压力测量和流量测量

检测仪表黄勋工业仪表的分类1）按仪表使用的能源分类电动仪表气动仪表2）按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类检测仪表显示仪表集中控制装置控制仪表3）按仪表的组成形式分类基地式仪表单元组合仪表电动单元组合仪表和气动单元组合仪表两种。国产的电动单元组合仪表以“电”、“单”、“组”三字的汉语拼音字头为代号，简称DDZ仪表；同样，气动单元组合仪表简称QDZ仪表。压力的测量一压力测量的目的和意义1.工业生产过程中，许多生产工艺过程经常要求在一定的压力或一定的压力变化范围内进行，这就需要测量或控制压力，以保证工艺过程的正常进行。2.压力测量和控制可以防止生产设备因过压而引起的破坏和爆炸，这是安全生产所必须的。3.可以通过测量压力或压差测量其它物理量：温度、液位、流量和成分。二压力的概念FPSPFS－压力－均匀垂直作用力－受力面积国际单位制中压力的单位是帕斯卡Pa(N/m2)。1工程大气压(at)=1kgf/cm2=98066.5N/m2≈98kPa1标准大气压(atm)=1.013×105Pa1毫米汞柱(mmHg)=133.322Pa1毫米水柱(mmH20)=9.80665Pa绝对压力p绝单位面积所受到的力相对压力（表压）p表绝对压力与大气压之差真空度p真大气压与绝对压力之差压力的单位压力的单位绝对压力绝对压力真空度表压p绝P大＝1atmP表P真p绝流动流体（气流）的静压和总压静压气流中某一点的气体作用在通过该点并顺流线方向上无穷小和薄的壁面上的压力,也就是流动气体的真实压力。总压一束气流在没有外功的情况下,可逆的、绝热的减速到零之后气体的压力。探针（引压针)工业压力计液柱式压力计弹性式压力计电气式压力计活塞式压力计液柱式压力计工作介质：水或者水银一般用来测量较低的压力、真空或压差。结构简单、适用方便、准确度较高等量程受液柱高低的限制，玻璃管易碎、只能就地指示，不能远传。被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压力、通风空调系统各段压力的测量U型管压力计U型管压力计原理如果P2管接大气压，则所测为表压1121()(12)(1)PPghhghU型管压力计使用注意事项1.采用两边读数得到较高的准确性；2.读数时应当取弯月面中央所对应的刻度值为读数值。3.毛细现象还会引起整管液柱的上升或下降需加以修正。4.工作液体的膨胀系数较大时,温度变化时进行修正。4.安装误差：应严格铅垂位置5.传压介质误差：一般就是被测介质。U型管压力计制造简单,工作可靠,方便。不足之处是在读数时要读取两个管子的刻度值,不仅麻烦,而且两个读数过程本身就增大了带来误差的可能性。U形管压力计两肘管的内径分别为d1=6mm，d2=6.5mm，管内封液为水，被测压力作用于较细肘管，使水柱从零位下降195mm。如果以该值的2倍作为被测压力值，试确定由于没有读取较粗肘管的水柱从零位的升高值而造成的测量误差。%100PPP%001Pg2h012Pg(hh)221122dhdh212122dhhd%99.7hhhh%2121单管压力计基本原理容器一侧接较高压力,肘管一侧接较低压力.单管压力计的读数简单,但当它的测量对象有正负变化时,需要一个切换的阀门装置。1212()PPghh112211212(1)AhAhAPPghA12500AA微压计管子的内径为2～3mm,太大则读数时不易确定弯月面的位置,太小则增加毛细现象的影响;当压力很小波动时，不易读数。对α角一般要求在20～300之间,不能太小。1122(sin)FPPlgF弹性式压力计原理：弹性元件的变形为被测压力的函数,测量变形。特点：1.结构简单,使用方便,便于携带,工作安全可靠,无需反复保养,价格也比较便宜。2.可增加了记录结构、电气变换装置和控制元件。3.特殊形式的压力表还能在恶劣环境如高温、振动、腐蚀、易堵条件下工作。4.精度不太高,且需定期校验，测量弹性元件有滞后现象，频率响应低，不易测变化频繁的脉动压力。弹性元件弹簧管式压力计薄膜式压力计波纹管式压力计弹性元件特性1.弹性滞后2.弹性后效常用弹性元件使用的材料是合金钢和铜合金。