Абсолютное и избыточное давление
Давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным давлением и обозначается pабс. Абсолютный нуль давления означает полное отсутствие сжимающих напряжений.
В открытых сосудах или водоемах давление на поверхности равно атмосферному pатм. Разность между абсолютным давлением pабс и атмосферным pатм называется избыточным давлением
Когда давление в какой-либо точке, расположенной в объеме жидкости, больше атмосферного, т. е. 
, то избыточное давление положительно и его называют манометрическим.
Если давление в какой-либо точке оказывается ниже атмосферного, т. е. 
, то избыточное давление отрицательно. В этом случае его называют разрежениемили вакуумметрическим давлением. За величину разрежения или вакуума принимается недостаток до атмосферного давления:
Максимальный вакуум возможен, если абсолютное давление станет равным давлению насыщенного пара, т. е. pабс = pн.п. Тогда
В случае если давлением насыщенного пара можно пренебречь, имеем
Единицей измерения давления в СИ является паскаль (1 Па = 1 Н/м 2 ), в технической системе – техническая атмосфера (1 ат = 1 кГ/см 2 = 98,1 кПа). При решении технических задач атмосферное давление принимается равным 1 ат = 98,1 кПа.
Манометрическое (избыточное) и вакуумметрическое (разрежение) давление часто измеряются с помощью стеклянных, открытых сверху трубок – пьезометров, присоединяемых к месту измерения давления (рис. 2.5).
 |  |
Пьезометры измеряют давление в единицах высоты подъема жидкости в трубке. Пусть трубка пьезометра присоединена к резервуару на глубине h1. Высота подъема жидкости в трубке пьезометра определяется давлением жидкости в точке присоединения. Давление в резервуаре на глубине h1 определится из основного закона гидростатики в форме (2.5)
,
где 
– абсолютное давление в точке присоединения пьезометра;
– абсолютное давление на свободной поверхности жидкости.
Давление в трубке пьезометра (открытой сверху) на глубине h равно
.
Из условия равенства давлений в точке присоединения со стороны резервуара и в пьезометрической трубке получаем
 . | (2.6) |
Если абсолютное давление на свободной поверхности жидкости больше атмосферного (p0 > pатм) (рис. 2.5.а), то избыточное давление будет манометрическим, и высота подъема жидкости в трубке пьезометра h > h1. В этом случае высоту подъема жидкости в трубке пьезометра называют манометрической или пьезометрической высотой.
Манометрическое давление в этом случае определится как
.
Если абсолютное давление на свободной поверхности в резервуаре будет меньше атмосферного (рис. 2.5.б), то в соответствии с формулой (2.6) высота подъема жидкости в трубке пьезометра h будет меньше глубины h1. Величину, на которую опустится уровень жидкости в пьезометре относительно свободной поверхности жидкости в резервуаре, называют вакуумметрической высотой hвак (рис. 2.5.б).
Рассмотрим еще один интересный опыт. К жидкости, находящейся в закрытом резервуаре, на одинаковой глубине присоединены две вертикальные стеклянные трубки: открытая сверху (пьезометр) и запаянная сверху (рис. 2.6). Будем считать, что в запаянной трубке создано полное разряжение, т. е. давление на поверхности жидкости в запаянной трубке равно нулю. (Строго говоря, давление над свободной поверхностью жидкости в запаянной трубке равно давлению насыщенных паров, но ввиду его малости при обычных температурах, этим давлением можно пренебречь).
В соответствии с формулой (2.6) жидкость в запаянной трубке поднимется на высоту, соответствующую абсолютному давлению на глубине h 1:
.
А жидкость в пьезометре, как показано ранее, поднимется на высоту, соответствующую избыточному давлению на глубине h 1.
Вернемся к основному уравнению гидростатики (2.4). Величина H, равная
 , | (2.7) |
где z – расстояние по вертикали от рассматриваемой точки до некоторой плоскости сравнения, называется гидростатическим напором в некоторой точке объема жидкости относительно плоскости сравнения.
