压力测量仪表原理及结构

压力表工作原理及结构用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力，又称压强。压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装置。仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压(习惯上称真空)和差压。图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。工程技术上所测量的多为表压。压力的国际单位为帕(Pa)。压力的其他单位还有：工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。压力是工业生产中的重要参数。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽(-0.1～1500兆帕)，是压力测量仪表中应用最多的一种。一、压力表1.1、压力表的工作原理弹簧管压力表又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装置时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高（如0.25级以上）的弹性式压力测量仪表中，弹性元件多用恒弹性合金以至石英玻璃制成。传动机构的轴孔中镶嵌宝石轴承或滚动轴承。度盘标尺长，有的还能进行数字显示。1.2、压力表的结构弹簧管式压力表主要由带有螺纹接头的支持器、弹簧管、拉杆、调节螺钉、扇形齿轮、小齿轮、游丝、指针、上下夹板、表盘、表壳、罩壳等组成。传动机构中的各零部件的作用：拉杆的作用是将弹簧管自由端的位移传给扇形齿轮；扇形齿轮的作用是将线位移转换成角位移，并传给小齿轮；小齿轮的作用是带动同轴的指针转动，在刻度盘上指示出被测压力值；游丝的作用是使扇形齿轮和小齿轮保持单向齿廓接触，消除两齿轮接触间隙，以减小来回差；调整螺钉即改变调整螺钉的位置，用以改变扇形齿轮短臂的长度，达到改变传动比的目的；上下夹板即用以将上述部件固定在一起，组成一套传动机构。1.3、压力表的分类：常用弹簧管仪表的型号、规范与精度如下表所示：表1类别型号精度等级规范（MPa）压力真空联成普通型YZYZ1,1.522.5压力:0—0.1、0.16、0.25、0.4、0.6、1、1.6、2.5、(30)、精密型YJZJ/16(0.1)0.25(0.2)4.6、10、16、25、40、60等.真空:0--0.1、联成:-1—0—0.16、0.25、0.4、0.6、1、2.5等.标准型YBZB/0.250.40.6电接点型YXZXYZX1.52.5Y—压力表Z—真空表YZ—联成表这些均为普通型，即径向无边结构。YX—电接点压力表ZX—电接点真空表YZX—电接点联成表1.4、精度要求：仪表的等级以仪表允许的最大基本误差的百分数数字部分表示。它表示仪表测量正确度和灵敏度的高低，所谓仪表的基本误差是指在被测量压力均匀变化时所测定的误差，并需满足以下条件：装于正常的工作位置，一般应处于垂直状态。仪表的环境温度为：0.16级为20±2℃0.25-0.5级为20±3℃1.0—4.0级为20±5℃1.5、技术要求：1.5.1压力表的部件应装配牢固，不得有影响计量性能的锈蚀、裂纹、孔洞等缺陷。1.5.2测量气体的压力表背面应有安全孔，孔上需有防尘装置。1.5.3压力表的指针应伸入所有的分度线内，其指针指示宽度不小于最小分度PT的1/5，指针与平面距离应在1-3mm范围内，外径200mm以上的仪表其指针与分度盘平面距离在2-4mm范围内。1.5.4压力表的封印装置在不损坏封印情况下，应不能触到内部机件。