熱工測(cè)量?jī)x表PPT 第5章 壓力儀表

1、第五章壓力檢測(cè)及儀表第五章壓力檢測(cè)及儀表 壓力是工質(zhì)熱力狀態(tài)的主要參數(shù)之一。壓力是工質(zhì)熱力狀態(tài)的主要參數(shù)之一。 火電廠(chǎng)中為設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需測(cè)量火電廠(chǎng)中為設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需測(cè)量 壓力。壓力。 在火力發(fā)電廠(chǎng)中，待測(cè)壓力的范圍比較寬，在火力發(fā)電廠(chǎng)中，待測(cè)壓力的范圍比較寬， 約從約從103Pa到到24MPa，且壓差測(cè)量也廣泛，且壓差測(cè)量也廣泛 應(yīng)用在液位和流量測(cè)量中作為中間變換應(yīng)用在液位和流量測(cè)量中作為中間變換 電廠(chǎng)中使用的壓力計(jì)和差壓計(jì)主要是電廠(chǎng)中使用的壓力計(jì)和差壓計(jì)主要是彈性彈性 的，低壓和試驗(yàn)時(shí)用的，低壓和試驗(yàn)時(shí)用液柱式液柱式；另外壓力和；另外壓力和 差壓的測(cè)量受管路限制，一般用壓力或

2、差差壓的測(cè)量受管路限制，一般用壓力或差 壓變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)傳。 第五章壓力檢測(cè)及儀表第五章壓力檢測(cè)及儀表 壓力定義為壓力定義為“物體單位面積上作用的法向力的大物體單位面積上作用的法向力的大 小小”，物理學(xué)中也稱(chēng)之為，物理學(xué)中也稱(chēng)之為“壓強(qiáng)壓強(qiáng) ”在國(guó)際單位在國(guó)際單位 制中，壓力的單位是制中，壓力的單位是“帕斯卡帕斯卡(Pasc91)，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)“帕帕 (Pa)。過(guò)去采用毫米汞柱，毫米水柱，工程大氣。過(guò)去采用毫米汞柱，毫米水柱，工程大氣 壓（公斤力壓（公斤力/厘米厘米2） 表壓力：表壓力： 絕對(duì)壓力表壓力大氣壓力絕對(duì)壓力表壓力大氣壓力 表壓力絕對(duì)壓

3、力大氣壓力表壓力絕對(duì)壓力大氣壓力 高于大氣壓的表壓力叫正壓，反之叫負(fù)壓，負(fù)壓的高于大氣壓的表壓力叫正壓，反之叫負(fù)壓，負(fù)壓的 絕對(duì)值也稱(chēng)真空絕對(duì)值也稱(chēng)真空 第五章壓力檢測(cè)及儀表第五章壓力檢測(cè)及儀表 絕對(duì)壓力PJ J 大氣壓力PD D 表壓力PB B PB B= PJ J PD D 真空度PZ Z（負(fù)壓） PZ Z PD D PJ J 第五章壓力檢測(cè)及儀表第五章壓力檢測(cè)及儀表 過(guò)去采用的壓力單位過(guò)去采用的壓力單位“工程大氣壓力工程大氣壓力” （kgf/cmkgf/cm2 2）、）、“毫米汞柱毫米汞柱”（mmHgmmHg）、）、 “毫米水柱毫米水柱”（mmHmmH2 2O O）、）、“物理大氣壓物理

4、大氣壓” （atmatm）、）、“巴巴”（barbar）、）、“PSI”P(pán)SI”等均應(yīng)等均應(yīng) 改成法定計(jì)量單位帕。改成法定計(jì)量單位帕。 1 kgf/cm1 kgf/cm2 2 = 0.9807 = 0.980710105 5PaPa 1 mmH1 mmH2 2O = 0.9807O = 0.980710Pa10Pa 1 mmHg = 1.3321 mmHg = 1.33210102 2PaPa 1 atm1 atm = 1.01325 = 1.0132510105 5PaPa 1 bar=101 bar=105 5PaPa 1 PSI=6.891 PSI=6.8910103 3PaPa 1.平

