1、壓力檢測與變送張國鵬2014/8/28目錄一、概述二、壓力表的分類三、壓力儀表的選用與安裝四、工業壓力表的校驗一、概述 壓力是生產過程中的重要參數，壓力的檢測與控制是保證工藝要求，設備經濟運行和人身安全的必要條件。 定義：垂直均勻地作用于單位面積上的力, 國際單位為帕斯卡Pa。 絕對壓力 絕對真空下的壓力稱為絕對零壓；以絕對零壓為基準的壓力為絕對壓力。 表壓 以大氣壓力為基準的壓力。 P表= P 絕 P大 P大=101.325KPa 當絕對壓力值小于大氣壓力值時，表壓力為負值（即負壓力），此負壓力值得絕對值，稱為真空度。 1 kgf/cm2 = 0.9807105Pa 1 mmH2O = 0.

2、980710Pa 1 mmHg = 1.332102Pa 1 bar=105Pa 1 PSI=6.89103Pa 壓力檢測方法 1.平衡法：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力 2.彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測介質的表壓力或負壓力作用下產生的彈性變形來反映被測壓力的大小 3.電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉換成電阻、電荷量等電量的變化二、壓力表的分類按壓力檢測原理分液柱式彈性式電氣式1、液柱式壓力計 液柱式壓力表大多是一根直的或彎成U形的玻璃管，其中充以工作液體，常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。 工作原理 液柱式壓力表利用流體靜力學原理，將被測壓力

3、轉化成液柱的高度來進行壓力測量。 特點 液柱式壓力計結構簡單，使用方便靈敏度和精確度都高，常用于校正其他類型壓力計。但其體積大、反應慢、量程受液柱高度的限制，只用于測量微小的壓力、真空度或者差壓，容易損壞，讀數不方便，難于自動測量。注意事項 為減小毛細現象，U型管的內徑一般為5-20mm, ，內徑最好不小于10mm 使用時保持垂直 減小二次讀數誤差，讀數時眼睛與液面平齊，以封液彎月面頂部切線為準讀取液面高度。 應選擇密度小的封液，以增大左右管液體的高度差，減小讀數誤差。（水，汞，四氯化碳）。 當測量較大的壓力時，可采用密度較大的封液；當測量較小的壓力時，可采用密度較小的封液；液體壓力計的測量誤

4、差分析及其修正1、毛細現象。 由于毛細現象，管內的液柱可產生附加升高或降低，其大小與封液的性質和管內徑等因素有關。 修正方法：以U形管為例：當封液是水，修正值-30/d（mm）;當封液是水銀，修正值+14/d（mm）2、溫度 指由于液體壓力計所處環境溫度的變化引起的測量誤差。 一是標尺長度隨溫度的變化，一般要求標尺所用的材料的溫度系數極小； 二是工作液密度隨溫度的變化 。如：水當溫度從10變到20時，其密度從9998kgm3減小到9983kgm3，相對變化量為0.15。 3、 重力加速度誤差 當對壓力檢測精度要求比較高時，需要準確測出當地的重力加速度。4、安裝誤差 當U形管安裝不垂直時將會產生

5、安裝誤差。 例如U形管傾斜5時，液面高度差h的讀數相對于實際值要偏大約0.38。2、彈性式壓力計 工作原理 彈性壓力表是利用各種不同形狀彈性感壓元件在被測壓力的作用下，產生彈性變形制成的測壓儀表。 特點 具有結構簡單、結實耐用、測量范圍寬等特點，是壓力測量儀表中應用最多的一種。但其精度較低，不能自動測量。 彈性元件 彈性元件在彈性限度內受壓后會產生變形，變形大小與被測壓力成正比關系。常用的彈性元件有彈簧管、膜片、膜盒和波紋管。彈簧管式波紋管式彈性膜式單圈彈簧管多圈彈簧管波紋管平薄膜波紋膜撓性膜0106kPa0105kPa0103kPa0105 kPa0103kPa0102kPa彈性元件的結構和

