第2章压力检测

1、检测技术及仪表 主编毛徐辛 第2章压 力 检 测2.1压力检测的方法2.2压力检测仪表2.3压力仪表的选用、校验与安装2.4实训2.1压力检测的方法2.1.1压力与压力的表示方法工程上所说的压力是指介质（液体或气体）垂直均匀地作用于单位面积上的力，即物理学中的压强。AFp 2.1压力检测的方法表2-1各种压力单位换算关系表压力单位工程大气压/kgf/c毫米汞柱/mmHg毫米水柱/mmO物理大气压/atm帕斯卡/Pa工程大气压/kgf/c107355611109678098071毫米汞柱/mmHg135911135951013161133321毫米水柱/mmO110735561109678109

2、80710物理大气压/atm1033276010332111013251帕斯卡/Pa101971075110197109869111.压力的单位2.1压力检测的方法2.压力的表示方法图2-1表压、绝对压力、真空度的关系2.1压力检测的方法1.液柱式2.弹性式3.电气式4.活塞式2.1.2测压仪表的类型2.2压力检测仪表2.2.1弹性式压力计弹性式压力计是工业生产中应用最广泛的一种压力仪表，它利用弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成。这种仪表具有结构简单，坚固耐用，读数清晰，价格便宜，测量范围宽等优点。若与适当的传感元件相配合，可将弹性变形所引起的位移量转换成电信号，便可实现压力的记录、远传、

3、自动控制和信号报警等功能。1.弹性元件图2-2常用弹性元件示意图2.2压力检测仪表(1)弹簧管弹簧管的测压范围较宽，可测量高达103MPa的压力。(2)薄膜薄膜式弹性元件根据其结构不同可分为膜片与膜盒等。(3)波纹管波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹皱褶，可沿轴向伸缩的薄壁金属筒体。2.弹簧管压力表图2-3弹簧管的测压原理2.2压力检测仪表(1)弹簧管的测压原理单圈弹簧管是一根弯成圆弧形的空心金属薄壁管，如图2-3所示。(2)弹簧管压力表的结构弹簧管压力表的结构如图2-4所示，主要由单圈弹簧管、传动放大机构、指示机构和表壳四部分构成。图2-4弹簧管压力表的结构1弹簧管2拉杆3扇形齿轮4中心齿轮5指

4、针6刻度盘7游丝8调整螺钉9接头2.2压力检测仪表图2-5传动放大机构原理1拉杆2活销3扇形齿轮4中心齿轮5指针2.2压力检测仪表(3)弹簧管压力表类型弹簧管压力表作为应用非常广泛的测压仪表，其品种及规格繁多。 普通压力表 耐震压力表 耐腐蚀压力表 耐高温压力表 2.2压力检测仪表3.电接点压力表图2-6电接点压力表1，4静触点2动触点3绿灯5红灯2.2压力检测仪表图2-7隔膜式压力表4.隔膜式压力表2.2压力检测仪表图2-8隔膜隔离器示意图2.2压力检测仪表图2-9压力开关外形5.压力开关2.2压力检测仪表图2-10单刀双掷微动开关结构示意图2.2压力检测仪表应变式压力传感器是利用导体或半导

5、体在压力作用下，产生变形后发生电阻变化的原理来测量压力的。该传感器具有准确度高、体积小、质量轻、测量范围宽、耐振动和冲击性能良好等优点。1.电阻应变片(1)电阻应变效应导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值发生相应变化的物理现象。(2)应变片的种类与结构金属电阻应变片和半导体应变片两大类。2.2.2应变式压力传感器2.2压力检测仪表图2-11金属电阻应变片结构2)半导体应变片(3)应变片的使用应变片是通过粘接剂粘贴到弹性元件表面上使用的，其电信号的传递作用在于使电阻丝反映其表面变形。1)金属电阻应变片2.2压力检测仪表图2-12直流电桥电路2.测量电路2.2压力检测仪表(1)单臂

6、电桥(2)双臂电桥(相邻臂)(3)双臂电桥(相对臂)(4)四臂电桥(2-10)(2-10)111044KERREU(2-11)(2-11)(4)(42122110KERRRREU(2-12)(2-12)(4)(44144110KERRRREU(2-9)(2-9)(443210KEU3.应变式压力传感器图2-13应变式压力传感器示意图2.2压力检测仪表2.2.3电感式压力传感器电感式压力传感器是一种利用磁路磁阻变化，引起传感器线圈的电感（自感或互感）变化来实现压力测量的装置，其核心部分是可变自感或可变互感。根据其转换原理，电感式传感器分为自感式和互感式两大类。2.2压力检测仪表(1)结构及原理图