5、衡法：通過(guò)儀表使液柱高度的重力或砝碼 的重量與被測(cè)壓力相平衡的原理測(cè)量壓力 2.彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測(cè) 介質(zhì)的表壓力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形 來(lái)反映被測(cè)壓力的大小 3.電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成 電阻、電荷量等電量的變化 壓力檢測(cè)方法 u壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)來(lái)看可分為：液柱 式、機(jī)械式及電氣式 u測(cè)量壓力的儀表，按信號(hào)原理不同，大致可分 為四類(lèi)： 液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn) 換成液柱高度 機(jī)械式：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 壓力測(cè)量?jī)x表的分類(lèi) 壓力測(cè)量?jī)x表的分類(lèi) 電氣式：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換

6、成各種電量，如電感、 電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn) 壓力的間接測(cè)量壓力的間接測(cè)量 活塞式：根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將：根據(jù)水壓機(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)被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì) 量量 第五章壓力檢測(cè)及儀表第五章壓力檢測(cè)及儀表 第一節(jié)液柱式壓力計(jì)第一節(jié)液柱式壓力計(jì) 利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力 相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)反映被測(cè)壓力相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)反映被測(cè)壓力 的大小的大小 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確優(yōu)點(diǎn)

7、：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確 度，在本專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用很廣泛度，在本專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用很廣泛 缺點(diǎn)：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃缺點(diǎn)：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃 管容易損壞及讀數(shù)不方便管容易損壞及讀數(shù)不方便 一、一、U U型管壓力計(jì)型管壓力計(jì) 采用水銀或水為工作 液，用U形管或單管進(jìn) 行測(cè)量，常用于低壓、 負(fù)壓或壓力差的檢測(cè) 被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室壓 力測(cè)量或現(xiàn)場(chǎng)鍋爐煙、 風(fēng)道各段壓力、通風(fēng) 空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的 測(cè)量 一、一、U U型管壓力計(jì)型管壓力計(jì) U型管壓力計(jì)兩端差壓與液柱高度型管壓力計(jì)兩端差壓與液柱高度h間有如下關(guān)間有如下關(guān) 系系: p=p1-p2=h(1- 2)g =(h1+h2)

8、(1- 2)g 式中式中 1 2封液密度和封封液密度和封 液上面的介質(zhì)密度液上面的介質(zhì)密度 h兩側(cè)封液的高度兩側(cè)封液的高度 差差h =(h1+h2) g重力加進(jìn)度。重力加進(jìn)度。 一、一、U U型管壓力計(jì)型管壓力計(jì) P=P1P2 =g(h1+h2) 提高工作液密度將提高工作液密度將 增加壓力的測(cè)量范增加壓力的測(cè)量范 圍，但靈敏度要降圍，但靈敏度要降 低。低。 一、一、U U型管壓力計(jì)型管壓力計(jì) 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 為減小毛細(xì)現(xiàn)象，為減小毛細(xì)現(xiàn)象，U型管的內(nèi)徑一般為型管的內(nèi)徑一般為5-20mm, ， 內(nèi)徑最好不小于內(nèi)徑最好不小于10mm 使用時(shí)保持垂直使用時(shí)保持垂直 減小兩次讀數(shù)誤差，讀數(shù)時(shí)眼睛與液

9、面平齊，減小兩次讀數(shù)誤差，讀數(shù)時(shí)眼睛與液面平齊， 以封液彎月面頂部切線(xiàn)為準(zhǔn)讀取液面高度。以封液彎月面頂部切線(xiàn)為準(zhǔn)讀取液面高度。 應(yīng)選擇密度小的封液，以增大左右管液體的高應(yīng)選擇密度小的封液，以增大左右管液體的高 度差，減小讀數(shù)誤差。（水，汞，四氯化碳）度差，減小讀數(shù)誤差。（水，汞，四氯化碳） 二、單管式壓力二、單管式壓力計(jì)計(jì) U形管壓力計(jì)要讀兩次數(shù)增大了讀數(shù)誤差，形管壓力計(jì)要讀兩次數(shù)增大了讀數(shù)誤差， 也不方便。將一邊的肘管換成大截面容積也不方便。將一邊的肘管換成大截面容積 構(gòu)成單管式壓力計(jì)。構(gòu)成單管式壓力計(jì)。 原理：原理：大容器中封液的減大容器中封液的減 少等于管中封液的增加少等于管中封液的增加

