第2章壓力檢測

1、檢測技術及儀表 主編毛徐辛 第2章壓 力 檢 測2.1壓力檢測的方法2.2壓力檢測儀表2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.4實訓2.1壓力檢測的方法2.1.1壓力與壓力的表示方法工程上所說的壓力是指介質（液體或氣體）垂直均勻地作用于單位面積上的力，即物理學中的壓強。AFp 2.1壓力檢測的方法表2-1各種壓力單位換算關系表壓力單位工程大氣壓/kgf/c毫米汞柱/mmHg毫米水柱/mmO物理大氣壓/atm帕斯卡/Pa工程大氣壓/kgf/c107355611109678098071毫米汞柱/mmHg135911135951013161133321毫米水柱/mmO110735561109678109

2、80710物理大氣壓/atm1033276010332111013251帕斯卡/Pa101971075110197109869111.壓力的單位2.1壓力檢測的方法2.壓力的表示方法圖2-1表壓、絕對壓力、真空度的關系2.1壓力檢測的方法1.液柱式2.彈性式3.電氣式4.活塞式2.1.2測壓儀表的類型2.2壓力檢測儀表2.2.1彈性式壓力計彈性式壓力計是工業(yè)生產中應用最廣泛的一種壓力儀表，它利用彈性元件受壓后產生彈性變形的原理而制成。這種儀表具有結構簡單，堅固耐用，讀數清晰，價格便宜，測量范圍寬等優(yōu)點。若與適當的傳感元件相配合，可將彈性變形所引起的位移量轉換成電信號，便可實現壓力的記錄、遠傳、

3、自動控制和信號報警等功能。1.彈性元件圖2-2常用彈性元件示意圖2.2壓力檢測儀表(1)彈簧管彈簧管的測壓范圍較寬，可測量高達103MPa的壓力。(2)薄膜薄膜式彈性元件根據其結構不同可分為膜片與膜盒等。(3)波紋管波紋管是外周沿軸向有深槽形波紋皺褶，可沿軸向伸縮的薄壁金屬筒體。2.彈簧管壓力表圖2-3彈簧管的測壓原理2.2壓力檢測儀表(1)彈簧管的測壓原理單圈彈簧管是一根彎成圓弧形的空心金屬薄壁管，如圖2-3所示。(2)彈簧管壓力表的結構彈簧管壓力表的結構如圖2-4所示，主要由單圈彈簧管、傳動放大機構、指示機構和表殼四部分構成。圖2-4彈簧管壓力表的結構1彈簧管2拉桿3扇形齒輪4中心齒輪5指

4、針6刻度盤7游絲8調整螺釘9接頭2.2壓力檢測儀表圖2-5傳動放大機構原理1拉桿2活銷3扇形齒輪4中心齒輪5指針2.2壓力檢測儀表(3)彈簧管壓力表類型彈簧管壓力表作為應用非常廣泛的測壓儀表，其品種及規(guī)格繁多。 普通壓力表 耐震壓力表 耐腐蝕壓力表 耐高溫壓力表 2.2壓力檢測儀表3.電接點壓力表圖2-6電接點壓力表1，4靜觸點2動觸點3綠燈5紅燈2.2壓力檢測儀表圖2-7隔膜式壓力表4.隔膜式壓力表2.2壓力檢測儀表圖2-8隔膜隔離器示意圖2.2壓力檢測儀表圖2-9壓力開關外形5.壓力開關2.2壓力檢測儀表圖2-10單刀雙擲微動開關結構示意圖2.2壓力檢測儀表應變式壓力傳感器是利用導體或半導

5、體在壓力作用下，產生變形后發(fā)生電阻變化的原理來測量壓力的。該傳感器具有準確度高、體積小、質量輕、測量范圍寬、耐振動和沖擊性能良好等優(yōu)點。1.電阻應變片(1)電阻應變效應導體或半導體材料在外力作用下產生機械變形時，其電阻值發(fā)生相應變化的物理現象。(2)應變片的種類與結構金屬電阻應變片和半導體應變片兩大類。2.2.2應變式壓力傳感器2.2壓力檢測儀表圖2-11金屬電阻應變片結構2)半導體應變片(3)應變片的使用應變片是通過粘接劑粘貼到彈性元件表面上使用的，其電信號的傳遞作用在于使電阻絲反映其表面變形。1)金屬電阻應變片2.2壓力檢測儀表圖2-12直流電橋電路2.測量電路2.2壓力檢測儀表(1)單臂

6、電橋(2)雙臂電橋(相鄰臂)(3)雙臂電橋(相對臂)(4)四臂電橋(2-10)(2-10)111044KERREU(2-11)(2-11)(4)(42122110KERRRREU(2-12)(2-12)(4)(44144110KERRRREU(2-9)(2-9)(443210KEU3.應變式壓力傳感器圖2-13應變式壓力傳感器示意圖2.2壓力檢測儀表2.2.3電感式壓力傳感器電感式壓力傳感器是一種利用磁路磁阻變化，引起傳感器線圈的電感（自感或互感）變化來實現壓力測量的裝置，其核心部分是可變自感或可變互感。根據其轉換原理，電感式傳感器分為自感式和互感式兩大類。2.2壓力檢測儀表(1)結構及原理圖

