Устройство и работа манометров

Теоретическая часть

Измерение и поверка манометров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

- титульный лист;

- название и цель работы;

- краткое изложение основных теоретических вопросов;

- краткое описание порядка выполнения работы;

- формулы расчетов и таблицы результатов выполнения задания.

Цель и задачи работы

Цель работы состоитв ознакомлении с принципом действия и конструкцией пружинных и жидкостных манометров; получении практических навыков при поверке манометра с одновитковой трубчатой пружиной.

Задачи работы:

- ознакомиться с устройством и работой манометров;

- изучить методические указания по поверке приборов;

- произвести поверку манометра с одновитковой трубчатой пружиной;

- выполнить отчет о работе (прил. 9).

По принципу действия их подразделяют на: жидкостные (трубные), пружинные, мембранные, сильфонные, пьезоэлектрические, поршневые, радиоактивные и проволочные (тензоманометры).

Жидкостные (трубные манометры), принцип действия которых основан на уравновешивании измеряемого давления столба жидкости, выпускают нескольких типов: U-образные, однотрубные (чашечные), кольцевые, колокольные и поплавковые. Колокольные и поплавковые манометры применяют реже других.

U-образный манометр (рис. 1) наиболее простой по конструкции; состоит из U-образной стеклянной трубки, заполненной жидкостью, и прямолинейной миллиметровой шкалы. Шкала чаще всего бывает двусторонней с нулевой отметкой посередине. Нижняя часть трубки заполнена до нулевой отметки. К одному концу трубки по гибкой резиновой или пластмассовой трубке подводится давление измеряемой среды. Под действием этого давления жидкость в одном колене трубки понижается, а в другом – повышается. Разность уровней, определяемая по шкале, показывает избыточное давление измеряемой среды [2].

Рис. 1. U-образный манометр

При частых изменениях давления измеряемой среды уровень жидкости в трубках колеблется, в связи с чем трудно производить точный отсчет по шкале в обеих трубках одновременно.

В этом случае более удобен однотрубный (чашечный) манометр (рис. 2). Он состоит из сосуда (чаши), сечение которого во много раз больше сечения трубки. При измерении давления уровень жидкости в трубке малого сечения поднимается на большую высоту, в то время как в чаше большого сечения он опускается незначительно. Поэтому показания прибора можно отсчитывать только по изменению уровня жидкости в трубке малого сечения, пренебрегая изменением уровня в чаше.

Рис. 2. Однотрубный (чашечный) манометр

Если к U-образному или чашечному манометру давление подводится только к одному концу трубки, то измеряется разность подведенного и атмосферного давлений. В этом случае другой конец трубки открыт и сообщается с атмосферой. Если же к обоим концам трубки или чаше и трубки подвести давление контролируемых сред, то манометр будет измерять разность этих давлений. Такие манометры называются дифференциальными.

Кольцевые приборы предназначены для измерения малых давлений, разрежений и разности давлений.

Кольцевой манометр называемый кольцевыми весами (рис. 3), представляет собой металлическую трубку, согнутую в кольцо и установленную на призме. Нижняя половина кольца заполнена жидкостью, в верхней имеется перегородка. При разности давления и жидкость будет перетекать в сторону меньшего давления. Перетекание жидкости приведет к изменению центра тяжести и повороту кольца, а вместе с ним и стрелки прибора, которая по шкале покажет изменение давления. Чтобы получить шкалу прибора равномерной, предусмотрено специальное лекальное устройство. Приборами «кольцевые весы» измеряют давление, разрежение и перепад давления, в последнем случае их называют дифференциальными манометрами. Давление подводят к кольцу посредством гибких резиновых и пластмассовых трубок, а при измерении высоких давлений применяют металлические трубки, выполненные в виде спирали.

Рис. 3. Кольцевой манометр

Пружинно-мембранные приборы отличаются от описанных выше тем, что мембрана, воспринимающая давление, выполнена из гибкого материала (вялая мембрана), а давление уравновешивается цилиндрической винтовой пружиной. Гибкие мембраны обычно изготовляют из резины с тканевой основой, ткани с газонепроницаемой пропиткой или особых пластмасс. Вялые мембраны применяют в тягомерах, напоромерах, тягонапоромерах и дифманометрах. Неметаллические мембраны, как правило, снабжают жестким центром.

