第二章 压 力 测 量
概述:
化工生产中工艺条件求样求高压进行氢气氮气合成氨气压力32MPa高压聚乙烯压力150MPa压力高发生严重事压力低产品质量产量达指标产品真空中进行液体烧碱十KPa真空蒸发真空度够蒸发速度缓慢生产效率变低见压力测量化工生产定重性
测量压力仪表常称压力表压力计测量真空度仪表 称真空表负压计压力表压力刻度标尺真空度刻度标尺称联成计
压力根概念
压力垂直作物体单位面积力物理学中称压强受力面积垂直作力决定方指受压物体式表示
PFS
中P压力帕〔Pa〕
F垂直作力牛〔N〕
S受力面积米2〔m2〕
二压力单位单位制换算
压力述流量测量中计量单位长度质量时间三根单位外压力力密度粘度等等均导出单位国法定计量单位国际单位制允许某单位工厂仪表工程单位制 绝单位制现应改法定单位便改制参考表21中列出单位制单位相互换算关系
国际单位制中压力单位帕斯卡简称帕〔符号Pa〕 导出单位定义:
1帕1牛顿米2
1牛顿力垂直均匀作1米2面积形成压力值1帕根单位表示:
1帕1牛顿米21公斤* 米*秒2米21公斤*米1*秒2
常压力单位:物理气压工程气压毫米汞柱毫米水柱等表2中列出常见单位定义
种压力单位定义相换算例:
1工程气压1公斤力厘米21公斤*980665米*秒2104米2980665*104帕
表 2—1 〔化工测量仪表〕 P9
三气压力表压力绝压力负压力〔真空度〕
压力测量中常气压力表压力绝压力负压力〔真空度〕分列图
图 2—1 〔化工测量仪表〕 P9
绝压力指介质受实际压力
气压力指空气柱重力作底面积产生压力处环境中处气压力作
工程压力指示值表压力绝压力气压力差
p表压p绝压p气压
气压力物理气压称标准气压常P0表示符号atm标准气压等101325Pa
表 2—2 〔化工测量仪表〕 P10
表 2—3 〔化工测量仪表〕 P10
式〔22〕知绝压力表压气压工程计算压力时常kgfcm2计算单位常表压力加1表示测压力绝压力
测压力低气压力时称负压力真空气压力绝压力差
P负压〔真空度〕常表压负值表示述P负压81325Pa表压81325Pa
工程常mmHgmmH2O表示负压法定单位换算关系:1mmHg1333224Pa常简化133Pa
种工艺设备测量仪表处气中工程表压真空表示压力压力表测量压力数值实际表压〔真空度〕提压力特说明均表压〔真空度〕
两压力相拟差值压力差
压力差常称压差差压应该指出P指较P+低压力定指负压力
四压力测量压力计选择
压力测量原理分液柱式弹性式电阻式电容式电感式振频式等等压力计测量压力范围宽广超真空133*1013Pa直超高压280MPa压力计结构分实验室型工业应型压力计品种繁根测压力象选压力计显十分重
1压力显示
压力26KPa69MPa时采膜片式压力表波纹压力表波登压力表接气压低压测量时膜片式压力表波纹式压力表
2远距离压力显示
假设需进行远距离压力显示时般气动电动压力变送器电气压力传感器压力范围140~280MPa时应采高压压力传感器高真空测量时采热电真空计
3点压力测量
进行点压力测量时采点巡回压力检测仪
假设测压力达极限值需报警时应选附带报警装置类压力计
正确选择压力述点考虑点
〔1〕量程选择 根测压力确定仪表量程弹性式压力表测稳定压力时压力值应超满量程34测波动压力时压力值超满量程23低测量压力应低全量程13
〔2〕精度选择 根生产允许测量误差济实惠原确定仪表精度选编般工业压力表1525级已足够科研精密测量05级035级精密压力表标准压力表
〔3〕环境信介质性考虑 环境条件恶劣高温腐蚀潮湿振动等测介质性温度腐蚀性易结晶易燃易爆等等确定压力种类型号
〔4〕压力表外形尺寸选择 现场指示压力表般外表直径100mm标准较高明条件差场合外表直径200~250mm盘装压力表直径150mm矩形压力表常弹性压力表规格见表
表 2—1—13 P176 〔仪表工手册〕
包端压力表测量运行中常见障处理方法
包装压力表常见障处理方法见表
表 2—1—14 P177 〔仪表工手册〕
三压力传感器
压力传感器压力检测系统重组成局部种压力敏感元件测压力信号转换成容易测量电信号作输出显示仪表显示压力值供控制报警
压力传感器种类常压力传感器性拟表示
表 2—1—15 P178 〔仪表工手册〕
1应变式压力传感器
应变式压力传感器压力变化转化电阻变化进行测量应变片金属导体半导体制成电阻体阻值压力产生应变变化金属变化率△RR表达式:△RR≈〔1+2μ〕ε
