压力测量仪表种类及原理

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：压力测量的仪表种类很多，常用的有：U型管压力计、倾斜式微压计和弹性压力计等。总之，发现此种现象时，应及时查明原因，排除故障后再进行测量。为了实现辊道窑合理而稳定的温度制度和气氛制度，确保辊道窑正常运转，必须对全窑压力进行测量。一般弹簧管压力计的测压范围为-105～109Pa。气体压力测量装置还有单管式压力计、环称压差计等。

压力测量的仪表种类很多，常用的有：U型管压力计、倾斜式微压计和弹性压力计等。

（一）U形管压力计

用一支弯成“U”形的玻璃管（如图7-8所示），里面注入工作介质到管的一半高度左右，将压力计垂直放置，测压时用橡皮管将U形管的一端与测压管（常选用高铝瓷管或不锈钢管）接通，测压管伸入被测气体管道或容器，另一端与大气相通，由U形管两端液柱之差就可求出被测压力的数值。

式中：P——表压力，Pa；

ρ——工作介质的密度，g/cm3；

h——工作介质的液面差，m。

图7-8　U形管压力计

对润湿管壁的工作介质（如水、酒精等）应读其液面凹入部分的数值；而对于不润湿管壁的工作介质（如水银）则应读其凸出部分的数值。

（二）倾斜式微压计

倾斜式微压计如图7-9所示。它与毕托管配套使用，可用来测量管道中气体的静压、动压、全压及窑炉系统内的压力。

图7-9　倾斜式微压计

1—可调水准螺钉；2—水准指示器；3—弧形支架；4—零位调节；
5—多向阀；6—加液盖；7—乙醇容器；8—倾斜测量管

下面对它的安装与使用要求做一简要介绍：

（1）仪表应安装在平整而无震动的地方，并严格校准水平，把测量斜管固定在弧形支架上指定的位置（斜角可变的弧形支架上有5个倾斜角位置，并刻有0.2、0.3、0.4、0.6、0.8五个常数，可根据被测压力的大小选择适当位置固定）。

（2）向宽广容器内加入相对密度为0.81g/cm3的酒精，使液面在倾斜管上的刻度线始点附近，并排尽宽广容器与斜管内的气泡，再将阀门手柄拨至“校准”处；调整好液面零位。

（3）测正压时，测压管与仪表上的“+”号接头相接通，然后将阀门柄拨至“测压”处；测负压时，测压管与仪表上“-”号接头相接通，然后将阀门柄拨至“测压”处；测压差时，将待测的高压管接在仪表“+”号接头上，低压管接在仪表“-”号接头上，然后将阀门柄拨至“测压”处；测动压时，全压管与“+”号相接，静压管与“-”号相接，同样将阀门柄拨至“测压”处。

（4）对倾斜角不可变的微压计，在倾斜测量管上的直接读数即为被测压力数，单位为Pa（这是由于已在刻度单位上换算好了，所以不必再乘以换算系数）；对于倾斜角可变的微压计，在读数时，必须将倾斜管上的显示读数乘以弧形支架上相应孔旁注明的常数，才是被测压力（或压差）的Pa值。（若用其他液体作为工作液体时，还应乘以该工作液体的密度再除以0.81。）

（5）如仪器在短期内仍需使用，则容器内所贮的酒精无须排出，但必须把阀门柄拨至“校准”处，以免酒精蒸发和密度变动；如长期不用，则需排尽容器内的酒精。

（6）在测量过程中，要经常校对倾斜管内液面的初始位置（指示液面的零位）。如果仪器与测压管接通，斜管液面并不上升，除了测点确为零压外，首先应检查连接橡皮管是否接错。此外，其他的原因有：连接橡皮管堵塞或漏气；多向阀门失灵或其中阀门孔被凡士林堵塞（这种情况新购的微压计比较多见）；在测量前仪器内的气泡没有完全排尽。总之，发现此种现象时，应及时查明原因，排除故障后再进行测量。(www.chuimin.cn)

为了实现辊道窑合理而稳定的温度制度和气氛制度，确保辊道窑正常运转，必须对全窑压力进行测量。一般情况下是选择窑墙上设置的压力测孔（有的为了方便，直接将测温孔、观察孔作为测孔）作为测点，测点应设置在关键节点处，如窑头、三带交界处、热风抽出孔附近和窑尾，其他位置根据需要可设临时测点。采用直径8～10mm细长钢管（或紫铜管），前段插入测孔，管口与窑墙内壁平齐，另一端用直径为6～8mm的胶皮管与倾斜式微压计相连进行测量。测量时测管与测孔间隙应塞紧。

（三）弹性压力计

1.膜片式压力计

膜片式压力计结构如图7-10所示，其弹性元件为波纹金属片，它的作用原理是基于被测介质通过连接管进入膜室内，由于压力的作用，迫使膜片产生位移，再经小杆、推杆传至指针，压力值在刻度盘上指示出来。其测量范围一般为0～5.88×106Pa。

图7-10　膜片式压力计及其结构示意图

1—膜片；2—凸缘；3—小杆；4—推杆；5—接头；
6—扇形齿轮；7—中心齿轮；8—指针；9—刻度盘；10—游丝

2.膜盒式压力计

膜盒式压力计由测量系统（包括接头、波纹膜盒等）、传动机构、压力指示（包括指针与度盘）和外壳所组成。膜盒式压力计如图7-11所示。它的工作原理是：仪表工作时，压力信号由导压管10将压力引入膜盒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字形杠杆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）。

图7-11　膜盒式压力计结构示意图

1—指针轴；2—游丝；3—曲柄；4—拉杆；5—支点；
6—7字形杠杆；7—膜盒；8—指针；9—刻度盘；10—导压管；11—连杆

膜盒式压力计的波纹膜盒由锡磷青铜制成，所以只能测量对铜合金不起腐蚀作用、无爆炸危险的气体。其测量范围为-80Pa～60000Pa。

3.弹簧管压力计

弹簧管式压力计是一种应用广泛的直读式测压仪表，以单圈弹簧管结构应用最多。其结构如图7-12所示。

图7-12　弹簧管压力计

1—弹簧管；2—拉杆；3—扇形齿轮；4—中心齿轮；5—指针；6—面板；7—游丝；8—调整螺钉；9—螺纹接头

被测压力由设于螺纹接头9内的管道接口引入，使弹簧管1自由端产生位移，通过拉杆2使扇形齿轮3逆时针偏转，并带动啮合的中心齿轮4转动，与中心齿轮同轴的指针5将同时顺时针偏转，并在面板6的刻度标尺上指示出被测压力值。

通过调整螺钉8可以改变拉杆与扇形齿轮的接合点位置，从而改变放大比，调整仪表的量程。转动轴上装有游丝7，用以消除两个齿轮啮合的间隙，减小仪表的偏差。一般弹簧管压力计的测压范围为-105～109Pa。

气体压力测量装置还有单管式压力计、环称压差计等。