Каким прибором измеряется избыточное давление и разряжение
Содержание статьи
11 Приборы для измерения давления, разрежения
Б 2.3 Приборы для измерения давления, разрежения
Единицы измерения .
За основную единицу измерения давления принята техническая атмосфера, равная давлению, которое испытывает 1 см2 плоской поверхности под действием равномерно распределенной перпендикулярной к поверхности нагрузки в 1 кГ. Эту единицу сокращенно называют кГ/см2.
F=1кГс
S=1см2
В качестве единиц измерения давления также принимаются:
— метр водяного столба (м. вод. ст);
— миллиметр водяного столба (мм вод. ст);
Эти единицы давления связаны следующими соотношениями:
— 1кГс/ см2 =735,56 мм рт ст при 00 1МПа-10 кГс/ см2
— 1кГс/см2=10 м вод. ст при40 1КПа-100 кГс/ см2
— 1кГс/см2=10 000 кГс/м2 1Па-
— 1кГс/см2=0,9678 атм.
1 атм=1,0332кГс/ см2=10,332 м вод ст при40С
При измерения давления различают абсолютное давление Ра, избыточное давление — Р и разрежения — Рh.
Под абсолютным давлением подразумевается полное давление, под которым находится жидкость, пар или газ.
— Абсолютное давление — Ра=Р+Рб
— Атмосферное давление — Рб=Ра-Р
— Избыточное давление — Р=Рб+Ра
— Разрежение — Рh=Рб-Ра
Для измерения давления различают следующие средства измерения:
манометр — измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давления в том числе:
манометр абсолютного давления — для измерения давления отсчитываемого от абсолютного нуля;
манометр избыточного давления — для измерения разности между абсолютным давлением измеряемой среды и давлением окружающей среды, как правило равным атмосферному;
вакууметр — для измерения давления разреженного газа;
мановакууметр — для измерения избыточного давления и давления разреженного газа;
дифференциальный манометр — для измерения разности двух давлений.
По принципу действия различают следующие виды манометров:
— жидкостные (U-образные, колокольные, компрессионные и др);
— грузопоршневые;
— деформационные (мембранные, сильфонные, трубчато-пружинные, с вялой мембранной);
— электрические (емкостные, пьезоэлектрические, сопротивления);
— ионизационные (электронные, магнитные электроразрядные, радиационные);
— термокондуктометрические (терморезистивные, электрические);
— комбинированные (тензорезистивные — комбинация деформационного с плоской двухслойной мембраной и электрического тензосопротивления и др.).
Для измерения давления, разрежения и разности давлений в промышленных условиях наибольшее распространение получили деформационные манометры. Они охватывают диапазоны измерений от 0¸160 Па до 0¸1000 Мпа. Они выпускаются показывающими и самопишущими. Кроме того выпускаются измерительные преобразователи, которые линией связи соединены с показывающими вторичными приборами, расположенными на щитах управления. Диапазон измерения (разница между значениями давления, соответствующими нижнему и верхнему пределам измерений) манометров, вакууметров и мановакууметров определяется рядом:
1:1,6; 2,5; 4 и 6×10n
где n — любое целое положительное или отрицательное число. Для дифманометров вместо 6 берется 6,3.
Для уменьшения относительной погрешности измерения, диапазон измерения прибора или измерительного преобразователя должен выбираться таким образом, чтобы номинальное давление было не менее 3/4 диапазона измерения при мало меняющемся давлении и не менее 2/3 в случае переменного давления.
Манометры и измерительные преобразователи (рис. 12, 13, 14) устанавливаются как правило вблизи точек измерения (отбора давления) в местах удобных для обслуживания. Исключения составляют средства измерения давления систем внутриреакторного контроля и ряда других систем АЭС, которые располагаются на значительном расстоянии от точек отбора. При несоответствии уровней расположения точек отбора давления и манометров возможно возникновение систематической погрешности, вызванной давлением столба жидкости в импульсной линии.
Установка манометров, отбор давления и прокладка импульсных линий регламентируется внутриведомственными нормами и типовыми чертежами. Эти документы устанавливают, как должны подключаться манометры и измерительные преобразователи к точкам отбора давления в зависимости от рода измеряемой среды, температуры, давления, диаметра трубопровода, степени запыленности, агрессивности, вязкости и других условий, которые влияют на нормальную работу всей установки для измерения давления.
Вспомогательные устройства к средствам измерения давления, разрежения и разности давлений.
Для предохранения внутренней полости чувствительного элемента от попаданий измеряемой среды (агрессивной, горячей или кристаллизующей), а также от попадания сред, несущих твердые частицы или сред, из которых выпадают осадки, применяются разделительные сосуды и мембранные разделители.
Разделители типов РМ5319 и РМ5320 рассчитаны на давление 2,5МПа (25 кГс/см2), а РМ5321 и РМ5322 — на давление 4¸60 МПа (40¸600 кГс/см2).
Разделители РМ5320 и РМ5322 выполняются с открытой мембраной для кристаллизующихся, выделяющих осадки или несущих твердые взвешенные частицы сред. По специальному заказу сторона мембраны, соприкасающаяся с измеряемой средой, может быть покрыта пленкой фторопласта, а прокладка изготовлена из фторопласта.