式中 μ——材料泊松系数
ε——应变量
图 2—1—9 P178 〔仪表工手册〕
图中应变筒中端外壳2固定起边密封膜片3紧密接触两片康铜丝应变片R1R2特殊胶合剂粘贴应变筒外壁R1应变筒轴粘贴作测量片R2应变筒径粘贴作温度补偿片必须注意应变片筒体间产生相滑动保持电绝缘测量压力P作膜片合应变筒作轴受压变形时轴贴置应变片R1产生轴贴放压缩应变R1阻值变径产生贴放应变片R2应变筒径产生拉伸变形产生拉伸应变R2阻值变
应变片R1R2两固定电阻R3R4组成桥式电路R1R2阻值变化桥路失衡获衡电压作传感器输出信号传感器桥器电源10V〔直流输出5mV直流信号前置放成电动单元组合仪表输入信号
BPR2型压力传感器0~1MPa0~10MPa0~30MPa等种量程供选选择时测量限般超仪表量程80宜传感器适变化快压力测量非线性滞误差1
2压电式压力传感器
压电式压力传感器原理基某晶体材料压电效应目前广泛压电材料石英钛酸钡等晶体受压力作发生机械变形时相两侧面产生异性电荷种现象称压电效应〞
晶体产生电荷外部施加压力成正:
qnp
式中q压电量〔电荷数〕
n压电常数
p外部施加压力
种压力传感器特点:体积结构简单需外加电源灵敏度响应频率高适动态压力测量广泛应空气动力学爆炸力学发动机部燃烧压力测量等等测量范围0~700Pa0~70MPa精确度达01
图 2—1—10 P179 〔仪表工手册〕
压电式传感器结构图图中受压薄壁筒出预载力绕性材料制成非常薄膜片进行密封预载筒外空腔连接冷系统保证传感器工作环境温度定条件样防止温度变化造成预载力变化引起测量误差
3光导纤维压力传感器
光导纤维压力传感器传统压力传感器相独特特点:利光波传导压力信息受电磁干扰电器绝缘腐蚀点火花高压易燃易爆环境中测量压力流量液位等灵敏度高体积绕性插入狭窄空间中进行测量重视迅速开展
图Y型光导纤维压力传感器结构原理图金属膜片环Y型光导纤维光源光接受器支架等组成膜片Y型光导纤维端面间距离约01mm种传感器测0~35MPa动态压力测量低压输出压力较
图 2—1—11 P179 〔仪表工手册〕
测压力作膜片杯时膜片发生位移改变光导纤维膜片间距离光导纤维接受反射光量变化光量光电元件接受器接受转换成电量放器放显示侧压力值
传感器求光源稳定否采取补偿措施消光源波动测量结果影响
四压力变送器
需控制室显示压力仪表般选压力变送器压力传感器爆炸危险场常选气动压力变送器防爆型电动Ⅱ型Ⅲ型压力变送器微压力测量采微差压变送器粘稠易堵易结晶腐蚀强测量介质宜选带法兰膜片式压力变送器气腐蚀场强腐蚀性等介质测量中选1151系列820系列压力变送器
压力变送器技术性见表2116
表 2—1—16 P180 〔仪表工手册〕
QBY气动压变QDZ系列气动单元组合仪表中品种测量生产程中种液体蒸汽气体压力负压绝压力气体压力变送器结构测量局部外转换局部气动差压变送器相
压力变送器测量局部测压敏感元件产生测量力范围约50~100N高超150N根求敏感元件选择测压范围定测量0~25MPa低压敏感元件般黄铜锈钢制成波纹结构原理图测压力p进入测量室测量波纹转换成测量力通推杆作杠杆传递气动转换局部测量中高压敏感元件般采铬钢制成包端测量原理利包端末端产生径分力通推杆2作杠杆3端带动变送器气动转换局部动作图2113中高压变测量局部结构原理示意图
图 2—1—12 P180 〔仪表工手册〕
图2114绝压变测量局部结构原理图两锈钢波纹组成波纹1测量波纹波纹2补偿波纹抽成真空两波纹效面积相等A1A2测压力P1进入测量波纹1时测压力P1气压力P2压作测量波纹产出推力:F1P1A1P2A2
补偿波纹已抽成真空仅仅受周围气压P2作产生压缩力:
F2P2A2
作杠杆4合力FF1+F2P1A1P2A1+P2A2P1A1
式知测量力F测压力P1成正气压力P2关测压力绝压力气压力变化气压力波纹1波纹2作产生力总相互抵消补偿气压力变化引起测量误差测量范围约14KPa达220KPa
插图2—1—13 2—1—14 P181 〔仪表工手册〕
表 2—1—17 P181 〔仪表工手册〕
压力测量仪表复题
1压力表中弹簧什做成扁圆形?
压力表中弹簧根弯成270°圆弧状截面呈椭圆形空心金属制成椭圆形截面介质压力趋圆形弯成圆弧形弹簧产生外挺直扩张形变弹簧端产生位移端位移测压力间某范围定线性应关系弹簧端位移量通适放指示出测介质压力
2弹簧压力表校验时常见问题?
