1、1 压力 检 测 仪 表 进出站压力、主要设备的操作压力 仪表选用： 就地指示：弹簧管压力表、膜盒压力表 压力限值检测： 防爆电接点压力表，防爆压力开关 远传控制：智能压力变送器 2 一、压力与压力的表示方法 压力就是垂直均匀作用在物体单位面积上的力。在物理学 上称之为压强，但是在工程中常把它称之为压力。 S F p 式中，p 是压力；F 是垂直作用力；S是受力面积。 1.压力的单位 （1）法定计量单位: 压力的单位，在国际单位制（SI）中规定为“帕斯卡”， 简称 “帕”，符号为Pa。一帕相当于一平方米面积上垂直均 匀作用一牛顿力产生的压力，即1Pa=1Nm2。工程上用KPa、 MPa。 3
2、（2)非法定计量单位: 我国过去使用的压力单位有多种，例如： 物理大气压 (atm)、工程大气压 (kgf cm2)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)、 巴 (bar)、托(torr)等等。 我国现已推广使用法定计量单位，以上非 法定计量单位已限制使用。但各种压力单位 之间的换算关系如表1所示。 4 压力单 位 帕/Pa 兆帕/ MPa 工程大气压/ (kgf/cm2) 物理大气压 / atm 汞柱/ mmHg 水柱/ mmH2O （磅/英寸2） / （1b/in2） 巴 /bar 帕 1 110-6 1.019710-5 5 9.86910- 6 6 7.50110-3 1.01
3、97 10-1 1 1.45010- 4 110 -5 兆帕 1106 1 10.197 9.869 7.501103 1.0197 105 5 1.450102 10 工程大 气压 9.807 104 4 9.807 10-2 2 1 0.9678 735.6 1104 14.22 0.980 7 物理大 气压 1.0133 105 5 0.101 33 1.0332 1 760 1.0332 104 14.70 1.013 3 汞柱 1.3332 102 1.333 210-4 1.359510-3 1.31581 0-3 1 13.6 1.93410- 2 1.333 210 -3 水柱
4、 9.807 9.807 10-6 6 110-4 9.67810 -5 0.07355 1 1.422 0.098 06 （磅/ 英寸2） 6.895 103 6.895 10-3 0.07031 0.06805 51.71 0.7031 1 0.068 95 巴 1105 0.1 1.0197 0.9869 750.1 10.197 14.50 1 表1 各种压力单位换算关系表 5 2.压力的表示法 在压力测量中，压力的表示常有表压力、绝对压力、负压力 或真空度之分，关系如图所示。 图 绝对压力、表压力与负压力的关系 表压力(正压力）是绝对压力和大气压力之差，即 大气压力绝对压力表压 pp
5、p 6 当被测压力低于大气压时，一般用负压力或真空 度来表示，是大气压力和绝对压力之差，即： 绝对压力大气压力真空度 ppp 说明：由于各种工艺设备和测量仪表通常处于大气 之中，本身就承受着大气压力，所以工程上经常 用表压或真空度来表示压力的大小。如无特殊说 明，以后提到的压力均指表压力或真空度。 1、弹性式压力仪表 （1 1）弹簧）弹簧管管压力表压力表 （2 2）电接点压力表）电接点压力表 （3 3）压力开关）压力开关 2、电气式压力仪表 压阻式、应变式、电容式、电感式 （1 1）电容式）电容式差压（压力）差压（压力）变送器变送器 （2 2）智能型（差压）压力变送器智能型（差压）压力变送器
6、8 常用弹性元件 弹性元件是弹性式压力仪表的测压敏感元件，是压力-位 移转换元件，工业上常用的弹性元件有膜片、膜盒、波纹管 和弹簧管，结构如图所示。 (a)单圈弹簧管（b）多圈弹簧管 （c）膜片 (d)膜盒 （e）波纹管 图 弹性元件结构图 二、弹性式压力仪表 9 注意：1.不同材料、不同结构的弹性元件其弹性特性不同， 产生的弹性变形也不同。 2.当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。 10 1.1.弹簧管压力表弹簧管压力表 弹簧管压力表，其弹簧管压力表，其测量范围广测量范围广（1010- -4 410103 3MPaMPa）, ,品种品种 规格多，具有结构简单、使用方便、精度较高、坚固耐
