壓力檢測儀表及變送器

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1、第一節(jié)　壓力檢測儀表及變送器一、概述在化工、煉油等生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對壓力和真空度進行檢測和控制。根據(jù)生產(chǎn)過程的不同要求有的需要檢測比大氣壓力高很多的高壓，例如高壓聚乙烯要在150Mpa的壓力下進行反應。而有的生產(chǎn)過程卻需要檢測比大氣壓力低的真空度，例如煉油廠的減壓蒸餾則需要在一定的負壓下才能進行正常操作。此外，通過檢測壓力還可以間接測量液位的高低、流量的大小等，也可以判斷設備的工作善。因此，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、確保生產(chǎn)安全順利地進行，必須對壓力進行檢測或按一定的要求對壓力進行控制。所謂壓力p是指垂直而均勻地作用于

2、單位面積上的力。其數(shù)學表達式為p＝　　　　　　　　　　　　　　　　?。?－15）式中p為壓力，F(xiàn)為垂直作用力，S為受力面積。在國際單位制（代號SI）和我國法定計量單位中規(guī)定，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，符號Pa，它表示每平方米的表面上垂直作用1牛頓的力，即1Pa＝1N/m2。由于帕的單位太小，因此，工程上還常用千帕（kPa）和兆帕（MPa）壓力單位，它們之間的關(guān)系為：1Mpa＝1×103kPa＝1×106Pa工程上習慣用的壓力單位還有工程大氣壓（kgf/cm2）、標準大氣壓（atm）、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）

3、等，按照有關(guān)規(guī)定，這些單位已不再使用，但為了解這些單位與國際單位制中壓力單位的關(guān)系，列出表3－5供參考。表3－5　各種壓力單位換算表單位名稱帕（斯卡）PPa千克力每平方厘米（工程大氣壓）kgf/cm2毫米汞柱mmHg毫米水柱mmH2O標準大氣壓atm巴bar1Pa（帕）10.0197×10-50.75×10-21.0197×10-10.987×10-51×10－51kgf/cm2(1千克力每平方厘米)0.9807×10610.73556×1031040.96780.98071mmHg（1毫米汞柱）1.332×1021.3595×

4、10-311.3595×101.316×10-31.332×10－31mmH2O（1毫米水柱）0.9807×1010-40.731556×10-110.9678×10-40.9807×10－41atm（1標準大氣壓）1.01325×1051.03327601.0332×10411.013251bar（1巴）1×1051.01970.75×1031.0197×1040.98691壓力檢測中，常用絕對壓力、大氣壓力、表壓（力）、負壓（力）或真空度等概念，它們各自的意義及相互之間的關(guān)系為絕對壓力p絕：是指物體上所受的實際壓力（包含大氣

5、壓力）。大氣壓力p大：是空氣柱形成的壓力。表壓p表：是指高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即p表＝p絕－p大負壓p負：是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對壓力之差，即p負＝p大－p絕絕對壓力、表壓、負壓和大氣壓力的關(guān)系如圖3－21所示。檢測絕對壓力的儀表稱為絕對壓力表，檢測表壓的儀表稱為壓力表。真空空用低于大氣壓力的數(shù)值表示，絕對壓力為零的表示為絕對真空。檢測負壓的儀表稱為真空表，既能檢測表壓又能檢測負壓的儀表稱為壓力真空表。由于各種工藝設備本身就處于大氣之中，因此工程上多采用壓力表或真空表測量各種設備的壓力，只要無特殊要求，一

6、般采用表壓加大氣壓力的方法來求得被測壓力的絕對壓力值。檢測壓力的儀表類型很多，如果按其轉(zhuǎn)換原理的不同，大致可分為以下四類：（一）液柱式壓力計它是根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來進行測量。利用這一原理檢測壓力的儀表有U型管壓力計、單管壓力計及斜管微壓計等。（二）彈性式壓力表及壓力變送器它是基于彈性元件受壓后產(chǎn)生的彈性變形位移與被測壓力間呈一定關(guān)系的原理制成的。例如，單圈（或多圈）彈簧管壓力表、膜片（或膜盒）壓力表及波紋管壓力表等。如果通過波紋管（測低壓）或單圈彈簧管（測中、高壓）把所測壓力轉(zhuǎn)換為20～100kPa統(tǒng)一

7、標準的氣壓信號或0～10mA的直流電流信號輸出則為氣動或電動壓力變送器。壓力變送器輸出的標準信號可以送往顯示儀表進行壓力顯示；也可以送往調(diào)節(jié)器，作為自動控制的依據(jù)。有關(guān)十四行詩為送器的工作原理，將在差壓變送器一節(jié)予以介紹。（三）電氣式壓力計它是通過機械和電氣元件把被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進行測量的儀表，例如應變片式、霍爾片式、電容式、電阻式等電氣式壓力計。（四）活塞式壓力計它是根據(jù)水壓機流體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加砝碼的質(zhì)量來進行測量的。這是一處標準儀器，通常用來對彈簧管壓力表進行校驗或刻度。二、彈性式壓力表（

8、一）彈性元件彈性元件是彈性式壓力表的感壓元件，它在受到壓力作用時產(chǎn)生相應的彈性變形（位移），根據(jù)彈性元件機械位移的程度來度量壓力的大小。對于不同的測壓范圍，所用的彈性元件也各不相同，常用的彈性元件有如圖3－22所示的幾種類型。1、彈簧管單圈彈簧管（圖a）是彎成圓