Прилади для вимірювання тиску і розрідження

Размещено на http://allbest.ru

Прилади для вимірювання тиску і розрідження

§ 1. Поняття про тиск і розрідження

Тиск - величина, що характеризує інтенсивність сил, що діють на будь-яку частину поверхні тіла і направлені перпендикулярно до даної поверхні. Існують три види тисків: атмосферний, надлишковий та абсолютний.

Атмосферний тиск Р_атм - це гідростатичний тиск, яким атмосфера діє на всі предмети, що знаходяться в ній. За нормальний атмосферний тиск приймають тиск, рівний 100 кПа (760 мм рт. ст.), що називається фізичною атмосферою. Надлишковий тиск Р_надл може бути позитивним і негативним Негативний тиск називається розрідженням або вакуумом. Під вакуумом розуміють стан повітря або іншого газу в замкнутому обсязі, якщо тиск у ньому менше атмосферного.

Абсолютний тиск Р_абс дорівнює сумі атмосферного і надлишкового тисків:

Р_абс = Р_надл + Р_атм.

У Міжнародній системі одиниць (СІ) тиск виражається в Па (Паскалях) (1Па=1Н/м²). Паскаль - тиск, викликаний силою в 1Н, рівномірно розподіленої по поверхні площею 1м². Позасистемні одиниці тиску, що використовуються для технічних вимірювань: кгс/см², мм вод.ст., мм рт. ст.

Прилади для вимірювання позитивного надлишкового тиску називаються манометри, а прилади для вимірювання негативного надлишкового тиску (вакууму) - вакуумметри. Комбіновані прилади для вимірювання позитивного і негативного надлишкових тисків називаються мановакууметри.

За принципом дії прилади для вимірювання тиску і розріджень розділяють на такі типи:

- рідинні, у яких тиск або розрідження врівноважується висотою стовпа рідини;

- пружні, у яких тиск врівноважується силою пружної деформації чутливого елемента;

- поршневі, у яких тиск врівноважується силою, що діє на поршень визначеного перерізу;

- комбіновані, принцип дії яких має змішаний характер;

- електричні, у яких використовується зміна е.р.с. термопари, явище електричного розряду і зміна іонізації газу.

За своїм призначенням прилади поділяються на робочі, контрольні і зразкові.

При виконанні монтажу приладів тиску необхідно передбачити:

- захист приладу і його чутливого елемента від впливу агресивних середовищ, вібрації, високих температур, високих пульсацій вимірювального тиску;

- необхідно використовувати пристрій для скидання конденсату при вимірюванні тисків вологих газів;

- виключення виникнення газових мішків у трубопроводах при вимірюванні тиску рідини, а при вимірюванні тиску газів - гідравлічних пробок;

- виключення впливу динамічного напору контрольованого середовища.

При вимірюванні тиску агресивних рідин для захисту приладу в місця відбору імпульсу повинна бути встановлена розділювальна посудина. При вимірюванні тисків агресивних середовищ (лугів і кислот) для захисту приладів використовують розділювальні посудини, внутрішню порожнину яких заповнюють неагресивною рідиною: водою, легкими мінеральними оліями, етиловим спиртом, гліцерином і т.д.

§ 2. Рідинні і мембранні прилади

Рідинні трубчасті прилади знайшли широке застосування в лабораторних і місцевих технічних вимірюваннях тиску, розрідження і різниці тисків.

Принцип дії таких приладів заснований на основному рівнянні гідростатики - законі Паскаля. Цей принцип знайшов широке застосування в техніці при вимірюванні тиску і різниці тисків (перепаду тисків). Закон Паскаля дозволяє зробити важливий висновок: рівні рідин у сполучених посудинах при однакових тисках в обох колінах лежать в одній горизонтальній поверхні, тобто якщо Р₁=Р₂, то Н₁=Н₂.

