Измерение технологических параметров

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ

Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и т. д. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па).

Обычно измеряют избыточное давление р_изб. При этом за нуль (начало отсчета) принимают атмосферное давление р_атм. Сумма атмосферного и избыточного давлений представляет собой абсолютное давление, т. е.

Р_абс = Р_атм + Р_изб (41)

Если абсолютное давление меньше атмосферного, то их разность называется разрежением или вакуумом:

Р_вак = Р_атм - Р_абс (42)

В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если же результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.

В зависимости от вида и величины измеряемого давления приборы для измерения давления условно делят на:

манометры — для измерения избыточного давления в широком диапазоне;

напоромеры — для измерения избыточного давления до 0,4·10⁵ Па;

вакуумметры — для измерения глубокого разрежения;

тягомеры — для измерения разрежения до 0,4·10⁵ Па;

тягонапоромеры — для измерения избыточного давления до 0,4·10⁵ Па и разрежения до 0,4·10⁵ Па;

дифференциальные манометры (дифманометры) — для измерения разности (перепада) двух давлений.

По принципу действия большинство приборов для измерения давления можно разделить на две группы:

приборы, в которых измеряемое давление определяется при уравновешивании его известным давлением;

приборы, в которых измеряемое давление преобразуется в деформацию упругих элементов.

К приборам первой группы относятся главным образом жидкостные, у которых уравновешивающее давление создается столбом вспомогательной жидкости.

Приборы второй группы носят общее название пружинных, хотя к ним относятся приборы с различными упругими элементами: трубчатыми пружинами, мембранами, сильфонами и т. п,

Жидкостные приборы. Жидкостные приборы отличаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации. Благодаря довольно высокой точности измерений их широко применяют не только в производстве, но и при лабораторных измерениях и в качестве образцовых приборов. Наиболее распространенными жидкостными приборами являются поплавковые дифманометры ДП и ДПМ.

Поплавковый дифманометр (рис, 52) состоит из двух сообщающихся сосудов 4 и 5, в одном из которых находится поплавок 3, связанный через передаточный механизм 1 со стрелкой показывающего устройства 2.

Рис. 52. Поплавковый дифманометр: 1 – передаточный механизм, 2 – показывающее устройство, 3 – поплавок, 4 и 5 – сообщающиеся сосуды

При отсутствии перепада давлений (р₁=р₂) уровни в обоих сосудах одинаковы. Если р₁>р₂, то жидкость перетекает из сосуда 4 в сосуд 5, пока измеряемый перепад давлении Δр=р₁ —р ₂ не уравновесится весом столба жидкости.

При этом поплавок в сосуде 4 опустится на величину l, пропорциональную измеряемому перепаду давлений Δр, и через передаточный механизм 1 переместит стрелку показывающего устройства.

Дифманометр снабжен вентилями «+», «—» и «0». Через вентиль «+» к дифманометру подводится большее давление, а через вентиль «— » - меньшее. При работе дифманометра оба эти вентиля открыты, а уравнительный вентиль «0» закрыт. Уравнительный вентиль служит для проверки нуля прибора. С этой целью вентили «+», «—» закрывают, вентиль «0» открывают. При этом в сосудах 4 и 5 устанавливается одинаковое давление и стрелка показывающего устройства должна остановиться на нулевой отметке шкалы.

Для дистанционной передачи показаний в поплавковые дифманометры встраивается промежуточный преобразователь перемещения поплавка в унифицированный пневматический сигнал (например, дифманометр ДП-787).

Стальной корпус позволяет применять поплавковые дифманометры для измерения перепада давлений неагрессивных газов, жидкостей и паров при статическом давлении до 250·10⁵ Па. Максимальный предел измерения перепада давлений у таких приборов 1·10⁵ Па.

Пружинные приборы. Пружинные приборы широко применяют для измерения давления при ведении технологических процессов благодаря простоте их устройства, удобству и безопасности в работе. Все пружинные приборы имеют в схеме какой-либо упругий элемент, который деформируется под действием измеряемого давления: трубчатые пружины, мембраны и сильфоны.

Наибольшее применение получили приборы с трубчатой пружиной. Их выпускают в виде показывающих манометров и вакуумметров с максимальным пределом измерений до 10000·10⁵ Па. Для дистанционной передачи показаний выпускают манометры с промежуточными преобразователями с токовым и пневматическим выходом (МП-Э, МП-П), а также с дифференциально-трансформаторными преобразователями (МЭД).

Из мембранных приборов широко используются бесшкальные дифманометры ДМ (рис. 53), снабженные дифференциально-трансформаторным преобразователем перемещения в унифицированный сигнал переменного напряжения или взаимоиндуктивности.