Дополнительная погрешность измерения, вносимая разделителями, не должна превышать ±1%.
Самыми распространенными приборами давления в нашей промышленности и на АЭС являются манометры, далее преобразователи давления Caпфиp 22. Вот об этих двух приборах мы и поговорим подробнее.
Манометры с одновитковой трубчатой пружиной предназначены для измерения избыточного давления (рис. 15).
Рис. 12. Схема трубных соединений манометров, установленных на щите или расположенных в удалении от места отбора давления для измерения давлений агрессивной или вязкой жидкости. Прибор выше отборного устройства.
Рис. 13. Схема трубных соединений манометров, установленных на щите или расположенных в удалении от места отбора давления.
,
Рис. 14. Схема трубных соединений манометров, установленных вблизи от места отбора давления.
1 — трубка «Бурбона»; 2 — регулировочные винты; 3 — ось трубки (разм. стрелки манометра); 4 — трубка; 5 — ; 6 — ; 7 — винт статической регулировки; 8 — сектор зубчатый; 9 — пробка; 10 — поводок
Рис. 15. Манометры с одновитковой трубчатой пружиной.
Мановакууметры предназначены для измерения избыточного давления и разрежения.
Вакууметры — для измерения разрежения газообразных сред.
Действие приборов основано на использовании деформации одновитковой трубчатой пружины по влияниям измеряемого давления. Трубчатую пружину называют еще и трубкой «Бурдона». Трубчатая пружина 2 одним концом впаяна в держатель 1, который оканчивается ниппелем и резьбой М20х1,5 для присоединения к источнику измеряемого давления.
Другой конец пружины соединен с передаточным механизмом 4. В манометрах применяются секторный или рычажный передаточный механизм.
Секторный передаточный механизм состоит из поводка 5, сектора 6 и трубки 7, на ось которой насажена стрелка 8.
Рычажный передаточный механизм в отличие от секторного состоит из поводка и крючка.
Для установок, в которых превышение давления сверх установленного недопустимо (подведомственное правилами оборудование) и в которых это давление должно быть зафиксировано, применяются манометры с контрольной стенкой или красной чертой.
Красная черта наносится на шкале прибора против значения предельно допустимого давления и только в пределах второй трети шкалы.
Для измерения давления кислорода, водорода, ацетилена, аммиака применяются манометры специального исполнения. Корпусы этих манометров имеют окраску по ГОСТу 2405-52. Для специального исполнения приборов принята окраска, которая определяется в зависимости от видов газов следующим образом:
Таблица 2 Окраска корпусов манометров
Вид газа | Цвет окраски |
Водород | Темно-зеленый |
Ацетилен | Белый |
Другие горючие газы | Красный |
Аммиак | Желтый |
Хлор и фосген | Защитный |
Кислород | Голубой |
Другие негорючие газы | Черный |
В приборах с корпусом из пластмассы черного цвета в указанный цвет окрашивается кольцо, принимающее стекло прибора. Выделение этих манометров в отдельную группу вызвано необходимостью принимать те или иные меры предосторожности при пользовании приборами.
На ЗАЭС применяются манометры и вакууметры электроконтактные типа ЭКМ 14, предназначенные для измерения давления и разрежения нейтральных взрывоопасных жидкостей, газов и для сигнализации при достижении минимального или максимального рабочего давления или автоматического двухионизационного регулирования.
Приборы работают только на главных, не пульсирующих нагрузках и рассчитаны для работы при температуре окружающего воздуха минус 40оС до плюс 600 С.
По принципу действия приборы аналогичны техническим манометрам с одновитковой трубчатой пружиной.
Для сигнализации при достижении пределов рабочего давления служат электрические контакты, связанные с двумя указателями, которые могут быть установлены вручную на два заданных значения в пределах всей шкалы.
Следующий тип приборов — это преобразователи давления Сапфир 22 ДИ, 22ДИB, 22ДB, 22ДA.
Источник
Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение
Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.
Виды давления
- Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
- Вакуумметрическое давление — это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
- Избыточное давление — это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
- Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).
Виды и работа
Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.
Барометры
Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.
Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.
Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.
Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.
Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.
Жидкостные манометры
В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).
Рис-1
Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.
На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.
При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.
Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент — поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.
Рис-2
Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.
Деформационные манометры
В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.
Деформационные манометры делятся на:
- Пружинные.
- Сильфонные.
- Мембранные.
Рис-3
Пружинные манометры
В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).
Мембранные манометры
В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).
Сильфонные манометры
В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.
Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.
Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.
Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.
Дифференциально-трансформаторный преобразователь
Рис-4
Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.
Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).
Магнитомодуляционные приборы для измерения давления
В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.
Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.
Тензометрические манометры
Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.
Рис-5
Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.
Электроконтактные манометры
В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.
Рис-6
Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.
При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).
Классы точности
Измерительные манометры разделяют на два класса:
- Образцовые.
- Рабочие.
Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.
Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.
Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.
Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.
Применение манометров
Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.
Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в:
- Газо- и нефтедобывающей промышленности.
- Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
- Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
- Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
- Медицинских устройствах и приборах.
- Железнодорожном оборудовании и транспорте.
- Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
- Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.
Похожие темы:
- Датчики давления. Виды и работа. Как выбрать и применение
- Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды и работа. Устройство
Источник