Классификация приборов давления

Содержание
  1. Виды давления
  2. Виды и работа
  3. Виды и типы приборов
  4. Измерительные манометры разделяют на два класса:
  5. Инструкция для жидкостного манометра
  6. Мембранные манометры
  7. Номенклатура измерительных приборов
  8. Области применения
  9. Образцовые измерители
  10. Приборы для измерения давления. виды и работа. применение
  11. Применение жидкостного манометра
  12. Пружинные манометры
  13. Резервуар сжатого воздуха оснащен датчиками абсолютного и относительного давления. при сжатии воздуха до 100 psig абсолютное давление оказывается равным 114,7 psia. если такой резервуар поместить в вакуум, то оба датчика покажут идентичные значения, поскольку отсчет показаний выполняется относительно абсолютного вакуума
  14. Самопишущие приборы
  15. Судовые и железнодорожные
  16. Точность, настройка диапазона и безопасность
  17. Электроконтактные приборы
  18. Этот датчик устанавливается с пробоотборным краном, отсечным вентилем, установленным на короткой импульсной линии

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.

Виды и типы приборов

Для лабораторных измерений или промышленного применения используются различные варианты манометров с трубной конструкцией. Наиболее востребованы такие виды приборов:

  • U-образные. Основа конструкции – сообщающиеся сосуды, в которых определение давления осуществляется по одному или сразу нескольким уровням жидкости. Одна часть трубки соединяется с трубопроводной системой для проведения измерения. В то же время другой конец может быть герметически запаян или иметь свободное сообщение с атмосферой.
  • Чашечные. Однотрубный жидкостный манометр во многом напоминает конструкцию классических U-образных приборов, но вместо второй трубки здесь применяется широкий резервуар, площадь которого в 500-700 раз больше площади сечения основной трубки.
  • Кольцевые. В устройствах данного типа столб жидкости заключен в кольцевом канале. При изменении давления происходит перемещение центра тяжести, что в свою очередь приводит к перемещению стрелки указателя. Таким образом, прибор для измерения давления фиксирует угол наклона оси кольцевого канала. Эти манометры привлекают высокой точностью результатов, которые не зависят от плотности жидкости и газовой среды на ней. В то же время сфера применения таких изделий ограничивается их высокой стоимостью и сложностью обслуживания.
  • Жидкостно-поршневые. Измеряемое давление вытесняет сторонний шток и уравновешивает его положение калиброванными грузами. Подобрав оптимальные параметры массы штока с грузами, удается обеспечить его выталкивание на величину, пропорциональную к измеряемому давлению, а, следовательно, удобную для контроля.

Измерительные манометры разделяют на два класса:

  1. Образцовые.
  2. 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.

Инструкция для жидкостного манометра

Для гидростатических измерений в манометрах могут использоваться различные рабочие жидкости: дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, жидкость Туле и другие наполнители. При их использовании важно помнить о возможных рисках. В частности, вода приводит к коррозии железосодержащих сплавов, ртуть несет угрозу здоровью человека, а ацетилен и некоторые другие виды наполнителей являются психотропными веществами.

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).

Номенклатура измерительных приборов

Термины сенсор, датчик и преобразователь описывают различные аспекты измерительного прибора. Ниже приведены некоторые основные допустимые описания:

Сенсор — Стандартное устройство с мембраной и электронными компонентами для формирования „сырого” сигнала. Этого недостаточно для автономной работы, и оно продается, в основном, для поставщиков комплексного оборудования, так называемых OEM-компаний.

Преобразователь — Сенсор с базовой электронной поддержкой для усиления и преобразования первичного сигнала в удобный формат, например, 4-20 мА.

Датчик— Сенсор с наиболее усовершенствованной электронной поддержкой, способный преобразовывать параметр процесса в аналоговый или цифровой формат и передавать его через аппаратные средства либо через протокол fi eldbus.

Интеллектуальный датчик — Датчик с дополнительными функциями диагностики и измерения параметров. Датчики на базе HART являются наиболее общим примером.

Измерительный прибор — Менее конкретный термин, который может включать и преобразователи, и датчики, и прочие устройства.

Области применения

Датчики давления как устройства, преобразующие измеряемую величину в унифицированный цифровой сигнал, могут использоваться в сфере ЖКХ, на производстве (химическом, пищевом, нефтехимическом, в машиностроении, металлургии, судостроении, энергетике) и для проведения лабораторных экспериментов.

