化工测量仪表压力

F CX
(1-2-9)
F —— 轴向外力; X —— 弹性元件的变形位移;
C —— 弹性元件的刚度系数。
因为
F Ae P
(1-2-10)
Ae —— 弹性元件的有效面积; P —— 被测压力 。
则
X Ae p
C
(1-2-11)
若 Ae / C 为常数，则 X 与 P 为线性关系。
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传感器：将各种非电量的工艺参数（压力、流量、物位、温度等） 转换成为各种便于远传的电量信号。
0.14MPa压缩空气 220V（交流） 24V（直流） 标准信号：气动 20~100kPa
电动 0 ~10 mA
4 ~20 mA
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第一节 力平衡式压力变送器
测量部分（输入转换部分） 转换部分 工作原理
若PA为大气压，被测介质为气体， ρ΄ << ρ， ρ可忽略不计。则上
式可表示为：
h p
g
(1-2-3)
因工作液不同，液柱表面会
出现弯月现象。
浸润性工作液读取凹月面 的最低点；非浸润性工作液 读取凸月面的最高点。
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二、单管压力计
P (h1 h2 )g源自(1-2-4))h2g
若D＞＞d
P h2g
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三、斜管压力计
P (h1 h2 )g
因 D＞＞d ，则 h1+h2≈h2=Lsin
P Lg sin
L — 斜管内液柱的长度；
— 斜管倾斜角。
精确测量时，应考虑下降高度h1
P
(h2 h1)g (L sin
L(sin
d2 D2
)g
KL
L
减少变差。 （4） 指针、表盘 显示
原理图
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讨论
1. 弹簧管压力表的量程与哪些因素有关？ 弹簧管初始几何形状（角度、截面）、 刚度（材料、壁厚）
2. 当弹簧管刚度、几何形状确定，量程应如何调整？ 改变放大机构的放大倍数。 调整拉杆与扇形齿轮连接点（调整螺钉）
3. 具有均匀壁厚的圆形弹簧管能否作为测压元件？ 不能。
若无特殊说明，仪表显示的 测量结果均为表压或真空度。
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第一章 非远传式压力测量仪表
第一节 液柱式压力计 第二节 应用弹性变形测量压力
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第一节 液柱式压力计
U形管压力计 单管压力计 斜管压力计
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一、U型管压力计
PA ' ghA ghA pA A
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第二章 远传式压力测量仪表
概述 第一节 力平衡式压力变送器 第二节 电阻式压力传感器 第三节 电容式压力传感器 第四节 电感式压力传感器 第五节 其它压力传感器
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概述
变送器：将各种非电量的工艺参数（压力、流量、物位、温度等） 转换成统一标准信号，传送到有关仪表进行显示或控制。
第一篇 压力测量
概述 第一章 非远传式压力测量仪表 第二章 远传式压力测量仪表 第三章 压力测量仪表的选择、
校验和安装 小结
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概述
压力: 垂直均匀地作用在单位面积上的力，即压强。
P＝F／A
F——垂直作用力； A——受力面积。 法定计量单位： N/m2 帕斯卡，以Pa表示。 其它原工程常用单位：
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一、测量部分（输入转换部分）
1. 压力变送器
将被测压力通过弹性元件转换为作用在主杠杆上的力Fi ，经主杠杆 传递到转换部分。
高压－弹簧管；中压－波纹管；低压－膜片。
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2. 差压变送器
高、中、低差压变送器采用膜盒， 微差压变送器采用金属或橡胶膜片。
h1 — 大容器中工作液下降的高度； h2 — 玻璃管中工作液上升的高度。
压力P作用下，大容器内工作液下降的体 积等于玻璃管内工作液上升的体积 ，即
h1A1=h2A2
h1
A2 A1
h2
d2 D2
h2
A1 — 大容器截面； d — 玻璃管直径；
A2 — 玻璃管截面； D — 大容器直径。
P
(1
d2 D2
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二、弹性元件
弹簧管
膜片
弹性后效与弹性滞后现象
膜盒 波纹管
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三、弹簧管压力表
1、测压原理
1 2
P E
R2 bh
(1
b2 a2 ) 2
μ、E — 弹簧管材料的泊松
系数和弹性模量；
h — 弹簧管壁厚；
κ — 弹簧管几何参数，
膜盒：基座、硬芯、膜片、硅油、密封圈。 具有单向过载保护作用。
硅油：温度系数小，凝固点低(-40℃)。作 为力的传递媒质，并使膜片的运动受到阻 尼作用。
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二、转换部分
由低频位移检测放大器和电磁反馈机构组成。
工程大气压（kgf/cm2）、标准大气压（atm）： 毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）
压力单位换算关系，参见表1-1-1
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各种压力关系：
在压力测量中，有大气压力、绝对压力、表压和真空度之分。 P 表=P绝 - P大气 P真= P大气 - P绝
绝压 > 大气压，称表压或正压； 绝压 < 大气压，称真空度或负压
α、β — 与a/b比值有关的参数。
Rh a2
利用椭圆或扁圆特殊截面，受压后长轴变短、短轴变长， 从而引起自由端位移。
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2、弹簧管压力表结构
（1）弹簧管 扁平、中空，横截面为椭圆，一端固 定 ，另一端为自由端，弧度270°。 （2） 齿轮、杠杆传动机构 （3） 游丝：克服齿轮间的间隙,
A — U形管内孔截面积； ρ— 工作液的密度； ρ΄ — 被测介质的密度； g — 重力加速度； h — 左右两边液柱差，h=h1+h2 ; PA — 相对较低的压力或大气压； P — 相对较高的压力。
可得
h P PA
( )g
(1-2-2)
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U型管压力计第二页
A2 A1
因
)g
L＞h2
，则灵敏度高于单管。
常用于微小压力测量, 测量范围一般为0～2000Pa。
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第二节 应用弹性变形 测量压力
原理 弹性元件 弹簧管压力表 讨论
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一、原理
基于弹性元件的弹性特性。当弹性元件在其轴向受到外力作用时， 会产生拉伸或压缩位移，即