6、壓力測量范圍彈性元件的結構和壓力測量范圍 膜片 膜片是用金屬或者非金屬制成的圓形薄片；按工作面形狀分為：平膜片和波紋膜片。常用的材料：錫鋅青銅、磷青銅、鈹青銅、高彈性合金、恒彈性合金、碳素銅、不銹鋼等。膜片的厚度一般在0.050.3mm。膜片受壓力作用產生位移，可直接帶動傳動機構指示，由于膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度也不高，一般為2.5級。 注：平膜片測量壓力時位移很小，常用來測量高壓。波紋膜片常用來測量低壓。 膜盒 膜盒分為開口膜盒、閉口膜盒。開口膜盒用于表壓測量。閉口膜盒用于絕對壓力測量。膜盒膜片彈簧管(波登管)彈簧管是橫截面呈非圓形(橢圓形或扁圓形)，彎成圓弧狀(中心角常為270)

7、的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。 彈簧管的各種橫截面圖彈簧管的各種橫截面圖 扁圓形橢圓形半圓形雙圓形8字形厚壁扁圓形波紋管由于波紋管的位移相對較大，故一般可在其頂端安裝傳動機構，帶動指針直接讀數。一般壓縮使用。線性好特點：靈敏度高(特別是在低壓區)，常用于檢測較低的壓力(1.0106Pa)，但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達到1.5級膜盒壓力表 膜盒壓力表是用于生產過程的工業儀表，它適用于測量微小壓力和真空。測量范圍一般在一20004000Pa，精確度等級一般為2.5級。膜盒壓力表的結構主要由膜盒、傳動機構、調整機構、游絲指針、表盤等構成。膜式

8、壓力計有膜片壓力計和膜盒壓力計兩種。前者主要用于測量腐蝕性介質或非凝固、非結晶的粘性介質的壓力，后者常用于測量氣體微壓和負壓。 原理：原理：膜片四周固定，當通入壓力后，兩側面存在壓差時，膜片將向壓力低的一側彎曲，膜片中心產生一定的位移，通過傳動機構帶動指針轉動，指示出被測壓力。 彈簧管壓力表 彈簧管壓力表是生產過程中和實驗室應用非常普遍的測壓儀表。它可以測量壓力，也可以測量真空。按照使用的彈簧管的種類可分為單圈和多圈彈簧管壓力表 單圈彈分管壓力表的結構及工作原理 結構組成如圖所示，主要由1彈簧管、齒輪傳動系統（包括2拉桿、3扇形齒輪、4中心齒輪等）、5指針、6刻度盤、7游絲、8調整螺釘等。：彈

9、簧管自由端的位移量一般很彈簧管自由端的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機構才能指示出來。放大機構才能指示出來。 用途：彈簧管壓力表是生產過程中和實驗室應用非常普遍的測壓儀表。它可以測量壓力，也可以測量真空。 種類：按照使用的彈簧管的種類可分為單圈和多圈彈簧管壓力表。 型號：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用壓力表等。它們的工作原理是相同的。波紋管差壓計 雙波紋管差壓計在火力發電廠中主要用于流量和水位測量指示記錄的二次儀表。如果用于流量測量，差壓計往往還帶有積算裝置。測量的差壓值上限可達0.4MPa，耐工作壓力上限可

10、達40MPa，精確度可達1.01.5級。1-連接軸；2-保護閥；3-阻尼環；4-推板；5-扭力管；6-心軸；7-量程彈簧；8-平衡閥；9-低壓波紋管；10-擺桿；11-阻尼閥；12-中心基座；13-高壓波紋管；14-填充液注：主要用于微壓、低壓的測量壓力變送器壓力傳感器：能夠感受壓力（壓差）并能按一定規律將壓力（壓差）轉換成同種或別種性質輸出量的儀表。彈性元件檢測壓力的輸出只是機械位移信號，該信號可以就地顯示，也可以變換為電信號以供遠傳。這種變換一般稱為電變送。其方法很多，如電阻式、電感式、電容式、應變式、力平衡式、光纖式等。目前工業生產使用的電變送后的壓力信號都是標準化的電流或電壓信號，其變