1.5.5压力表处于工作位置，在未加压力或未疏空时，在升压检定前和降压检定后，其指针指示应定在零值上。1.5.6压力表的准确度等级和最大允许误差应符合下表中规定：1.5.7压力表的回程误差不应超过最大允许基本误差的绝对值。1.5.8压力表在轻敲表壳后，其指针示值变动量不得超过最大允许基本误差绝对值的1/2。1.5.9压力表指针的移动，在全分度范围内应平稳，不得有跳动或卡住现象。表2精密表的准确度等级和允许误差准确度等级0.060.10.160.250.40.6允许误差%（按测量上限的百分数计算）±6±0.1±0.16±0.25±0.4±0.6表3一般弹簧管表的准确度等级和允许误差准确度等级允许误差%（按测量上限的百分数计算）零位测量上限的(90～100)%其余部分带止销不带止销11±1±1.6±11.6(1.5)1.6±1.6±2.5±1.62.52.5±2.5±4±2.544±4±4±4使用中的1.5级压力表允许误差按1.6级计算，准确度等级可不更改。1.6、检修项目与质量要求外观检查与检修1.6.1压力表表盘应平整清洁，玻璃完好，嵌装严密；分度线、数字以及符号等应完整、清晰。测量特殊气体的压力表，应有明显的相应标记；1.6.2压力表接头螺纹无滑扣、错扣，紧固螺母无滑牙现象；1.6.3压力表指针平直完好，轴向嵌装端正，与铜套柳接牢固，与表盘或玻璃面不碰擦。1.6.4弹簧管压力主要机械部件的检查1.6.5游丝各圈间距均匀、同心平整，其表面应无斑点和损伤。上下夹板中心齿轮1.6.6扇形轮拉杆锁眼等各部件应清洁，无明显的磨损。弹性测量元件应无锈斑、变形和泄漏；1.6.7机械部件组装后，紧配合部件应无松劲；可动部件应动作灵活平稳。各轴孔中加少量钟表油；1.6.8电接点压力（真空）表的报警接点无明显斑痕和烧损。1.6.9调校前校验在校准低量程压力表时，应注意消除液柱差影响；若有水柱修正的压力表，校准时应加上水柱的修正值；1.6.10检查过程中，观察仪表是否有泄漏、卡、指针跳动等现象，并作好记录；1.6.11压力表解体检修后，应作耐压试验，试验值应符合表14要求。表4压力表耐压试验值名称压力表真空表压力真空表耐压试验值（kPa）测量上限值-93.3测量上限或下限值耐压时间（min）533质量要求数值变化小于耐压试验值的1%视为合格1.6.12校验：（1）校验所需仪器：标准器、压力校验器、气体压力源、真空泵、兆欧表、隔离器、发迅设备以及合适的活扳手、起针器、螺丝刀等。（2）选定校验点读取仪表示值时，应先加信号按被试表读取示值，当达到校验点后再读取标准值。当使用活塞压力计时，则此砝码所示值为标准丁点校验。（3）校验点的选定一般不少于5点，其中包括零点和最大点。如使用中不能达到最大量程，可从实际出发，校验至足够使用的最大范围均可，但在校验报告中注明，对主要仪表，其使用范围加校一至二点。（4）校验前做一般性检查，符合下列要求时，方可进行校验，否则先做检修处理，一般性检查应达到的具体条件如下：（5）仪表刻度盘平整清洁，分度、数字、符号完整清晰，表盘分度标尺均匀分布，中心角一般为270°，标有数字的分度线宽度不超过下表规定：表5表壳外径表盘标示数字的分度线宽度40601000.50.70.7150（160）2002501.21.62.0（6）玻璃完好整洁,嵌装严密,无反光及影响读数的缺陷。（7）仪表接头螺丝无滑扣，仪表六方接头平面完好，无严重滑方现象。（8）仪表指针平直完好，嵌装规范，与铜套铆合牢固，与表盘或玻璃不蹭不刮。（9）电接点装置外观完好，接点无明显斑痕、缺陷，明显部分标有电压和接点电数值，拔针器好用，信号引出接线端子完好，螺丝齐全并有完好的外盖。1.6.13校验方法和步骤：与标准表比较法：（1）将标准表和被校表垂直装在符合要求的实验台上，压力为零时，校准零点：有零点限止钉的仪表，其指针应靠在限止钉上。