Рис. 1. Манометр U-подібний; 1- трубка; 2 шкала

Найбільш поширеним приладом є U-подібний манометр (рис. 1), в якому в якості робочої рідини використовуються вода, ртуть, олія або спирт. Похибка таких манометрів складає ±2мм стовпа робочої рідини і не залежить від діаметра трубок. Прилад має U-подібну скляну трубку і шкалу з рівномірними поділками. Ціна найменшої поділки шкали складає 1мм. Робоча рідина заповнюється до нульової відмітки шкали. Принцип дії U-подібних манометрів заснований на законі сполучених посудин. Якщо вигнуту і відкриту з обох кінців U-подібну порожню трубку залити рідиною, то рівні рідини в обох посудинах будуть однаковими.

Під дією вимірювального тиску, підключеного до одного з кінців приладу, утвориться різниця рівнів рідини, по якій визначається значення вимірювального тиску. U-подібний манометр може вимірювати різницю вимірювального і атмосферного тисків, а також різницю двох підведених вимірювальних тисків. У першому випадку одна з трубок відкрита і сполучається з атмосферою, в другому - вимірювальні тиски підводяться до обох трубок. Для вимірювання малих тисків і розріджень застосовують рідинні прилади ТНЖ і ММН. Для вимірювання тиску, розрідження і різниці тисків випускають стрілочні прилади - напоромери, тягоміри і тягонапоромери НМ-П1, ТМ-П1, ТНМ-П1, які встановлюють на щитах, а також можуть використовувати як місцеві прилади.

Рис. 2 Напоромер НМ-П:

Чутливим елементом напоромера (рис. 2) є мембранна коробка 13, що складається з двох спаяних між собою мембран. Вимірювальний тиск підводиться до штуцера 15, сполученого з внутрішньою порожниною мембранної коробки.

Під дією різниці атмосферного і вимірювального тисків коробка 13 змінює свій об'єм, що викликає переміщення центру верхньої мембрани, який через поводок 12 і важіль 8 передається на тягу 1 і вісь 5 вимірювальної стрілки 6.

Виготовлення мембранного блока з лінійною характеристикою, тобто пропорційною залежністю переміщення верхнього центру від вимірювального тиску, практично неможливо через складність виготовлення мембрани. Тому для виправлення не лінійності в приладі передбачена кутова корекція в важільному механізмі установкою стрілки на нуль коректором 14. Запізнювання показань приладу складає не більш 4с.

§ 3. Пружні манометри

Пружні манометри (рис. 3) відносяться до найбільш поширених приладів для вимірювання тиску.

а)	б)	в)	г)
а - ОБМВ	б - АМУ	в - МОШ	г - ЕКМ
Рис. 3. Загальний вид манометрів

Вони виготовляються з трубчастої одновиткової і багатовиткової пружини. За класом точності манометри поділяються на технічні, контрольні і зразкові.

Технічні манометри мають клас точності 1,5; 2,5; 4,0; контрольні - 0,6; 1,0, зразкові - 0,16; 0,25; 0,4. По конструкції і принципу дії манометри всіх типів і моделей подібні один до одного. Верхні межі вимірювань манометрів у залежності від їхніх типів складають від 0,06 до 100 МПа.

Манометр (рис. 4,а) має різьбовий штуцер 7 для підключення, трубчасту пружину 5, сполучену зі штуцером, стрілку 1 і кінематичний вузол, що складається з повода 6, зубчастого сектора 4 і зубчастої шестерні 2, закріпленої на одній осі зі стрілкою, і протидіючої спіральної пружини 3.

Під дією надлишкового вимірювального тиску трубчаста пружина деформується (у межах пружних деформацій), розпрямляється.

При цьому вільний кінець пружини, переміщуючись разом із поводом 6, розвертає відносно осі зубчастий сектор, що, у свою чергу, повертає на визначений кут зубчасту шестерню 2 і стрілку приладу.

а)	б)
Рис. 4 Кінематична схема манометра

Трубчаста пружина 5 (рис. 4,б) у перерізі має овальну форму, що під дією вимірюваного тиску газу або рідини прямує до кола. У металі виникають механічні напруги, що призводять до деформації пружини, внаслідок цього збільшується мала вісь еліпса трубчастої пружини і переріз трубки буде наближатися до кола.