11、送器都是定型的產品。一、電容式壓力變送器1、工作原理：以彈性元件膜片為電容器的可動極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨被測壓力的變化，膜片產生位移，使電容器的可動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，完成壓力信號與電容量之間的變化。 將激勵電壓加于電容器，產生交變電流，經整流、控制、放大，輸出420mA標準信號。 電容器的電容量由它的兩個極板的大小、形狀、相對位置和電介質的介電常數決定 電容式壓力變送器檢測環節。 感壓元件是膜片，兩電容的固定極板為球面形結構。測量膜片位于兩固定極板的中央，它與固定極板構成兩個小室，兩室結構對稱。固定極板是將玻璃絕緣體磨成球形凹面，并在該表

12、面鍍上一層金屬薄膜而成。金屬薄膜和彈性膜片都接有輸出引線。測量膜片與固定極板形成電容，室和隔離腔室內充有硅油。差壓位移電容放大輸出電流 三閥組1、打開正壓閥a2、關閉平衡閥b3、打開負壓閥c a b c二、應變式壓力變送器 應變式壓力傳感器利用金屬應變片或半導體應變片將測壓彈性元件的應變轉換成電阻變化。 彈性元件的應變轉換成電阻值的大小是由金屬或半導體材料制成的電阻體（即應變片）完成。 常用的金屬應變片：金屬絲式、箔式、薄膜式，基于金屬絲的應變效應工作，半導體應變片：體式、薄膜式、擴散式，基于半導體壓阻效應工作。1金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式。 (1)金屬絲式應變片 將金屬電阻絲（一般是

13、合金，電阻率較高，電阻約為120，直徑約0.025mm）粘貼在絕緣基片上，上面覆蓋一層薄膜，使它們變成一個整體。（2）金屬箔式應變片 （3）金屬薄膜應變片 金屬薄膜應變片是采用真空蒸鍍或濺射等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄膜以形成應變片。厚度在0.1mm以下。將產生應變的金屬或合金直接沉淀在彈性元件上而不用粘合劑，應變片的滯后和蠕變都很小，靈敏度高。 1、原理：利用金屬應變片或半導體應變片將測壓彈性元件的應變轉換成電阻變化。2、應變式壓力變送器（1 ）組成：兩部分， 感壓彈性元件，應變片。也可將二者結合成一體。（2）測量電路的工作：將應變片電阻的變化轉換成電流或電壓輸出是由測量電

14、路完成的。 壓力儀表的選用與安裝壓力儀表的選用與安裝2）對儀表輸出信號的要求）對儀表輸出信號的要求 對于只需要觀察壓力變化的情況，應選用如彈簧對于只需要觀察壓力變化的情況，應選用如彈簧管壓力表那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力管壓力表那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號遠傳到控制室或其他電動儀表，則可選用電信號遠傳到控制室或其他電動儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣式壓力檢測儀表，較常用的是壓阻式壓力傳感器。式壓力檢測儀表，較常用的是壓阻式

15、壓力傳感器。3）使用的環境）使用的環境 對爆炸性較強的環境，在使用電氣壓力儀表時，對爆炸性較強的環境，在使用電氣壓力儀表時，應選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特應選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低的環境，應選擇溫度系數小的敏感元件以別低的環境，應選擇溫度系數小的敏感元件以及相應的變換元件。及相應的變換元件。 一般在被測壓力較穩定的情況下，最大工作壓力不應超過儀表滿量程的23； 在被測壓力波動較大或測脈動壓力時，最大工作壓力不應超過儀表滿量程的12。 為了保證測量準確度最小工作壓力不應低于滿量程的13。 當被測壓力變化范圍大，最大和最小工作壓力可能不能同時滿足上述要求時，選擇儀表量程

16、應首先要滿足最大工作壓力條件。 壓力檢測儀表的精度主要根據生產允許的最大誤差來確定，即要求儀表的基本誤差應小于實際被測壓力允許的最大絕對誤差。另外，在選擇時應堅持節約的原則，只要測量精度能滿足生產的要求，就不必追求用過高精度的儀表。在實用中，應先選定儀表的測量上限，然后試選一準確度等級，并按上述公式計算出最大允差。如果允差值小于工藝要求的準確度，則可選擇該準確度等級的壓力儀表；如果允差值超過工藝要求的準確度，則需更換準確度高一級的壓力儀表。4、表徑的選擇壓力儀表的表徑指儀表外殼的直徑，常用的有60mm、 l00mm、 150mm、200mm、250mm等規格。 一般根據檢測，儀表所處位置和照明