7、用、规格多，具有结构简单、使用方便、精度较高、坚固耐用、 价格便宜的特点。因而被广泛地价格便宜的特点。因而被广泛地应用于工业生产上的各种应用于工业生产上的各种 压力测量场合压力测量场合，并在长期发展过程中，被附加上各种发信，并在长期发展过程中，被附加上各种发信 装置，用于进行压力信号报警与远传。如电接点压力表、装置，用于进行压力信号报警与远传。如电接点压力表、 霍尔远传压力表、光电编码压力表等。下面以单圈弹簧管霍尔远传压力表、光电编码压力表等。下面以单圈弹簧管 压力表为例分析其工作原理。压力表为例分析其工作原理。 11 12 （1）单圈弹簧管压力表结构及原理 拉杆 调整 螺钉 扇形 齿轮 弹簧
8、 管 中心 齿轮 仪表接头 接仪表指针 油丝 拉杆：当弹簧管产生形变位移时， 拉杆跟随其移动，它的另一端与扇 形齿轮相连。 扇形齿轮：放大弹簧管的位移，在 拉杆带动下，驱动中心齿轮。 中心小齿轮：相连在仪表轴心内， 在圆柱齿轮轴上装有指针，随扇形 齿轮带动旋转，从而驱动指针。 油丝：油丝的弹性拉紧圆柱齿轮 （中 心小齿轮）以消除齿间啮合间隙。 弹簧管：感受压力，形变产生位移， 带动拉杆移动。 13 1 1）单圈弹簧管）单圈弹簧管 弹簧管是压力表的测压元件，自由端封闭，并连结传动机构，弹簧管是压力表的测压元件，自由端封闭，并连结传动机构， 用来输出弹簧管变形位移；固定端与压力接头焊接，并固定于用
9、来输出弹簧管变形位移；固定端与压力接头焊接，并固定于 表壳上，以便输入被测压力到弹簧管内腔。表壳上，以便输入被测压力到弹簧管内腔。 14 2 2）传动放大机构）传动放大机构 包括拉杆、扇形齿轮、中心齿包括拉杆、扇形齿轮、中心齿 轮、调整螺钉及游丝，简称为机轮、调整螺钉及游丝，简称为机 芯。在这里，传动放大机构的作芯。在这里，传动放大机构的作 用是将弹簧管的变形用是将弹簧管的变形自由端自由端 位移加以放大，并将其变为指针位移加以放大，并将其变为指针 5 5的偏转。的偏转。 图 传动放大机构原理图 1拉杆 2-活销 3-扇形齿轮 4-中心齿轮 5-指针 注意：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显
10、示 有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。 15 3）指示机构 包括指针包括指针5 5、刻度盘、刻度盘6 6等，等， 其作用是指示被测压力的数值。其作用是指示被测压力的数值。 4) 表壳 包括壳座、盖圈、表玻璃等。包括壳座、盖圈、表玻璃等。 它的作用是固定和保护表内各种部它的作用是固定和保护表内各种部 件。件。 弹簧管压力表 16 （3 3）弹簧管的材料）弹簧管的材料 因被测介质的性质和被测压力的高低而不同：因被测介质的性质和被测压力的高低而不同： 被测压力小于被测压力小于20Mpa20Mpa时，采用磷青铜；时，采用磷青铜； 被测压力大于被测压力大于20Mpa20Mpa时，采用不锈钢、合金
11、钢时，采用不锈钢、合金钢 测量氨气压力时，为防腐蚀采用不锈钢；测量氨气压力时，为防腐蚀采用不锈钢； 测乙炔时，不得用铜质弹簧管；测乙炔时，不得用铜质弹簧管； 测氧气时，弹簧管不得沾有油脂或用有机材料附件，以防测氧气时，弹簧管不得沾有油脂或用有机材料附件，以防 出现爆炸危险。出现爆炸危险。 测量含硫介质压力时，采用测量含硫介质压力时，采用OCr15Ni40MoCuTiA1B弹性合弹性合 金材料金材料 17 （4) 4)弹簧管压力表的类型弹簧管压力表的类型 弹簧管压力表的规格很多。弹簧管压力表的规格很多。 按其精度等级可分为按其精度等级可分为：精密压力表：精密压力表(0.16(0.16、0.20.