10、 h2f=h1A （f,A,分別為管子截面積和分別為管子截面積和 大容器的截面積大容器的截面積) 單管壓力計(jì)的應(yīng)用：?jiǎn)喂軌毫τ?jì)的應(yīng)用： 將數(shù)根肘管連至同一個(gè)大截面容器，則成為多管將數(shù)根肘管連至同一個(gè)大截面容器，則成為多管 壓力計(jì)，電廠(chǎng)用它測(cè)爐膛和煙道各處的負(fù)壓。壓力計(jì)，電廠(chǎng)用它測(cè)爐膛和煙道各處的負(fù)壓。 大容器內(nèi)通大氣，各肘管連至煙道各測(cè)點(diǎn)，此大容器內(nèi)通大氣，各肘管連至煙道各測(cè)點(diǎn)，此 時(shí)各肘管中的液體高度即代表各處負(fù)壓。時(shí)各肘管中的液體高度即代表各處負(fù)壓。 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 熱力實(shí)驗(yàn)中用斜管式微壓計(jì)測(cè)微小壓力、負(fù)熱力實(shí)驗(yàn)中用斜管式微壓計(jì)測(cè)微小壓力、負(fù) 壓、差壓。壓、差壓。 測(cè)正壓

11、，被測(cè)壓力送入大容器測(cè)正壓，被測(cè)壓力送入大容器 測(cè)負(fù)壓，被測(cè)壓力送入肘管測(cè)負(fù)壓，被測(cè)壓力送入肘管 測(cè)差壓，將較高壓力送入大容器，較低壓測(cè)差壓，將較高壓力送入大容器，較低壓 力送入肘管。力送入肘管。 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 2 1 1 1 B12 2 2 A Pg (hh )g (s hlsi in)l A hl A n A 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 則則 p=p1-p2=(h1+h2)(1- 2)g 且且 h2=Lsin; h1=Lf/F=L(d2/D2) 由于被測(cè)介質(zhì)通常為液體，所以由于被測(cè)介質(zhì)通常為液體，所以2可忽略，整可忽略，整 理得理得 pL(sin+ d2/D2)

12、1 g=kL 其中其中k為系數(shù)，為系數(shù)，若若一定，則為一定，則為k常數(shù)，常數(shù)，則讀取則讀取L 數(shù)值表示被測(cè)差壓數(shù)值表示被測(cè)差壓 p。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： v因?yàn)橐驗(yàn)長(zhǎng)比比h2放大了放大了1/sin倍，所以讀數(shù)得相對(duì)倍，所以讀數(shù)得相對(duì) 誤差小誤差小 v改變改變可改變可改變k值，但不得小于值，但不得小于150 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般1002500pa 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般1002500pa 傾斜角度越小，傾斜角度越小，l越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度就越高；但越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度就越高；但 不

13、可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤 差增大。差增大。 這種這種傾斜管液柱式壓力計(jì)傾斜管液柱式壓力計(jì)可以測(cè)量到可以測(cè)量到0.98Pa的的 微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度，應(yīng)選微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度，應(yīng)選 用密度小的酒精作為工作液體。用密度小的酒精作為工作液體。 三、斜管式微壓計(jì)三、斜管式微壓計(jì) 第二節(jié)第二節(jié) 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì) 用彈性傳感器（又稱(chēng)彈性元件）組成的壓力用彈性傳感器（又稱(chēng)彈性元件）組成的壓力 測(cè)量?jī)x表稱(chēng)為彈性式壓力計(jì)。彈性元件受壓后產(chǎn)測(cè)量?jī)x表稱(chēng)為彈性式壓力計(jì)。彈性元件受壓后產(chǎn) 生的形變輸出（力或位移），可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

14、生的形變輸出（力或位移），可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 直接帶動(dòng)指針指示壓力（或壓差），也可以通過(guò)直接帶動(dòng)指針指示壓力（或壓差），也可以通過(guò) 某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力（或壓差）某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力（或壓差） 信號(hào)的遠(yuǎn)傳。信號(hào)的遠(yuǎn)傳。 第二節(jié)第二節(jié) 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì) 根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生變形和壓力大小有確根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生變形和壓力大小有確 定關(guān)系的原理制成。適用范圍（定關(guān)系的原理制成。適用范圍（0-103Mpa),結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用。簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用。 包括：金屬膜片式（包括膜片式）、波紋管式包括：金屬膜片式（包括膜片式）、波紋管式 和彈簧管式。和彈簧管式。 一、彈性

