压力测量原理与常见故障课件

1、压力测量原理及常见故障处理,主讲：刘华时间：2014年3月,1,一、压力的测量及原理,在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参数之一，在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用Pz来表示。 按测量原理分为两种： 根据压力的定义直接测量单位面积上受力的大小。例：液柱式、弹性式 应用压力作用于物体后所产生的各种物理效应来实现压力。例：电阻式：它是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力的变化而变化。压电效应：当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的现象.,2,二、 压力测点位置的选择,水平或倾斜管道上压力的安装，对于气体介质应使气体内的少量凝结液顺利流回工艺管道，取压口应该在管道的上部分；对于液体介质，则应使液体内析出的少量气体能顺利的

2、工艺管道，不至于流入测量管道而导致测量不稳定，同时还应防止工艺管道底部的固体杂质进入管道及仪表，因此取压口应在管道的下半部，但是不能在管道的底部，最好在水平管道中心线以下并与中心线成45度的范围内。 对于蒸汽介质，应该保持管道内有稳定的冷凝液，同时也要防止工艺管道底部的固体杂质进入管路及仪表，因此蒸汽的取压口应该在管道的上半部及水平中心线以下，并与水平中心线成045度的夹角内。测量低于0.1MPa压力的测点，其标高尽量接近测量仪表，以减少由于液柱引起的附加误差。烟道上的烟气压力测点，应在烟道左、右两侧的中心线上，安装位置必须对称，并与相应的温度测点处于烟道的同一横切面上。,3,我厂现场安装实例图(1),4,该处的压力取样介质为气体，对于气体介质应使气体内的少量凝结液顺利流回工艺管道，取压口应该在管道的上部分。符合规范,黔北汽机真空泵出口,我厂现场安装实例图(2),5,对于液体介质，则应使液体内析出的少量气体能顺利的工艺管道，不至于流入测量管道而导致测量不稳定，同时还应防止工艺管道底部的固体杂质进入管道及仪表，因此取压口应在管道的下半部，但是不能在管道的底部，最好在水平管道中心线以下并与

3、中心线成45度的范围内。,黔北汽机冷却水管道,三、 压力测孔位置的选择,压力测孔位置应该按照下列规定选择： 1、测孔应该选择在管道的直管道上，因为在直管段内，被测介质的流束呈直线状态，最能代表被测介质的参数。 2、不宜在焊缝及其边缘上开孔及焊接。 3、压力和温度测孔在同一地点时，压力测孔必须开凿在温度插孔的前面，以免温度计阻挡使流体产生涡流而影响测量。 4、在同一处的压力和温度测孔中，用于自动控制的插孔应该在前面。 5、测量、保护与自动的控制用仪表的测点一般不合用一个插孔。,6,我厂现场测孔位置的选择实例(1),7,压力和温度测孔在同一地点时，压力测孔必须开凿在温度插孔的前面，以免温度计阻挡使流体产生涡流而影响测量。,黔北汽机氢气管道,我厂现场测孔位置的选择实例(2),8,直管段太短，位置选择不合理,黔北密封油泵出口,我厂现场测孔位置的选择实例(3),9,安装位置选择在弯管上，流场不稳测量会回偏差,黔北汽机冷却水管道,四、 压力测量仪表管路敷设,仪表管路是指脉冲管。脉冲管按功能可分为测量用介质导压管、气源管、气信号管、伴热管。仪管路安装工程量很大，是自控仪表安装的重要组成部分。导压管是

4、流量、液位分析、压力测量管线，直接与工艺设备或管路相接，内走气体、液体介质。 1、导压管作为测量管线以较短为好，使控制点至一次仪表或传送仪表的距离较近，以减少测量滞后或测量附加误差。一般距离不超过16m。2、从工艺管道或设备引出的导压管路不允许进控制室，不能与电缆同走一个汇线槽盒内。敷设方式为架空支架安装；尽量避免埋地敷设。实在需要埋地的需要做防腐处理，并且埋地部分不能有活接头，要认真做好隐蔽工程记录。 3、导压管要进行清洗、吹扫、试压(包括气密性试验和强度试验、真空试验)。脱脂、防腐、保温等，要求同与其相连的工艺管道一样。真空度、强度气密性试验要同工业管道一起进行。,10,4、导压管的敷设应有1:10l:100的坡度，其坡度方向要保证既能排除不凝气体，又能排除蒸气冷凝液。一般在管道的最高点和最低点分别安排气阀和排液阀。测量流量的差压导管，其正负压管应尽量靠近，并且要求高度一致，以减小环境温度和静压所引起的测量误差。5、导压管管路连接多采用气焊焊接和卡套式接头、焊接接头连接。自控仪表导压管的焊接要求也完全同与之相连的工艺管道，包括焊条要求、焊接工艺评定及无损探伤要求。焊缝处也必须按工艺