Если в выражении (2.7) давление равно избыточному (p = pизб), то величина
 | (2.8) |
называется пьезометрическим напором.
Как следует из формул (2.7), (2.8), напор измеряется в метрах.
Согласно основному уравнению гидростатики (2.4) как гидростатический, так и пьезометрический напоры в покоящейся жидкости относительно произвольно выбранной плоскости сравнения являются постоянными величинами. Для всех точек объема покоящейся жидкости гидростатический напор одинаков. То же самое можно сказать и про пьезометрический напор.
Это значит, что если к резервуару с покоящейся жидкостью подключить на разной высоте пьезометры, то уровни жидкости во всех пьезометрах установятся на одинаковой высоте в одной горизонтальной плоскости, называемой пьезометрической.
Поверхности уровня
Во многих практических задачах бывает важно определить вид и уравнение поверхности уровня.
Поверхностью уровня или поверхностью равного давления называется такая поверхность в жидкости, давление во всех точках которой одно и то же, т. е. на такой поверхности dp = 0.
Так как давление является некоторой функцией координат, т. е. p = f(x,y,z), то уравнение поверхности равного давления будет:
| p = f(x, y, z) = C = const. | (2.9) |
Придавая константе C разные значения, будем получать различные поверхности уровня. Уравнение (2.9) есть уравнение семейства поверхностей уровня.
Свободная поверхность – это поверхность раздела капельной жидкости с газом, в частности, с воздухом. Обычно про свободную поверхность говорят только для несжимаемых (капельных) жидкостей. Понятно, что свободная поверхность является и поверхностью равного давления, величина которого равна давлению в газе (на поверхности раздела).
По аналогии с поверхностью уровня вводят понятие поверхности равного потенциала илиэквипотенциальной поверхности – это поверхность, во всех точках которой силовая функция имеет одно и то же значение. Т. е. на такой поверхности
.
Тогда уравнение семейства эквипотенциальных поверхностей будет иметь вид
где постоянная C принимает различные значения для разных поверхностей.
Из интегральной формы уравнений Эйлера (уравнения (2.3)) следует, что
Из этого соотношения можно сделать вывод, что поверхности равного давления и поверхности равного потенциала совпадают, потому что при dp = 0и dU = 0.
Важнейшее свойство поверхностей равного давления и равного потенциала состоит в следующем: объемная сила, действующая на частицу жидкости, находящуюся в любой точке, направлена по нормали к поверхности уровня, проходящей через эту точку.
Докажем это свойство.
Пусть частица жидкости из точки с координатами 
переместилась по эквипотенциальной поверхности в точку с координатами 
. Работа объемных сил на этом перемещении будет равна
.
Но, поскольку частица жидкости перемещалась по эквипотенциаль-ной поверхности, dU = 0. Значит работа объемных сил, действующих на частицу, равна нулю. Силы не равны нулю, перемещение не равно нулю, тогда работа может быть равна нулю только при условии, что силы перпендикулярны перемещению. То есть объемные силы нормальны к поверхности уровня.
Обратим внимание на то, что в основном уравнении гидростатики, записанном для случая, когда на жидкость действует только один вид объемных сил – силы тяжести (см. уравнение (2.5))
,
величина p0 – не обязательно давление на поверхности жидкости. Это может быть давление в любой точке, в которой оно нам известно. Тогда h – это разность глубин (по направлению вертикально вниз) между точкой, в которой давление известно, и точкой, в которой мы хотим его определить. Таким образом, с помощью этого уравнения можно определить значение давления p в любой точке через известное давление в известной точке – p0.
Заметим, что величина 
не зависит от p0. Тогда из уравнения (2.5) следует вывод: насколько изменится давление p0, настолько же изменится и давление в любой точке объема жидкости p. Поскольку точки, в которых фиксируем p и p0, выбраны произвольно, это означает, что давление, создаваемое в любой точке покоящейся жидкости, передается ко всем точкам занимаемого объема жидкости без изменения величины.