12、2、0.250.25级）、级）、 标准压力表（标准压力表（0.350.35、0.40.4级）、普通压力表（级）、普通压力表（0.50.5、1.01.0、 1.51.5、2.52.5级）等；级）等； 按其用途可分为：按其用途可分为：氧气压力表、氨用压力表、车用压力表氧气压力表、氨用压力表、车用压力表 等；等； 按显示及信号方式分：按显示及信号方式分：电接点压力表、远传压力表等。电接点压力表、远传压力表等。 按功能分按功能分：耐振压力表、耐腐蚀压力表。：耐振压力表、耐腐蚀压力表。 18 目前弹簧管压力表的制造已经系列化，压力表的测量上限目前弹簧管压力表的制造已经系列化，压力表的测量上限 P Pma
13、xmax有有1.01.0、1.61.6、2.52.5、4.04.0、6.0 x 10n6.0 x 10n五个系列，压力五个系列，压力 表的测量下限表的测量下限 P Pminmin一般为零。一般为零。 压力表常见型号：压力表常见型号： Y Y- -6060、Z Z- -100100、YZYZ- -150150、YBYB- -150150、YXYX- -100100、YXCYXC- -100100、 YTNYTN- -150150等等 19 警惕！ 工业生产中，常需要把压力控制在某一范围 内。否则，当压力高于或低于规定数值时，就会破 坏正常的工艺条件，甚至可能发生事故。 利用电接点信号压力表就能方
14、便地在压力偏 离正常波动范围时及时发出灯光、声响报警信号， 以提醒操作人员注意，或通过继电器实现对压力的 自动控制。 20 2.2.电接点压力表电接点压力表 在普通弹簧管压力表在普通弹簧管压力表 的基础上稍添部件，便可的基础上稍添部件，便可 成为电接点信号压力表成为电接点信号压力表 若压力降到下限值时若压力降到下限值时，动动 触点触点2 2与静触点与静触点1 1接触，接触，接接 通了信号灯通了信号灯3 3的电路。的电路。 当压力超过上限值时当压力超过上限值时，动动 触点触点2 2和静触点和静触点4 4接触，接触，信信 号灯号灯5 5的电路被接通。的电路被接通。 下限给 定值 上限给 定值 21
15、 在石油、化工等工业在石油、化工等工业 部门，磁助电接点压力表部门，磁助电接点压力表 用于测量无爆炸危险的各用于测量无爆炸危险的各 种流体介质的压力。种流体介质的压力。 通常，磁助电接点压力通常，磁助电接点压力 表与相应的电气器件表与相应的电气器件( (如如 继电器及接触器等继电器及接触器等) )配套配套 使用，即可对被测使用，即可对被测( (控控) )压压 力系统实现自动控制和发力系统实现自动控制和发 信信( (报警报警) )的目的。的目的。 磁助电接点 压力表 22 3.压力开关 压力开关又称为压力控制器，是一种简单的压力控制装置， 当被测压力达到额定值时，压力开关可发出警报或控制信号。
16、23 三、电气式压力仪表 电气式压力仪表是一种能将压力转换成电信号进行传 输及显示的仪表。 特点：测量范围较广（710-5Pa5102MPa） 精度较高（可达0.2级） 可远距离传送信号（实现压力自动控制、报警） 种类：压阻式、应变式、电容式、电感式 24 1、电容式差压（压力）变送器 组成： 测量部分 放大部分 测量部分 作用：被测差压P 差动电流信号Id 放大部分：电流放大电路；零点调整和零点迁移电路；输 出限幅电路；阻尼调整电路。 组成： 传感器 测量线路 指示器 记录仪 控制器 辅助电源 压 力 电 量 25 测压原理：利用弹性元件受压变形来测压原理：利用弹性元件受压变形来 改变可变电
17、容器的电容量，然后通过改变可变电容器的电容量，然后通过 测量电容量便可以知道被测压力的大测量电容量便可以知道被测压力的大 小，从而实现压力小，从而实现压力- -电容量转换的电容量转换的。 电容式压力传感器可分为三种类型电容式压力传感器可分为三种类型: :改改 变面积式变面积式, ,变介电质的变间隙式变介电质的变间隙式( (可以可以 用空气用空气, ,固体介质如云母等固体介质如云母等) )和变极间和变极间 距离等三类距离等三类。 1.电容式电容式压力（差压）变送器压力（差压）变送器 P P1 1- -P P2 2 = =PP中心膜片变形位移中心膜片变形位移电容量变化电容量变化 P P1 1=P=
18、P2 2时：时： C C1 1=C=C2 2=K=K2 2 /d/d0 0 K K2 2 = =SS/4/4 P P1 1P P2 2时：时： 测量膜片中心位移测量膜片中心位移： d d = = K K 1 1P P K K 1 1弹力系数弹力系数 当当P P2 2是大气压时，为压力传感部件。是大气压时，为压力传感部件。 27 特点： 灵敏度高，量程宽， 过载能力强。结构紧 凑，稳定性与抗振性 好，测量精度高，可 达0.2级。应用广泛， 输出标准420mA DC 电流信号。 29 2 2、智能型（差压）压力变送器、智能型（差压）压力变送器 A/D转换 温度 传感 器 电容 式传 感器 传感膜头