17、情況來選用適合的表徑，以能便于觀察清楚為宜。在遠距離和較暗處，適于用中l00mm 以上直徑的儀表。1）取壓口應與工質流速方向垂直，與設備內壁平齊 2）防止儀表感受件與高溫和有害的被測介質接觸。高溫介質要冷凝，含塵氣體要設灰塵捕集器；腐蝕介質應加裝隔離容器 3）儀表與取壓口如不在同一水平上，應注意校正由于高度差對儀表造成的額外的讀數誤差。 4）壓力取出口位置，測量氣體介質應在工藝管道的上部，測量蒸汽應在工藝管道的兩側，測量液體壓力應在工藝管道的下部。取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測量流動介質的壓力測量液體介質的管道上取壓 (5)為了準確測得靜壓，壓力表取壓點應在直管段上，并設切斷閥；其中，清潔無

18、腐蝕性介質用針形閥粘度大，有腐蝕性介質用閘閥，可免除突然的壓力波動和消除脈動。使用于腐蝕性介質和重油時，可在壓力表和閥門間裝隔離器，隔離器內裝隔離液(隔離液可為輕柴油或甘油水溶液等)。 (6)壓力表應盡可能在常溫下測量(65 攝氏度以下)，在高溫下壓力表內的焊口會損壞。因此，高溫管道的壓力表要設置管圈。流體脈動處，設置脈沖緩沖器，以免脈動傳給壓力表。對于腐蝕性流體應設置隔離膜片式壓力表，以免該流體進入壓力表內。(7)振動設備的壓力表，可裝在墻上、柱上或儀表盤上，用軟管與設備上的取壓口連接。 測量設備的微壓(真空)或介質有沉淀物時，應使開口的標高低于和盡可能靠近儀表，以減少附加誤差或避免沉淀物進

19、入壓力表內。 (8)工藝設備上的測壓點開口應在氣相段。對立式高設備(例如分餾塔)頂部壓力。可沿塔頂出口管在其較低處取壓，以便于維護檢修。(9)取壓點的位置要注意工藝管道分叉、閥前、閥后，嚴格按工藝流程要求，同一處測壓點，壓力表和壓力變送器可合用一個取壓口。(10)壓力表管嘴安裝位置一般離焊縫大于 100mm，距法藍小于300 mm。(11)現場指示用壓力表的設置位置，最適宜的高度為13001800 mm ，過高時(2200 mm)應設平臺或直梯，以便檢查和維護。(12)避免處于管路彎曲、分又及流束形成渦流的區域。(13)當管路中有突出物體(如測溫元件)時，取壓口應取在其前面。(14)當必須在調

20、節閥門附近取壓時，若取壓口在其前，則與閥 門距離應不小于2倍管徑；若取壓口在其后，則與閥門距離應不小于3倍管徑。(15)對于寬廣容器，取壓應處于流體流動平穩和無渦流的區域。 總之，在工藝流程上確定的取壓口位置應能保證測得所要選取的工藝參數。連接導管的鋪設： 連接導管的水平段應有一定的斜度，以利于排除冷凝液和氣體。當被測介質為氣體時，導管應向取壓口方向低傾；當被測介質為液體時，導管應向測壓儀表方向傾斜；當被測參數為較小差壓值時，傾斜度可再稍大一點。此外，如導管在上下拐彎處，則應根據導管中的介質情況，在最低點安裝排泄冷凝液體裝置或在最高處安置排氣裝置，以保證在相當長的時間內不致因在導管中積存冷凝液