Как известно, в этом и состоит закон Паскаля.
По уравнению (2.5) можно определить форму поверхностей уровня покоящейся жидкости. Для этого надо положить p = const. Из уравнения следует, что это выполнимо лишь при h = const. Значит, что при действии на жидкость из объемных сил только сил тяжести, поверхности уровня представляют собой горизонтальные плоскости.
Такой же горизонтальной плоскостью будет и свободная поверхность покоящейся жидкости.
Таблица переводов давления в разных системах. Давление, его виды и единицы измерения
Давление-это действие газа (жидкости) на стенки сосуда или сила, которая приходится на единицу поверхности, воспринимающей удары молекул данного газа (жидкости).
Экспериментами практикой доказано, что жидкости и газы действуют на поверхность твёрдых тел, с которыми они граничат. Силы действия жидкостей и газов на соприкасаемые с ними поверхности называют силами давления.
Давлением называется отношение нормально направленной силы к площади поверхности, на которую она действует.
Различают давление атмосферное, избыточное и абсолютное.
Атмосферным называют давление воздуха (атмосферы) на землю и на предметы, которые находятся на ней. Это давление называется ещё барометрическим давлением, поскольку оно измеряется барометром. Обозначается Р бар. Давление воздуха на уровне моря при температуре 0 0 С равно 760 мм рт ст. Его принято называть физической атмосферой (атм). С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление уменьшается.
Р абс = Р изб + Р бар
Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного. Давление ниже атмосферного называется вакуумом (Р вак). В котельной практике это разряжение (тяга) в топке котла и газоходах.
В международной системе единиц СИ основной единицей измерения давления есть ньютон на квадратный метр (Н/М 2). По решению Международного комитета мер и веса эта единица названа паскалем (Па)
1 Па = 1 Н/м 2 Эта единица давления очень мала и использовать её на практике невыгодно, поэтому используют кратные несистемные единицы:
1 кПа = 1 000 Па = 10 3 Па
1 МПа = 1 000 000 Па = 10 6 Па
1гПа = 1 000 000 000 Па = 10 9 Па
1 мм вод. ст. = 9,8066 Па = 10 Па
Эта тема принадлежит разделу:
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОТЛАХ
Противопожарные и санитарные мероприятия. В помещении котельной должно находиться следующее противопожарное оборудование при работе на тв рдом топливе один.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Все темы данного раздела:
Понятие о котельной.
Котельная-это производственное здание (помещение), предназначенное для обеспечения потребителей горячей водой или паром для отопления зданий или бытовых нужд. Современная к
Топки котлов.
Топкой или топочным устройством называется часть котельного агрегата, предназначенная для сжигания топлива с целью преобразования его химической энергии в тепло.
Тяга, дутьё и тягодутьевые устройства котлов.
Для нормальной работы котла необходимо беспрерывно подавать в топку воздух в необходимом количестве и отводить по газоходам в атмосферу продукты сгорания топлива.
Арматура, её виды и требования к ней. Запорно-регулирующая арматура.
Арматурой называют приборы и устройства, которые обеспечивают безопасную и безаварийную работу котлоагрегатов и котельного оборудования. Вся арматура по назначению разделяется на 4 класса:
Запорно-регулирующая арматура.
Задвижки предназначены для включения и отключения трубопроводов с условным проходом 50 мм и больше, а также для регулирования протока среды. По конструкции задвижки бывают параллельные и клиновые,
Предохранительная арматура котлов.
Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления. Они делятся на: грузовые, пружинные, и импульсные. Рычажный клапан имеет р
Водоуказательные приборы, их назначение, устройство и работа.
В котельных для определения уровня воды используются водоуказательные приборы с круглым и плоским стеклом, сниженные указатели уровня и водопробные краны. Принцип работы водоуказате
Гарнитура, каркас и обмуровка котлоагрегата.