无零点限止钉的仪表，其指针应在零点分度线宽度范围内；（2）观察仪表指针位置，然后均匀升压，正确读取被校表与标准指示值（指针与镜面指针影子成一条直线），依次类推校其他点，当校完测量上限后，继续加压略超上限，耐压3分钟，记录压力变化值。（3）仪表的示值误差，轻敲前后均应不大于仪表的允许误差。精密表的准确度等级和允许误差见表6，一般弹簧管表的准确度等级和允许误差见表7。表6精密表的准确度等级和允许误差准确度等级0.060.10.160.250.40.6允许误差%（按测量上限的百分数计算）±6±0.1±0.16±0.25±0.4±0.6表7一般弹簧管表的准确度等级和允许误差准确度等级允许误差%（按测量上限的百分数计算）零位测量上限的其余部分带止销不带止销(90～100)%11±1±1.6±11.6(1.5)1.6±1.6±2.5±1.62.52.5±2.5±4±2.544±4±4±4使用中的1.5级压力表允许误差按1.6级计算，准确度等级可不更改。（4）仪表的回程误差轻敲前后均应不大于仪表的允许误差；仪表的轻敲位移差，当轻敲表壳后，指针示值变动量应不大于仪表允许误差绝对值的1/2。（5）逐步减压，依次校验下行程的各点。（6）注意：在被校表上加压（校验点），读取标准表指示值为实际测量值。用活塞式压力计校验压力表（标准砝码的比较法）。1.6.14带电接点信号装置压力表的校验：压力表的电气部分与表壳之间的绝缘电阻在环境温度5--35℃，相对湿度不大于85%时，应小于20MΩ。将压力表安装在校验器上，用拨针器将两个信号接触指针分别拨到上限及下限以外，然后进行示值检定，示值检定合格后，进行信号误差检定，标准器的读数与信号指针示值间的误差不得超过最大允许基本误差绝对值的1.5倍。1.6.15结果处理：经检定合格的压力表应予封印或发给合格证，必要时，封印的同时也发给合格证。经检定不合格的压力表，允许降级使用，但必须更改准确度等级标志。1.6.16设备的常见故障的原因分析及处理：（1）仪表在运行过程中常出现的故障现象有：变差大或指示误差大，压力表跳跃转动，中心齿轮与扇形齿轮转动不灵活和游丝变形等现象。（2）变差大的原因有：（2.1）机构有磨损或上下夹板错位，引起轴的倾斜。（2.2）锁子松晃，轴眼磨大，连接松动。（2.3）传动机构不清洁。（2.4）游丝紊乱或不清洁，使弹性改变。（2.5）弹簧管弹性滞后大。（2.6）指示误差大的主要原因有：（2.7）指针与中心轴松脱。（2.8）指针与铜套松脱，指针与表盘及玻璃碰蹭。（2.9）刻度与轴不同心。（3）压力表跳跃转动主要原因有：（3.1）自由端与连杆结合过紧。（3.2）连杆与扇形齿轮连接滑块压的过紧，使连杆转动卡涩。（3.3）扇形齿轮与中心齿轮和夹板结合面不平行或有损伤，啮合太紧，以致卡住。（3.4）中心齿轮与扇形齿轮转动不灵活：（3.5）齿轮咬合过紧。（3.6）齿轮间污物太多。（3.7）中心齿轮不同心。（3.8）扇形齿轮平面与中心齿轮不互相垂直。（3.9）轴孔太小。1.6.17、游丝调整：当游丝变形紊乱时，用夹嘴钳将其两端的销子拔下，取下游丝放在白纸上，用两把弹力较松的镊子调整，一把夹住游丝规矩的点，另一把夹住间距大或小的，向里或向外的平整游程，细心修整，使游丝均匀圆滑。如果游丝由于受热或扭曲过度，而造成严重变形时，应予以更新。当示值的增长不成正比例情况下，当压力为最大量程的一半时，弹簧管自由端所引拉杆与扇形齿轮的中心线成90°，此时螺丝应在滑槽的中部，若大于或小于90°，就会使指示产生非线形误差，为此，必须调整拉杆与扇形齿轮的夹角。旋转底板法：若仪表示值前大后小，旋松底板固定螺丝，将底板向反时针方向旋转；若仪表示值前小后大，旋松底板固定螺丝，将底板向顺时