При подачі на вхід манометра надлишкового тиску трубка розширюється, а при подачі розрідження - стискається.

Принцип дії манометра заснований на врівноважуванні сили, що виникає під дією вимірювального тиску та силою пружності чутливого елемента приладу.

Звичайно, пружні деформації вимірювальної пружини незначні (до 8⁰ - 10⁰). Для штучного підвищення чутливості приладу встановлюється зазначений вище кінематичний вузол, що дозволяє стрілці робити поворот у залежності від розміру деформації від нуля до максимуму шкали.

При відключенні вимірювального тиску пружна деформація пружини зникне, пружина відновлює своє початкове положення і стрілка приладу встановлюється на нульову оцінку шкали. Найбільше поширеними приладами такого типу є манометри ОБМ, МОШ і МТ, шкали яких складають 270⁰.

Манометри ОБМ, МОШ, МТ можуть застосовуватися для вимірювання надлишкових тисків рідких і газоподібних середовищ. Манометри типів ГМ (газовий), AM (аміачний), МК (кисневий) є спеціальними газовими манометрами.

Кисневі манометри мають на шкалі напис: «Кисень», «Мастило - небезпечно», водневі манометри - «Водень», ацетиленові манометри - «Ацетилен».

Особливу небезпеку представляє експлуатація на кисневих лініях звичайних манометрів або кисневих манометрів із слідами мастила. Кисень як окислювач різко підвищує температуру мастила, при цьому може відбутися місцевий вибух.

Тому на кисневих лініях встановлюють тільки знежирені кисневі манометри, а резервні манометри повинні мати на штуцерах спеціальні заглушки для запобігання потрапляння мастила.

Манометр надвисоких тисків типу НВ застосовується для вимірювання тисків із верхніми межами вимірювань від 160 до 1000МПа (1600-10000кг/см²).

Показуючі і самописні манометри не рекомендується встановлювати в місцях, що мають значні вібрації.

При вимірюванні тиску рідин необхідно враховувати вплив стовпа рідини, що знаходиться в лінії сполучення, якщо прилад (манометр) знаходиться нижче або вище точки відбору тиску.

Гідростатичний тиск, утворюваний вимірювальним середовищем у лінії сполучення, визначається рівнянням

Р_Г=Н,

де - питома вага рідини, кгс/м³, Н - перепад тиску (різниця у висоті між точкою відбору тиску і безпосередньо місцем установки манометра).

У таких випадках манометр показує сумарний тиск - тиск в точці відбору і гідростатичний тиск:

Р_м=Р₀+Р_Г,

де Р_м - показання манометра, Р₀ - вимірювальний тиск, Р_Г - гідростатичний тиск.

При вимірюванні пульсуючих тисків на працюючому технологічному устаткуванні (компресорах, ресиверах і ін.) у штуцер манометра встановлюють спеціальний демпфіруючий пристрій (пристрій, який згладжує пульсацію тиску) у виді малого каліброваного отвору, діаметр якого залежить від щільності вимірювального середовища рідини, газу або фракції й абсолютної величини вимірювального надлишкового тиску.

Деякі типи манометрів мають електричний сигнальний пристрій, за допомогою якого можна здійснювати сигналізацію заданих меж тисків.

Електричний контактний пристрій манометрів можна застосовувати в схемах автоматичної сигналізації і контролю технологічних параметрів, в автоматичному керуванні і захисті устаткування.

Прилади, які мають сигнальний пристрій, називаються електроконтактними манометрами.

Найбільше поширеними приладами є: ЕКМ - електроконтактний манометр, ЕКВ - ;електроконтактний вакуумметр, ЕКМВ - електроконтактний мановакуумметр, ВЕ-16рб-електроконтактний манометр для експлуатації у вибухонебезпечних помешканнях.

§ 4. Самописні манометри

Самописні прилади призначаються для вимірювання і запису на діаграмі вимірювального тиску або розрідження.