普通介质：磷青铜等腐蚀性和氧介质：不锈钢、钢硅等材料弹性滞后和弹性后效在弹性式压力计工作时是同时产生的,是造成仪表误差的主要因素。弹簧管式压力计组成压力感受元件和放大指示机构工作原理分类：精度：精密、标准、普通用途：普通、氨用、氧气、船用介质环境：防暴、耐震、耐酸电气式压力计应变式；压电电阻式；电感式压力；电容式压力；霍尔片式。被测压力使应变片产生应变。应变片阻值的变化，通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，用毫伏计等显示出被测压力。传感器的被测压力可达25Mpa。传感器的固有频率在25000Hz以上，有较好的动态性能．适用于快速变化的压力测量。传感器的非线性及滞后误差小于额定压力的1％。应变片式压力传感器压阻式压力计半导体的压阻效应单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化。单晶硅材料的弹性性能很好,其转换的滞后与蠕变很小,所以转换精度较高。优点：体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快等。压电效应原理：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。压电材料：单晶体、多晶体特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广。压电式压力传感器霍尔效应在霍尔片的Z轴方向加一磁感应强度为B的恒定磁场、在Y轴方向加一外电场(接入直流稳压电源)。便有恒定电流沿Y轴方向通过。电子在霍尔片中运动时，由于受电磁力的作用，而使电子的运动轨道发生偏移，造成霍尔片的一个端面上有电子积累，另一个端面上正电荷过剩，于是在霍尔片的X轴方向上出现电位差，这一电位差称为霍尔电势。霍尔式压力计霍尔电势的大小与半导体材料、所通过的电流(一般称为控制电流)、磁感应强度以及霍尔片的几何尺寸等因素有关：式中RH—霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B—磁感应强度I—通过的电流。霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高B和I值可增大霍尔电势。但两者都有一定限度，一般I为3—20mA，B约为几千高斯，所得的霍尔电势约为几十毫伏数量级。HHURBI电容式压力计电容器的电容量：C=S/d当S或d发生变化时，电容量发生变化。压力表的选用被测介质压力大小测量微压（几百至几千帕），宜采用液柱式压力管表或膜盒压力计；高压（50kpa)，需用弹簧管压力表1.仪表类型的选用被测介质性质稀硝酸、酸、氨及其它腐蚀性介质选用防腐压力表：不锈钢膜片压力表易结晶、黏度大的介质选用膜片压力表；氧、乙炔：专用压力表普通压力计的弹簧管多采用铜合金(高压的采用合金钢),氨用压力计弹簧管的材料却用碳钢,不允许采用铜合金。仪表使用环境爆炸性气氛环境，电气压力表：防暴型机械振动强烈场合：船用压力表温度特高或特低环境：温度系数小的敏感元件仪表输出信号的要求只需就地观察：弹簧管压力计需远传：电气式压力计，如霍尔压力计需报警:带接点的压力计需检测快速变化的压力：压阻式压力计管道水流压力或压力脉动频率较高：电阻应变式压力计在测量稳定压力时,最大工作压力不应超过量程的2/3;测量脉动压力时,最大工作压力不应超过量程的1/2;测量高压时,最大工作压力不应超过量程的3/5。一般被测压力的最小值应不低于仪表量程的1/3。应首先满足最大工作压力条件。我国出厂的压力检测仪表有统一的量程系列：1kPa、1.6kPa、2.5kPa、4.0kPa、6.0kPa以及它们的10n倍数2.仪表测量范围的确定例：就地测量某储气罐压力,气罐的最大压力为0.5MPa,要求最大测量误差小于0.02MPa,请选择一压力表的测量范围。解：一般可选用弹簧管式压力计。因为所测压力的变化较为平稳,所以被测最大压力不应超过仪表测量上限值的2/3，即测量仪表的上限为0.75MPa但在标准系列中无0.75MPa的测量范围,我们应该选大于而且接近于0.75MPa的值，因此所选测量范围为0～1MPa。