7、2-15差動式自感式傳感器結構原理圖2-14自感式傳感器的典型結構1.自感式傳感器2.2壓力檢測儀表圖2-16差動自感式壓力傳感器(2)差動自感式壓力傳感器2.2壓力檢測儀表2.互感式傳感器(差動變壓器)(1)結構及工作原理互感式傳感器由一次繞組、二次繞組、鐵心和銜鐵四部分組成。圖2-17差動變壓器的結構2.2壓力檢測儀表圖2-18差動變壓器工作原理圖2.2壓力檢測儀表圖2-19差動變壓器式壓力傳感器結構(2)差動變壓器式壓力傳感器2.2壓力檢測儀表2.2.4電容式壓力變送器電容式壓力（差壓）變送器是利用彈性膜片在壓力（差壓）作用下的變形，改變膜片與電容固定電極之間的距離，由此改變電容量的大小

8、，實現壓力（差壓）電容之間的轉換。通過測量電容的變化量，便可得知被測壓力（差壓）的大小。圖2-20電容式差壓變送器的系統(tǒng)框圖2.2壓力檢測儀表1.檢測部分圖2-21電容式差壓變送器的傳感器部分1隔離膜片2，7固定極板3硅油4測量膜片5玻璃層6底座8引線2.2壓力檢測儀表2.傳送部分圖2-22電容式差壓變送器傳送部分框圖(1)電容電流轉換電路電容電流轉換電路包括高頻振蕩器、2.2壓力檢測儀表振蕩控制放大器、解調器等，其作用是將差動電容的相對變化量轉換為高頻電流i1和i2的變化，經解調器相敏整流后，輸出兩組信號，一組為差模信號Id(Idi2-i1)，另一組為共模信號Icm(Icmi1+i2)。(2

9、)電流放大電路電流放大電路主要包括電流放大器、反饋電路(量程調整電路)、調零與零點遷移電路、功放和限流器等。電容式壓力（差壓）變送器優(yōu)點：1)結構簡單、緊湊，密封性和抗振性好，體積小、重量輕。2)測量準確度高，準確度等級可達0.2級。3)測量范圍寬，靜壓誤差小。4)調整、使用方便。5)安全防爆性能好，為本質安全型儀表。2.2壓力檢測儀表圖2-23智能差壓變送器的外形圖2.2.5智能壓力變送器2.2壓力檢測儀表1.智能壓力(差壓)變送器的組成及原理圖2-243051C型智能差壓變送器原理框圖(1)傳感器組件傳感器組件包括電容式差壓傳感器、溫度傳感器、傳感器組件存儲器和模/數轉換器等。2.2壓力檢

10、測儀表)電容式差壓傳感器的組成及工作原理與模擬式電容差壓變送器中的差壓傳感器基本相同。)溫度傳感器用于測量差壓傳感器的工作介質溫度，供微處理器進行溫度補償用。)傳感器組件存儲器用于保存?zhèn)鞲衅鞯南嚓P信息和修正系數。)模/數轉換器用于將電容式差壓傳感器、溫度傳感器測得的差壓、溫度信號轉換為數字信號。(2)電子組件電子組件包括微處理器、電子組件存儲器、數/模轉換器和數字通信單元等幾部分。2.2壓力檢測儀表)微處理器是電子組件部分的核心，它協(xié)調和控制整個儀表的工作，對傳感器組件送來的信息進行處理。)電子組件存儲器用于保存變送器組態(tài)過程中的各種數據。)數/模轉換器用于把微處理器計算處理后的數字信號轉換為

11、DC 420mA模擬信號送至輸出回路。)數字通信單元在變送器和手操器(又稱手持通信器)或計算機系統(tǒng)之間提供通信接口，使得遠程設定和修改參數得以實現。2.2壓力檢測儀表(3)變送器的組態(tài)和調校利用手操器或計算機可對智能差壓變送器進行遠程組態(tài)和調校。圖2-25手操器的連接示意圖2.2壓力檢測儀表2.智能壓力(差壓)變送器特點1)測量準確度高，基本誤差一般為0.1%0.2%，有的可達0.075%。2)測量范圍寬，量程比可達40 1100 1，有的甚至達400 1。3) 儀表結構緊湊、可靠性高、體積小巧、抗振性能好。4) 溫度性能、靜壓性能以及單向過載性能好。5)具有遠程通信功能，遠程組態(tài)和調校，使用

12、、維護十分方便。6) 具有自修正、自補償、自診斷及錯誤方式報警等多種功能。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.3.1壓力表的選用壓力表的選用應根據工藝要求和使用環(huán)境，針對具體情況做具體分析。在滿足工藝要求的前提下，本著節(jié)約的原則，進行類型、型號、量程和準確度等級的選擇。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝表2-3普通壓力表的主要技術指標型號Y40Y60Y100Y150Y250公稱直徑/mm?40?60?100?150?250接頭螺紋M101M1415M2015準確度等級2515測量范圍/MPa001；016；025；04；06；1；16；25；4；6006；1；16；25；4；6010；16；25