15、元件的特性一、彈性元件的特性 三、膜片和膜盒三、膜片和膜盒 四、波紋管四、波紋管 五、彈簧管五、彈簧管 第二節(jié)第二節(jié) 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì) 彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn) 生變形，變形大小與被測(cè)壓力成正比 關(guān)系。 彈簧管結(jié)構(gòu)示意圖彈簧管結(jié)構(gòu)示意圖 波紋管波紋管( (筒筒) )結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 (a)(a)單圈彈簧管；單圈彈簧管；(b)(b)盤(pán)旋形彈簧盤(pán)旋形彈簧 (a)(a)波紋筒結(jié)構(gòu)示意；波紋筒結(jié)構(gòu)示意； (c)(c)螺旋形彈簧管；螺旋形彈簧管；(d)(d)組合彈簧管組合彈簧管 (b)(b)與彈簧組合使用的波紋筒與彈簧組合使用的波紋筒 膜片結(jié)構(gòu)示意膜片結(jié)構(gòu)示意 （a）平面膜片；（）平面

16、膜片；（b）波紋膜片；（）波紋膜片；（c） 撓性膜片撓性膜片 膜盒結(jié)構(gòu)示意圖膜盒結(jié)構(gòu)示意圖 二、膜盒壓力表二、膜盒壓力表 膜盒壓力表是用于生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)儀表，它適用于測(cè)量微小壓膜盒壓力表是用于生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)儀表，它適用于測(cè)量微小壓 力和真空。測(cè)量范圍一般在一力和真空。測(cè)量范圍一般在一200020004000Pa4000Pa，精確度等級(jí)一般為，精確度等級(jí)一般為 2.52.5級(jí)。膜盒壓力表的結(jié)構(gòu)主要由膜盒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、級(jí)。膜盒壓力表的結(jié)構(gòu)主要由膜盒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、 游絲指針、表盤(pán)等構(gòu)成，游絲指針、表盤(pán)等構(gòu)成， 膜盒風(fēng)壓表膜盒風(fēng)壓表 1 1一膜盒；一膜盒；2 2一刻度盤(pán)；一刻度盤(pán)；3

17、3一零位調(diào)整；一零位調(diào)整；4 4一弧形架；一弧形架；5 5一指針；一指針； 6 6一彈簧片；一彈簧片； 7 7一曲柄；一曲柄；8 8一一 調(diào)整螺絲；調(diào)整螺絲；9 9一拉桿；一拉桿；1010一拐臂；一拐臂；11一固定指針套；一固定指針套； 12一固定鈾；一固定鈾；13一形絲；一形絲；14一引壓管接頭一引壓管接頭 五、彈簧五、彈簧管管 彈簧管是彈簧管壓力計(jì)的主要元件各種形式的彈彈簧管是彈簧管壓力計(jì)的主要元件各種形式的彈 簧管如圖所示簧管如圖所示 工作原理：彎曲的彈簧管是一根空心的管子，其工作原理：彎曲的彈簧管是一根空心的管子，其 自由端是封閉的，固定端焊在儀表的外殼上，自由端是封閉的，固定端焊在儀

18、表的外殼上， 彈簧管及其橫截面彈簧管及其橫截面 扁圓扁圓 橢圓橢圓 單圈單圈 盤(pán)旋多圈盤(pán)旋多圈 螺旋形螺旋形 五、彈簧管五、彈簧管 3. 彈簧管 截面為非圓形（橢圓形 或扁圓形），并彎成圓 弧狀的空心管子 一端為封閉（自由端）， 一端為開(kāi)口（固定端） 222 22 0 1Ra P(1) Ebhbk 三、彈簧管壓力表三、彈簧管壓力表 彈簧管壓力表是生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用非常普遍的彈簧管壓力表是生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用非常普遍的 測(cè)壓儀表。它可以測(cè)量壓力，也可以測(cè)量真空。按照使測(cè)壓儀表。它可以測(cè)量壓力，也可以測(cè)量真空。按照使 用的彈簧管的種類(lèi)可分為單圈和多圈彈簧管壓力表用的彈簧管的種類(lèi)可分為單圈和多

19、圈彈簧管壓力表 1.1.單圈彈分管壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理單圈彈分管壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理 結(jié)構(gòu)組成如圖所示，結(jié)構(gòu)組成如圖所示， 用途：用途：彈簧管壓力表是生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室應(yīng)彈簧管壓力表是生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室應(yīng) 用非常普遍的測(cè)壓儀表。它可以測(cè)量壓力，也用非常普遍的測(cè)壓儀表。它可以測(cè)量壓力，也 可以測(cè)量真空?？梢詼y(cè)量真空。 種類(lèi)：種類(lèi)：按照使用的彈簧管的種類(lèi)可分為單圈和按照使用的彈簧管的種類(lèi)可分為單圈和 多圈彈簧管壓力表。多圈彈簧管壓力表。 型號(hào)：型號(hào)：按照適用的條件可分為耐振型、耐熱型、按照適用的條件可分為耐振型、耐熱型、 耐腐蝕型、抗沖擊防爆型以及專(zhuān)用壓力表等。耐腐蝕型、抗沖擊防爆型以及專(zhuān)用壓