5、管道要求进行。化学高压管采用丝扣法兰连接方式。水煤气管(或镀锌水煤气管)多采用丝扣活接头连接方式，镀锌管不允许焊接。导压管采用冷弯的方法，不采用热煨。高压管道要测绘后一次冷弯成型，弯曲半径符合规范要求。成排敷设的导压管，其管间距离应均匀一致，用可拆卸的卡子固定在预先制作安装好的支架上。管道支架的制作按设计要求，在设计没有特殊要求时，可按标准图制作。其安装距离应尽量均匀，并要满足规范对不同管径水平安装和垂直安装时支架距离的要求。6、需要保温或伴热的导压管，要留有足够的保温间隙，并适当缩小支架间距。,11,管路敷设现场实例（1）,12,高压管道要测绘后一次冷弯成型，弯曲半径符合规范要求。成排敷设的导压管，其管间距离应均匀一致，用可拆卸的卡子固定在预先制作安装好的支架上,黔北电泵压力,管路敷设现场实例（2）,13,测量流量的差压导管，其正负压管应尽量靠近，并且要求高度一致，以减小环境温度和静压所引起的测量误差。,黔北水处理,二次门,排污门,平衡门,五、 压力仪表介绍,压力测量仪表的品种，规格甚多。常用的压力测量方法和仪表有：通过液体产生或传递压力来平衡被测压力的平衡法。属于应于这类方法的仪表

6、有液柱式压力计和活塞式压力计；将被测压力通过一些隔离元件（如弹性元件）转换成一个集中力，并在测量过程中用一个外界力（如电磁力或气动力）来平衡这个未知的集中力，然后通过对外界力的测量而得知被测压力的机械力平衡法。力平衡式压力变送器就是属于应用此法的例子；根据弹性元件受压后产生弹性变型的大小来测量弹性力平衡法。属于这类应用方法的仪表很多，若根据所用弹性元件来分，可分为薄膜式，波纹管式，弹簧管式压力表；能过机械和电子元件将被测压力转换在成各种电量（如电压、电流、频率等）来测量的电测法。例如电容式、电阻式、电感式、应变片式和霍尔片式等变送器应于此法的压力测量仪表。目前，电力生产中应用中广泛的一种压力测量仪表是弹性元件。根据测压范围不同，常用的测压元件有单圈弹簧管、多圈弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等。在被测介质压力的作用下，弹性元件发生弹性变型，而产生相应的位移，能过转换位置，可将位移转换成相应的电信号或气信号，以远传显示，报警或调节用。我厂运用较多的测压元件有单圈弹簧管、膜片、膜盒等。,14,主要压力检测仪表：（1）弹簧管压力表弹簧管压力表是压力仪表的主要组成部份之一，它有着极为广泛的应用价值

7、，它具有结构简单，品种规格齐全、测量范围广、便于制造和维修和价格低廉等特点。弹簧管压力表是单圈弹簧压力表的简称。它主要由弹簧管、齿轮传动机构（包括拉杆、扇形齿轮、中心齿轮）、示数装置（指针和分度盘）以及外壳等几部份组成，如下图所示。弹簧管是一端封闭并弯成270度圆孤形的空心管子 。,15,弹簧管压力表结构,16,它的截面呈扁圆形或椭圆形，椭圆的长轴2a与图面垂直的弹簧管的中心轴O相平行。管子封闭的一端B为自由端，即位移输出端；而另一端A则是固定的，作为被测压力的输入端。当由它的固定端A通入被测压力P后，由于呈椭圆形截面的管子在压力P的作用下，将趋于圆形，弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形，使自由端B发生位移。此时弹簧管的中心角要随即减小，也就是自由端将由B移到B，处，如图2-3(b)上虚线所示。此位移量就相应于某一压力值。自由端B的弹性变形位移通过拉杆使扇形齿轮作逆时针偏转，使固定在中心齿轮轴上的指针也作顺时针偏转，从而在面板的刻度标尺上显示出被测压力的数值。由于弹簧管自由端位移而引起弹簧管中心角相对变化值/与被测压力P之间具有比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是均匀的。由

