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1、第一节 压力检测与变送一、概述压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产政党运营，必须对压力进行监测和控制，但需阐明的是，这里所说的压力，事实上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的所有压力，用符号pj表达。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表达。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力，用符号pb表达。即pb=pj-pq。当绝对压力值不不小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝
2、对值，称为真空度，用符号pz表达。用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。二、压力的测量与压力计的选择压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等等。压力计测量压力范畴广阔可以从超真空如13310-13Pa直到超高压280MPa。压力计从构造上可分为实验室型和工业应用型。压力计的品种繁多。因此根据被测压力对象较好地选用压力计就显得十分重要。1就地压力批示当压力在2.6Kpa时,可采用膜片式压力表、波纹管压力表和波登管压力表。如接近大气压的低压检测时，可用膜片式压力表或波纹管式压力表。2远距离压力显示若需要进行远距离压力显示时，一般用
3、气动或电动压力变压器，也可用电气压力传感器。当压力范畴为140280MPa时，则应采用高压压力传感受器。当高真空测量时可采用热电真空计。3多点压力测量进行多点压力测量时，可采用巡回压力检测仪。若被测压力达到极限值需报警的，则应选用附带报警装置的各类压力计。对的选择压力计除上述几点考虑外，还需考虑如下几点。（1）量程的选择 根据被测压力的大小拟定仪表量程。对于弹性式压力表，在测稳定压力时，最大压力值应不超过满量程的3/4；测波动压力时，最大压力值应不超过满量程的2/3。最低测量压力值应不低于全量程的1/3。（2）精度选择 根据生产容许的最大测量误差，以经济、实惠的原则拟定仪表的精度级。一般工业用
4、压力表1.5级或2.5级已足够,科研或精密测量用0.5级或0.35级的精密压力计或原则压力表。（3）使用环境及介质性能的考虑 环境条件恶劣，如高温、腐蚀、潮湿、振动等，被测介质的性能，如温度的高下、腐蚀性、易结晶、易燃、易爆等等，以此来拟定压力表的种类和型号。（4）压力表外形尺寸的选择 现场就地批示的压力表一般表面直径为100mm，在原则较高或照明条件关差的场合用表面直径为200250mm的，盘装压力表直径为150mm，或用矩形压力表。常用弹性式压力表规格见表2-1-13。表2-1-13常用弹性式压力表规格1一般包端管压力表型号构造公 称直 径测量范畴，MPa精 度等 级用途Y40Y40Z径向
5、轴向无边4000.1,0.16,0.25,0.4,0.6 12.5测量对铜合金不起腐蚀的液体气体、蒸汽压力Y60Y60T（Y60TQ）Y60ZY60ZQ径向径向带后边轴向无边轴向带前边6000.1,0.16,0.25,0.4,0.601, 1.6, 2.5, 4, 6-0.10,-0.100.06,-0.10.15-0.10.3,-0.10.5,-0.10.9-0.11.5,-0.12.4测量对铜和钢全金不超腐蚀的液体、气体或蒸汽的压力或真空度Y100径向10000.1,0.16,0.25,0.4,0.601, 1.6, 2.5, 4, 6-0.10,-0.100.06,-0.10.15-0.
6、10.3,-0.10.5,-0.10.9-0.11.5,-0.12.415Y100T径向带后边Y100ZQ轴向带前边Y100TQ径向带前边Y150径向150Y150T径向带后边Y150ZQ轴向带前边Y150TQ径向带前边Y260径向2602精密包端管压力表（可作原则压力表）型号构造公称直 径测量范畴，MPa精度级别用途备注YB-160AYB-160B径向160-0.10,00.1,0,160.4,0.6,1,1.62.5,4,6,10,1625,40,60生产00.1060.250.4可校一般压力表或精密测量液体气体、蒸汽压力和负压A一表达仪表零点可调B表达仪表带有镜面C带镜面且可调零YB-1
7、60C径向中压YB-160径向符号阐明：仪表型号中，常用汉语拼音的第一种字母表达某种意义，如Y-压力，Z真空（阻尼），B原则（防爆），J精密（矩形），A氨表，X信号（电接点），P膜片，E膜盒，数字表达表面尺寸（mm），尺寸后的符号表达构造或配接的仪表。4包装管压力表在测量运营中的常用故障及解决措施。包装管压力表常用故障及解决措施见表2-1-14。表2-1-14包端管压力表在运营中的常用故障及解决措施故障现象也许因素解决措施压力表无批示导压管上的切断阀未打开打开切断阀导压管堵塞拆下导压管，用钢丝疏通，用压缩空气或蒸汽吹洗干净弹簧管接头内污物淤积过多而堵塞取下指针和刻度盘，拆下机芯，将弹簧管放到清
