Давление газа в сосуде прибор

Измерение давления газа

Основным показателем, характеризующим сеть газопотрсбления, является давление газа в газопроводе. Обеспечение нормативного давления газа перед газоиспользующим оборудованием позволяет обеспечить качественное сжигание топлива и устойчивую работу горелок.

Давление — отношение силы к площади, на которую она действует, а для газа сила, с которой он действует на единицу площади поверхности сосуда. Давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным, давление, оказываемое атмосферой атмосферным. Избыточное давление больше атмосферного, оно отсчитывается от уже имеющегося атмосферного давления:

Р изб = Р абс -Р атм ,

где Р изб – избыточное давление;
P абс – абсолютное давление;
Р атм – атмосферное давление.

При измерении разрежения определяют, насколько давление в каком-либо ограниченном объеме меньше атмосферного. Это давление называют вакуумметрическим:

Р вак = Р атм – Р абс ,

где Р вак – вакуумметрическое давление.

При обслуживании и ремонте внутридомового газового оборудования контролируется избыточное давление газа или воды, а также вакуумметрическое давление при измерении разрежения в системах удаления дыма.

В системе СИ основной единицей измерения давления является Паскаль (Па). Один паскаль – это давление, оказываемое силой в 1 ньютон (Н) на площадь в 1 квадратный метр (м²).

Для измерения давления газа в газопроводах жилых домов как единицу измерения зачастую используют миллиметр водяного столба (мм.вод. ст.). Эта единица наглядна и понятна, особенно при использовании жидкостного манометра.

В Западной Европе для измерения давления применяется бар (bar). Один бар равен 100.000 Па, что приблизительно равно 1 кгс/см². Один миллибар (mbar) составляет 100 Па, он приблизительно равен 10 мм.в.ст (1 mbar – 10 мм.в.ст.). Основной единицей, используемой в настоящей книге при описании газоиспользующего оборудования, является бар. Для характеристик состояния газового топлива применяется единица измерения Паскаль (даПа).

Паскаль очень мал, па практике применяют кратные ему единицы:

1 декапаскаль (1 даПа) = 10 Па – 1 мм.в.ст;
1 гектопаскаль (1 гПа) = 100 Па -1 mbar;
1 килопаскаль (1 кПа) = 1000 Па -100 мм.в.ст.;
1 Мегапаскаль (1 МПа)= 1000000 Па – 10 кгс/см² или 1 кгс/см² – 0,1 МПа.

Необходимо заметить, что точное значение 1 мм.в.ст = 9,81 Па, а 1 кгс/см² = 9,81 х 104 Па, но для практических целей достаточно запомнить, что 1 мм.в.ст -10 Па (1 даПа), а 1 кгс/см² – 0,1 МПа.

При измерении избыточного давления или разрежения происходит определение его величины с помощью специальных приборов манометров, напоромеров, тягонапоромеров. Точность измерения характеризуется погрешностью – отклонением результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Класс точности прибора характеризуется пределом допускаемой погрешности – наибольшей погрешностью прибора, при которой он может быть признан годным и допущен к применению. У показывающих пружинных манометров бывают следующие классы точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. У манометра с классом точности 1.5 результат измерения может отличаться от истинного значения не более чем на 1,5%.

Жидкостные U-образные манометры применяются для измерения небольших величин давления, чаще всего низкого (до 500 даПа). Их применяют для измерения давления газа, а также давления воздуха, идущего на горение в горелках с принудительной подачей воздуха. Жидкостной манометр – это стеклянная или прозрачная пластиковая U-образная трубка, которая прикреплена к деревянной или пластмассовой панели. На панели имеется шкала с делениями в миллиметрах, от нуля вверх и от нуля вниз. У современных манометров шкала может иметь деления в паскалях (Па).

Для определения давления необходимо сложить высоту столба жидкости от нуля вверх – 60 мм.вод.ст. и от нуля вниз – 60 мм.вод.ст. Сумма двух значений – 120 мм.вод.ст. – даст величину измеренного давления. В настоящее время несмотря на простоту конструкции жидкостные манометры находят ограниченное применение из-за больших габаритов.

Пружинные манометры применяются в настенных котлах для измерения избыточного давления воды в системах отопления и горячего водоснабжения. В отдельных котлах применяются термоманометры, которые одновременно измеряют давление и температуру воды у настенных котлов.

Для наладочных и ремонтных работах на газопроводах и газоиспользующем оборудовании применяют цифровые манометры, которые позволяют вести измерение давления газа с выводом его величины на жидкокристаллический дисплей. Цифровые манометры TESTO 312 производства немецкой фирмы Testo AG предназначены для настройки и обслуживания сетей газопотребления. Принцип действия TESTO 312 основан на преобразовании поступающего на его вход давления в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Электропитание приборов осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 9 В. Манометры TESTO 312-2 могут измерять давление в диапазонах ± 40 гПа (± 40 mbar) и ± 200 гПа (± 200 mbar), манометры TESTO 312-3 в диапазонах ± 300 гПа (± 300 mbar) и ± 6000 гПа (± 6000 mbar). Цифровые манометры TESTO 312-2 также могут измерять разрежение в диапазоне ± 40 гПа (± 40 mbar). На дисплее отражается время, измеряемый параметр, измеренная величина с указанием единицы измерения. При превышении максимального давления на входе прибора он подает световую и звуковую индикацию перегрузки.

Источник

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.

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.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

Рис-3

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).

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).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

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.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Источник