20、力表等。 它們的工作原理是相同的。它們的工作原理是相同的。 四、雙波紋管差壓計(jì)四、雙波紋管差壓計(jì) 雙波紋管差壓計(jì)在火力發(fā)電廠(chǎng)中主要用于流量和水位測(cè)量指示雙波紋管差壓計(jì)在火力發(fā)電廠(chǎng)中主要用于流量和水位測(cè)量指示 記錄的二次儀表。如果用于流量測(cè)量，差壓計(jì)往往還帶有積算裝記錄的二次儀表。如果用于流量測(cè)量，差壓計(jì)往往還帶有積算裝 置。測(cè)量的差壓值上限可達(dá)置。測(cè)量的差壓值上限可達(dá)0.4MPa0.4MPa，耐工作壓力上限可達(dá)，耐工作壓力上限可達(dá)40MPa40MPa， 精確度可達(dá)精確度可達(dá)1.01.01.51.5級(jí)。級(jí)。 第四節(jié)第四節(jié) 壓力變送器壓力變送器 壓力傳感器：能夠感受壓力（壓差）并能按一壓力傳感器：

21、能夠感受壓力（壓差）并能按一 定規(guī)律將壓力（壓差）轉(zhuǎn)換成同種或別種性質(zhì)定規(guī)律將壓力（壓差）轉(zhuǎn)換成同種或別種性質(zhì) 輸出量的儀表。輸出量的儀表。 輸出電量的壓力傳感器是討論的內(nèi)容。輸出電量的壓力傳感器是討論的內(nèi)容。彈性元彈性元 件檢測(cè)壓力的輸出只是機(jī)械位移信號(hào)，該信號(hào)件檢測(cè)壓力的輸出只是機(jī)械位移信號(hào)，該信號(hào) 可以就地顯示，也可以變換為電信號(hào)以供遠(yuǎn)傳?？梢跃偷仫@示，也可以變換為電信號(hào)以供遠(yuǎn)傳。 這種變換一般稱(chēng)為電變送。其方法很多，如電這種變換一般稱(chēng)為電變送。其方法很多，如電 阻式、阻式、電感式電感式、電容式電容式、應(yīng)變式應(yīng)變式、力平衡式、力平衡式、 霍爾式、振弦式、光纖式等。目前工業(yè)生產(chǎn)使霍爾式、振

22、弦式、光纖式等。目前工業(yè)生產(chǎn)使 用的電變送后的壓力信號(hào)都是標(biāo)準(zhǔn)化的電流或用的電變送后的壓力信號(hào)都是標(biāo)準(zhǔn)化的電流或 電壓信號(hào)，其變送器都是定型的產(chǎn)品。電壓信號(hào)，其變送器都是定型的產(chǎn)品。 第四節(jié)第四節(jié) 壓力變送器壓力變送器 電容式壓力傳感電容式壓力傳感 工作原理：工作原理：以已彈性元件膜片為電容器的可動(dòng)以已彈性元件膜片為電容器的可動(dòng) 極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨 被測(cè)壓力的變化，膜片產(chǎn)生位移，使電容器的被測(cè)壓力的變化，膜片產(chǎn)生位移，使電容器的 可動(dòng)極板與固定極板之間的距離改變，從而改可動(dòng)極板與固定極板之間的距離改變，從而改 變了電容器的電容量，完

23、成壓力信號(hào)與電容量變了電容器的電容量，完成壓力信號(hào)與電容量 之間的變化。之間的變化。 電容器的電容量由它的兩個(gè)極板的大小、形狀、電容器的電容量由它的兩個(gè)極板的大小、形狀、 相對(duì)位置和電介質(zhì)的介電常數(shù)決定相對(duì)位置和電介質(zhì)的介電常數(shù)決定 組成：組成： 變送器由兩部分組成：變送器由兩部分組成：差動(dòng)式壓力差動(dòng)式壓力( (差差 壓壓) )電容電容轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換和測(cè)量電路測(cè)量電路。 差動(dòng)式壓力差動(dòng)式壓力( (差壓差壓) )電容轉(zhuǎn)換是將被測(cè)壓力電容轉(zhuǎn)換是將被測(cè)壓力 ( (差壓差壓) )轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變化的電容轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變化的電容C CL L、C CH H，其結(jié)構(gòu)如，其結(jié)構(gòu)如 圖所示。圖所示。 感壓元件是膜片，兩電容