7、2-15差动式自感式传感器结构原理图2-14自感式传感器的典型结构1.自感式传感器2.2压力检测仪表图2-16差动自感式压力传感器(2)差动自感式压力传感器2.2压力检测仪表2.互感式传感器(差动变压器)(1)结构及工作原理互感式传感器由一次绕组、二次绕组、铁心和衔铁四部分组成。图2-17差动变压器的结构2.2压力检测仪表图2-18差动变压器工作原理图2.2压力检测仪表图2-19差动变压器式压力传感器结构(2)差动变压器式压力传感器2.2压力检测仪表2.2.4电容式压力变送器电容式压力（差压）变送器是利用弹性膜片在压力（差压）作用下的变形，改变膜片与电容固定电极之间的距离，由此改变电容量的大小

8、，实现压力（差压）电容之间的转换。通过测量电容的变化量，便可得知被测压力（差压）的大小。图2-20电容式差压变送器的系统框图2.2压力检测仪表1.检测部分图2-21电容式差压变送器的传感器部分1隔离膜片2，7固定极板3硅油4测量膜片5玻璃层6底座8引线2.2压力检测仪表2.传送部分图2-22电容式差压变送器传送部分框图(1)电容电流转换电路电容电流转换电路包括高频振荡器、2.2压力检测仪表振荡控制放大器、解调器等，其作用是将差动电容的相对变化量转换为高频电流i1和i2的变化，经解调器相敏整流后，输出两组信号，一组为差模信号Id(Idi2-i1)，另一组为共模信号Icm(Icmi1+i2)。(2

9、)电流放大电路电流放大电路主要包括电流放大器、反馈电路(量程调整电路)、调零与零点迁移电路、功放和限流器等。电容式压力（差压）变送器优点：1)结构简单、紧凑，密封性和抗振性好，体积小、重量轻。2)测量准确度高，准确度等级可达0.2级。3)测量范围宽，静压误差小。4)调整、使用方便。5)安全防爆性能好，为本质安全型仪表。2.2压力检测仪表图2-23智能差压变送器的外形图2.2.5智能压力变送器2.2压力检测仪表1.智能压力(差压)变送器的组成及原理图2-243051C型智能差压变送器原理框图(1)传感器组件传感器组件包括电容式差压传感器、温度传感器、传感器组件存储器和模/数转换器等。2.2压力检

10、测仪表)电容式差压传感器的组成及工作原理与模拟式电容差压变送器中的差压传感器基本相同。)温度传感器用于测量差压传感器的工作介质温度，供微处理器进行温度补偿用。)传感器组件存储器用于保存传感器的相关信息和修正系数。)模/数转换器用于将电容式差压传感器、温度传感器测得的差压、温度信号转换为数字信号。(2)电子组件电子组件包括微处理器、电子组件存储器、数/模转换器和数字通信单元等几部分。2.2压力检测仪表)微处理器是电子组件部分的核心，它协调和控制整个仪表的工作，对传感器组件送来的信息进行处理。)电子组件存储器用于保存变送器组态过程中的各种数据。)数/模转换器用于把微处理器计算处理后的数字信号转换为

11、DC 420mA模拟信号送至输出回路。)数字通信单元在变送器和手操器(又称手持通信器)或计算机系统之间提供通信接口，使得远程设定和修改参数得以实现。2.2压力检测仪表(3)变送器的组态和调校利用手操器或计算机可对智能差压变送器进行远程组态和调校。图2-25手操器的连接示意图2.2压力检测仪表2.智能压力(差压)变送器特点1)测量准确度高，基本误差一般为0.1%0.2%，有的可达0.075%。2)测量范围宽，量程比可达40 1100 1，有的甚至达400 1。3) 仪表结构紧凑、可靠性高、体积小巧、抗振性能好。4) 温度性能、静压性能以及单向过载性能好。5)具有远程通信功能，远程组态和调校，使用