Гарнитурой называют устройства, которые предназначены для обслуживания котлоагрегата и защиты обмуровки от разрушения при взрыве. К гарнитуре котлов относятся: 1. Топочные дверцы
Обмуровка котлоагрегата.
Ограждающие поверхности, которые отделяют топочную камеру и газоходы котлоагрегата от окружающего воздуха, называются обмуровкой. Различают тяжёлую и облегченную обмуровку. Тяжёлая обмуров
Трубопроводы котельной
Трубопроводами называется система, которая состоит из труб и соединяющих деталей (арматуры, опор и подвесок, компенсаторов, тепловой изоляции) и предназначенная для транспортировки, распределения и
Чугунные секционные водогрейные котлы.
Чугунные секционные котлы в роли водогрейных применяются для нагревания воды до 115 градусов со статическим давлением в системе отопления, не превышающем 6 кгс/кв. см теплопроизводительностью до 1
Стальные секционные водогрейные котлы.
чугунных котлов распространены также стальные секционные котлы НР-18, «Надточия», «НИИСТУ-5» и «НИИСТУ-5». Их собирают методом сварки из трубных секций разной формы. Эти котлы состоят из крайних и
Понятие о физическом теле и веществе.
Все тела в природе находятся в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Они состоят из мельчайших частичек- молекул, связанных между собой силами взаимного притяж
Физическое состояние вещества.
Состояние физических тел зависит от силы молекулярного притяжения, расстояния между молекулами вещества (молекулярные пространства). Твёрдые тела имеют большую силу молекулярного притяжени
Температура и теплота, единицы их измерения.
Температура является мерой теплового состояния или степени нагрева тел. Тепловое состояние или степени нагрева тел. Тепловое состояние тела характеризуется скоростью движения его мо
Способы передачи тепла.
В котельных установках тепло от продуктов сгорания топлива ограждающим топку поверхностям, и через них воде и пару, передаётся тремя способами: излучением (радиацией), теплопроводностью и конвекцие
Приборы для измерения давления и температуры, их устройство и работа.
Для измерения давления газа и воздуха до 500 мм вод ст (500 кгс/м2) используют стеклянный U-подобный жидкостной манометр. Он представляет собой стеклянную U-подобную труб
Пружинные манометры.
Пружинне манометры используются для измерения давления от 0,25 до 4000 кгс/см2. Рабочим элементом манометра служит выгнутая трубка эллипсовидного или овального сечения, которая деформиру
Вода, водяной пар и воздух, их свойства.
Вода и водяной пар как рабочее тело и теплоноситель получили широкое использование в теплотехнике. Это объясняется тем, что вода и водяной пар имеют относительно хорошие термодинамические свойства
Общие положения
Конструкция котлов и их основных частей должна обеспечивать надежность, монтаж и ремонтоспособность, долговечность и безопасную эксплуатацию на расчетных параметрах на протяжении расчетного ресурса
Предупредительные устройства топок и газоходов
Каждый котел с камерным сжиганием пылевидного, газообразного, редкого топлива или шахтной топкой для сжигания торфа, тирсы, стружки и других мелких производственных отходов должен быть оборудованны
ПОМЕЩЕНИЕ ДЛЯ КОТЛОВ
Стационарные котлы должны устанавливаться в зданиях и помещениях, которые отвечают требованиям Снип II-35-76 «Котельные установки», Правил безопасности в газовом хозяйстве и этих Пр
ВОДНЫЙ РЕЖИМ КОТЛОВ
5.1. Водный режим должен обеспечивать роботу паровых и водогрейных котлов без повреждения их элементов вследствие откладывания накипи и шлама или вследствие коррозии металла.
