Как устроен разделительный сосуд
Разделительные сосуды предназначены для предохранения внутренних полостей измерительных приборов от воздействия агрессивных измеряемых сред, а также предотвращения поступления вязких сред в эти полости. Отделение прибора от измеряемой среды происходит посредством разделительной жидкости.
Конструктивное исполнение разделительного сосуда не сложное (рис. 8.15,а): к стальному сосуду приварены подводящий, отводящий и контрольный патрубки. В одной части (верхней или нижней) разделительного сосуда находится измеряемая жидкость (например, газ), поступающая от измеряемого пространства, в другой – иная, не смешивающаяся с измеряемым веществом жидкость, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к заполнению внутренней полости прибора.
Рис. 8.15. Внешний вид (а) и схема подсоединения (б) разделительного сосуда:
а – вид сосуда; б – схема подсоединения; 1 – металлический объем; 2 – присоединительный патрубок; 3 – трубопровод; 4 – разделительный сосуд; 5 – измерительный прибор
Применение разделительного сосуда поясняет рис. 8.15,б. Если по трубопроводу протекает мазут, попадание которого во внутренние полости прибора из-за его высокой вязкости (а при низкой температуре и застывании) не желательно, то на выходе пробоотбора через коренной клапан устанавливается разделительный сосуд. Расстояние между ними невелико. Этот сосуд с отводящим трубопроводом и измерительным прибором наполовину заполняется водой. Разогретый мазут из-за более низкой плотности заполняет верхнюю часть разделительного сосуда, а в нижней его части остается вода. Изменение давления приводит к варьированию уровня раздела мазута и воды. При значительно превосходящем объеме сосуда относительно объема внутренней полости чувствительного элемента измерительного прибора варьирование уровня разделения в сосуде мало.
В табл. 8.3 приведены основные параметры и размеры разделительных сосудов.
Таблица 8.3
Основные параметры и усредненные размеры
разделительных сосудов
Внутренний объем сосуда, см3 | Внутренний диаметр, мм | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
1100 | 140 | 530 | 280 | 210 |
470 | 90 | 490 | 230 | 160 |
90 | 35 | 440 | 175 | 100 |
По рабочему давлению сосуды производятся для измерений давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
Рис. 8.13,б иллюстрирует применение разделительного сосуда при условии, что измеряемое вещество легче разделительной жидкости. Если удельный вес измеряемой среды выше удельного веса разделительной жидкости, то разделительный сосуд и измерительный прибор устанавливаются выше пробоотбора.
В качестве разделительной жидкости могут использоваться вода, глицерин, водоглицериновые смеси, минеральные масла.
Для разделения измеряемой среды и полости чувствительного элемента применяют также устройства, используемые в качестве разделительных камер кислородсодержащих сред (см. п.2.2.3).
Уравнительные сосуды применяются для исключения влияния на результат измерения дифманометров-расхо-домеров и перепадомеров, а также дифманометров-уровнемеров столба жидкости в импульсных подводящих линиях. Причем величина такого воздействия столба может определяться как его высотой, так и плотностью находящейся в нем жидкости. Плотность жидкости в значительной степени зависит от ее температуры. Этим обусловлена необходимость прокладки обеих импульсных линий («плюсовой» и «минусовой») в одинаковых температурных условиях.
Необходимость применения уравнительных сосудов при измерении перепада давления на сужающем устройстве можно продемонстрировать рис. 8.16. Измерительный преобразователь разности давлений с мембранными коробками в качестве чувствительного элемента установлен на трубопроводе с сужающим устройством. Измеряемая среда в трубопроводе – газ. В определенный момент времени при оптимальном заполнении импульсных линий рабочей жидкостью и дифференциальном давлении, равном нулю, «минусовая» и «плюсовая» камеры имеют одну степень объемной деформации. При увеличении перепада на сужающем устройстве возрастает давление в импульсной линии «плюсового» давления, и «плюсовая» камера сжимается, вытесняя рабочую жидкость в «минусовую». При этом из-за уменьшения объема «плюсовой» камеры снижается уровень рабочей жидкости в импульсной линии «плюсового» давления на величину h. Соответственно выходной сигнал преобразователя будет, согласно выражению (3.6), пропорционально уменьшен на величину hrg. При увеличении перепада давления будут возрастать h и погрешность проводимых измерений. Этим обстоятельством обусловлена необходимость применения уравнительных сосудов.
