第三章 压力测量

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单管压力计在测量正压力时,宽容器接被测压力, 肘管通大气。测量负压力时,肘管接被测负压,宽容器 通大气。测量差压时,宽容器接压力高一侧的压力,肘 管接压力低一侧的压力。 单管压力计的型号为TG,其精确度等级可达0.02~1 级。当进行精密测量或用作标准仪表时,则要进行密度 和重力加速度的修正。
在火力发电厂测量风压或烟道负压时,常使用单 管压力计的变形仪表——多管压力计
三、压力测量仪表的分类
在生产过程中和实验室里使用的压力仪表种类很多。 对压力仪表可以从不同的角度进行分类。 按被测压力可分为:压力表、真空表、绝对压力表、真 空压力表等。 ● 按压力表使用的条件可分为:普通型、耐震型、耐热型、 耐酸型、禁油型、防爆型等压力表。 ● 按压力表的功能可分为;指示式压力表、压力变送器。 ● 按压力表的工作原理可分为:液柱式压力计、弹性式压力 计、物性式压力计、活塞式压力计等。
多管压力计可以同时接入多个被测量的正压或多 个被测量的负压,它的宽容器的内径比肘管的内径要 大许多。可以忽略对肘管上被测压力示值的影响。封 液多是带颜色的水。多管压力计的型号有:测量正压 的YY型,测量负压的ZY型,测量正压和负压的YZY型。 测压范围一般可达到2500Pa,4000Pa,6300Pa。
二、膜盒压力表
它适用于测量微小压力和真空。测量范围一般在一 2000~4000Pa,精确度等级一般为2.5级。主要由膜盒、传 动机构、调整机构、游丝指针、表盘等构成,
膜盒风压表
1一膜盒;2一刻度盘;3一零位调整;4一弧形架;5一指针; 6一弹簧片;
7一曲柄;8一 调整螺丝;9一拉杆;10一拐臂;11一固定指针套; 12一固定铀;13一形丝;14一引压管接头
斜管微压计
第三节
弹性式压力计
弹性式压力计是生产过程中使用最为广泛的一类压力 计。
特点:它的结构简单,使用操作方便,性能可靠,
价格便宜,可以直接测量气体、油、水、蒸汽等介质的压 力。其测量范围很宽,可以从几十帕到数吉帕。它可以测 量正压、负压和差压。 分类:可分为机械弹性式压力计和弹性式压力变送 器两类。不论哪一类压力计在结构上都有一弹性元件。弹 性元件是压力计的核心器件,它把被测量的压力转换成弹 性元件的弹性位移输出。当结构、材料一定时,在弹性限 度内弹性元件发生弹性形变而产生的弹性位移与被测量的 压力值有确定的对应关系。
第二节
液柱式压力计
工作原理:液柱式压力计是利用一定高度的液柱所产生的 压力平衡被测压力,而用相应的液柱高度去显示被测压力的。 特点:这类压力计结构简单,显示直观,使用方便,精确 度较高,价格便宜,由于结构和显示上的原因,液柱式压力计 的测压上限不高,一般显示的液往高度上限为1~2 m。液柱是 水银时,其测压上限可达到2000mmHg。液柱式压力计适用于小 压力、真空及差压的测量。 种类:有U形管压力计、单管压力计、多管压力计、斜管微 压计、补偿式微压计、差动式微压计、钟罩式压力计、水银气 压计等。
单圈弹簧管的自由端位移一般不大,多适用于指示型压力 表。如要实现记录指示,则需要有较大的弹性位移和较大的 转动力矩,这就要使用多圈弹簧管。 在一定的压力范围内,多圈弹簧管自由端输出的角位移 与被测压力是线性关系。在测量状态下记录纸是随时间匀速 运动的,记录笔下的曲线代表压力随时间的变化。
单圈弹簧管压力表内部结构
实际测量中,如果封液上面的介质是气体,则可忽略封 液上面的介质的影响,则有
p1 p2 g (h1 h2 )
如果被测量的是差压,则有
p p1 p2 g (h1 h2 )
2.使用与测量误差
U形管压力计的型号为YYU,测压范围可达0~ 266kPa,其允许误差可达2~0.2%。测量时要进行两 次读数 ,读数时要注意液体表面的弯月面情况,要求 读到弯月面顶部位置处。
一、 U形管压力计
1.结构与工作原理
它的结构组成有三部分:U形的玻璃管、标尺及管 内的工作液体(称为封液)。U形管的两个平行的直管又 称为肘管。精密的U形管压力计尚有游标对线装置、水 准器、铅锤等。
根据流体静力学原理,当管内的工作液柱产生的压力与 被测压力平衡时,则有
p1 p2 ( 1 ) g (h1 h2 )
膜片结构示意
(a)平面膜片;(b)波纹膜片; (c)挠性膜片
膜盒结构示意图
弹簧管结构示意图 (a)单圈弹簧管;(b)盘旋形弹簧 (c)螺旋形弹簧管;(d)组合弹簧管
波纹管(筒)结构示意图 (a)波纹筒结构示意; (b)与弹簧组合使用的波纹筒


