1-3 压力测量12页(宋艳亭)

第三章压力测量第一节压力测量基础知识一、压力的概念(一）压力的定义垂直作用在单位面积上的分布力称为压力。

(二）压力名词术语1.绝对压力以完全真空作零标准（参考压力）表示的压力，用p A表示。

它是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力。

2.大气压力地球表面大气自重所产生的压力，又称气压，用p b表示。

它随海拔高度、地理纬度和气象情况等不同而变化。

3.表压力以大气压力作零标准（参考压力）表示的压力，用p g表示。

当绝对压力大于大气压力时，它等于绝对压力与大气压力之差（又称正压力）。

4.负压力绝对压力低于大气压力时的表压力，它等于大气压力与绝对压力之差（又称疏空压力），用p v表示。

5.真空度绝对压力低于大气压力时的绝对压力，用符号V表示。

6.差压两个相关压力之差。

7.静态压力不随时间变化的压力。

由于绝对不变化是不可能的，所以规定压力随时间的变化，每秒为压力计分度值的１％以下的变化压力为静态压力。

8.动态压力压力随时间的变化超过静态压力所规定的限度的变化压力称为动态压力。

二、压力计量单位(一)法定压力计量单位国际单位制（SI）中规定的压力单位名称是帕﹝斯卡﹞，用符号Pa表示。

我国法定压力计量单位为帕﹝斯卡﹞及其与词头构成的10进制分数和倍数单位。

一般情况如下：真空用μPa（1×10-6Pa）和mPa（1×10-3Pa），即微帕﹝斯卡﹞和毫帕﹝斯卡﹞；1气压用hPa（1×102Pa），即百帕﹝斯卡﹞；中、低压用kPa(1×103Pa)，即千帕﹝斯卡﹞；中、高压用MPa(1×106Pa)，即兆帕﹝斯卡﹞；超高压用GPa(1×109Pa)，即吉﹝咖﹞帕﹝斯卡﹞。

(二)非法定压力计量单位1.工程大气压（kgf/cm2，符号at）它的定义是1kgf（千克力）垂直而均匀地作用在1cm2（平方厘米）的单位面积上所产生的压力。

2.毫米水柱（mmH2O）它的定义是纯水在温度为4℃，密度值为1 000kg/m3，重力加速度为9.806 65 m/s2的条件下，1mm水柱高度所产生压力。

3.毫米汞柱（mmHg）它的定义是汞在温度为０℃，密度值为13 595.1kg/m3，重力加速度为9.806 65 m/s2的条件下，1mm汞柱高度所产生压力。

4.达因/厘米2（dyn/cm2）1达因等于1g（克）质量的物体产生1cm/s2（厘米/秒2）加速度的力，面积单位是cm2（厘米2），因此压力单位为dyn/cm2，简称微巴（μb）。

5.托（符号torr）是真空技术中使用过的单位，定义为一个标准大气压的1/760。

6.标准大气压（符号atm）又称物理大气压，1954年第十届国际计量大会定义为1atm=1 013 250 dyn/cm2，即1atm=101 325Pa。

7.巴（bar）是以百万微巴表示的压力量值。

即1bar=1×106 dyn/cm2=1×105Pa。

8.磅力/英寸2（b f/i n2）它是英制单位，有时写作PSI，绝对压力写为PSIA，表压力写为PSIG，差压写为PSID。

(三)压力单位的换算关系。

如表（1-3-1）所示。

三、压力量值的分类(一)我国计量界对压力范围的划分1.微压：＜1×104Pa；2.低压：（1×10４～2.5×105）Pa；3.中压：（2.5×105～1×108 ）Pa；4.高压：（1×10８～1×10９）Pa；25.超高压：＞1×10９Pa。

表（1-3-1）压力单位换算表(二)我国计量界对真空范围的划分1.粗真空：（1.013 25×105～103 ）Pa；2.低真空：（103～10-1 ）Pa；3.高真空：（10-1～10-6）Pa；4.超高真空：＜10-6Pa。

(三)国际计量界对压力范围的划分1.甚低压：（1×10-４～1）Pa，处于低真空到高真空范围；2.低压：１Pa～1kPa, 处于微压到低真空范围；3.中压（气压）：1kPa～1MPa，处于微、低压到中压范围；4.高压：＞1MPa，处于中压到高压范围。

第二节液体压力计液体压力计结构简单、使用方便，具有很高的准确度，因而可作为基、标准器和用于低压的精密测量和量值传递。

其缺点是量程受液柱高度的限制，玻璃管容易损坏，只能就地指示，不能给出远传信号。

一、U形液体压力计(一)工作原理被测压力p a与压力计内的液柱所形成的压力及大气压力p b相平衡，即：p a=p b +h•ρ•g(1-3-1)3式中p a——被测量绝对压力p b——大气压力h——液柱高度ρ——工作介质密度g ——重力加速度如果p a >p b，则被测表压力为：p=p a-p b= h▪ρ▪g (1-3-2)此式为正表压计算式。

如果p a <p b，则被测表压力为：p v=p b-p a= h▪ρ▪g (1-3-3)此式为负表压计算式。

如果p1、p2为两个任意压力，则：△p= p1 -p2= h▪ρ▪g (1-3-4)此式为差压计算式。

(二)主要误差来源1.温度误差温度变化将引起标尺长度和工作介质的密度值发生变化，从而引起误差。

其中主要是工作介质密度变化引起的误差。

对工作介质要求表面张力小和热膨胀系数小、物理化学性能稳定。

在电厂中使用的液体压力计，其常用的工作介质为水和汞。

2.安装位置的误差应保证U形压力计的测压管处于严格的垂直位置，否则将带来误差。

3.标尺刻度误差是由于U形压力计标尺在定标刻度时所造成的误差。

4.读数误差使用U形压力计时，用眼睛读取液柱高度时将产生误差。

二、杯形液体压力计被测压力p a与压力计内的液柱所形成的压力及大气压力相平衡，即：p a= p b +H▪ρ▪g(1-3-5)式中p a——被测量绝对压力p b——大气压力H——液柱高度ρ——工作介质密度g ——重力加速度三、倾斜式微压计4倾斜式微压计是单管倾斜的杯形压力计。