21、體或氣體而影響測量的準確度，冷凝液體或氣體要定期排放。 導壓管粗細長短要合適，一般內徑為68 mm，長度不超過50mm。必要時采取措施，防止被測介質冷凝或結冰。導壓管敷設時，應保持1：1 01：20的坡度，以利于導壓管內積存的少量液體或氣體的排出。 工業壓力表的校驗 電廠中校驗測壓儀表的標準器有兩類：一類是活塞式壓力計，常用于105 pa壓力以上，另一類是液柱式壓力計，低壓范圍內0105Pa,也可用空氣浮球式壓力計代替液柱式壓力計。 校驗測壓儀表用標準器1活塞式壓力計 工作原理：用直接作用在已知活塞面積上的砝碼重力來平衡被測壓力，從已知的活塞面積和砝碼重量，求得被測壓力的值 2、彈簧管壓力計的

22、檢定：準確度等級上來講，分為兩類精密的：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 按照中華人民共和國國家計量檢定規程JJG5299中規定，壓力儀表的測量上限有以下系列： ll0n、16l0n、25l0n、4l0n、610n n是正整數、負整數或零。 1） 檢定彈簧管壓力計 一般來講，彈簧管壓力精度較低，所以標準器的選擇范圍比較大。精密表：二等標準壓力計即可：活塞式壓力計，液體壓力計等。普通表：三等標準壓力計即可。在檢定時，要求標準表精度等級比被校表等級高一級以上。或者：標準器測量的允許誤差被校儀器的允許誤差1/4。 檢

23、定彈簧管壓力計所需的設備： 壓力源， 壓力調節器， 油氣隔離器， 工作介質： 對于上限不大的壓力儀表，選擇氣體作為工作介質，以減小測量誤差。 對于測壓上限較大的儀表，選擇液體作為工作介質 檢定流程。1. 環境條件設定。 主要是溫度： 0.25級以上的壓力計，環境溫度在標稱值20攝氏度處，且溫度波動小于2攝氏度。 0.4-0.6級的壓力計，環境溫度在標稱值20攝氏度處，且溫度波動小于3攝氏度。 1-4級的壓力計，環境溫度在標稱值20攝氏度處，且溫度波動小于5攝氏度。 同時，備件儀表必須放在設定的環境下2小時以上。2.外觀檢定。 a、外觀是否有變形，損壞。 b、注意根據壓力表的類型選擇工作介質。

24、c、注意壓力表指針是否變形。 d、要求壓力表指針與儀表表盤的距離恰當。 檢查方法：加壓至上限，然后至下限。在這個過程中觀察該距離，觀察是否有跳動，停滯現象。 3、示值檢定。 檢定方法： a檢定點：10點或以上，一般在備件儀表分度線處，而且，這些點需要均勻分別在整個分度盤處。 b檢定時，需要均勻升、降壓，并需要在上限處作耐壓測試（3分鐘以上），先升壓在指定檢定點讀數，然后降壓在指定點處讀數，每次讀數需要兩次以上，一般一次在敲一下表殼前，一次在之后。 c讀數精確度或估計值到分度的1/10。 d對于精密儀表，檢定流程需要兩次。 e零點檢定，無壓力情況下檢查（兩次） 降壓接近零點時檢定。4、數據計算

25、a 回差計算。 b 示值誤差。 c 對于精密儀表，一個檢定點處有4個讀數值，數據處理時，需要將均值以“四舍六進五奇進”原則處理。 d 計算相鄰點間隔大小。 e 一般精密表為300分格，一般最少10個檢定點，因此兩個檢定點之間為30分格，間隔允許誤差需要達到間隔值的1/10,即3分格。 f 對于可疑記錄，重新檢定。 謝謝大家！三、壓力表的選用 1、就地壓力指示 當壓力在2.6Kpa時,可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測時，可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。 2、遠距離壓力顯示 若需要進行遠距離壓力顯示時，一般用氣動或電動壓力變壓器，也可用電氣壓力傳感器。當壓力范圍為140280MPa時，則應采用高壓壓力傳感受器。當高真空測量時可采用熱電真空計。3多點壓力測量 進行多點壓力測量時，可采用巡回壓力檢測儀。若被測壓力達到極限值需報警的，則應選用附帶報警裝置的各類壓力計。三、壓力表的選用 1、就地壓力指示 當壓力在2.6Kpa時,可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測時，可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。 2、遠距離壓力顯示 若需要進行遠距離壓力顯示時，一般用氣動或電動壓力變