项目二 压力测量 任务十三 弹性式压力计n 弹性压力计是根据弹性元件受到压力作用后，所产生的变形与 压力大小具有一一对应的确定关系的力平衡原理进行压力测量的。 u 弹性元件相关概念 n1.弹性元件n 是指在受到外力作用时产生变形，而撤去外力后能够恢复原状的 元件。n2.输出特性n 弹性元件在被测压力px(差压)的作用下，产生弹性变形，同时 它又力图恢复原状，产生反抗外力作用的弹性力F，当弹性力与作用 力平衡时，变形停止。弹性变形与作用力具有一定的关系，从而得 知被测压力的大小。n变形位移X与弹性力F、被测压力px有如下关系：n F=f(px) 或 X=f(px) n以上两式称之为弹性元件的输出特性，简称输出特性。 n3.刚度和灵敏度n 使弹性元件产生单位变形所需要的负荷压力、力)称为弹性元件 的刚度；反之，在单位负荷作用下所产生的变形(力、位移)称为弹性 元件的灵敏度。n4.弹性迟滞和弹性后效 n 给弹性元件施加压力和减小压力时，输出特性曲线不重合的现象 ，称为弹性元件的迟滞，简称弹性迟滞。n 当弹性元件加压和减压到某一值时，弹性变形不能同时达到相应 稳态值，而是要经过一段时间后(有时多达几分钟，甚至几天)才能达 到相应有的稳态值，称为弹性后效，简称弹性后效。弹性迟滞和弹性 后效在实际工作中是同时产生的。一、弹簧管压力计n弹簧管压力表是一种应用非常广泛的压力表，通常用于测量真空 或0.11000Mpa的压力。n 弹簧管是压力表中的敏感元件，它是一根弯成圆弧形或螺旋形的 金属管，管子截面是扁圆形或椭圆形的。n 弹簧管的开口固定在仪表的接头座上，称为固定端，被测介质由 固定端引入弹簧管内。弹簧管的另一端封闭，称为自由端，自由端与 仪表的机械传动机构相连。当弹簧管压力表内通入被测介质时，弹簧 管受压变形，自由端位移，再通过机械传动机构带动压力表的指针偏 转，指示被测介质的压力。方形管受力变形原理示意图 椭圆形截面的弹簧管当弹簧管中通入正压时（大 于大气压），弹簧管的截面 是椭圆形的，和方形管变形 相似，椭圆形截面有变成圆 形的趋势，即长轴变短和短 轴变成长。 弹簧管在通入正压时的 变形是自由端外伸。 同理可以理解当通入的 压力是负压时,自由端 会向内移动。 弹簧管的中心角变化 就代表外界压力的变化 。 越大同样压力引起的 中心角变化就越大, 所以要提高测量的灵敏 度可以使用多圈弹簧管 压力表；另外与b 也成正方向变，即弹簧 管越扁通入压力后变形 越明显。n单圈弹簧管压力表是电厂中常见的一种压力表，其机械传动有两 种形式，一种是杠杆传动。这种弹簧管自由端的位移通过杠杆直接带 动指针转动，指针的最大转角为1800，通常为900。这种压力表结构 简单、抗振性能好、适合于测量脉动压力，但受转角偏小的限制灵敏 度不高。n n 另一种是利用齿轮传动，。弹簧管的自由端通过拉杆4带动扇形齿 轮5转动，扇形齿轮推动和指针固定在一个轴上的小齿轮10转动，指 针在标尺上指示被测压力。游丝6用来消除齿轮传动间隙引起的示值变 差。这种压力表不适用于测量波动大的压力。二、膜片式差压计（差压 变送器）1高压切断阀（红色） 2低压切断阀（黑色） 3平衡阀（黑色） 4高压室 5低压室 6膜片 7非磁性不锈钢连杆 8磁性材料铁心 9差动变压器初级线圈 10-差动变压器次级线圈 11非磁性材料密封套管 12单向受压时保护阀 13单向受压时的保护用密封环这种差压变送器主要是由一组阀门、 测压容室和差动变压器三部分组成。 