Принцип дії пружних приладів заснований на врівноваженні вимірювального тиску силою пружної деформації трубчастої пружини.

Розкручування пружини, викликане зміною величини вимірювального тиску, передається за допомогою кінематичного вузла на перо приладу, що записує на діаграмі величину вимірювального тиску.

Конструкція самописного трубчастого манометра типу МТС показана на рис. 5.

Тиск, що вимірюється, через штуцер 3 і трубку 2 надходить у порожнину трубчастої пружини 1.

Під дією пружної деформації починається переміщення вільного кінця трубки, що через тягу 5 і кривошип передається на перо 6, що записує величину вимірювального тиску на діаграму 4.

Один кінець трубчастої пружини 1 закріплений на корпусі приладу з трубкою 2 і штуцером 3 для підключення вимірювального тиску, другий кінець запаяний, закритий наконечником 7 і вільно переміщається під дією вимірювального тиску.

Рис.5 Самописний манометр МТС

Найбільш поширеними типами сильфонів є самописні сильфонові манометри МСС-711 і МСС-712 із межами вимірювання від 0 до 245 кПа (2,5 кгс/см²).

Обертання діаграми може здійснюватися за допомогою годинникового механізму або синхронного мікроелектродвигуна. На діаграмі нанесений відлік часу, за допомогою якого можна визначити вимірювальний тиск відносно часу роботи технологічного устаткування.

Ряд самописних приладів випускають з електричним сигнальним пристроєм. Прилади з годинниковим приводом використовують у вибухонебезпечних помешканнях.

§ 5. Сигналізатори тиску

Будь-який компресор, паровий котел і резервуар високого тиску мають максимально допустиму величину робочого тиску, перевищення якого може призвести до аварії, вибуху і виходу з ладу устаткування. У зв'язку з цим таке устаткування має автоматичний захист, що дозволяє робити «скидання» граничного тиску або зупинку в роботі попереднього устаткування.

З цією метою використовують сигналізатори тиску, що за типом чутливого елемента поділяються на чотири головних види:

-пружинні,

-поршневі,

-мембранні,

-сильфоні.

Пружинні та поршневі сигналізатори використовують при тиску 2,5-30МПа (25-600кгс/см²), сильфоні та мембранні - при 0,02-0,25МПа (0,2-2,5кгс/см²). Електроконтактний манометр типу ЕКМ (ВС-16рб) за принципом дії й будовою подібний звичайному манометру з одновитковою пружиною.

а)	б)
а -ДН;	б - ДД
Рис. 6 Сигналізатор тиску

У мембранних сигналізаторах тиску типів ДТ, ДН і ГПДМ у якості чутливих елементів використовується еластична мембрана, зроблена з прогумованої тканини. На рис. 6,а показаний пристрій сигналізатора тиску типу ДН. Плоска мембрана 2 пов'язана зі штоком 1, що при зміні контрольованого тиску, який надходить через штуцер 4 у порожнину датчика 3, замикає або розмикає контакти мікроперемикача 6, встановленого на корпусі сигналізатора. Регулювання діапазону конторою тиску проводиться за допомогою протидіючої пружини 5.

Сильфоні сигналізатори тиску типів РД, ДД мають велику чутливість у порівнянні з вищеописаними типами сигналізаторів, так як чутливими елементами таких сигналізаторів є сильфони.

Прилади типу ДТ (датчик тиску), подібно датчикам типів ДН і ДТ, складаються з трьох уніфікованих вузлів - чутливого елемента, пружинного датчика й перемикаючого пристрою.

На рис. 6,б показаний пристрій сильфоного приладу типу ДД. При підвищенні тиску контрольованого середовища, що надходить через штуцер 5, сильфон 4 деформується, компенсуючи зусилля протидіючої пружини 2 датчика і штовхачем 3 переключає мікроперемикача.

В залежності від модифікації сигналізатор типу ДД використовується в діапазоні тисків від 0,006 до 1,6 МПа (0,06-16 кгс/см²).

