压力仪表课件.ppt
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- 压力仪表 课件
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1、项目三项目三 压力测量仪表的应用压力测量仪表的应用任务一任务一压力测量仪表的选择压力测量仪表的选择、安装和应用、安装和应用合肥二电厂高级技师合肥二电厂高级技师宋毓楠宋毓楠主要内容一一、压力仪表概念、压力仪表概念二、测压仪表的分类二、测压仪表的分类三三、压力表的选用、校验、安装、压力表的选用、校验、安装四、故障分析四、故障分析一一、压力仪表概念、压力仪表概念v压力:垂直均匀地作用在单位面积上的力,压力:垂直均匀地作用在单位面积上的力,它的法定计量单位是帕斯卡(简称帕),符它的法定计量单位是帕斯卡(简称帕),符号为号为Pa,其它常用法定计量单位还有,其它常用法定计量单位还有Kpa、Mpa。1Pa就
2、是就是1牛顿(牛顿(N)的力作用在)的力作用在1平平方米(方米(m2)面积上所产生的压力。)面积上所产生的压力。v1MPa=1000KPa=106Pav根据测量要求,按零标准的方法,可分为根据测量要求,按零标准的方法,可分为绝绝对压力、表压力、差压力对压力、表压力、差压力等。工业上相应检等。工业上相应检测压力的仪表有测压力的仪表有压力表、真空表、压力真空压力表、真空表、压力真空两用表两用表。工程上检测压力的仪表多数是表压,。工程上检测压力的仪表多数是表压,但工程上仪表调校和计算时,又多数用绝对但工程上仪表调校和计算时,又多数用绝对压力。应根据实际情况,分清是什么压力。压力。应根据实际情况,分清
3、是什么压力。v绝对压力绝对压力是以完全真空作为零标准的压力。是以完全真空作为零标准的压力。在用绝对压力表示低于大气压时,把该绝对在用绝对压力表示低于大气压时,把该绝对压力称为真空度。压力称为真空度。v表压力表压力是以当地大气压作为零标准的压力。是以当地大气压作为零标准的压力。通常,所谓压力就是指表压力。通常,所谓压力就是指表压力。v差压差压是用两个压力之差表示的压力,也就是是用两个压力之差表示的压力,也就是以大气压以外的任意压力作零标准的压力以大气压以外的任意压力作零标准的压力va P表压表压=P绝对压力绝对压力P大气压大气压 vb P真空度真空度=P大气压力大气压力P绝对压力绝对压力v因为各
4、种工艺设备和测量仪表通常是处于大因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中,本身就承受着大气压力。所以,工气之中,本身就承受着大气压力。所以,工程上常用表压或真空度来表示压力的大小。程上常用表压或真空度来表示压力的大小。下面提到的压力无特别说明都是表压或真空下面提到的压力无特别说明都是表压或真空度。度。二、测压仪表的分类:二、测压仪表的分类:v1 弹性式压力计弹性式压力计v2液柱式压力计。液柱式压力计。v3电气式压力计电气式压力计4活塞式压力计活塞式压力计(1 1)弹性压力计)弹性压力计v弹性压力计弹性压力计:依据弹性力与被测压力平衡的原依据弹性力与被测压力平衡的原理制成,弹性元件变形位移量
5、的多少反映了理制成,弹性元件变形位移量的多少反映了被测压力的大小。被测压力的大小。v常用的弹性元件有常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管弹簧管、膜片和波纹管,相应的有弹簧管压力计、膜式压力计和波纹相应的有弹簧管压力计、膜式压力计和波纹管式压差计管式压差计。v弹簧管弹性元件有:弹簧管弹性元件有:弹簧管是弹簧管压力计的主要测压元件。弹簧管的横弹簧管是弹簧管压力计的主要测压元件。弹簧管的横截面呈椭圆形或扁圆形,是一根空心的金属管,其截面呈椭圆形或扁圆形,是一根空心的金属管,其一端封闭为自由端,另一端固定在仪表的外壳上,一端封闭为自由端,另一端固定在仪表的外壳上,并与被测介质相通的管接头连接,当具有压
6、力的介并与被测介质相通的管接头连接,当具有压力的介质进入管的内腔后,由于弹簧管的横截面是椭圆形质进入管的内腔后,由于弹簧管的横截面是椭圆形或扁圆形的。所以在压力的作用下它会发生变形。或扁圆形的。所以在压力的作用下它会发生变形。短轴方向的内表面积比长轴方向的大,因而受力也短轴方向的内表面积比长轴方向的大,因而受力也大,当管内压力比管外大时,短轴要变长些,长轴大,当管内压力比管外大时,短轴要变长些,长轴要变短些,管子截面趋于更圆,产生弹性变形。使要变短些,管子截面趋于更圆,产生弹性变形。使弯成圆弧状的弹簧管向外伸张,在自由端产生位移。弯成圆弧状的弹簧管向外伸张,在自由端产生位移。此位移经杆系和齿轮
