【正文】 第 5章 壓力檢測及儀表 ? 壓力是工業(yè)生產中常見的過程主要參數之一，它直接影響產品的質量，又是生產過程中的一個重要的安全指標?；痣姀S中為設備的安全經濟運行，需測量壓力。 ?另外，一些不易直接測量的參數，例如，流量、液位等，往往通過壓力或壓差間接獲得。所以，壓力測量在自動化中具有特殊地位。 ?壓力計和差壓計主要是 彈性 的，低壓和試驗時用 液柱式 ；另外壓力和差壓的測量受管路限制，一般用壓力或差壓變送器將信號轉換成 電信號 進行 遠傳 。 一、基本概念 定義：壓力是指均勻而垂直作用于單位面積上的，物理學中也稱之為 “ 壓強 ” 。在國際單位制中，壓力的單位為帕斯卡 (Pa)，簡稱 “ 帕 (Pa)’。過去采用毫米汞柱，毫米水柱，工程大氣壓（公斤力 /厘米 2）。 壓力用 P表示：即 P=F/A 式中 P— 壓力， Pa； F垂直作用力， N； A受力面積， m2 1Pa=1N/m2。1kPa=103Pa。 1MPa=106Pa 壓力測量的基本知識 二、壓力的表示方法 大氣壓力：指地球表面的空氣因自重所產生的壓力。大氣壓力用 Pb表示 。 絕對壓力：以絕對真空為參考零點的壓力。 絕對壓力是指物體所受的實際壓力。絕對壓力用 pa表示 。 3：表壓力： 表壓力是指用一般壓力檢測儀表所測得的壓力，以 大氣壓力 為參考零點的壓力，用 p表示。 三者之間的關系： 見教材 p95 絕對壓力＝表壓力＋大氣壓力 表壓力＝絕對壓力－大氣壓力 P= Pa Pb 高于大氣壓的表壓力叫正壓，反之叫負壓，負壓的絕對值也稱真空。 一般的壓力檢測儀表所指示的壓力是表壓或真空度。因此，以后所提壓力，均指表壓力。 壓差： 21 ppp ???? 過去采用的壓力單位 “ 工程大氣壓力 ”（ kgf/cm2）、 “ 毫米汞柱 ” （ mmHg）、“ 毫米水柱 ” （ mmH2O）、 “ 物理大氣壓 ”（ atm）、 “ 巴 ” （ bar）、 “ PSI”等均應改成法定計量單位帕。見教材 p96表 51 ?1 kgf/cm2 = 105Pa ?1 mmH2O = 10Pa ?1 mmHg = 102Pa ?1 atm = 105Pa ?1 bar=105Pa ?1 PSI= 103Pa 三、壓力單位 ?： 通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力 ?： 利用各種形式的彈性元件，在被測介質的表壓力或負壓力作用下產生的彈性變形來反映被測壓力的大小 ?： 用壓力敏感元件直接將壓力轉換成電阻、電荷量等電量的變化 四、壓力檢測方法 ?壓力傳感器從其原理及結構來看可分為 ： 液柱式、機械式及電氣式 ?測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類： ?液柱式 ： 根據流體靜力學原理，把被測壓力轉換成液柱高度。 ?機械式 ： 根據彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉換成位移。 ?電氣式 ： 將被測壓力轉換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量。 ?活塞式 ： 根據水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞面積上所加平衡砝碼的質量。 五、壓力測量儀表的分類 液體壓力計 ?利用液柱對液柱底面產生的靜壓力與被測壓力相平衡的原理， 通過液柱高度來反映被測壓力的大小 ?優(yōu)點：結構簡單，使用方便，有相當高的準確度，在本專業(yè)中應用很廣泛 ?缺點：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數不方便 液體壓力計種類： U型管壓力計、 杯型壓力計、斜管式微壓計等。 一、 U型管壓力計 ?采用水銀或水為工作液，用 U形管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的檢測 ?被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風道各段壓力、通風空調系統(tǒng)各段壓力的測量 肘管、封液 U型管壓力計兩端差壓與液柱高度 h間有如下關系 : Δ p=p1p2=h(ρ ρ1)g =(h1+h2)(ρ ρ1)g 式中 ρ ρ1—— 封液密度和封液上面的介質密度 h—— 兩側封液的高度差 h =(h1+h2) g—— 重力加進度。 ?△ P=P1－ P2 ? =ρg(h1+h2) 提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。 當 ρ ρ1 注意事項 ?為減小毛細現(xiàn)象， U型管的內徑一般為 520mm, ，內徑最好不小于 10mm ?使用時保持垂直 ?減小兩次讀數誤差，讀數時眼睛與液面平齊，以封液彎月面頂部切線為準讀取液面高度。 ?應選擇密度小的封液，以增大左右管液體的高度差，減小讀數誤差。（水，汞，四氯化碳）。 ?當測量較大的壓力時，可采用密度較大的封液；當測量較小的壓力時，可采用密度較小的封液； 二、單管式壓力計（杯型壓力計） ?U形管壓力計要讀兩次數增大了讀數誤差，也不方便。將一邊的肘管換成大截面容器構成單管式壓力計。 原理： 大容器中封液的減少等于管中封液的增加 h2A2=h1A1 （ A1， A2,分別為管子截面積和大容器的截面積 ) 若 肘管內徑遠小于杯容器內徑，則： ?△ P=P1－ P2 ? =g(ρρ1) h2 ?單管壓力計的應用： 將數根肘管連至同一個大截面容器，則成為多管壓力計，電廠用它測爐膛和煙道各處的負壓。大容器內通大氣，各肘管連至煙道各測點，此時各肘管中的液體高度即代表各處負壓。 三、斜管式微壓計 熱力實驗中用斜管式微壓計測微小壓力、負壓、差壓。 ?測正壓，被測壓力送入大容器 ?測負壓，被測壓力送入肘管 ?測差壓，將較高壓力送入大容器，較低壓力送入肘管。 ?2212 21 s inA dh l l h lAD???? ? ?????2A1A則 Δ p=p1p2=(h1+h2)(ρ ρ1)g 且 h2=Lsinα。 h1=L A2 /A1=L(d2/D2) ?由于被測介質通常為氣體，所以 ρ1可忽略，整理得 Δ p＝ L (sinα+ d2/D2) ρ g = kL 其中 k為系數，若 α一定，則為 k常數， 則讀取 L數值表示被測差壓 Δ p。 ?優(yōu)點： ?因為 L比 h2放大了 1/sinα倍，所以讀數得相對誤差小 ?改變 α可改變 k值，但不得小于 150 ?α 微壓計測量范圍，靈敏度。 ？ 斜管式微壓計應用范圍：一般 100~2500pa 斜管式微壓計應用范圍：一般 100~2500pa ?傾斜角度越小 ， l越長 ， 測量靈敏度就越高；但不可太小 ， 否則液柱易沖散 ， 讀數較困難 ， 誤差增大 。 ?這種 傾斜管液柱式壓力計 可以測量到 微壓 。 為了進一步提高微壓計的精確度 ， 應選用密度小的酒精作為工作液體 。 四、液體壓力計的測量誤差分析及其修正 毛細現(xiàn)象。 由于毛細現(xiàn)象，管內的液柱可產生附加升高或降低，其大小與