19、内存 传感器组件 压力 微处 理器 D/A转换 电子 板模 块内 存 数字通信 本机量 程和零 点调整 420mA 电子组件 30 传感器组件 电子组件 手持通信器（手操器） 功能: 组态 组态模拟输出参数 LCD液晶表头设定 向变送器输入信息性数据 重设量程 变送器的校准(验) 自诊断（当出现问题时，变送器将激活用户选定的 模拟输出报警。手持通信器可以询问变送器，确定问题所在。 变送器向手持通信器输出特定的信息，以识别问题，从而可以 快速地进行维修。 31 HART275手操器 32 数字输出信号HART协议 HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低 频的 420mA
20、模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进 行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。由于信号的平均值 为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有 模拟系统的兼容性。 33 34 智能型差压变送器的特点: 精度高 0.1% 0.2% ,0.075%； 测量范围宽,量程比可达401,501,1001,甚至4001； 温度性能、静压性能、单向过载性能等比以往变送器有很大 提高； 仪表结构紧凑、可靠性高、体积小； 可利用手操器远方设定仪表的运行参数及对仪表进行校准、 自诊断等； 可实现数字通信。 35 压压 力力 变变 送送 器（器（ABBABB） 36 压 力 变 送 器 （RO
21、SEMOUNT） 37 下游开关阀 平衡阀 上游开关阀 放空阀 液晶 显示屏 接线孔 上下游 导压管接口 ROSEMOUNT 差压变送器 生产厂家：美国，罗斯蒙特 主要安装地点： 各计量支路孔板阀。 测量范围： 06、010、030、0-40、 070、0100、0-160 Kpa。 ROSEMOUNT差压变送器将孔板 造成的差压，由压力信号变 为电信号。它输出的信号为 直流电流信号，大小为4 20mA。 压力变送器的取气方式压力变送器的取气方式： 压力变送器的取气分两种，第一种是压力 变送器取气，见示意图： 压力变送器 压力变送器取气管道实际连接图 差压差压变送器变送器的取气的取气 差压变送
22、器 HL 压差变送器取气管道实际连接图 差压变送器使用时应 注意问题： 开启表时： 应先打开正压阀1,再 关闭平衡阀2，最后 打开负压阀3。 停表时： 应先关闭负压阀3,再 打开平衡阀2，最后 关闭正压阀1。 41 四四、压力计选用及使用注意事项、压力计选用及使用注意事项 1 1、 压力表的选择压力表的选择 仪表类型的选用仪表类型的选用 主要考虑三个方面：主要考虑三个方面： 被测介质的性质被测介质的性质 对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求 使用环境使用环境 仪表量程的确定仪表量程的确定 根据被测压力的大小确定仪表量程根据被测压力的大小确定仪表量程 被测压力较稳定时：被测压力较稳定时： P
23、omaxPomax3/43/4 PmaxPmax PominPomin1/31/3 被测压力波动较大时：被测压力波动较大时： PomaxPomax2/2/3 3 PmaxPmax PominPomin1/31/3 说明：说明：国内弹簧管压力表量程系列为：国内弹簧管压力表量程系列为： 1.01.01010 n n、 、 1.61.61010 n n、 、 2 2. .5 51010 n n、 、 4.04.01010 n n、 、 6 6.0.01010 n n MPaMPa 仪表精度等级的确定仪表精度等级的确定 根据生产上允许的最大测量误差来确定仪表的精度等级根据生产上允许的最大测量误差来确定
24、仪表的精度等级 四、压力仪表的使用及注意事项 42 校验校验：是将被校压力表与标准压力表通以相同的压力，用标准：是将被校压力表与标准压力表通以相同的压力，用标准 表的示值作为真值，比较被校表的示值，即可确定被校表的误表的示值作为真值，比较被校表的示值，即可确定被校表的误 差，以校验被校表的精度、变差等性能。校验时，所选差，以校验被校表的精度、变差等性能。校验时，所选标准表标准表 的允许最大绝对误差的允许最大绝对误差maxmax应小于被校表允许最大绝对误差应小于被校表允许最大绝对误差 maxmax的三分之一的三分之一，即，即 2 2、压力表的校验、压力表的校验 原因：原因：弹性式压力计经过长期使用，会由于弹性元件的弹性弹性式压力计经过长期使用，会由于弹性元件的弹性 衰退而产生缓变误差；或是因弹性元件的弹性滞后和传动机衰退而产生缓变误差；或是因弹性元件的弹性滞后和传动机 构的磨损而产生变差；还会由于使用温度较高引起弹性元件构的磨损而产生变差；还会由于使用温度较高引起弹性元件 弹性模数变化产生附加误差。所以必须经常、定期地对压力弹性模数变化产生附加误差。所以必须经常、定期地对压力 计进行校验，以保证测量的可靠性计进行校验，以保证测量的可靠性。 43 3、压力仪表的安装 44 45 46 压力仪表安装示意图 47 48 49 弹簧管压力表 耐震压力表 谢谢！