〔1〕全部刻度范围压力表指示值标准值符
〔2〕全部刻度范围压力表指示值前面偏面偏者面偏前面偏
〔3〕校验程中升时指示值标准值相符降时符合者降时符合升时符合者升降时某刻度相符合
〔4〕进行指示时表针跳动现象
述问题产生原通常传动部件磨损摩擦部件配合位置游丝松动适宜弹簧受损坏者发生永久性畸变等
3弹簧压力表常见简单压力测量仪表指针脱落松动正确安装指针?
弹簧压力表指针装入中心轮轴方法两种谓校验时安装法校验时安装法校验时安装法刻度盘0〞刻度值处桩头〔挡头〕压力表校验时安装法刻度盘0〞刻度值处没桩头〔档头〕压力表
1校验时安装法:
〔1〕压力表装压力表校验仪〔2〕压力表试压压力数值般选取刻度盘90°处左右压力刻度数值压力保持变〔3〕然指针安装等压力数值刻度盘稍稍压紧指针中心轮轴〔4〕压力表校验仪压力零时压力表指示应0〞刻度值否说明压力表障需检查调整〔5〕空心铳子钟表锤子指针轻轻敲牢中心轮轴
2校验时安装法:
〔1〕压力表未校验时指针安装刻度盘0〞值刻度处〔2〕空心铳子钟表锤子指针轻轻敲牢中心轮轴
4块0~1MPa300分格标准压力表试问加100KPa时指针应指格?
300分格标准表时检定证书出数值例块0~1MPa标准压力表检定证书压力实际值100KPa仪表指示值289格般惯样加100KPa仪表指针指30格
5压力表表壳反面圆孔起什作?
压力表测量气体毒液体时表壳反面安孔〔面橡胶堵死〕样弹簧连接处渗漏损坏时表壳压力安阀顶开防止壳体压力破正面玻璃伤
6检查氧气压力表油脂?
进行氧气压力表示值检定时应先检查表油脂方法先纯洁温水注入弹簧摇荡水倒入盛清水器皿中水面没彩色油影认没油脂
7精密压力表标准压力表?什特点?
精密压力表特点
(1) 精度等级较高般0604025级
〔2〕仪表非直读式等分分格值换算成相应压力值般300分格
〔3〕分度盘带镜面表盖端设调零装置零值位置外没指针限制钉
〔4〕检定条件严格检定时环境温度20±2℃〔025级〕20±3℃〔0406级〕
精密压力表做标准压力表等标准压力表
8校验压力表时常手轻敲表壳允许?
压力表校验时允许轻敲表壳必须敲击时指针变动量超允许误差绝值12轻敲表壳轻敲表壳示值标准器示值差均应符合仪表精度等级求检定点升压时轻敲读数降压时轻敲读数差应超允许根误差绝值
9电接点压力表检定时什特殊求?
电接点压力表检定时检查示值精度外需:
(1) 检查压力表电源局部外壳间绝缘电阻般应20兆欧〔工作电压500V〕
(2) 应检定信号误差方法限限信号接触指针分定三检定点〔检定点测量范围20~80间选〕求标准表读数信号示值间误差超允许根误差绝值15倍
(3)
10校验1151AP绝压力变送器时发现通电源仪表12mA输出种现象正常?〔果仪表测量范围50~150kP绝压时气压力100Kp〕
绝压力变送器测绝压力该仪表测量范围50~150kPa说输入50KPa绝压时仪表输出4mA输入150kPa绝压时仪表输出20mA仪表气压力输入气压力100kPa时仪表输出 20415050*(10050)+412mA现仪表输出正12mA正常
11压力表测量般介质时应选择
压力表测量般介质选择原择
1 压力40~0~+40KPA时宜选膜盒式压力表
2 压力40KPA时宜选弹簧压力表波纹压力表
3 压力10133KPa~0~24Mpa时宜选压力真空表
4 压力10133~0KPa时选弹簧真空表
测量特殊介质时应介质特性选响应压力表
12选压力变送器传感器?
(1) 求采标准信号时般应配压力变送器
(2) 爆炸火灾危险场应采气动压力变送器防爆型电动压力变送器
(3) 微压力测量〔加热炉锅炉烟道气压力测量〕选微压力变送器微差压变送器
(4) 粘稠易堵易结晶腐蚀性强测量介质宜选带法兰膜片式变送器采隔离措施
(5) 环境条件较测量精度求高场合采舌簧式远传压力表电阻远传压力表电感远传压力表霍尔压力变送器
13安装压力表时什情况加装冷凝弯〔圈〕?什情况采介质隔离装置?
压力表测量高60℃热介质时防止弹性元件受介质温度影响改变性般压力表前加装冷凝弯冷凝圈
压力表测量粘稠性介质时防止介质堵塞压力表弹簧般压力表前装隔离器隔离介质测介质隔开
果压力表测量腐蚀性介质时需装带插隔离器
14安装压力表时选密封垫片?
测介质低80℃2Mpa时选皮橡皮垫片低450℃5Mpa时选石棉铅垫片温度压力更高时选退火紫铜铝垫片
测量氧气压力时浸油垫片机化合物垫片测量乙炔压力时铜垫片均发生爆炸危险
15仪表引压路长度规定长?
保证仪表测量精度减少滞路应量短高温高压蒸汽充分冷凝求测量路定长度脉较介质求测量路定长度波动稳长应50m
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