Рис. 53. Мембранный дифманометр типа ДМ: 1 и 2 - мембранные коробки, 3 — дифференциально-трансформаторный преобразователь

Упругим чувствительным элементом дифманометра является мембранный блок, состоящий из двух сообщающихся мембранных коробок 1 и 2, заполненных жидкостью. Перепад давлений в камерах дифманометра вызывает деформацию мембранных коробок. При этом сжатие нижней мембранной коробки больше, и жидкость вытесняется из нее в верхнюю мембранную коробку, вызывая тем самым ее расширение. Перемещение верхней мембраны передается жестко связанному с ней плунжеру дифференциально-трансформаторного преобразователя 3, который преобразует это перемещение в унифицированный электрический сигнал.

Дифманометр имеет вентили «+», «—» и «0», назначение которых такое же, как и в поплавковом дифманометре.

Дифманометры ДМ изготовляют для измерения перепада давлений до 6,3·10⁵ Па при статическом давлении до 630·10⁵Па.

Промышленность выпускает также мембранные дифманометры с унифицированными токовыми или пневматическими выходными сигналами (например, ДМ-Э и ДМ-П).

Особенности эксплуатации приборов для измерения давления. При эксплуатации приборов, измеряющих давление, часто требуется защита их от агрессивного и теплового воздействия измеряемой среды.

Если измеряемая среда химически активна по отношению к материалу прибора, то его защиту производят с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей.

Разделительный сосуд (рис. 54, а) заполняется жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и самого сосуда. Кроме того, разделительная жидкость не должна химически взаимодействовать с измеряемой средой или смешиваться с ней. В качестве разделительных жидкостей применяют водные растворы глицерина, этиленгликоль, тех­нические масла и др.

В мембранном разделителе (рис. 54, б) измеряемая среда отделяется от прибора мембраной с малой жесткостью из нержавеющей стали или фторопласта. Для передачи давления от мембраны к прибору полость между ними заполняют жидкостью.

Для предохранения прибора от действия высокой температуры измеряемой среды применяют сифонные трубки (рис. 54, в).

Рис. 54 Защитные устройства: а — разделительный сосуд, б — мембранный разделитель, в — сифонная трубка

Жидкостные приборы могут продолжительное время эксплуатироваться без поверки. Пружинные, наоборот, требуют периодической поверки. В эксплуатационных условиях у пружинных приборов поверяются нулевая и рабочая точки шкалы. Для этого применяются трехходовые краны (рис. 55).

Рис. 55. Поверка манометров с помощью трехходовых кранов: I — измерение. II —поверка в рабочей точке шкалы, III — поверка нуля, IV —продувка соединительной линии

При поверке нулевой точки прибор соединяется с атмосферой (положение III). Стрелка прибора должна вернуться к нулевой отметке. Поверка прибора в рабочей точке шкалы (положение II) производится по контрольному манометру, укрепляемому на боковом фланце. При пользовании краном необходимо строго соблюдать плавность включения и выключения прибора.

С помощью трехходового крана можно производить также продувку соединительной линии (положение IV).

Условные обозначения приборов для измерения давления на схеме общей комбинированной по ГОСТ 21.404-85

Обозначение	Наименование
P1	Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакуумметр и т.п.
P01	Прибор для измерения перепада давления показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр показывающий
PT	Прибор для измерения давления (разрежения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: манометр (дифманометр) бесшкальный с пневмо- или электропередачей
PS	Прибор для измерения давления (разрежения) регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий манометр или любой вторичный прибор для регистрации давления
PS	Прибор для измерения давления с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле давления
P/S	Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий с контактным устройством, установленный по месту. Например: электроконтактный манометр, вакуумметр и т.п.
PC	Регулятор давления, работающий без использования постороннего источника энергии (регулятор давления прямого действия) «до себя»

Система автоматического контроля давления пружинным манометром.

11 – 1 – ОБМ1 – 160.

Условные обозначения системы автоматического контроля давления со световой сигнализацией на схеме общей комбинированной ГОСТ 21.404-85.

13-1 – МП4-У – манометр с пневматическим выходным сигналом; 13-2 – ПБ4.2П – вторичный прибор, показывающий, регистрирующий; 13-3 – ЭКМ-1У – электроконтактный манометр. При достижении верхнего заданного значения давления (Н) контакты замыкают электрическую цепь и загорается лампа.

13-4 – ПЭ-55М – пневмоэлектро-преобразователь для подачи сигнала в УВМ.

Система автоматического контроля давления в трубопроводе на схеме общей комбинированной ГОСТ 21.404-85.

12-1 – МП4-У – манометр с пневматическим выходным сигналом; 12-2 – ПВ10.1П – вторичный пневматический прибор, показывающий (I), регистрирующий (R), со станцией управления (K); 12-3 – ПР3.31 – регулятор приборного типа системы «Старт». Навешивается на прибор ПВ10.1П.

12-4 – исполнительный механизм (ИМ) с регулирующим органом (РО). Подбирается по роду энергии, используемой в ИМ и по сечению тру бопровода (для РО).

Дата добавления: 2014-01-14