7、机构带动指针,指出相应的压此位移经杆系和齿轮机构带动指针,指出相应的压力值力值。vv v 电位器式压力表电位器式压力表v膜式压力计膜式压力计:膜式压力计分为膜式压力计分为膜片压力计膜片压力计和和膜盒压力计膜盒压力计两两种。前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、种。前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力;后者常用于测量非结晶的粘性介质的压力;后者常用于测量气体的微压或负压。它们的敏感元件分别是气体的微压或负压。它们的敏感元件分别是膜片和膜盒膜片和膜盒 。v膜片压力计:膜片压力计:膜片压力计的膜片可分为膜片压力计的膜片可分为弹性膜片弹性膜片和和挠性膜片挠性膜片两两种。膜片呈圆形,
8、一般由金属制成,常用的弹性波种。膜片呈圆形,一般由金属制成,常用的弹性波纹膜片是一种压有环状同心波纹的圆形薄片,它的纹膜片是一种压有环状同心波纹的圆形薄片,它的四周被固定起来。通入压力后,膜片将向压力低的四周被固定起来。通入压力后,膜片将向压力低的一面弯曲,其中心产生一定的位移(即挠度),通一面弯曲,其中心产生一定的位移(即挠度),通过传动机构带动指针转动,指示出被测压力。过传动机构带动指针转动,指示出被测压力。(a a)弹性膜片)弹性膜片 (b b)挠性膜片)挠性膜片 v膜盒压力计:膜盒压力计:v为了增大膜片的位移量以提高灵敏度,可以把两片为了增大膜片的位移量以提高灵敏度,可以把两片金属膜片
9、的周边焊接在一起,形成膜盒。金属膜片的周边焊接在一起,形成膜盒。1-1-调零螺杆;调零螺杆;2-2-机座;机座;3-3-刻度板;刻度板;4-4-膜盒;膜盒;5-5-指针;指针;6-6-调零板;调零板;7-7-限位螺钉;限位螺钉;8-8-弧形连杆;弧形连杆;9-9-双金属片;双金属片;10-10-轴;轴;11-11-杠杆架;杠杆架;12-12-连杆;连杆;13-13-指针轴;指针轴;14-14-杠杆;杠杆;15-15-游丝;游丝;16-16-管接头;管接头;17-17-导压管导压管v波纹管式弹性元件:波纹管式弹性元件:v这种弹性元件容易变形,而且位移大,常用这种弹性元件容易变形,而且位移大,常用
10、于微压和低压测量。(一般不超过于微压和低压测量。(一般不超过1MP1MP)v弹性式压力计的误差:弹性式压力计的误差:v1 1迟滞误差迟滞误差 相同压力下,同一弹性元件正相同压力下,同一弹性元件正反行程的变形量不一样,产生迟滞误差。反行程的变形量不一样,产生迟滞误差。v2 2后效误差后效误差 弹性元件的变形落后于被测压弹性元件的变形落后于被测压力的变化,引起弹性后效误差。力的变化,引起弹性后效误差。v3 3间隙误差间隙误差 仪表的各种活动部件之间有间仪表的各种活动部件之间有间隙,示值与弹性元件的变形不可能完全对应,隙,示值与弹性元件的变形不可能完全对应,引起间隙误差。引起间隙误差。v4 4摩擦误
11、差摩擦误差 仪表的活动部件运动时,相互仪表的活动部件运动时,相互间存在摩擦力,产生摩擦误差。间存在摩擦力,产生摩擦误差。v5 5温度误差温度误差 环境温度的变化会引起金属材环境温度的变化会引起金属材料弹性模量的变化,造成温度误差。料弹性模量的变化,造成温度误差。2 2液柱式压力计液柱式压力计 液柱式压力计:液柱式压力计:是根据流体静力学原理,利是根据流体静力学原理,利用液柱所产生的压力与被测压力平衡,并根用液柱所产生的压力与被测压力平衡,并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。所用液体叫作所用液体叫作封液封液,常用的有水、酒精、水,常用的有水、酒精、水银
12、等。液柱式压力计多用于测量低压、负压银等。液柱式压力计多用于测量低压、负压和压力差。常用的液注式压力计和压力差。常用的液注式压力计有有U U型管压力型管压力计、单管压力计和斜管微压计。计、单管压力计和斜管微压计。vU型管压力计型管压力计v单管压力计单管压力计 斜管微压计斜管微压计v液柱式压力计的测量误差液柱式压力计的测量误差 :v环境温度变化的影响环境温度变化的影响v环境温度偏离规定温度环境温度偏离规定温度2020C C后,封液密度改后,封液密度改变对压力计读数影响变对压力计读数影响v仪器使用地点的重力加速度影响仪器使用地点的重力加速度影响v毛细现象造成的误差毛细现象造成的误差v毛细现象使封液