Конструктивная особенность уравнительного сосуда состоит в значительном превышении его площади поперечного сечения над площадью поперечного сечения импульсной линии. Механизм этого явления более подробно описан в 3.2 (о чашечных манометрических приборах), где показана возможность снижения погрешности из-за варьирования гидростатическим столбом путем увеличения поперечного сечения сосуда. Таким образом, конструкция уравнительного сосуда предусматривает значительную площадь его поперечного сечения. Эти сосуды устанавливаются как основная цилиндрическая образующая вертикально.
Рис. 8.16. Схема работы измерительного преобразователя разности давлений на трубопроводе:
а – при отсутствии перепада давления; б – при воздействии дифференциального давления; 1 – трубопровод с сужающим устройством; 2 – измерительный преобразователь разности давлений; 3, 4 – «плюсовая» и «минусовая» камеры соответственно
Размеры уравнительных сосудов, а они по конструкции идентичны разделительным (рис. 8.15а), приведены в табл. 8.4.
Меньший уравнительный сосуд предназначается для работы в комплекте с сильфонными и мембранными дифманометрами, больший – для поплавковых измерителей.
При использовании современных дифманометров из-за незначительного объема их «плюсовой» и «минусовой» камер применять уравнительные сосуды нецелесообразно.
Таблица 8.4
Основные параметры и усредненные размеры
уравнительных сосудов
Внутренний диаметр сосуда, мм | Объем вытесняемой жидкости, см3 | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
90 | 250 | 320 | 210 | 160 |
140 | 610 | 360 | 260 | 210 |
По рабочему давлению уравнительные сосуды аналогичны разделительным и производятся для измерения давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
В паровых средах для обеспечения заполнения подводящих к измерителю импульсных линий жидкой фазой, поддержания этого заполнения постоянным применяются уравнительные конденсационные сосуды. их отличительной особенностью служит горизонтальное расположение образующего сосуд цилиндра (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Схема уравнительного конденсационного сосуда
Отводящий патрубок расположен снизу по оси цилиндра. Его ось для увеличения высоты рабочего пространства сосуда смещена вверх. Диаметр сосуда составляет 89 или 108 мм, длина – 200…270 мм. Рабочее давление – 4 или 10 МПа. Для более высоких давлений уравнительные конденсационные сосуды изготавливаются по документации, определяемой межведомственными нормами.
Импульсные линии, особенно в условиях измерения давления пара, не должны теплоизолироваться. Это требуется для охлаждения жидкости, контактирующей с измерительным прибором, до допустимой температуры, а также для конденсации жидкости из измеряемого пара и заполнения импульсных линий.
Источник
Разделительные сосуды предназначены для защиты внутренних полостей дифманометров от непосредственного воздействия контролируемых агрессивных сред путем передачи измеряемого давления через разделительную жидкость.
Необходимость в разделительных сосудах возникает также и при измерении расхода вязких жидкостей в тех случаях, когда по условиям пожарной безопасности ввод горючих газов в помещение недопустим.
Выпускают сосуды типа СРС (сосуд разделительный средний) для сильфонных и мембранных дифманометров с перемещением чувствительного элемента и СРМ (сосуд разделительный малый) для сильфонных и мембранных дифманометров с силовой компенсацией.
Исполнение разделительных сосудов определяется местом присоединения импульсных линий и конструкцией присоединительных штуцеров.
Выпускаются сосуды для верхнего и нижнего присоединения импульсных линий, которые имеют присоединительные штуцера с прокладочным уплотнением или с уплотнением шаровой поверхности по конической. Кроме того, выпускаются сосуды для бокового присоединения импульсных линий, имеющие также штуцера с прокладочным уплотнением или с уплотнением шаровой поверхности по конической.
Технические характеристики приведены в таблице 5.9 и таблице 5.10.