УДЕРЖАНИЕ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И НАДЗОР ЗА КОТЛАМИ
7.1. Владелец котла должен обеспечить удержание котлов в исправном стане, а также безопасные условия их работы, организовав обслуживание, ремонт и надзор согласно требованиям этих П
КОНТРОЛЬ ЗА СОБЛЮДЕНИЕМ ЭТИХ ПРАВИЛ
9.1. Контроль за соблюдением этих Правил осуществляется органами Госнадзорохрантруда Украины путем проведения периодических обследований предприятий, которые эксплуатируют котельные
Общие положения
Обслуживания котла может быть поручено лицам не моложе 18 лет, которые прошли медицинский осмотр, прошедшие обучение по соответствующей программе и имеющие удостоверение квалификаци
Требования безопасности перед началом выполнения работ
При подготовке котла к растопке оператор должен: 2.1.1. Перед растопкой тщательно проверить: а) исправность топки и газоходов, запорных и регулир
Условия труда на рабочем месте, безопасность технологических процессов, машин, механизмов, оборудования и других средств производства, состояние средств коллективной и индивидуальной защиты, исполь
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ С ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОТЬЮ
Порядок допуска военнослужащих к самостоятельному выполнению работВоеннослужащие, которые по штатному расписанию занятые производственной и складской работой или постоянно выполняют р
Порядок допуска военнослужащих Вооруженных Сил Украины к самостоятельному выполнению работ с повышенной опасностью
К самостоятельному выполнению работ с повышенной опасностью могут быть допущенные лица не младше 18 лет.В военной части на основании Выписки из Перечня работ с повышенной опасностью с учетом особеннос
Порядок допуска военнослужащих Вооруженных Сил Украины к выполнению разовых (непостоянных) работ
Военнослужащие могут привлекаться к выполнению разовых (непостоянных) работ согласно письменному приказу (распоряжением) командира (начальника) военной части (подраздела).В военной части разрабатывает
Основные требования производственной санитарии и личной гигиены.
Производственная санитария, как и техника безопасности, является частью охраны труда. Она занимается изучением влияния условий труда на здоровье работающих с целью разработки и осуществления компле
ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПОСТРАДАВШИМ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ.
1.1.Каждый работник в любой момент может оказаться передпроблемой оказания доврачебной помощи пострадавшему человеку.Первая доврачебная помощь оказывается пострадавшему наместе про
ПЕРЕЛОМЫ
— Переломом называют нарушение целости кости под влиянием внешней травмы, сопровождающееся обычно повреждением и других тканей: мышц, кровеносных сосудов, сухожилий, нервов. Переломы костей могут б
ОТМОРОЖЕНИЯ
Отморожение является разновидностью термической травмы, связанной с воздействием низких температур на организм человека. Это может произойти при длительном пребывании на морозе, при непосредственно
ЭЛЕКТРОТРАВМЫ
Наблюдается при соприкосновении человека с неизолированным проводником электрического тока, например, с поврежденным кабелем, оголенным проводом или металлическими частями неисправной аппаратуры. В
ОСТАНОВКА СЕРДЦА
Причины: остановка дыхания, отравление, поражение электрическим током, ушибы грудной клетки, резкое охлаждение организма при прыжках в холодную воду, инфаркт миокарда.
Переноска и перевозка пострадавших
При поднимании, переноске и перевозке пострадавшегонеобходимо не причинять ему беспокойства и боли, не допускатьсотрясения, не придавать ему неудобного положения. Подниматьпострадавшего и класть на
Вопрос 21. Классификация приборов измерения давления. Устройство электроконтактного манометра, способы его поверки.
Во многих технологических процессах давление является одним из основных параметров, определяющих их протекание. К ним относятся: давление в автоклавах и пропарочных камерах, давление воздуха в технологических трубопроводах и т. п.
Определение величины давления
Давление – это величина, характеризующая действие силы на единицу поверхности.
При определении величины давления принято различать давление абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуумметрическое.
Абсолютное давление (р а ) – это давление внутри какой-либо системы, под которым находится газ, пар или жидкость, отсчитываемое от абсолютного нуля.
Атмосферное давление (р в ) создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменную величину, зависящую от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий.