倾斜式微压计在测量压力时，将被测压力与杯形容器相连通；测量负压（疏空）时，则与测量管相连通；测量差压时，则把较高的压力与杯形容器相连通，把较低的压力与测量管相连通。

测量的实际高度为：h=n·sinα (1-3-6)被测表压力为：p=n▪ρ▪g▪sinα (1-3-7)倾斜式微压计倾斜角度α一般不小于15o，以免液柱拉的过长，读数不易准确。

一般倾斜式微压计的测量范围为（150～2000）Pa，角度变化为15o～80 o，准确度等级为0.5级、1.0级、1.5级，使用的工作介质为乙醇，由于仪器常数已包括工作介质的重度，因此在仪器上标明了应使用的工作介质重度值，应按要求使用所需的液体。

第三节弹性式压力仪表弹性式压力仪表具有结构简单、便于携带、使用维护方便、测量范围宽、操作和使用安全可靠、价格比较便宜等特点。

它可以直接测量蒸汽、油、水和气体等介质的表压力、真空（疏空）和绝对压力，测量范围可从几十帕到吉帕的超高压。

但是，该类仪表有弹性后效等缺陷、精度不高、内部机件易磨损等缺点。

一、弹簧管式压力表(一)弹簧管式压力表的规格和型号弹簧管式压力表分为压力表、真空表和压力真空表在电力系统中应用的弹簧管式压力表，主要有两类。

一类是精密压力表，准确度等级为0.06级、0.1级、0.16级、0.25级、0.4级、0.6级，主要用于检定一般压力表和精密测量；另一类是用于直接测量介质压力的一般压力表，准确度等级为1级、1.6（1.5）级、2.5级、4级。

常见一般单圈弹簧管式压力表的型号和规格见下表（1-3-2），精密压力表的型号和规格见下表（1-3-3）。

单圈弹簧管式压力表的型号和规范如下：第一方格：Y——单圈弹簧管式压力表；Z——单圈弹簧管式真空表；YZ——单圈弹簧管式压力、真空表。

第二方格：A——氨用； B——精密（标准）表； C——耐酸；Q——氢用； O——氧用、禁油； X——电接点。

第三方格：表壳直径。

有40 mm、60 mm、100 mm、150 mm、160 mm、200 mm、250mm等几种。

5第四方格：结构形式空位径向无边； T 径向有边；Z 轴向无边； ZT 轴向有边。

表（1-3-2）一般单圈弹簧管式压力表的型号和规格表（1-3-3）精密压力表的型号和规格(二)压力表的接头（机座）螺纹尺寸1.精密表的接头螺纹尺寸采用M20×1.5(mm)。

2.一般表的表壳直径是ф100～ф250的均为M20×1.5(mm)，ф60的接头规定为M14×1.5(mm)。

(三)专用弹簧管式压力仪表。

1.电接点压力表电接点压力表用作电气讯号设备、连锁装置和自动控制装置。

它比普通压力表多一个电接点装置，有上下限控制指针。

类似电接点压力表的还有压力控制器、压力继电器、压力信号器等。

2.气体压力表6为适应各种气体测试要求，在弹簧管式压力仪表中某些零件需要特殊材料，并注明用途。

用途一般在表盘上用文字说明，或在衬圈、外壳上涂以所规定的颜色来表示：氧气——天蓝色、氢气——深绿色、氨气——黄色、氯气——褐色、乙炔——白色、其它可燃性气体——红色、其它惰性气体或液体——黑色。

3.耐高温压力表测量压力介质的温度高于80℃时使用耐高温压力表。

其结构特征是采用隔离式，即用隔离液将被测的高温介质与弹性元件隔开，并使中间段较长（使用毛细管），起到散热和冷却的作用，这样就使弹性元件在较合适的温度条件下工作。

隔离液一般采用硅油或钠钾混合物（可测温度约700℃），镓（可测温度约1200℃）。

若弹性元件直接与高温介质接触时，应采用耐高温的合金材料。

4.带校验指针的压力表为使设备不超过某一工艺要求，仪表盘上标有红线或校验指针，便于操作者观察。

另外装有可以移动的校验指针。

5.耐振压力表将仪表内充灌阻尼液，使仪表指针和传动机构均浸在油液内，这样可减少环境振动、冲击引起指针的摆动，同时可以润滑传动机构。

二、膜盒式压力表膜盒式压力表具有结构简单、灵敏度高的特点，用于气体介质的微压测量。

其准确度比较低，有1.5级、2.5级和4级。

三、弹簧式压力仪表的主要误差(一)非线性误差弹性敏感元件的材料、几何尺寸及加工工艺精度不可能完全一样，因而在压力的作用下不一定完全按照线性变化。

另外各零件间隙、摩擦及安装精度等也影响非线性。

可以采用定度、调较来提高实际使用准确度。

(二)机械摩擦引起的误差仪表各动静部分进行位移传递时，由于相对运动产生的摩擦力引起的误差。

可以通过提高加工安装质量及润滑手段来减小。

(三)表盘分度误差与仪表校刻和装配工艺、指针安装位置有关。

可以通过精细的装配、调整及指针安装等工作来减小。

(四)示值判断误差读取示值时引入的误差。

与仪表表盘的分度细度、表针刀锋宽度及读数方法有关。