5.8. Схема расположения разделительных сосудов: разделительная жидкость тяжелее измеряемой (а) и легче измеряемой (б)
Разделительные сосуды необходимо располагать в непосредственной близости от сужающего устройства.
Сосуды до середины заполняются разделительной жидкостью, этой жидкостью заполняются и соединительные трубки. Если разделительная жидкость тяжелее контролируемой, то она заполняет нижние части сосудов, а контролируемая — верхние (рис. 5.8, а); если легче контролируемой, то занимает верхние половины сосудов, а контролируемая — нижние (рис. 5.8, б).
Разделительную жидкость подбирают таким образом, чтобы она химически не взаимодействовала ни с измеряемой средой, ни с уравновешивающей жидкостью, не смешивалась с ними, а также не давала отложений и не воздействовала на материал соединительных линий, разделительных сосудов и внутренней полости дифманометра.
Плотность разделительной жидкости должна быть меньше плотности уравновешивающей жидкости дифманометра.
В качестве разделительных жидкостей обычно применяют воду, раствор соды в воде, легкие минеральные масла, глицерин, водоглицериновые смеси, этиленгликоль, водо-этиленгликолевые смеси и др.
Таблица 5.9. Технические характеристики разделительных сосудов
| Тип сосуда | Условное давление, МПа | Исполнение | Габаритные размеры, мм | Масса, кг | Подключение сосуда |
| СРС-63 | 6,3 | 1 | 350×194×148 | 5 | Верхнее и нижнее штуцером с прокладочным уплотнением |
| 2 | 482×194×148 | Верхнее и нижнее штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической | |||
| 3 | 386×176×148 | Боковое штуцером с прокладочным уплотнением | |||
| 4 | 386×242×148 | Боковое штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической | |||
| СРС-250 | 25 | 2 | 482×200×154 | 9 | Верхнее и нижнее штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической |
| 4 | 386×248×154 | Боковое штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической | |||
| СРС-400 | 40 | 2 | 492×219×173 | 18 | Верхнее и нижнее штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической |
| СРМ-400 | 442×146×100 | Боковое штуцером с уплотнением шаровой поверхности по конической | |||
| 4 | 346×194×100 |
Таблица 5.10. Изготовители разделительных сосудов
| Тип сосуда | Исполнения | Изготовитель |
| СРС-63 | 1 | Казанское ПО «Теплоконтроль» |
| СPC-250, СРС-400 | 2 | |
| СРС-63, СРС-250 | 2, 4 | Московское ПО «Манометр» |
| СРС-63 СРС-250 | 1—4 | Ивано-Франковское ПО «Геофизприбор» |
| СРМ-400 | 2, 4 | Рязанский завод «Теплоприбор» |
Вспомогательные и соединительные устройства расходомеров переменного перепада давления:
- Уравнительные конденсационные сосуды
- Уравнительные сосуды
- Разделительные сосуды
- Соединительные линии
Источник
Уравнительные конденсационные сосуды предназначены для поддержания постоянства и равенства уровней конденсата в соединительных линиях, передающих перепад давления от диафрагмы к датчикам разности давлений, при измерении расхода пара. Уравнительные сосуды предназначены для поддержания постоянного уровня жидкости в одной из двух соединительных линий при измерении уровня жидкости в резервуарах с использованием датчиков разности давлений.
Разделительные сосуды предназначены для защиты внутренних полостей датчиков от непосредственного воздействия измеряемых агрессивных сред путем передачи давления через разделительную жидкость
По устойчивости к климатическим воздействиям сосуды имеют следующие исполнения по ГОСТ 15150:
У2* – для работы при температуре от минус 30 до 50 °С;
У2** – для работы при температуре от минус 50 до 80 °С;
УХЛЗ. 1 * и ТЗ* – для работы при температуре от 5 до 50 °С;
УХЛ3.1** и ТЗ** – для работы при температуре от минус 10 до 80 °С.
По требованию заказчика могут изготавливаться сосуды следующих климатических исполнений по ГОСТ 15150:
Т2 – для работы при температуре от минус 10 до 50 °С;
ТВЗ – для работы при температуре от 1 до 50 °С;
М4 – для работы при температуре от минус 10 до 40 °С и в атмосфере типа II или IV по ГОСТ 15150.