12、、维护十分方便。6) 具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式报警等多种功能。2.3压力仪表的选用、校验与安装2.3.1压力表的选用压力表的选用应根据工艺要求和使用环境，针对具体情况做具体分析。在满足工艺要求的前提下，本着节约的原则，进行类型、型号、量程和准确度等级的选择。2.3压力仪表的选用、校验与安装表2-3普通压力表的主要技术指标型号Y40Y60Y100Y150Y250公称直径/mm?40?60?100?150?250接头螺纹M101M1415M2015准确度等级2515测量范围/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压力仪表的选用、校验与安装1.类型选择)如果要求现场指示压力，应选用现场指示型压力表，并注意以下几点。 在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，应选用密闭式不锈钢或全塑压力表。 对特殊介质的测量应选用专用压力表。 在机械振动较强的场合，应选用耐振压力表。2.3压力仪表的选用、校验与安装 在易燃易爆危险场所，如需电接点信号时，应选用防爆电接点压力表。)如果要求压力信号远传，应选用压力传感器或变送器，同时注意以下几点。 要求以标准信号(DC 420mA)远传时，应选用变送器。 要求以开关信号远传

14、时，应选用压力开关。 在易燃易爆危险场所，应选用具有防爆功能的传感器、变送器或压力开关。 对易结晶、易凝、粘稠等介质，应选用法兰式结构的传感器或变送器。 对测量准确度和可靠性要求不高时，可选取电阻式、电感式、霍尔式远传压力表及传感器。2.3压力仪表的选用、校验与安装2.量程选择 考虑不同压力场合，保证仪表应有的准确度、线性特性、使用寿命等。3.准确度等级选择根据生产上允许的最大测量误差来确定准确度等级举例说明2.3压力仪表的选用、校验与安装2.3.2压力表的校验压力表在长期使用中，会由于弹性元件的弹性衰退及弹性滞后、传动机构的磨损和腐蚀、电子元器件的老化、工作条件的变化等因素产生测量误差。所以

15、必须定期对压力表进行校验，以保证测量的可靠性。另外新仪表在安装使用前也应进行校验，以防止运输过程中因振动、碰撞所造成的误差。2.3压力仪表的选用、校验与安装图2-26活塞式压力计的结构原理1测量活塞2砝码3测量活塞筒4螺旋压力发生器5工作液6被校压力表7手轮8丝杠9工作活塞10油杯11进油阀12,13,14切断阀活塞式压力计2.3压力仪表的选用、校验与安装校验压力表时注意：1)所选标准表的允许绝对误差应小于被校表允许绝对误差的1/3。2)在被校表测量范围内，校验点的选择应均匀并达到5点或5点以上，其中包括零点和满量程点。3)标准表的测量上限应比被校表大一档，以防止校验过程中的误操作而损坏标准表

16、。4)为方便读数，提高校验准确性，通常使被校表指示校验点压力，读取标准表的示值。2.3压力仪表的选用、校验与安装2.3.3压力表的安装压力表的安装正确与否，直接影响到测量结果的准确性和压力表的使用寿命。1.取压点的选择1)取压点要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管道弯曲、分叉、死角及旋涡区。2)测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有突出物或毛刺。3)当管道中有突出物(如温度计套管)时，取压点要选在突出物之前。2.3压力仪表的选用、校验与安装图2-27水平管路取压点位置示意图4)引至变送器的导压管，注意其水平和倾斜管道上取压点

17、的位置。2.3压力仪表的选用、校验与安装2.导压管的安装1) 导压管最长不要超过50m，内径一般为610mm。2)导压管水平安装时应保证有1 101 20的倾斜度，有利于积存在管内的液体或气体的排出。3)当被测介质易冷凝或冻结时，必须采取保温伴热措施。4)在靠近取压点的引压管上应装切断阀，以便于检修压力表。2.3压力仪表的选用、校验与安装3.压力表的安装1)压力表应安装在易观察和检修的地方，尽可能避免振动、高温影响。2)测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽与测压元件直接接触；测量腐蚀性介质时，应加装隔离罐，隔离罐内充有称为隔离液的中性介质。3)当被测压力不高，而压力表与取压点不在同一高

18、度时，对由此高度差所引起的测量误差应进行修正。4)压力表的连接处应根据被测压力的高低和介质特性，加装合适材料的密封垫片，以防泄漏。2.3压力仪表的选用、校验与安装图2-28压力表安装示意图1压力表2切断阀3隔离罐4生产设备5凝液管2.3压力仪表的选用、校验与安装5) 测量高压的仪表除选用表壳有通气孔的外，安装时表壳应朝向墙壁或无人通过之处。2.4实训2.4.1弹簧管压力表的拆装与校验1.实训目的1) 熟悉弹簧管压力表的结构组成和工作原理。2)掌握弹簧管压力表零点、量程、线性度的调整及示值校验方法。2.实训设备1)压力表校验台(仪)一台。2)普通弹簧管压力表一块，准确度自定。3)标准弹簧管压力表一块，准确度根据被校压力表准确度等级选择。4)工作液若干，建议用变压器油。2.4