8、洗盘清洗，并用钢丝疏通弹簧管裂开更换新的弹簧管中心齿轮与扇形齿轮牙齿磨损过多，以致不能啮合更换新的弹簧管指针抖动大被测介质压力波动大关小阀门开度压力计的安装位置震动大固定压力计或在许可的状况下把压力计移到震动较小的地方，也可装减震器压力表指针有跳动或呆滞现象指针与表面玻璃或刻度盘相碰有磨擦矫正指针，加厚玻璃下面的垫圈或将指针轴孱铰大某些中心齿轮轴弯曲取下齿轮在铁镦上用木锤矫正敲直两齿轮啮合处有污物拆下两齿轮进行清洗连杆与扇形齿轮间的活动螺丝不灵活用锉九锉薄连杆厚度压力去掉后，指针不能恢复到零点指针打弯用镊子矫直游丝力矩局限性脱开中心齿轮与扇形齿轮的啮合，反时针旋动中心轴以增大游丝反力矩指针松动
9、校验后敲紧传动齿轮有磨擦调节传动齿轮啮合间隙弹簧管变形失效更换弹簧管压力批示值误差不均匀弹簧管自由端与扇形齿轮、连杆传动比调不整不当重新校验调节批示偏高传动比失调重新调节批示偏低传动比失调重新调节弹簧管有渗漏补焊或更换新的弹簧管指针或传动机构有磨擦找出磨擦部位并加以消除导压管线有泄漏逐段检查管线，找出泄漏之处予以排除指针不能批示到上限刻度传动比小把活节螺丝向里移机芯固定在机座位置不当松开螺丝将机芯向反时针方向转动一点弹簧管焊接位置不当重新焊接三、压力传感器压力传感器是压力检测系统中的重要构成部分，由多种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警
10、使用。压力传感器的种类诸多，常用压力传感器的性能比较如表2-1-15所示。表2-1-15几种常用的压力传感器的性能比较类别精度级别测量范畴输出信号体积温度影响抗振动冲击性能安装维护电位器式1.5低中压电阻大小差以便应粘膜片式0.2中压20mV小大好以便变贴弹性粱式（波纹管）0.3负压及中压24mV较大小差以便式式应变简式(垂链膜片)1中高压12mV小小好运用强制水冷,有较小的温度误差,测量以便非粘贴式张丝式0.5低压10mV小小好以便霍尔式1.5低中压30mV小大差以便气膜式0.5低中压200mV小大较好复杂差动变压器式1低中压100mA(30mV)大小差以便压电式0.2微低压15V小小较好以
11、便压阻式0.2低中压10mV小大好以便电容式1微低压13V(20 mA)较大大好复杂振频式0.5低中高压频率小大差复杂 表达输出信号通过放大。1应变式压力传感器应变式压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力所产生的应变而变化。对于金属导体，电阻变化率的体现式为： （2-1-8）式中材料的泊松系数；应变量。图2-1-9为国产BPR-2型压力传感器的构造示意图。在图2-1-9中，应变简的上端与外壳2固定在一起，下边与密封膜片3紧密接触，两片康铜丝应变片R1和R2用特殊胶合剂粘贴在应变筒的外壁上。R1沿应变简的轴向粘贴作为测量片，R
12、2沿应变筒的径向粘贴作为温度补偿片。必须注意，应变片与筒体之间不能产生相对滑动，并且要保持电气绝缘，当被测压力p作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴向贴置的应变片R1也将产生轴向压缩应变1，于是R1的阻值变小；而沿径向贴放的应变片R2，由于应变筒的径向产生了拉伸变形，也将产生拉伸应变2，于是R2的阻值变大。应变片R1、R2与另两个固定电阻R3、R4构成一种桥式电路，见图2-1-9（b），由于R1和R2的阻值变化使桥路失去平衡，从而获得不平衡电压作为传感器的输出信号，本传感器桥路的电源为10V（直流），最大的输出为5mV直流信号，再经前置放大成为电动单元组合仪表的输入信号。BPR-2型压力
13、传感器有01MPa、010MPa、030MP等多种量程可供选用。选择时测量上限一般以不超过仪表量程的80%为宜，本传感器重要合用于变化较快的压力测量，其非线性及滞后误差不不小于1%。2压电式压力传感器压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。晶体上所产生的电荷的大小与外部施加的压力成正比，即 （2-1-9）式中：q压电量（电荷数）；p外部施加的压力；压电常数。这种压力传感器的特点是：体积小，构造简朴，不需外加电源，敏捷度和响应频率高，合用于动态压力的测量，广泛地应用于空气动力学、爆炸力学、发动机内部燃烧压力的测量等等。其测量范畴可从0700pa到070Mpa精确度可达0.1%.压力式传感器的构造如图2-1-10所示.图中,由受压薄壁筒给出预载力,并将一挠性材料制成非常薄的膜片进行密封.预载筒外的空腔可以连接冷却系统,以保证传感器工作在环境温度一定的条件下,这样就避免了因温度变化所导致的预载力变化而引起测量误差.3.光导纤维压力传感器光导纤维压力传感器与老式压力传感器相比,有其独特的长处:运用光波传导压力信息,不受电磁干扰,电气绝缘