测压容室用中间的波纹膜片将正负压 室隔开，正负压室和能产生压差（如 流量测量孔板两侧）的装置连通，由 于两侧压强不同，作用在相同面积（ 波纹膜片的两侧面积）上的压力就不 同。正压室产生的总压力大于负压室 的总压力，所以波纹弹性膜片变形向 左移动，带动磁性材料铁心8也向左移 动，移动的距离和压差有关，压差越 大移动的距离越大。移动距离会改变 差动变压器二次线圈的电压，通过差 动变压器将压差转换成电信号，因此 ，膜片式压力计是一种能产生电信号 的仪表。可以远传到控制室或其它参 数集中处理的地方。三、膜盒微压计膜盒微压计常用于火电厂锅炉风烟系统的风、烟压力测量及锅炉 炉膛负压测量。仪表工作时，压力信号由导压 管10将压力引入到膜盒7内， 膜盒形状是上下面积大而侧面 积小，上下受压力大于侧面压 力，所以扁形的膜盒有变圆的 趋势，当膜盒下部侧面固定不 动时，只能是上侧面向上移动 。通过膜盒上的膜盒杠杆推动 7字型杠杆6绕支点5逆时针转 动，又通过拉杆4和曲柄3带动 指针8的转动，从而进行压力 指示。其中曲柄3和拉杆4是铰 接（接点可转动）。 四、弹性压力表的使用与安装n1.弹性压力表的量程选择n 使用弹性压力表测量压力，首先要根据生产过程提出的技术要求 ，合理地选择压力表的型号、量程和精度等级。我国的测压仪表标尺 上限的刻度值为1.010n、1.610n、2.510n、4.010n、 6.310nMPa。n 为了保证弹性元件在弹性形变的安全范围内工作，选择压力表量 程时，要考虑被测测压力的变化情况。n 一般在被测压力较稳定的情况下，被测压力的最大数值不应超过 仪表量程上限的2/3。若被测压力波动较大时，则被测压力的最大数 值应不高于仪表量程上限的1/2。同时，为了保证测量的准确度，被 测压力的最小数值应不低于仪表示值范围的1/3。即被测压力p应满足 下列范围：n测量平稳压力 测量波动压力 n2.弹性压力表的精度等级n 测压仪表的精度等级是按国家标准系列化规定和仪表的质量确定 的。目前我国规定的精度等级，标准仪表 0.05,0.1,0.16,0.2,0.25,0.35；工业仪表有0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等 。实际选用时应按被测参数的测量误差要求和仪表的量程范围来确定 。n例已知某测点压力约为100MPa，要求测量误差不允许超过4Mpa，试 确定测压仪表的标尺上限值和精度等级。n解（1）若属平稳压力，可得n MPan 此外 MPan根据以上计算范围，选用标尺上限系列值：n 0160 MPa或0250 MPan（2）若属波动压力，可得n MPan根据这个范围，选用标尺上限系列值：n 0250 MPan3.弹性压力表的安装n 为了保证压力的准确可靠和使用安全，必须正确安装使用弹性压力 表，弹性压力表安装时应注意以下几点：ua.取压点的选择必须保证仪表所测的是流体的静压力，因此取压点要 选择在其前后有足够长直管的地方。在安装时，应使压力信号管的端 面与管道或开口的内壁保持平齐，不应有凸出物和毛刺。nb.安装地点应力求避免振动和高温的影响。nc.测量蒸汽压力时，压力表前应加装凝汽管，以防高温蒸汽与弹性元 件直接接触，。对于有腐蚀性介质的流体，在压力表前应加装充有中 性液体的隔离罐。nd.取压点与压力表之间应加装切断阀，以备检修压力表时使用。