8、上述可如，弹簧管自由端将随压力的增大而向外伸张。反之若管内压力小于管外压力，则自由端将随负压的增大而向内弯曲。所以，利用弹簧管不仅可以制成压力表，而且还可制成真空表或压力真空表。弹簧管压力表除普通型外，还有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧用压力表等。为了能表明具体适用何种特殊介质的压力测量，常在其表壳、衬圈或表盘上涂以规定的色标，并注有特殊介质的名称，使用时应予以注意。,17,应变式压力变送器简介,应变式压力变送器应变式变送器以是以电为能源，它利用应变片作为转换元件，将被测压力转换成应变片电阻值的变化，然后经过桥式电路得到毫伏级的电量输出，供显示仪表显示被测压力或经放大电路转换成统一标准信号后，再传送到记录仪和调节器等仪表。应变片有金属电阻丝应变片(金属丝粘贴在衬底上组成的元件)和半导体应变片两类。根据电阻应变原理，应变片在压力作用下产生弹性变形dL/L(即应变e) ，其电阻值随之发生变化。如果已如应变片的电阻变化与其变形(即应变)的关系，那么，通过对应变片电阻变化的测量就可测知被测压力。,18,单晶硅谐振式传感器,单晶硅谐振式传感器 谐振式传感器是采用超精细加工

9、工艺在单晶硅材料上制成两个完全一致的H型谐振梁，并以一定的频率产生振动。其谐振频率取决于梁的长度及张力，而张力随压力的变化而变化，实现了压力变化转换成频率信号的变化，并采用了频率差分技术，将两个频率信号直接输出到脉冲计数器。从而使传感器具有误差小，重复性好、分解能力和反应灵敏度高、直接输出数字信号等特点。由于传感器良好的特性，可使变送器几乎不受静压和温度的影响，而且具有优良的过压性能和范围较宽的量程。,19,压力的测量与变送,电容式传感器,20,原理：P变化 C 电流的变化,六、 压力测量仪表选用,压力表的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，被测介质的性质，现场环境条件等来考虑仪表的类型、量程和精度等级。并确定是否需要带有远传、报警等附加装置。这样才能达到经济、合理和有效的目的。1类型的选用 仪表类型的选用必须满足工兰生产的要求。例如是否需要远传变送、 自动记录或报警；被测介质的物理化学性质 (如腐蚀性、温度高低、粘度大小、脏污程度、 易燃易爆等)是否对仪表提出特殊要求；现场环境条件 (如高温、电磁场、振动等)对仪表有否特殊要求等。普通压力表的弹簧管材料多采用铜合金，高压的也有采用

10、碳钢，而氨用压力表的弹簧管材料都采用碳钢，不允许采用铜合金。因为氨气对铜的腐蚀极强，所以普通压力表用于氨气压力测量很快就要损坏。氧气压力表与普通压力表在结构和材质上完全相同，只是氧用压力表禁油。因为油进入氧气系统会引起爆炸。如果必须采用现有的带油污的压力表测量氧气压力时，使用前必须用四氯化碳反复清洗，认真检查直到无油污为止。,21,七、 压力测量范围的选择,2测量范围的确定 仪表的测量范围是根据被测压力的大小来确定的。对于弹性式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形的完全范围内可靠地工作，量程的上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值。根据“化工自控设计技术规定“，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不超过量程的1/2； 测量高压压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5。为了保证测量的准确度，所测的压力值不能太接近于仪表的下限值 ，亦即仪表的量程不能选得太大，一般被测压力的最小值应不低于量程的1/3。按上述要求算出后，实取稍大的相邻系列值，一般可在相应的产品目录申查到。3精度级的选取 仪表的精度主妥是根据生产上允许的最大测量误差来确定的。此外，在满足工艺要求的前提下，还要考虑经济性，即尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。,

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