24、感壓元件是膜片，兩電容 的固定極板為球面形結(jié)構(gòu)。的固定極板為球面形結(jié)構(gòu)。 測(cè)量膜片位于兩固定極板的測(cè)量膜片位于兩固定極板的 中央，它與固定極板構(gòu)成兩中央，它與固定極板構(gòu)成兩 個(gè)小室，兩室結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。固個(gè)小室，兩室結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。固 定極板是將玻璃絕緣體磨成定極板是將玻璃絕緣體磨成 球形凹面，并在該表面鍍上球形凹面，并在該表面鍍上 一層金屬薄膜而成。金屬薄一層金屬薄膜而成。金屬薄 膜和彈性膜片都接有輸出引膜和彈性膜片都接有輸出引 線(xiàn)。測(cè)量膜片與固定極板形線(xiàn)。測(cè)量膜片與固定極板形 成的電容在成的電容在3030150pf150pf范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 室通孔與自己一側(cè)隔離膜片室通孔與自己一側(cè)隔離膜片 腔室連通，

25、室和隔離腔室內(nèi)腔室連通，室和隔離腔室內(nèi) 充有硅油。充有硅油。 被測(cè)壓力作用于隔離膜片，通過(guò)硅油使測(cè)量膜片被測(cè)壓力作用于隔離膜片，通過(guò)硅油使測(cè)量膜片 產(chǎn)生與壓力成正比的位移，從而改變了可動(dòng)極產(chǎn)生與壓力成正比的位移，從而改變了可動(dòng)極 板與固定極板間的距離，引起電容的變化，此板與固定極板間的距離，引起電容的變化，此 電容變化通過(guò)引線(xiàn)傳給測(cè)量顯示電路。電容變化通過(guò)引線(xiàn)傳給測(cè)量顯示電路。 工作原理工作原理 差壓差壓位移位移電容電容電流電流 放大放大 輸出輸出 傳感部分傳感部分顯示電路部分顯示電路部分 （1 1）差壓位移轉(zhuǎn)換）差壓位移轉(zhuǎn)換 d0=K1p (2) 位移電容轉(zhuǎn)換位移電容轉(zhuǎn)換 0 0 d A K

26、C ) d d ( d d C C 0 0 0 0 0 1 3 3 差壓轉(zhuǎn)換成電容組成部分相關(guān)知識(shí)差壓轉(zhuǎn)換成電容組成部分相關(guān)知識(shí) 4）幾個(gè)需注意的問(wèn)題）幾個(gè)需注意的問(wèn)題 為什么采用差動(dòng)平板電容？為什么采用差動(dòng)平板電容？ 為提高靈敏度和改善非為提高靈敏度和改善非 線(xiàn)性，采用差動(dòng)形式線(xiàn)性，采用差動(dòng)形式 （3）當(dāng)采用差動(dòng)時(shí)，）當(dāng)采用差動(dòng)時(shí)，CL增加增加,CH減少，電容總變減少，電容總變 化量為：化量為： ) d d ( d d C C 2 0 0 0 0 0 12 pKKdK d d CC CC HL HL 2102 0 0 4）幾個(gè)需注意的問(wèn)題）幾個(gè)需注意的問(wèn)題 為什么采用差動(dòng)平板電容？為什么采用

27、差動(dòng)平板電容？ 與非差動(dòng)相比，靈敏性有所提高和非線(xiàn)性程度減與非差動(dòng)相比，靈敏性有所提高和非線(xiàn)性程度減 小，但非線(xiàn)性仍不滿(mǎn)足高精度要求小，但非線(xiàn)性仍不滿(mǎn)足高精度要求 實(shí)際中，為什么采用電容之差與實(shí)際中，為什么采用電容之差與 電容之和的比值：電容之和的比值： 好處好處 1比值比值CL-CH/CL+CH與壓力成正比。與壓力成正比。 2比值比值CL-CH/CL+CH介電常數(shù)介電常數(shù)無(wú)關(guān)，無(wú)關(guān)，如與如與有關(guān)有關(guān) 就會(huì)產(chǎn)生很大誤差就會(huì)產(chǎn)生很大誤差,如如 是溫度的函數(shù)是溫度的函數(shù)。 3如果差動(dòng)電容的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱(chēng)，則可得到良好如果差動(dòng)電容的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱(chēng)，則可得到良好 的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 4）幾個(gè)需注意的問(wèn)題