По согласованию с заказчиком могут изготавливаться сосуды других климатических исполнений по ГОСТ 15150.
Относительная влажность окружающего воздуха – до 95% при 35 °С.
31.1Обозначение сосудов при заказе и в документации другой продукции, в которой они могут быть применены, должно включать: наименование, условное обозначение, условное предельное давление,
обозначение материалов, применяемых в сосудах (А- для углеродистой стали, Б – для нержавеющей стали), обозначение вида климатического исполнения.
Условное обозначение материалов, применяемых в сосудах:
31.1 углеродистая сталь – А;
нержавеющая сталь – Б.
РАЗДЕЛИТЕЛИ МЕМБРАННЫЕ
Принцип работы
На чувствительный элемент измерительного устройства, которое соединено с разделителем, через мембрану и разделительную жидкость передается измеряемое давление. Разделительная мембрана предохраняет жидкость от прямого контакта со средой. При этом выбираются такая жидкость и допустимая деформация мембраны, чтобы вносимая разделителем дополнительная погрешность была не выше, чем указано в разделе технических данных. Разделитель соединяется с измерительным устройством непосредственно или с помощью соединительного рукава.
Устройство
Мембранный разделитель имеет достаточно простую конструкцию: нижний и верхний фланцы соединяются болтами, а между ними находится корпус с мембраной. Также изготавливаются модели изделий с открытой мембраной. Такие устройства в основном используются для работы с кристаллизующимися средами. Благодаря особенностям их конструкции не скапливается осадок, который может помешать подаче давления. Разделители с открытой упругой мембраной для предотвращения ее повреждения транспортируются в защитном кожухе. При выборе модификации мембранного разделителя необходимо учитывать особенности разных моделей устройств и характеристики измеряемых жидких сред.
Разделители предназначены для предохранения внутренней полости чувствительных элементов измерительных устройств (манометров и преобразователей давления) от попадания в нее сред, агрессивных, горячих, кристаллизующихся, несущих взвешенные твердые частицы.
При необходимости, сторона мембраны разделителя, соприкасающаяся с агрессивной измеряемой средой, может быть защищена фторопластом.
Разделители могут соединяться с измерительным устройством непосредственно или через соединительный рукав модели 55004 (рис. 7).
Разделитель с измерительным устройством функционирует при температурах, указанных в техническом описании измерительного устройства.
Диапазон давления
Диапазон измерения давления, MРa 0,025 … 60
Температурный диапазон
Климатическое исполнение стандартное (°C) – 30…+ 60
Относительная влажность окружающего воздуха (% при 35°C) 98
Температура измеряемой среды (°C) – 40…+ 170
Технические характеристики
Технические условия (ТУ) 25-05.2343-78
Дополнительная погрешность вносимая разделителем (%) 1
Марки разделительной жидкости ПЭС-2; ПМС-6; ПМС-50
Источник
Разделительные сосуды (Рис. 16. с, ж) применяют при измерении расхода агрессивных, вязких и других сред, вредно влияющих на чувствительный элемент дифманометра (коррозии, закупорка, засорение ит. д.). Разделительные сосуды от ОСТ 25.1160—84 выполняют на следующие условные давления измеряемой среды: 6,3; 16,0; 25,0 и 40,0 МПа. Сосуды CP в зависимости от места присоединения импульсных линий, а также от конструкции присоединительных штуцеров могут быть четырех исполнений: исполнение 1 (см. рис. 16, е) — с верхним и нижним присоединением импульсных труб, боковые штуцеры комплектуются тремя пробками; исполнение 2 (см. рис. 16, ж) комплектуется теми же тремя пробками, но еще и двумя ниппелями с накидными гайками; исполнение 3 — предусмотрено три пробки: вверху, внизу и слева; исполнение 4 аналогично третьему, но дополнено двумя ниппелями с накидными гайками справа.