В жилищно-коммунальных хозяйствах и в быту такие устройства монтируются в системы теплового учета и автоматического контроля инженерных сетей. Большинство моделей универсальны и рассчитаны на использование в жидких, газообразных и химически агрессивных средах. В системах контроля за технологическими процессами (в фильтрах, насосах, открытых и закрытых емкостях) часто используются датчики дифференциального давления, а приборы, измеряющие разность давления, широко применяются на предприятиях энергетической отрасли.

Образцовые измерители

Предназначается это устройство для проверки манометров, которые измеряют величину в лабораторных условиях. Основным их назначением является проверка исправности данных рабочих манометров. Отличительной чертой служит очень высокий класс точности. Он достигается благодаря конструктивным особенностям и зубчатому зацеплению в передаточном механизме.

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 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Применение жидкостного манометра

Простота и надежность измерений на основе гидростатического метода объясняют широкое применение прибора с жидкостным наполнителем. Такие манометры незаменимы при проведении лабораторных исследований или решении различных технических задач. В частности, приборы используются для таких типов измерений:

  • Небольшие избыточные давления.
  • Разность давлений.
  • Атмосферное давление.
  • Разрежение.

Важное направление применения трубных манометров с жидким наполнителем – поверка контрольно-измерительных приборов: тягомеров, напоромеров, вакуумметров барометров, дифманометров и некоторых типов манометров.

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).

Резервуар сжатого воздуха оснащен датчиками абсолютного и относительного давления. при сжатии воздуха до 100 psig абсолютное давление оказывается равным 114,7 psia. если такой резервуар поместить в вакуум, то оба датчика покажут идентичные значения, поскольку отсчет показаний выполняется относительно абсолютного вакуума

Существуют две общеизвестные единицы измерения давления — это psi и бар. Если psi все еще используется в США, то последняя метрическая единица бар является общепринятой. Бар часто заменяется паскалями и кило-паскалями, поскольку такие единицы более удобны. Существует много других единиц измерения, но они используются в узкоспециализированных областях.

В традиционных механических манометрах используется изогнутая закрытая трубка Бурдона, которая имеет тенденцию к выпрямлению по мере повышения внутреннего давления.

Измерение дифференциального давления не определяет его абсолютного или относительного значения. Этот показатель описывает разность или перепад давлений. Если дифференциальное давление между двумя резервуарами составляет 50 psi, то в резервуарах давление может составлять 10 psi и 60 psi, или 5000 psi 5050 psi.

Традиционно механические манометры с изогнутыми трубками Бурдо-на считаются стандартом, и они до сих пор используются в огромном количестве технологических процессов. Среди других типов измерительных приборов электронные датчики давления стремительно набирают популярность.

Самопишущие приборы

Отличительной чертой таких приспособлений является то, что они способны на диаграмме записывать измеряемое давление, которое позволит увидеть изменения в определённое время. Своё применение они нашли в промышленности с неагрессивными средствами и энергетике.

Судовые и железнодорожные

Судовые манометры предназначены для того, чтобы измерить вакуумметрическое давление жидкостей (воды, дизельного топлива, масла), пара и газа. Их отличительными чертами является высокая влагозащита, устойчивость к вибрациям и климатическим воздействиям. Применяются в речном и морском транспорте.

Железнодорожные, в отличие от обычных манометров, давление не показывают, а преобразовывают в сигнал прочего типа (пневматический, цифровой и прочие). Для этих целей используются разные методы.

Активно такие преобразователи применяются в системах автоматики, управления технологическими процессами. Но несмотря на своё назначение, их активно используют в отраслях атомной энергетики, химической и нефтедобычи.

Точность, настройка диапазона и безопасность

На электронных приборах для измерения давления и механических манометрах точность измерений указывается идентичным способом — в виде погрешности, равной процентному соотношению от диапазона измерений. Например, манометр хорошего качества с диапазоном 0-500 psi может иметь погрешность ±0,5% шкалы. Это означает, что он имеет полосу погрешности 5 psi (±2,5 psi) в любой точке на шкале.

