它可以测量压力,也可以测量真空。可以测量真空。种类:种类:按照使用的弹簧管的种类可分为单圈和按照使用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管压力表。多圈弹簧管压力表。型号:型号:按照适用的条件可分为耐振型、耐热型、按照适用的条件可分为耐
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