3.仪表精度级的选取根据工艺生产允许的最大绝对误差选定的仪表量程,计算出仪表允许的最大引用误差，在国家规定的精度等级中确定仪表的精度。我国压力表精度等级为：0.005、0.02、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4.00.35以上为校验用标准表例某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa，要求测量误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察,并能实现高低限报警,试正确选用一台压力表,指出型号、精度与测量范围。解：往复式压缩机的出口压力脉动较大,仪表的上限值为28×2=56MPa就地显示及能进行高低限报警的要求，查用YX-150型电接点压力表,测量范围为0～60MPa。25/601/3,被测压力的最小值不低于满量程的1/3，条件满足。精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。选择的压力表为YX-150型电接点压力表,测量范围为0～60MPa,精度等级为1.5级。(Y一压力;X一电接点;型号后面的数字表示精度等级)。根据测量误差的要求,可算得允许误差为11001.760％＝％压力计的安装取压口的选择应能代表被测压力的真实状况，安装式应注意取压口的位置和形状。取压口的位置1）取压点应在被测介质流动的直线管道上，远离局部阻力件，不要在管路的拐弯、分叉、死角或其它能形成漩涡的地方。压力取源部件应安装在流束稳定的地方，同一管道上测温和测压时，压力取源部件应安装在温度取源部件的上游，以免产生涡流而影响取压。一、取压口的选择2）取压口位置应使压力信号走向合理，以避免发生气塞、水塞或流入污物：测量带有灰尘、颗粒、沉淀物物料的压力时，垂直和倾斜的设备管道上，取源部件应倾斜向上安装。水平管道上宜顺物料流束成锐角安装。气体压力管道上半部液体压力管道的下半部与管道的水平中心线成0～45°的范围。蒸汽压力上半部下半部与管道的水平中心线成0～45°的范围。3）取压口应无机械振动或振动，不至于引起测量系统的损坏4）测量差压，两个取压口应在同一水平面上。以避免产生固定的系统误差。5）导压管最好不伸入被测对象内部。取压口的位置不应超过设备或管道的内壁。当一定要插入对象内部时，其管口平面应严格与流动方向平行。其它放置会得出错误的测量结果。6）温度高于60度的液体、蒸汽或可凝性气体的压力测量，就地压力表的取源部件应带有冷凝管。取压口的形状取压口一般为垂直于容器或管道内壁面的圆形开口，取压口的轴向尽可能第垂直于流线，偏斜不得超过5°～10°。取压口应无明显的倒角，表面应无毛刺和凹凸不平。口径在保证加工方便和不发生堵塞的情况下应尽量小，但在压力波动比较频繁的动态性能要求高时可适当加大口径。1)导压管粗细要合适,一般内径为6～10mm,长度应尽可能短。（D14*2D18*3高压壁厚增大）2)导压管应垂直或倾斜敷设，不得有水平段。1：10～1：203)当被测介质易冷凝或冻结时,必须加设保温伴热管线。4)取压口到压力计之间应装有切断阀。5）引远导压管应尽可能短。介质气体，最高点排气装置。液体介质有污物，管路最低位置设排污装置二、导压管敷设压力计应安装在易观察和检修的地方。测量高压安装时表壳应向墙整或无人过之处。压力计的连接处,根据被测压力的高低和介质性质选择适当密封片。测量腐蚀介质，安装隔离罐。安装地点应力求避免振动和高温影响。隔热板、回转冷凝管、阻尼装置。三、压力表的安装流量的测量流量：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小,即瞬时流量。总量：某一段时间内流过管道的流体流量的总和,即瞬时流量在某一段时间内的累计值。测量流体流量的仪表一般叫流量计；测量流体总量的仪表常称为计量表。MQ工艺流程管道的常用流速(1)流速、管道、流量的分类流速低流速:小于1m/s普通流速:2～5m/s高流速:大于10m/s管径小管径:4～50mm中管径:50～150mm大管径:150mm以上流量微流量:小于60l/h小流量:60l/h～2