波纹管
弹簧管截面形状
多圈弹簧管
2.弹性元件的特性 (1)蠕变和疲劳形变 弹性元件经过长时间的负荷作用, 当负荷取消后,不能恢复原来的形态,这种特性称为弹性 元件的蠕变。 (2)弹性迟滞 弹性元件在弹性范围内加负荷与减负荷 时其弹性形变输出特性曲线不重合,这种特性称为弹性迟 滞。 (3)弹性后效 当加在弹性元件上的负荷停止变化或被 取消时,弹性元件的形变并不是立即就完成,而是要经过 一定的时间才完成相应的形变,这种特性称为弹性后效。

四、压力标准与量值传递
压力标准分为:基准、一等标准、二等标准、三 等标准。 能够实现基准和各级标准的仪器是基准器和标准 器。 基准器是国家最高的压力标准器,它又可以分为 基准器和工作基准器。基准器用于进行国际比对,还 将压力基准传递给工作基准器。 工作基准器可复制多套保存在全国各地的主要部 门,由它将压力工作基准传递到一等标准器,再由一 等标准器传递到二等标准器,然后由二等标准器传递 到三等标准器,最后由三等标准器传递到工作压力仪 表。 基准器、工作基准器及各级标准器目前多采用活 塞式压力计和液柱式压力计。
三、斜管微压计
斜管微压计是一种测量微小压力的测量仪表。
1.结构与工作原理
其工作原理与U形管压力计相同。当被测压力与封液 液柱产生的压力平衡时,有 式中 由于 所以
h2 l sin
得到:
d2 p1 p 2 g ( 2 sin )l D
肘管的倾斜角是可调节的,弧形支架板上设计了 一些固定肘管的孔。在每个孔处刻有一数字,使用时 读出液柱长度(mm),则
三、弹簧管压力表
可以测量压力,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。按照适用的条件可分为 耐振型、耐热型、耐腐蚀型、抗冲击防爆型以及专用压力表等。 它们的工作原理是相同的。
1.单圈弹分管压力表的结构及工作原理
由弹簧管、传动机构、游丝、指针、表盘等组成。
2.多圈(螺旋形)弹簧管压力表

1 2 R2 b2 p (1 2 ) C1 p E b a x2
(5)温度的影响 由于温度的变化,弹性元件材料的弹 性模量相应变化,所以弹性元件的刚度发生变化,这将 影响弹性元件的输出特性。很容易理念,温度升高,刚 度减小,灵敏度增大,压力表示值将会偏离。由于温度 对弹性元件输出特性的影响,所以弹性压力表的使用要 注意它的适用温度范围。
使用计算式计算被测压力或差压值时,要注意封 液的密度是测量状态下的密度,重力加速度是当地重 力加速度。如果测量要求较高,则要考虑封液的密度、 毛细现象、重力加速度、U形管不竖直状态等对测量的 影响。
二、单管压力计
单管压力计是U形管压力计的变形仪表,又称杯形压力计, 可测量小压力、真空及差压等。
1.结构与工作原理
p
E [a 2 l b(l ) 2 ] R4
对于弹簧管,经过精心设计制造加工后,在一定压 力范围内,其输出-输出关系一般为线性。对于截面是 扁圆结构的弹簧管,其自由端弹性位移与被测压力的关 系为
l