Избыточное давление определяется разностью между абсолютным давлением (р а) и атмосферным давлением (р в):
Вакуум (разрежение) – это такое состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Количественно вакуумметрическое давление определяется разностью между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумной системы:
При измерении давления в движущихся средах под понятием давления понимают статическое и динамическое давление.
Статическое давление (р ст ) – это давление, зависящее от запаса потенциальной энергии газовой или жидкостной среды; определяется статическим напором. Оно может быть избыточным или вакуумметрическим, в частном случае может быть равно атмосферному.
Динамическое давление (р д ) – это давление, обусловленное скоростью движения потока газа или жидкости.
Полное давление (р п ) движущейся среды слагается из статического (р ст) и динамического (р д) давлений:
Единицы измерения давления
В системе единиц СИ за единицу давления принято считать действие силы в 1 H (ньютон) на площадь 1 м², т. е. 1 Па (Паскаль). Так как эта единица очень мала, для практических измерений применяют килопаскаль (кПа = 10 3 Па) или мегапаскаль (МПа=10 6 Па).
Кроме того, на практике применяют такие единицы давления:
миллиметр водяного столба (мм вод. ст.);
миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.);
килограмм силы на квадратный сантиметр (кг·с/см²);
При этом соотношение между этими величинами следующее:
1 кг·с/см² = 0,0981 МПа = 1 атм
1 мм рт. ст. = 133,332 Па
1 бар = 100 000 Па = 750 мм рт. ст.
Физическое объяснение некоторых единиц измерения:
1 кг·с/см² – это давление столба воды высотой 10м;
1 мм рт. ст. – это величина уменьшения давления при подъеме на каждые 10м высоты.
Методы измерения давления
Широкое использование давления, его перепада и разрежения в технологических процессах вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения и контроля давления.
Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:
давления столба жидкости (ртути, воды) соответствующей высоты;
развиваемыми при деформации упругих элементов (пружин, мембран, манометрических коробок, сильфонов и манометрических трубок);
упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.
Классификация приборов измерения давления
Классификация по принципу действия
В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:
Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.
Классификация в зависимости от измеряемой величины
В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:
манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);
микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);
барометры – для измерения атмосферного давления;
вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;
мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;
дифференциальные манометры – для измерения разности (перепада) давлений.
Жидкостные средства измерения давления
Действие жидкостных средств измерений основано на гидростатическом принципе, при котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба затворной (рабочей) жидкости. Разница уровней в зависимости от плотности жидкости является мерой давления.
U -образный манометр – это простейший прибор для измерения давления или разности давлений. Представляет собой согнутую стеклянную трубку, заполненную рабочей жидкостью (ртутью или водой) и прикрепленную к панели со шкалой. Один конец трубки соединяется с атмосферой, а другой подключается к объекту, где измеряется давление.
Верхний предел измерения двухтрубных манометров составляет 1…10кПа при приведенной погрешности измерения 0,2…2%. Точность измерения давления этим средством будет определяться точностью отсчета величины h(величины разности уровня жидкости), точностью определения плотности рабочей жидкости ρ и не зависеть от сечения трубки.
Жидкостные средства измерения давления характерны отсутствием дистанционной передачи показаний, небольшими пределами измерений и низкой прочностью. В то же время благодаря своей простоте, дешевизне и относительно высокой точности измерений они широко распространены в лабораториях и реже в промышленности.
Деформационные средства измерения давления
Основаны на уравновешивании силы, создаваемой давлением или вакуумом контролируемой среды на чувствительный элемент, силами упругих деформаций различного рода упругих элементов. Эта деформация в виде линейных или угловых перемещений передается регистрирующему устройству (показывающему или самопишущему) или преобразуется в электрический (пневматический) сигнал для дистанционной передачи.
В качестве чувствительных элементов используют одновитковые трубчатые пружины, многовитковые трубчатые пружины, упругие мембраны, сильфонные и пружинно-сильфонные.