§ 6. Електричні вакуумметри

Для вимірювання вакууму в межах 1-10^-7 1-10^-1 Па застосовують електричні вакуумметри трьох типів: теплоелектричні , іонізаційні і магнітні.

Дія теплоелектричного вакуумметра заснована на залежності теплопровідності газу від його тиску. Прилад складається з двох основних блоків: манометричного перетворювача (лампи) і вимірювального електричного блока.

Манометричний перетворювач термопарного приладу ДТ-2 показаний на рис. 9, а. Він складається із скляного балону, в якому розташовані платиновий провідник-нагрівач і хромель-копелева термопара. При зміні вимірювального тиску змінюється теплопровідність і термо-ерс термопари. Термо-ерс. термопари і вимірювального вакууму пов'язані між собою градуйованою кривою, зображеної на рис. 9, в.

Дія іонізаційних вакуумметрів заснована на використанні електричного розряду, тобто руху заряджених частинок у вакуумі. Манометричний перетворювач іонізаційного приладу ЛМ-2 зображений на рис. 9, б. Уздовж осі скляного балона розташований U-подібний катод із вольфрамового дроту, навколо якого встановлений анод у виді рідкої сітки з молібденового дроту, що підігрівається електричним струмом. Анод оточений іонним колектором, що виконаний із тонкої нікелевої фольги у формі круглого циліндра.

Рис.9 Манометричні перетворювачі

Вимірювальний блок забезпечує необхідний режим лампи, а струм у ланцюзі іонного колектора є мірою тиску.

Подальше пониження межі вимірів вакууму можливо завдяки застосуванню інверсно-магнетронного манометричного перетворювача (рис. 10). Перетворювач має катод 1, що представляє собою циліндр 2 із торцевими площинами, і анод 3, що проходить по осі циліндра через отвори в торцевих поверхнях катода. Вся система, укладена в герметичний корпус, поміщається в постійне магнітне поле магніту 4, яке спрямоване по осі циліндра катода. На анод подається висока напруга, рівна 6кВ. Під дією магнітного й електричного поля електрон, залишивши поверхню катода, зіштовхується з молекулою газу і проводить її іонізацію, тобто струм іонізації є мірою тиску.

Електричний магнітний блокувальний вакуумметр ВМБ-8 (рис. 11) призначений для вимірювання тиску в межах 10^-7 - 10^-1 Па, а також використовується в якості датчика автоматики в автоматизованих вакуумних системах. Прилад складається з інверсно-магнетронного манометричного перетворювача / ММ-32-1, вимірювального блока 4 БИВ-1 з'єднувача 3 і термостійкого з'єднувача 2.

Рис. 10 Інверсно-магнітроний перетворювач ММ-14	Рис. 11 Структурна схема магнітного вакуумметра ВМБ-8

Принцип роботи приладу полягає в тому, що манометричний перетворювач перетворить сигнал тиску в сигнал постійного струму. Розрядний струм перетворювача, пропорційний вимірювальному тиску, надходить на вимірювальний блок. Вимірювальний блок складається з таких елементів: джерела живлення, логарифмічного устрою ЛУ, підсилювача постійного струму ППС, вимірювального приладу ВП, пристрою сигналізації несправності блока ВУС, двох пристроїв блокувань У Б.

Джерело живлення забезпечує режим роботи манометричного перетворювача (на анод подається висока напруга 2500 В) і всіх інших пристроїв вимірювального блока.

§ 7. Тензорезистивні перетворювачах тиску

Основою принципу дії тензорезисторів є явище тензоефекту, суть якого полягає в зміні електричного опору провідникового матеріалу під час його механічної деформації.

У тензорезистивних перетворювачах тиску (тензоманометрах) як первинні перетворювальні елементи використовуються мембрани, сильфони та трубчасті системи.

У мембранних перетворювачах тиску деформація мембрани звичайно сприймається наклеєним на неї тензоперетворювачем безпосередньо. Для одержання максимальної чутливості та термокомпенсації тензорезистори наклеюють у зонах максимальних деформацій різних знаків.