Электронные преобразователи и датчики имеют аналогичное определение погрешности. Поскольку диапазон измерений связан с погрешностью, очень важно выбрать устройство с диапазоном, максимально близким к фактическому рабочему значению с учетом скачков давлений. Другими словами, если в вашем процессе рабочее давление составляет 75 psi, то лучше использовать манометр 0-100 psi, а не 0-500 psi, даже если они имеют идентичные номинальные значения погрешности.

Неправильный выбор диапазона измерений является наиболее распространенной ошибкой при подборе датчика. Экономные покупатели выбирают один прибор для измерения давления, чтобы снизить до минимума товарно-материальные запасы, а затем стараются использовать этот прибор для широкого ряда применений. В результате страдает точность измерений.

Некоторые датчики имеют собственную электронную регулировку диапазона измерений. Например, устройство, предназначенное для измерения давления от 0 до 500 psi, можно отрегулировать электронным способом на показание 0-300. Это поможет расширить соответствующую область показаний датчика от 4 до 20 мА, но фактически не повысит точность. Соотношение перенастройки диапазона в большинстве случаев будет таким же, что и при полной шкале от 0 до 500.

„Существуют сенсоры по 2 или 3 доллара, которые можно поместить в автомобильные шины и отображать показания на вашей приборной панели. Вам не потребуется слишком высокая точность или быстрое реагирование, чтобы увидеть, что спущена правая шина, — говорит Том Райд, менеджер по продукции компании GE-Druck.

Виктор Миллер, специалист по приборам Wika для измерения давления, подчеркивает, что понимание процессов, происходящих в измеряемом объеме, помогает определить важность диапазона измерений и повышенной надежности датчика. „Пользователи не учитывают динамику того, что происходит внутри системы. При перемещении жидкости клапан внезапно открывается или закрывается, он передает скачок давления, который проходит со скоростью звука через систему, что может отразиться на сенсоре, или сбить калибровочные параметры”, — отмечает Виктор Миллер. Статические процессы и сжимаемые жидкости не требуют такой защиты от скачков, как это происходит в динамической среде.

Электроконтактные приборы

В эту категорию можно отнести мановакуумметры и вакуумметры. Предназначаются они для измерения величины газов и жидкости, которые по отношению к латуни и стали являются нейтральными. Конструкция в них такая же, как и у пружинных. Отличие лишь в больших геометрических размерах. Из-за устройства контактных групп корпус электроконтактного прибора большой. Этот прибор на давление в контролируемой среде может воздействовать благодаря размыканию/замыканию контактов.

Благодаря используемому электроконтактному механизму этот прибор можно использовать в системе аварийной сигнализации.

Этот датчик устанавливается с пробоотборным краном, отсечным вентилем, установленным на короткой импульсной линии

Вспомогательные принадлежностимогут упростить монтаж или защитить устройство. Существует несколько примеров:

Запорный и стравливающий вентиль — вентиль, монтируемый на импульсной линии, который позволяет стравить давление из сенсора, как только отключается соединение с процессом.

Демпфирующее устройство — устройство для торможения потока среды от процесса к датчику, обычно используется для подавления пульсаций и продления срока службы устройства. При правильном использовании показания датчика будут корректными, при этом не повреждается мембрана сенсора.

Разделительная мембрана — мембрана, монтируемая перед самим датчиком, для передачи давления без просачивания технологической жидкости в сенсор. При использовании мембраны, датчик должен заполняться инертной жидкостью, обычно силиконовым маслом, для передачи давления.

Устройство защиты от избыточного давления — подпружиненный вентиль, который закрывается в случае избыточного давления, предотвращая повреждение датчика. Используется в тех ситуациях, когда возможны большие скачки давления.

Вентильный блок — устройство, упрощающее комплексную компоновку трубопровода для установки устройства измерения дифференциального давления, обычно включающее внутренние вентили для отсечки процесса, стравливания и выравнивания давления.

Требования к техобслуживанию и калибровке датчика зависят от требований технологического процесса и измерительного прибора. Качественное устройство в любом применении вторичной важности может работать много лет без особого внимания персонала. С другой стороны, в приложениях с высоким приоритетом точности измерений, датчики требуют периодической калибровки.

В то же время, высококачественные преобразователи и датчики точно калибруются на заводе изготовителя, а большинство подразделений по техобслуживанию на промышленных объектах не имеют подобной возможности. Зачастую попытки повысить точность измерений собственными силами приводят к противоположным результатам.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
MoskvaTeplo.ru