壓力檢測儀表及變送器

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(jìn)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(jìn)行反應(yīng)。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(fù)壓下才能進(jìn)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(shè)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

2、順利地進(jìn)行，必須對壓力進(jìn)行檢測或按一定的要求對壓力進(jìn)行控制。所謂壓力p是指垂直而均勻地作用于單位面積上的力。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為p＝（3－15）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(jì)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＝1Nm2。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＝11

3、03kPa＝1106Pa工程上習(xí)慣用的壓力單位還有工程大氣壓（kgfcm2）、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）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）kgfcm2毫米汞柱mmHg毫米水柱mmH2O標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm巴bar1Pa（帕）10.01971050.751

4、021.01971010.987105110－51kgfcm2(1千克力每平方厘米)0.980710610.735561031040.96780.98071mmHg（1毫米汞柱）1.3321021.359510311.3595101.3161031.33210－31mmH2O（1毫米水柱）0.9807101040.73155610110.96781040.980710－41atm（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）1.013251051.03327601.

5、033210411.013251bar（1巴）11051.01970.751031.01971040.98691壓力檢測中，常用絕對壓力、大氣壓力、表壓（力）、負(fù)壓（力）或真空度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(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形（位移），根據(jù)彈性元件機(jī)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）是彎成圓弧形的金屬管

6、子，截面做成扁圓形或橢圓形。當(dāng)通入壓力p后，其自由端產(chǎn)生位移，但位移較小。為了增加自由端的位移量以提高靈敏度，可以采用多圈彈簧管（圖b）。2、彈性膜片膜片（圖c）由金屬或非金屬材料制成，在壓力作用下產(chǎn)生變形。此外也有用兩張金屬膜片沿周邊對焊起來，成一薄壁盒子，內(nèi)充液體（例如硅油）稱為膜盒（圖d）。膜盒常用來測量壓差。3、波紋管它是一個(gè)周圍呈波紋狀的薄壁金屬筒體（圖e），這種彈性元件變形位移大。上述各種彈性元件中，波紋管和膜片多用于低壓和

7、微壓檢測，而彈簧管則可用于高壓、中壓、低壓及負(fù)壓的檢測，特別是單圈彈簧管壓力表，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、性能可靠、維修方便及測壓范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上的應(yīng)用很廣泛。因此，下面僅以單圈彈簧管壓力計(jì)為代表加以介紹。（二）單圈彈簧管壓力表如圖3－23所示，單圈彈簧管壓力表主要由感壓元件、傳動放大機(jī)構(gòu)、指針及刻度標(biāo)尺等組成。感壓元件單圈彈簧管1是一根彎成圓弧的扁圓形或橢圓開截面的金屬管。管子的自由端B封閉，管子的另一端固定在接頭9上，當(dāng)通往被

8、測壓力p后，在壓力p的作用下使扁（橢）圓形截面趨向圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之生產(chǎn)向外挺直的擴(kuò)張變形，從而使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移，但這個(gè)位移量太小，因此，必須通過放大機(jī)構(gòu)放大最后才能進(jìn)行顯示。傳動放大機(jī)構(gòu)由拉桿、扇形齒輪及中心齒輪組成。當(dāng)彈簧管自由端向外挺直變形時(shí)，這一位移牽動拉桿2，帶動扇形齒輪3作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，從而帶動中心齒輪4及同軸上的指針5一起作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，在面板6的刻度標(biāo)尺上指示出被測壓力p的數(shù)值。由于彈簧管自由端的位移與被