13、010；16；25；40；60010;006；015；03；05；09；15；242.3壓力儀表的選用、校驗與安裝1.類型選擇)如果要求現場指示壓力，應選用現場指示型壓力表，并注意以下幾點。 在大氣腐蝕性較強、粉塵較多和易噴淋液體等環(huán)境惡劣的場合，應選用密閉式不銹鋼或全塑壓力表。 對特殊介質的測量應選用專用壓力表。 在機械振動較強的場合，應選用耐振壓力表。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝 在易燃易爆危險場所，如需電接點信號時，應選用防爆電接點壓力表。)如果要求壓力信號遠傳，應選用壓力傳感器或變送器，同時注意以下幾點。 要求以標準信號(DC 420mA)遠傳時，應選用變送器。 要求以開關信號遠傳

14、時，應選用壓力開關。 在易燃易爆危險場所，應選用具有防爆功能的傳感器、變送器或壓力開關。 對易結晶、易凝、粘稠等介質，應選用法蘭式結構的傳感器或變送器。 對測量準確度和可靠性要求不高時，可選取電阻式、電感式、霍爾式遠傳壓力表及傳感器。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.量程選擇 考慮不同壓力場合，保證儀表應有的準確度、線性特性、使用壽命等。3.準確度等級選擇根據生產上允許的最大測量誤差來確定準確度等級舉例說明2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.3.2壓力表的校驗壓力表在長期使用中，會由于彈性元件的彈性衰退及彈性滯后、傳動機構的磨損和腐蝕、電子元器件的老化、工作條件的變化等因素產生測量誤差。所以

15、必須定期對壓力表進行校驗，以保證測量的可靠性。另外新儀表在安裝使用前也應進行校驗，以防止運輸過程中因振動、碰撞所造成的誤差。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝圖2-26活塞式壓力計的結構原理1測量活塞2砝碼3測量活塞筒4螺旋壓力發(fā)生器5工作液6被校壓力表7手輪8絲杠9工作活塞10油杯11進油閥12,13,14切斷閥活塞式壓力計2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝校驗壓力表時注意：1)所選標準表的允許絕對誤差應小于被校表允許絕對誤差的1/3。2)在被校表測量范圍內，校驗點的選擇應均勻并達到5點或5點以上，其中包括零點和滿量程點。3)標準表的測量上限應比被校表大一檔，以防止校驗過程中的誤操作而損壞標準表

16、。4)為方便讀數，提高校驗準確性，通常使被校表指示校驗點壓力，讀取標準表的示值。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.3.3壓力表的安裝壓力表的安裝正確與否，直接影響到測量結果的準確性和壓力表的使用壽命。1.取壓點的選擇1)取壓點要選在被測介質直線流動的管段部分，不要選在管道彎曲、分叉、死角及旋渦區(qū)。2)測量流動介質的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，取壓管內端面與生產設備連接處的內壁應保持平齊，不應有突出物或毛刺。3)當管道中有突出物(如溫度計套管)時，取壓點要選在突出物之前。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝圖2-27水平管路取壓點位置示意圖4)引至變送器的導壓管，注意其水平和傾斜管道上取壓點

17、的位置。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝2.導壓管的安裝1) 導壓管最長不要超過50m，內徑一般為610mm。2)導壓管水平安裝時應保證有1 101 20的傾斜度，有利于積存在管內的液體或氣體的排出。3)當被測介質易冷凝或凍結時，必須采取保溫伴熱措施。4)在靠近取壓點的引壓管上應裝切斷閥，以便于檢修壓力表。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝3.壓力表的安裝1)壓力表應安裝在易觀察和檢修的地方，盡可能避免振動、高溫影響。2)測量蒸汽壓力時，應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽與測壓元件直接接觸；測量腐蝕性介質時，應加裝隔離罐，隔離罐內充有稱為隔離液的中性介質。3)當被測壓力不高，而壓力表與取壓點不在同一高

18、度時，對由此高度差所引起的測量誤差應進行修正。4)壓力表的連接處應根據被測壓力的高低和介質特性，加裝合適材料的密封墊片，以防泄漏。2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝圖2-28壓力表安裝示意圖1壓力表2切斷閥3隔離罐4生產設備5凝液管2.3壓力儀表的選用、校驗與安裝5) 測量高壓的儀表除選用表殼有通氣孔的外，安裝時表殼應朝向墻壁或無人通過之處。2.4實訓2.4.1彈簧管壓力表的拆裝與校驗1.實訓目的1) 熟悉彈簧管壓力表的結構組成和工作原理。2)掌握彈簧管壓力表零點、量程、線性度的調整及示值校驗方法。2.實訓設備1)壓力表校驗臺(儀)一臺。2)普通彈簧管壓力表一塊，準確度自定。3)標準彈簧管壓力表一塊，準確度根據被校壓力表準確度等級選擇。4)工作液若干，建議用變壓器油。2.4