Тензоманометри з плоскими мембранами відрізняються простотою конструкції, однак вони чутливі до різких перепадів температур.

Досконалішими є тензоманометри з гофрованими мембранними перетворювачами тиску 1, центри яких з'єднані з тензорезистивними перетворювачами сили у вигляді консольних балок 2 з наклеєними на них тензорезисторами (рис12, а) або з кільцевими пружними перетворювальними елементами сили в деформацію (рис.12, б).

В останньому випадку вимірюваний тиск через отвір в штуцері 1 діє І їм еластичну мембрану 2 та сферичну подушку 3, внаслідок чого кільцевий пружний елемент 4 деформується, викликаючи деформацію тензорезисторів 4 та 5.

Рис. 12 тензорезистівні перетворювачі тиску

Верхні границі перетворень розглянутих вище тензоманометрії становлять від 0,1 до 10 МПа.

Рис.13. Тензорезистивний перетворювач різниці тисків

На рис.13 показана конструкція тензо резистивного давача різниці тисків типу "Сапфір". Давач має первинний мембранно-важільний перетворювач різниці тисків 1, розділювальні мембрани 2 і 3, з'єднані між собою та з кінцем важеля первинного перетворювача за допомогою тяги 4.

Дія вимірюваної різниці тисків Р1 > Р2 призводить до переміщення тяги і, відповідно, кінця важеля, деформації мембрани із монокристалічного сапфіру, на зовнішню поверхню якої нанесена тензочутлива плівка кремнію.

Тензорезистори через герметичний вивід під'єднуються до вторинного перетворювача, ще входить до складу "Сапфіра" і служить для перетворення зміни опор тензорезисторів у вихідний уніфікований струм.

Останнім часом все більше застосовують перетворювачі тиску з напівпровідниковими тензорезисторами. Мініатюрний (діаметром 10...15 мм) перетворювач тиску (рис.14, а) має мембранний первинний перетворювач тиску. мембранний сильфоний тиск манометр

Переміщення центру мембрани, викликане вимірюваним тиском, передається за допомогою штока 2 на консольну балку 3, на котрій склоприпоєм закріплені напівпровідникові тент резистори 4 у вигляді ниткоподібного кристала кремнію р-типу, з платиновими струмовиводами.

Рис.14. Перетворювачі тиску з напівпровідниковими тензорезисторами

Для вимірювань дуже високих тисків (до 510⁸ Па) використовують звичайно ефект об'ємного стискання тензорезистора. Чутливим елементом 1 мініатюрних давачів даного типу (рис.14, б) може бути й ниткоподібний кристал, наприклад, з антимоніду галію п-типу.

Один з виводів припаяний до ізольованого від корпуса 2 гермовводу 3, іншим до самого корпуса. Фторопластовий ковпачок 4 виконує роль розділю вальної мембрани. Внутрішня порожнина з чутливим елементом заповнена трансформаторною оливою, за допомогою якої вимірюваний тиск передається на чутливий елемент.

На рис.15 наведена конструкція мініатюрного (діаметром 2,2 мм) давача тиску крові в судинах. Корпус 1 виготовлений з нікель-кобалм кремнієвого сплаву, а пружний елемент 2 - це пластина з монокристалічного кремнію.

Рис.15. Давач тиску крові з напівпровідниковим інтегральним тензоперетворювачем

У центральній частині пластини витравлена до товщини 15 мкм мембрана, на нижній стороні якої методом дифузії сформована інтегральна мостова тензочутлива схема. Пластина-мембрана за допомогою спеціального клею кріпиться до кремнієвої підкладки 3.

Підкладка має канавку, яка через отвір в корпусі зв'язана з зовнішнім середовищем так, що тиск повітря в канапці і, відповідно, тиск на внутрішню сторону мембрани дорівнюють атмосферному. На зовнішню сторону мембрани діє вимірюваний тиск. Давач кріпиться на кінці поліетиленового катетера і встановлюється безпосередньо в кровоносній судині пацієнта. Вимірювальна схема з'єднана з зовнішньою вторинною апаратурою тонкими дротинами діаметром 200 мкм, які виводяться назовні через порожнину між пластиною та підкладкою і через отвір у корпусі. Вимірювальний струм тензочутливого моста становить 2 мА, максимальний вихідний сигнал 24 мВ. Похибка вимірювання не перевищує 10 %.