28、）幾個(gè)需注意的問(wèn)題 實(shí)際中，為什么采用電容之差與電容之和的比值：實(shí)際中，為什么采用電容之差與電容之和的比值： 11511151系列電容式壓力系列電容式壓力( (差壓差壓) )變送器變送器 11511151系列電容式壓力系列電容式壓力( (壓差壓差) )變送器是我國(guó)引進(jìn)美國(guó)羅斯蒙變送器是我國(guó)引進(jìn)美國(guó)羅斯蒙 特公司技術(shù)并自己開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一類(lèi)新型壓力特公司技術(shù)并自己開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一類(lèi)新型壓力( (差壓差壓) )變送變送 器。器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過(guò)載保護(hù)性它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過(guò)載保護(hù)性 能好，調(diào)整方便，體積小，重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)。能好，調(diào)整方便，體積小，重量輕等一系列優(yōu)

29、點(diǎn)。 應(yīng)用：應(yīng)用：使用在電力、石油、化工等各領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程使用在電力、石油、化工等各領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程 中。在火力發(fā)電廠(chǎng)使用中。在火力發(fā)電廠(chǎng)使用11511151電容式壓力電容式壓力( (差壓差壓) )變送器幾變送器幾 乎有一種替代其他種類(lèi)壓力乎有一種替代其他種類(lèi)壓力( (差壓差壓) )變送器的趨勢(shì)。變送器的趨勢(shì)。 組成：組成： 變送器由兩部分組成：差動(dòng)式壓力變送器由兩部分組成：差動(dòng)式壓力( (差壓差壓) )電電 容轉(zhuǎn)換和測(cè)量電路。容轉(zhuǎn)換和測(cè)量電路。 差動(dòng)式壓力差動(dòng)式壓力( (差壓差壓) )電容轉(zhuǎn)換是將被測(cè)壓力電容轉(zhuǎn)換是將被測(cè)壓力( (差壓差壓) ) 轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變化的電容轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變化的電容C CL

30、 L、C CH H，其結(jié)構(gòu)如圖所示。，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 應(yīng)變式壓力變送器應(yīng)變式壓力變送器 應(yīng)變式壓力傳感器利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)應(yīng)變式壓力傳感器利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng) 變片將測(cè)壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。變片將測(cè)壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。 1 金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)和半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)和半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻值的大小是由金屬或彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻值的大小是由金屬或 半導(dǎo)體材料制成的電阻體（即應(yīng)變片）完成。半導(dǎo)體材料制成的電阻體（即應(yīng)變片）完成。 常用的金屬應(yīng)變片：金屬絲式、箔式、薄膜式，常用的金屬應(yīng)變片：金屬絲式、箔式、薄膜式， 基于金屬絲的應(yīng)變效

31、應(yīng)工作，基于金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)工作， 半導(dǎo)體應(yīng)變片：體式、薄膜式、擴(kuò)散式，基于半導(dǎo)體應(yīng)變片：體式、薄膜式、擴(kuò)散式，基于 半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)工作半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)工作 應(yīng)變式壓力變送器應(yīng)變式壓力變送器 1原理：原理：利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測(cè)壓彈利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測(cè)壓彈 性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。 2應(yīng)變式壓力變送器的型式應(yīng)變式壓力變送器的型式 1 ）組成：兩部分，）組成：兩部分， 感壓彈性元件，應(yīng)變片。也感壓彈性元件，應(yīng)變片。也 可將二者結(jié)合成一體?？蓪⒍呓Y(jié)合成一體。 2）測(cè)量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成）測(cè)量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成