В качестве упругих чувствительных элементов пружинных манометров и датчиков давления ГСП используют одновитковую и многовитковую трубчатые пружины, упругую мембрану или мембранную коробку сильфон или вялую мембрану или вялую мембрану с пружиной (рис. 4). К недостаткам мембранных приборов относятся небольшой ход подвижного центра чувствительного элемента, значительное отклонение жесткости мембраны от расчетной и трудность регулирования жесткости мембран.

Электроконтактные манометры используют для сигнализации о достиже­нии минимального или максимального рабочего давления или для двухпозиционного регулирования. Электроконтактный манометр по принципу действия аналогичен указывающему манометру с одновитковой трубчатой пружиной. Контактный манометр может работать только при плавном (без пульсации) изменении давления.

а б

в г д

Рис. 4. Чувствительные элементы пружинных манометров: а – трубчатая одновитковая пружина, б – трубчатая многовитковая винтовая пружина,

в – мембрана коробчатая, г – плоская мембрана, д – сильфон

В пружинном манометре с электрическим преобразователем (рис. 5, а) давление преобразуется на манометрической пружине 10 в пропорциональное усилие F. Последнее, через рычажный передаточный механизм, состоящий из рычагов 1, 2 и 8, автоматически уравновешивается усилием обратной связи, создаваемым в магнитоэлектрическом механизме 9 при взаимодействии протекающего в подвижной катушке тока с полем постоянного магнита. При изменении измеряемого давления перемещается рычажный механизм и связанный с рычагом 8 флажок 5 индикатора рассогласования 6.

а б

Рис. 5. Пружинные манометры: а – с электрическим преобразователем,

б – с пневматической силовой компенсацией

Возникающий на индикаторе сигнал рассогласования усиливается электронным усилителем 7 и поступает в силовое устройство обратной связи и одновременно в линию дистанционной передачи, являясь мерой измеряемого параметра.

На заданный диапазон измерения прибор настраивают изменением передаточного отношения рычажного механизма. Для этого перемещают подвижную опору 3 вдоль рычагов 1 и 2. Передаточное отношение можно изменять в пределах 1:10. Нулевое значение выходного сигнала устанавливают пружинным корректором нуля 4.

В пружинном приборе с пневматической силовой компенсацией (рис. 5, б) давление также преобразуется в усилие, которое через рычажный передаточный механизм, состоящий из рычагов 1 и 2, автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне 13 обратной связи. При изменении измеряемого давления перемещаются рычаги рычажной системы и связанная с рычагом 1 заслонка 12 перемещается относительно сопла 11.

Манометры с многовитковой (геликоидальной) трубчатой пружиной отличаются от одновитковых формой рабочего органа, имеющего вид цилиндрической спирали с 6–9 витками, свернутой из плоской трубки. Геликоидальную трубку можно рассматривать как ряд одновитковых трубок, соединенных последовательно. Вследствие этого перемещение свободного конца трубки значительно больше перемещения одновиткового манометра. Манометры с геликоидальной трубчатой пружиной применяют главным образом как самопишущие и для передачи показаний на расстояние. В них обычно используют электрические системы теплопередачи. Максимальное давление до 15,6 МПа.

На рис. 6 приведена принципиальная схема бесшкального манометра (вакуумметра, мановакуумметра) с дифференциально-трансформаторным преобразователем давления в унифицированный выходной сигнал переменного тока.

Давление воспринимается одновитковой трубчатой пружиной 1, перемещение свободного конца которой передается сердечнику 2 дифференциально – трансформаторного преобразователя.

Рис. 6. Схема бесшкального манометра

В приборах с отсчетными устройствами (показывающих) свободный конец трубчатой пружины соединен секторным передаточным механизмом с показывающей стрелкой. В зависимости от верхнего предела измерения применяют трубчатые пружины различной жесткости.

Дата добавления: 2015-04-30