Для изготовления мембран, сильфонов и трубчатых пружин применяются бронза, латунь, хромоникелевые сплавы, отличающиеся достаточно высокой упругостью, антикоррозийностью, малой зависимостью параметров от изменения температуры.
Мембранные приборы применяются для измерения небольших давлений (до 40кПа) нейтральных газовых средств.
Трубчато-пружинные приборы принадлежат к числу наиболее распространенных манометров, вакуумметров и мановакуумметров.
Трубчатая пружина представляет собой тонкостенную, согнутую по дуге окружности, трубку (одно- или многовитковую) с запаенным одним концом, которая изготавливается из медных сплавов или нержавеющей стали. При увеличении или уменьшении давления внутри трубки пружина раскручивается или скручивается на определенный угол.
Грузопоршневые манометры применяются как устройства для поверки механических контрольных и образцовых манометров среднего и высокого давления. Давление в них определяется по калиброванным грузам, помещаемым на поршне. В качестве рабочей жидкости применяют керосин, трансформаторное или касторовое масло. Класс точности грузопоршневых манометров 0,05 и 0,02%.
Электрические манометры и вакуумметры
Действие приборов этой группы основано на свойстве некоторых материалов изменять свои электрические параметры под действием давления.
Пьезоэлектрические манометры применяют при измерении пульсирующего с высоко частотой давления в механизмах с допустимой нагрузкой на чувствительный элемент до 8·10 3 ГПа. Чувствительным элементом в пьезоэлектрических манометрах, преобразующим механические напряжения в колебания электрического тока, являются пластины цилиндрической или прямоугольной формы толщиной в несколько миллиметров из кварца, титаната бария или керамики типа ЦТС (цирконат-титонат свинца).
Тензометрические манометры имеют малые габаритные размеры, простое устройство, высокую точность и надежность в работе. Верхний предел показаний 0,1…40Мпа, класс точности 0,6; 1 и 1,5. Применяются в сложных производственных условиях.
В качестве чувствительного элемента в тензометрических манометрах применяются тензорезисторы, принцип действия которых основан на изменении сопротивления под действием деформации.
Давление в манометре измеряется схемой неуравновешенного моста.
В результате деформации мембраны с сапфировой пластинкой и тензорезисторами возникает разбаланс моста в виде напряжения, которое с помощью усилителя преобразуется в выходной сигнал, пропорциональный измеряемому давлению.
Применяются для измерения разности (перепада) давления жидкостей и газов. Они могут быть использованы для измерения расхода газов и жидкостей, уровня жидкости, а также для измерения малых избыточных и вакуумметрических давлений.
Мембранные дифференциальные манометры являются бесшакальными первичными измерительными приборами, предназначенными для измерения давления неагрессивных сред, преобразующими измеряемую величину в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока 0…5мА.
Дифференциальные манометры типа ДМ выпускаются на предельные перепады давления 1,6…630кПа.
Сильфонные дифференциальные манометры выпускаются на предельные перепады давления 1…4кПа, они рассчитаны на предельно допустимое рабочее избыточное давление 25кПа.
Устройство электроконтактного манометра, способы его поверки
Устройство электроконтактного манометра
Типовая схема функционирования электроконтактного манометра может быть проиллюстрирована рисунке (а) . При росте давления и достижении им определенного значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи в свою очередь приводит к вводу в работу объекта воздействия 6.
В схеме размыкания (рис. б ) при отсутствии давления электрические контакты указательной стрелки 1 и базового контакта 2 замкнуты. Под напряжением U в находится электрическая цепь прибора и объект воздействия. При повышении давления и прохождении стрелкой зоны замкнутых контактов происходит разрыв электрической цепи прибора и соответственно прерывается электрический сигнал, направляемый на объект воздействия.
Схема замыкание–размыкание (рис. е ) позволяет при увеличении давления одну цепь замкнуть, а вторую – разомкнуть.