13、表面形成弯月面,这不仅会毛细现象使封液表面形成弯月面,这不仅会引起读数误差,而且会引起液柱的升高或降引起读数误差,而且会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、管低。这种误差与封液的表面张力、管径、管内壁的洁净度等因素有关,难以精确得到。内壁的洁净度等因素有关,难以精确得到。实际应用时,常常通过加大管径来减少毛细实际应用时,常常通过加大管径来减少毛细现象的影响。现象的影响。v此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数时,眼睛应与封液弯月等方面的误差。读数时,眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平,并沿切线方向读面的最高点或最低点
14、持平,并沿切线方向读数。数。U U型管压力计和单管压力计都要求垂直安型管压力计和单管压力计都要求垂直安装,否则将带来较大误差。装,否则将带来较大误差。3活塞式压力计活塞式压力计v活塞式压力计:活塞式压力计:将被测将被测压力转换成活塞上所加压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测平衡砝码的重量进行测量。量。v活塞式压力计是基于帕活塞式压力计是基于帕斯卡定律及流体静力学斯卡定律及流体静力学平衡原理产生的一种高平衡原理产生的一种高准确度、高复现性和高准确度、高复现性和高可信度的标准压力计量可信度的标准压力计量仪器仪器.(4 4)电气式压力计电气式压力计v电气式压力计:电气式压力计::电气式压力计通常
15、是将压力的变电气式压力计通常是将压力的变化转换为电阻、电感或电势等电量的变化,构成各化转换为电阻、电感或电势等电量的变化,构成各种压力传感器。由于它输出的是电量,便于信号远种压力传感器。由于它输出的是电量,便于信号远传,尤其是便于与计算机连接组成数据自动采集系传,尤其是便于与计算机连接组成数据自动采集系统,所以得到了广泛的应用,极大地推进了试验技统,所以得到了广泛的应用,极大地推进了试验技术的发展。术的发展。v电气式压力计组成:压力传感器、测量电路和信号电气式压力计组成:压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。处理装置所组成。v电气式压力计的种类很多,分类方式也不尽相同。电气式压力计的种类很
16、多,分类方式也不尽相同。v从压力转换成电量的途径来看,可分为从压力转换成电量的途径来看,可分为电阻式、电电阻式、电容式、电感式等等;还有电磁效应、压阻效应、压容式、电感式等等;还有电磁效应、压阻效应、压电效应、光电效应电效应、光电效应等等。等等。v 电阻应变片式压力传感器电阻应变片式压力传感器 被测压力作用于弹性敏感元件上,使它被测压力作用于弹性敏感元件上,使它产生变形,在其变形的部位粘贴有电阻应变产生变形,在其变形的部位粘贴有电阻应变片,电阻应变片感受被测压力的变化,按这片,电阻应变片感受被测压力的变化,按这种原理设计的传感器称为电阻应变片式压力种原理设计的传感器称为电阻应变片式压力传感器。
17、传感器。电感式压力传感器:电感式压力传感器:电感式压力传感器以电感式压力传感器以电磁感应原理电磁感应原理为基础,为基础,利用磁性材料和空气的导磁率不同,把弹性利用磁性材料和空气的导磁率不同,把弹性元件的位移量转换为电路中电感量的变化或元件的位移量转换为电路中电感量的变化或互感量的变化,再通过测量线路转变为相应互感量的变化,再通过测量线路转变为相应的电流或电压信号。的电流或电压信号。v电感式传感器工作原理:电感式传感器工作原理:v当压力进入膜盒时,膜当压力进入膜盒时,膜盒的顶端在压力盒的顶端在压力P P 的作的作用下产生与压力用下产生与压力P P 大小大小成正比的位移,于是衔成正比的位移,于是衔
18、铁也发生移动,从而使铁也发生移动,从而使气隙发生变化,流过线气隙发生变化,流过线圈的电流也发生相应的圈的电流也发生相应的变化,电流表变化,电流表A A的指示的指示值就反映了被测压力的值就反映了被测压力的大小大小。线圈铁芯衔铁膜盒PUAv电容式压力传感器:将压力转换为电容量的电容式压力传感器:将压力转换为电容量的变化,然后进行测量。变化,然后进行测量。v测量膜盒一般填充硅油。中心感应片和两边测量膜盒一般填充硅油。中心感应片和两边固定弧形电极。固定弧形电极。当被测压力作用在隔离膜片上时通过硅油当被测压力作用在隔离膜片上时通过硅油传递压力,引到中间感应膜片,使之产生位传递压力,引到中间感应膜片,使之
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