8 压力检测及仪表.ppt
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1、华北电力大学 可再生能源学院 能源工程及自动化教研室 华北电力大学 太阳能中心,授课教师:朱红路,化工仪表及过程控制 第三章检测仪表与传感器 压力检测及仪表,内容提要,压力单位及测压仪表 弹性式压力计 电气式压力计 智能式变送器 压力计的选用及安装,概述,在化工生产中, 压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。,在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一。,压力的检测与控制,对保证生产过程正常进行,达到高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。,第一节 压力单位及测压仪表,压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。,压力的单位为帕斯卡,简称帕(Pa),第一节 压力单位及测压仪表,为了
2、使大家了解国际单位制中的压力单位(Pa或MPa)与过去的单位之间的关系,下面给出几种单位之间的换算关系表。,在压力测量中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。,当被测压力低于大气压力时,一般用负压或真空度来表示。,一般来说,工程上的表压:,测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同,分为四类。,1.液柱式压力计,它根据流体静力学原理,将被测压力转换成液柱高度进行测量。,优点,这类压力计结构简单、使用方便,缺点,其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响,测量范围较窄,一般用来测量较低压力、真空度或压力差。,应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。一般是采用充有水或水银等液体
3、的玻璃U形管、单管或斜管进行压力测量的,其结构形式如图3-2所示。,图3-2 液柱式压力计,(1) U形管压力计 图3-2(a)所示的U形管是用来测量压力和压差的仪表。在U形管两端接入不同压力和时,根据流体静力平衡原理可知,U形管两边管内液柱差h与被测压力和的关系为: (3-2) 式中 A U形管内孔截面积; U形管内工作液的密度;g重力加速度。,由上式可求得两压力的差值或在己知一个压力的情况下(例如压力),求出另一压力值: (3-3) 可见U形管内的液柱差h与被测差压或压力成正比,因此被测压差或压力可以用工作液高度h的大小来表示。,(2)单管压力计 U形管压力计的读数误差较大。为了减小读数误
4、差,可以采用单管压力计。 单管压力计如图3-2(b)所示,它相当于将U形管的一端换成一个大直径的容器,测压原理与U形管相同。当大容器一侧通入被测压力,管一侧通入大气压时,满足下列关系:,(3)斜管压力计 用U形管或单管压力计来测量微小的压力时,因为液柱高度变化很小,读数困难,为了提高灵敏度,减小误差,可将单管压力计的玻璃管制成斜管,如图3-2(c)所示。大容器通入被测压力p1,斜管通大气压力p2,则p1与液柱之间的关系仍然与式(3-5)相同: (3-6) 式中L斜管内液柱的长度; 斜管倾斜角。 由于Lh,所以斜管压力计比单管压力计更灵敏,可以提高测量精度。,液柱式压力计的测量误差及其修正,当环
5、境温度偏离规定温度时,封液密度、标尺长度都会发生变化。一般工业测量主要考虑温度变化引起封液密度变化对压力测量的影响。 环境温度偏离规定温度20C后,封液密度改变对压力计读数影响的修正公式为 h20-20C封液液柱高度; h-温度为t时封液液柱高度; -封液的体膨胀系数; t-测量时的实际温度。,重力加速度变化的修正,第二节 弹性式压力计,定义,弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件,在被测介质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。,优点,一、弹性元件,弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时,所用的弹性元件也不一样。,图3-5弹性元件示意图,弹簧管式弹性
6、元件如图(a)和(b)所示,波纹管式弹性元件如图(e)所示,薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。,表3-2 弹性元件的结构和特性,二、弹簧管压力表,基本测量原理,单圈弹簧管是一根弯成270圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭,另一端固定在接头上。当通入被测的压力p后,由于椭圆形截面在压力p的作用下,将趋于圆形,而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时,使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大,产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比,所以只要测得B点的位移量,就能反映压力p的大小。,在化工生产过程中,常需要把压力控制在某一范围内,即当压力低于或高于给定范围
7、时,就会破坏正常工艺条件,甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化,便可成为电接点信号压力表,它能在压力偏离给定范围时,及时发出信号,以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。,警惕!,压力表指针上有动触点2,表盘上另有两根可调节指针,上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时,2和4接触,红色信号灯5的电路被接通,红灯发亮。若压力低到下限给定数值时,2与1接触,接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。,电气式压力计,定义,电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。,一般由压力传感器、测量电路和信
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