Двухконтактные схемы на замыкание–замыкание (рис. г ) и размыкание–размыкание (рис. в ) обеспечивают при повышении давления и достижении одних и тех же или различных его значений замыкание обеих электрических цепей или соответственно их размыкание.
Электроконтактная часть манометра может быть как неотъемлемой, совмещенной непосредственно с механизмом измерителя, так и присоединяемой в виде электроконтактной группы, устанавливаемой на передней части прибора. Производители традиционно используют конструкции, в которых тяги электроконтактной группы монтировались на оси трубки. В некоторых устройствах, как правило, устанавливается электроконтактная группа, соединенная с чувствительным элементом через указательную стрелку манометра. Некоторые производители освоили электроконтактный манометр с микровыключателями, которые устанавливаются на передаточном механизме измерителя.
Электроконтактные манометры производятся с механическими контактами, контактами с магнитным поджатием, индуктивной парой, микровыключателями.
Электроконтактная группа с механическими контактами конструктивно наиболее проста. На диэлектрическом основании фиксируется базовый контакт, представляющий собой дополнительную стрелку с закрепленным на нем электрическим контактом и соединенным с электрической цепью. Другой разъем электрической цепи связан с контактом, который передвигается указательной стрелкой. Таким образом, при росте давления указательная стрелка смещает подвижный контакт до момента его соединения со вторым контактом, закрепленным на дополнительной стрелке. Механические контакты, изготовленные в виде лепестков или стоек, производятся из сплавов серебро–никель (Ar80Ni20), серебро–палладий (Ag70Pd30), золото–серебро (Au80Ag20), платина–иридий (Pt75Ir25) и др.
Приборы с механическими контактами рассчитаны на напряжение до 250 В и выдерживают максимальную разрывную мощность до 10 Вт постоянного или до 20 В×А переменного тока. Малые разрывные мощности контактов обеспечивают достаточно высокую точность срабатывания (до 0,5 % полного значения шкалы).
Более прочное электрическое соединение обеспечивают контакты с магнитным поджатием. Их отличие от механических состоит в закреплении на обратной стороне контактов (клеем или винтами) малых магнитов, что усиливает прочность механического соединения. Максимальная разрывная мощность контактов с магнитным поджатием составляет до 30 Вт постоянного или до 50 В×А переменного тока и напряжением до 380 В. Из-за наличия магнитов в системе контактов класс точности не превышает 2,5.
Способы поверки ЭКГ
Электроконтактные манометры, а также датчики давления должны периодически подвергаться поверке.
Электроконтактные манометры в полевых и лабораторных условиях могут проверяться тремя способами:
поверка нулевой точки: при снятии давления, стрелка должна возвращаться к «0» отметке, недоход стрелки не должен превышать половины допуска погрешности прибора;
поверка рабочей точки: к проверяемому прибору подсоединяется контрольный манометр и производится сравнение показаний обоих приборов;
поверка (калибровка): поверка прибора согласно методики на поверку (калибровку) для данного типа приборов.
Электроконтактные манометры и реле давления проверяются на точность срабатывания сигнальных контактов, погрешность срабатывания должна быть не выше паспортной.
Порядок выполнения поверки
Выполнить ТО прибора давления:
Проверить маркировку и сохранность пломб;
Наличие и прочность крепления крышки;
Отсутствие обрыва заземляющего провода;
Отсутствие вмятин и видимых повреждений, пыли и грязи на корпусе;
Прочность крепления датчика (работы на месте эксплуатации);
Целостность изоляции кабеля (работы на месте эксплуатации);
Надежность крепления кабеля в водном устройстве (работы на месте эксплуатации);
Проверить затяжку крепежных элементов (работы на месте эксплуатации);
Для контактных приборов проверить сопротивление изоляции относительно корпуса.
Собрать схему для контактных приборов давления.
Плавно повышая давление на входе, снять показания образцового прибора при прямом и обратном (снижении давления) ходе. Отчеты выполнить в 5 равнорасположенных точках диапазона измерений.
Проверить точность срабатывания контактов согласно уставок.