R[( sin ) 2 (1 cos ) 2 ]0.5
p Ai l
d2 Ai g ( 2 sin ) D
斜管微压计的分度条件是:标准重力加速度和 20℃时确定密度(808.38kg/m3)的酒精溶液。
2. 示值修正
实际的测量经常是偏离仪表分度条件,而经常 发生的是测量时温度不是20℃,而是其他某个温度, 在测量要求高的时候,则要对温度时的示值进行修正。 示值修正系数
(a)弹性迟滞;(b)弹性后效;(c)弹性滞环
(4)输出- 输入特性 目前只是通过实验和理论相结合的方法,得出弹性元件的输 出—输入关系。 对于膜片和膜盒,其输出-输入关系一般是非线性的。实用的 平面膜片位移不超过0.1mm时,可以使输出-输入的关系达到较好 的线性程度,即
l kp
对于波纹膜片,其弹性位移与被测压力关系为
3.工业弹簧管压力表的检定与调整
(1)检定方法: 比较法 (2)主要检定项目:基本误差、变差、零位、指针移动的 平稳性、轻敲表示值的变动量、外观检查等。 (3)调整 可调整的部位:指针的定位、曲柄长度(OB=r)、拉杆 与曲柄之间的初始夹角以及游丝的松紧等。
压力表校验台
就地压力表
除氧器压力电接点压力表
准确度:目前金属弹性式压力计的精确度可达到
0.16级、0.25级、0.4级。工业生产过程中使用的弹性 压力计,其精确度大都是1.5级、2.0级、2.5级。 测量条件:弹性式压力表适用的也测量条件较广泛, 有抗振型、抗冲击型、防水型、防爆型、防腐型等。
一、弹性元件
1.弹性元件的结构形式 弹性式压力计中的弹性元件主要有膜片、膜盒、 弹簧管、波纹管等。每种弹性元件在结构上又有不同 的形式,如膜片分为平面膜片、波纹膜片和挠性膜片 等,
单管压力计是由一个宽容器(杯形容器)、 一支肘管、标尺、封液等构成的。
其工作原理与U形管压力计是相同的。根据流体静力学:
读数是在肘管上读数,宽容器上不能读数,由于
所以
可得到:
由于肘管内径远小于宽容器的内径,所以 《1。在测 d 量要求不高时,可忽略 D 项而直接读出h1即可。
2 2
d2 D2
2.使用
四、双波纹管差压计
双波纹管差压计在火力发电厂中主要用于流量和水位测量指 示记录的二次仪表。如果用于流量测量,差压计往往还带有积算 装置。测量的差压值上限可达0.4MPa,耐工作压力上限可达 40MPa,精确度可达1.0~1.5级。 双波纹管差压计主要由测量机构、传动机构、记录机构以及机 械积算装置等部分组成。
第三章
第一节
压力及差压测量
压力测量的基本知识
在生产过程中,压力是工质状态的一个参数。在火电厂中,压 力是热力过程的重要参数。如要使锅炉、汽轮机以及辅机设备等安 全、经济地运行,就必须对生产过程中的水、汽、油、空气等工质 的压力进行检测,以便于对火电生产过程的监视和控制。
一、压力的概念与表示方法
1.压力的概念 工程技术中的压力是物理学中的压强,即垂直作用在物体单位 面积上的力的大小。
2.压力的表示方法
压力的表示方法以其参考零点压力的不同而不同, 可以分为绝对压力和表压力。 (1)绝对压力 力。 以参考零点0所表示的压力称为绝对压
(2)表压力 以大气压力为参考零点所表Baidu Nhomakorabea压力称为表 压力 。 由管道或容器中直接取出的两个绝对压力值的差值, 通常称为差压。
二、压力的单位
压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位 会有多种。 1.Pa: 1Pa=1N/m2 ,常用KPa,MPa. 2.工程大气压:1工程大气压=1千克力/厘米2 3. mmH2O 4. mmHg 5. bar 1毫巴=100Pa 6. 磅力/英寸2
第四节
压力信号远传变换方法
一、电感式位移变换 二、电容式位移变换 三、力平衡式压力变换 四、霍尔式压力变换 五、应变式压力变换
第五节
压力(差压)变送器
弹性元件检测压力的输出只是机械位移信号,该 信号可以就地显示,也可以变换为电信号以供远传。这 种变换一般称为电变送,其方法很多,如电阻式、电感 式、电容式、应变式、力平衡式、霍尔式、振弦式、光 纤式等。目前工业生产使用的电变送后的压力信号都是 标准化的电流或电压信号,其变送器都是定型的产品。
一、1151系列电容式压力(差压)变送器 1.概述 1151系列电容式压力(压差)变送器是我国引进美 国罗斯蒙特公司技术并自己开发生产的一类新型压力 (差压)变送器。 特点:它具有精确度高,性能稳定,单向过载保护性 能好,调整方便,体积小,重量轻等一系列优点。 应用:使用在电力、石油、化工等各领域的生产过程 中。在火力发电厂使用1151电容式压力(差压)变送器 几乎有一种替代其他种类压力(差压)变送器的趋势。 组成: 变送器由两部分组成:差动式压力(差压)—电 容转换和测量电路。
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