§ 8. Ємнісні перетворювачі тиску

Ємнісні перетворювачі є електричними конденсаторами, ємність яких змінюється внаслідок зміни під дією вимірюваної величини відстані між обкладками, площі перекриття обкладок або діелектричної проникності середовища, що знаходиться між обкладками.

Вони широко застосовуються як перетворювачі переміщень та рівнів, а в поєднанні з механічними перетворювачами сил, прискорень та вібрацій в механічне переміщення вони є складовими елементами ємнісних манометрів, динамометрів, віброметрів та акселерометрів.

Незважаючи на всю різноманітність конструктивних різновидів ємнісних перетворювачів, їх можна об'єднати в дві великі групи: плоскопаралельні та коаксіальні.

Нехтуючи крайовими ефектами, ємність конденсатора з плоско-паралельними обкладками можна записати у вигляді

Чутливими елементами ємнісних перетворювачів тиску є мембрани та діафрагми, які перетворюють вимірюваний тиск у переміщення. Вони є одночасно рухомими електродами ємнісних перетворювачів.

На рис.16 наведена конструкція ємнісного перетворювача тиску з чутливим елементом у вигляді еластичної мембрани 1, котра закріплена в корпусі 2 за допомогою муфти 3. Нерухомий електрод 4 з'єднаним І центральною частиною колодки коаксіального з'єднувача 5

Конструюючи ємнісні перетворювачі, особливу увагу треба приділяти вибору матеріалів. Для забезпечення мінімальної температур похибки деталі ємнісного чутливого елемента виготовляють з матеріалів з незначними та можливо близькими за значеннями температурними коефіцієнтами лінійного розширення.

Рис.16. Ємнісний перетворювач тиску	Рис.17. Ємнісний диференціальний перетворювач тиску

Наприклад, для пружних елементів застосовують сплав 55БТЮ, що відрізняється високими пружними властивостями, стабільністю температурного коефіцієнті модуля пружності, корозійною стійкістю. Як матеріал для ізоляційних елементів використовують оптичне скло марки ЛК6.

Дуже суттєвим є електростатичне екранування всіх виводів ємнісного перетворювача. Після нього не повинно залишатися неекранованих проміжків. З цієї причини частину кабелю виготовляють як невід'ємну частину перетворювача.

На рис.17 наведена конструкція диференціального ємнісного перетворювача тиску, в якому пружний елемент 1 (у даній конструкції це мембрана, виготовлена разом з корпусом) не є безпосередньо електродом. Рухомим електродом тут є пластина 2, з'єднана за допомогою шпильки з центром штивної мембрани. Нерухомими електродами є пластини 3 та 4, виготовлені у вигляді металевих дисків і закріплені в скляних циліндричних стійках 5, з'єднаних з корпусом.

Така конструкція ємнісного перетворювача дає змогу збільшити за інших однакових умов його чутливість.

Ємнісні перетворювачі мають звичайно верхню межу перетворюваного тиску 200..800 Па, при чутливості 0,5. ..1,0 пФ/Па та початковій ємності 10...20 ІІФ. Основна їх похибка становить 1...2 %.

§ 9. Особливості монтажу манометрів та перетворювачів тиску

Показуючи, самописні та сигналізуючи манометри та перетворювачі тиску встановлюються у вертикальному положенні на спеціальних кронштейнах, щитах та пультах.

Для усунення і згладжування пульсації вимірюваного тиску рідин, пари та газів на компресорних станціях, у насосах, технологічному обладнанні та трубопроводах, що призводить до виходу зі строю передаточний механізм приладів, використовуються наступні види демпфірування: встановлення в штуцер манометра спеціального дроселю, в залежності від щільності отвору манометру від 2 до 0.1 мм; встановлення додаткової ємності (2 - 5 л) між відбором вимірюваного тиску та манометром.