32、電流或電壓輸出是由測(cè)量電路完成的。電流或電壓輸出是由測(cè)量電路完成的。 r0，r、t達(dá)達(dá) 最大值最大值 r=0.58r0， r=0r=r0，r達(dá)達(dá) 負(fù)的最大值負(fù)的最大值 r=r0， t=0 （1）應(yīng)變片的貼法：兩片在膜片中心感受）應(yīng)變片的貼法：兩片在膜片中心感受 正的軸向應(yīng)力，兩片在邊緣感受負(fù)的軸向正的軸向應(yīng)力，兩片在邊緣感受負(fù)的軸向 應(yīng)變。應(yīng)變。 （2）測(cè)量）測(cè)量橋路橋路 2）測(cè)量電路的工作：）測(cè)量電路的工作： (3)測(cè)量橋路的輸出測(cè)量橋路的輸出 2）測(cè)量電路的工作：）測(cè)量電路的工作： 第五節(jié)第五節(jié) 壓力儀表的選用與安裝壓力儀表的選用與安裝 1 1）取壓口應(yīng)與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊）

33、取壓口應(yīng)與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊 2 2）防止儀表感受件與高溫和有害的被測(cè)介質(zhì)接觸。）防止儀表感受件與高溫和有害的被測(cè)介質(zhì)接觸。 高溫介質(zhì)要冷凝，含塵氣體要設(shè)灰塵捕集器；腐蝕介高溫介質(zhì)要冷凝，含塵氣體要設(shè)灰塵捕集器；腐蝕介 質(zhì)應(yīng)加裝隔離容器質(zhì)應(yīng)加裝隔離容器 3 3）儀表與取壓口如不在同一水平上，應(yīng)注意校正由）儀表與取壓口如不在同一水平上，應(yīng)注意校正由 于高度差對(duì)儀表造成的額外的讀數(shù)誤差。于高度差對(duì)儀表造成的額外的讀數(shù)誤差。 4 4）壓力取出口位置，測(cè)量氣體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的）壓力取出口位置，測(cè)量氣體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的 上部，測(cè)量蒸汽應(yīng)在工藝管道的兩側(cè)，測(cè)量液體壓力上部，測(cè)量蒸汽應(yīng)在工

34、藝管道的兩側(cè)，測(cè)量液體壓力 應(yīng)在工藝管道的下部。應(yīng)在工藝管道的下部。 取壓口的選擇 在管道或煙道上取壓 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力 測(cè)量液體介質(zhì)的管道上 取壓 2. 導(dǎo)壓管的鋪設(shè) 導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號(hào)的。 工業(yè)壓力表的校驗(yàn)與調(diào)整工業(yè)壓力表的校驗(yàn)與調(diào)整 電廠(chǎng)中校驗(yàn)測(cè)壓儀表的標(biāo)準(zhǔn)器有兩類(lèi)：一類(lèi)是電廠(chǎng)中校驗(yàn)測(cè)壓儀表的標(biāo)準(zhǔn)器有兩類(lèi)：一類(lèi)是 活塞式壓力計(jì)，常用于活塞式壓力計(jì)，常用于105 pa壓力以上，另一類(lèi)壓力以上，另一類(lèi) 是液柱式壓力計(jì)，低壓范圍內(nèi)是液柱式壓力計(jì)，低壓范圍內(nèi)0105Pa,也可用也可用 空氣浮球式壓力計(jì)代替液柱式壓力計(jì)?？諝飧∏蚴綁毫τ?jì)代替液柱式壓力計(jì)。 校驗(yàn)測(cè)壓儀表用標(biāo)準(zhǔn)器校驗(yàn)測(cè)壓儀表

35、用標(biāo)準(zhǔn)器 1活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì) 工作原理：用直接作用在已知活塞面積上的砝工作原理：用直接作用在已知活塞面積上的砝 碼重力來(lái)平衡被測(cè)壓力，從已知的活塞面積和碼重力來(lái)平衡被測(cè)壓力，從已知的活塞面積和 砝碼重量，求得被測(cè)壓力的值砝碼重量，求得被測(cè)壓力的值 工業(yè)壓力表的校驗(yàn)與調(diào)整工業(yè)壓力表的校驗(yàn)與調(diào)整 2、彈簧管壓力計(jì)的檢定： 準(zhǔn)確度等級(jí)上來(lái)講，分為兩類(lèi) 精密的：精密壓力表：0.06,0.1,0.16,0.25,0.4,0.6 普通的：一般壓力表 1.0,1.6,2.5,4.0 檢定彈簧管壓力計(jì)所需的設(shè)備： 一般來(lái)講，彈簧管壓力精度較低，所以標(biāo)準(zhǔn)器的選擇范圍比 較大。 精密表：二等標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)即可：活塞式壓力計(jì)，液體壓力計(jì) 等。 普通表：三等標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)即可。 在檢定時(shí)，要求標(biāo)準(zhǔn)表精度等級(jí)比被校表等