Разделительные сосуды CP изготовляют из стали 35 ГОСТ 1050—74. В технически обоснованных случаях эти сосуды изготовляют из сталей 12XI8H10T и 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632—72. Обозначение разделительного сосуда на условное давление 6,3 МПа, исполнения 1, изготовленного из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632—72 — сосуд СР-63-1-6 ОСТ 25.1160—84.
Рис. 16. Вспомогательные устройства для измерения расхода Уравнительные сосуды (СУ, СУМ): а —1-го исполнения; б — 2-го исполнения; в — двухкамерные моделей 6424 и П-234 (слева направо): г — конденсационный 1-го исполнения; д — конденсационный 2-го исполнения; разделительные сосуды: е — 1-го исполнения; ж — 2-го исполнения; э — влагоотделитель (расширитель) P-1; 1 — корпус; 2 — пробка; 3 — ушко; 4 — накидная гайка: 5 — ниппель
Разделительные сосуды заполняют разделительной жидкостью, соответствующей условиям эксплуатации и свойствам измеряемой среды. Разделительная жидкость не должна химически взаимодействовать ни с измеряемой средой, ни с уравновешивающей жидкостью; не должна смешиваться с ними, а также давать отложения, либо действовать на материал соединительных линий, разделительных сосудов и чувствительных элементов дифманометров.
В качестве разделительных жидкостей обычно применяют легкие минеральные масла, глицерин, водоглицериновые смеси, этиленгликоль, водоэтиленгликолевые смеси, дибутилфталат, этиловый спирт, спиртоглицериновые смеси. В табл. 1 указаны свойства ряда разделительных жидкостей. В зависимости от соотношения плотностей измеряемой среды и разделительной жидкости первая из них подводится либо в верхнюю, либо с нижнюю части разделительного сосуда.
| Наименование | Плотность при 20 °C, кг/м3 | Температура, °С | |
| замерзания | кипения | ||
| Глицерин Водоглицеринозая смесь (1:1 по объему) Дибутилфталат Этиловый спирт Этиленгликоль Водоэтиленгликолевая смесь (1:1 по объему) | 1245 1130 1047 789 1113 1070 | — 17 —22,5 —35 —112 —12 —36 | 290 106 340 78 197 110 |
Особенностью конструкции всех разделительных сосудов является наличие пробок, контролирующих уровень заполняющей сосуд жидкости. Уровень жидкости в разделительном сосуде, стоящем на «плюсовой» и «минусовой» соединительных линиях дифманометра, должен быть одинаковым при нулевом перепаде давления. При монтаже разделительных сосудов их следует располагать возможно ближе к сужающему устройству, для того, чтобы измерительная среда занимала меньшую часть соединительных импульсных линий.
Влагоотделители (расширители) Р-1 (рис. 16, з) служат для отделения капелек влаги, выделяемых измеряемой газообразной средой. Приборостроительными предприятиями этот вид сосудов серийно не изготовляется, так как их изготовление является обязанностью предприятий-заказчиков, обеспечивающих их выполнение либо собственными силами, либо силами сторонних предприятий, как нестандартизированных изделий. Расширители изготовляют по типовым чертежам ТК, разработанным и утвержденным Главмонтажавтоматикой Минмонтажспецстроя СССР.
Мембранные разделители (рис. 17) применяют в измерительных схемах наравне с разделительными сосудами. Среды разделяет гибкая мембрана, препятствующая попаданию агрессивной среды в чувствительный элемент прибора. Разделители с закрытой мембраной (рис. 17, а) применяют для агрессивных сред, не склонных к кристаллизации, загустению или выпадению осадка. Для сред с указанными свойствами применяют разделитель с открытой мембраной (рис. 17,6). Для удобства присоединения к соединительным линиям с разделителями комплектно поставляют (в случае заказа) гибкий рукавный соединитель (рис. 17, в).
Рис. 17. Мембранные разделители РМ
а — с закрытой мембраной модели 5319; б — с открытой мембраной модели 5320; в — гибкий рукавный соединитель; фланец из стали 35; 2 — корпус; 3 — прокладка из фибры; 4 — мембрана; 5— болты (8 шт.); 6 — фланец из стали Х18Н10Т; 7-прокладка из полиэтилена; 8 — кожух
Источник