Місце, яке використовується на технологічному обладнанні або трубопроводі для контролю тиску, називається відбором тиску з манометра; траса, що з'єднує відбір тиску з манометром, називається імпульсною лінією. В залежності від величини тиску, агресивності, пожежонебезпеки та вибухонебезпечності вимірюваних середовищ імпульсні лінії складаються з мідних, стальних цільнотянутих або поліхлорвінілових трубок.

Діаметр імпульсних трубок та їх товщина при монтажу вибираються з розрахунку довжини траси та максимального робочого тиску вимірюваного середовища. В даній час випускаються мідні, стальні та поліхлорвінілові трубки таких діаметрів: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16 см при товщині стінки 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2 мм.

Імпульсні лінії для вимірювання тиску контролюючих середовищ прокладаються в суворій відповідності з монтажною схемою автоматизації об'єкту, де вказані довжина траси та повна характеристика імпульсної лінії.

Відбори тиску звичайно встановлюються на прямолінійних відрізках трубопроводів і технологічному обладнанні з урахуванням вигинів, поворотів, колін та трійників, де виникає додаткова похибка вимірювань тиску, що викликано центробіжною силою вимірюваного потоку середовища.

При монтажі і встановленні приладів вимірювання тиску передбачається: захист приладу від дії агресивних середовищ, вібрації, високих температур, пульсації тиску; пристрій викиду конденсату при вимірюванні вологих газів; виключення виникнення газових мішків в лініях при вимірюванні тиску рідин, а в газах - гідравлічних пробок; виключення впливу динамічного напору середовища.

При вимірюванні тисків агресивних середовищ, середовищ які кристалізуються, виділяється осад в місцях відбору імпульсу, встановлюються мембранні розділювачі типу РМ. При цьому внутрішній простір манометра і розділювача заповнюють робочою рідиною, яка передає зміну тиску від мембрани розділювача до манометра. При вимірюванні тисків кислот та лугів для захисту внутрішньої поверхні чутливого елементу (датчика) манометра використовують розділяючі посудини, внутрішню порожнину яких заповнюють водою, легкими мінеральними маслами, етиловим спиртом, гліцерином та ін.

Як правило, для цілей безпеки експлуатації та виконання ремонтних робіт на місці відбору тиску встановлюється запірний пристрій-вентиль, розрахований на максимальний робочий тиск; він має дві основні характеристики - діаметр прохідного перерізу, який виражається в міліметрах, та максимальний тиск середовища. Ці характеристики маркірують на боковій поверхні вентиля.

На всій трасі відбір тиску - імпульсна лінія - манометр для створення необхідної щільності в з'єднаннях використовуються прокладки, які в залежності від вимірюваного середовища та тиску виготовляються з різноманітних матеріалів, наприклад алюмінію або відпаленої міді.

Усі трубні проводки монтують у відповідності з робочими кресленнями проекту по схемам зовнішніх трубних проводок, в яких визначені траса, довжина та сортамент труб. Як одиночні, так і групові трубні розводки вздовж траси кріпляться на спеціальних типових стійках та кронштейнах, виконаних із стрічкової або перфорованої стальної смуги.

Монтаж і прокладка трубних проводок являється трудомісткою та відповідальною операцією. Наявність витоків та нещільності в імпульсних розгалужених трасах веде до занижених показників приладів, неякісного ведення технологічного процесу.

Основні висновки

1. У місцевому контролі тисків газів і рідин найбільш широко використовують технічні манометри типів ОБМ, МОШ, МТ і т.д.

2. Сигналізатори тисків типів ДН, ДТ, РД, ЕКМ прості і надійні в експлуатації, тому вони широко застосовуються в захисті технологічного устаткування.

3. У схемах автоматики технологічних процесів, на щитах і пультах для контролю і сигналізації контрольованих тисків, як правило, використовують різноманітні перетворювачі системи ГСП у комплекті з реєструючими приладами.

Размещено на Allbest.ru

...