Меню

Показания приборов для измерения давления жидкостных приборов



Жидкостные приборы давления

Тема 1.2 Измерение давления

1 Классификация технических средств измерения давления

2 Измерительные преобразователи давления и разрежения

3 Дифференциальные манометры и измерительные преобразователи перепада давления

Классификация средств измерения давления

Под давле­нием в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила.

За единицу измерения давления в системе СИ принят паскаль (Па).

Различают несколько разновидностей давления.

Обычно изме­ряют избыточное давление ризб — при этом за нуль (начало отсчета) принимают атмосферное давление ратм — давление воздуха в при­земном слое атмосферы, ратм = 101325 Па.

Сумма атмосферного и избыточного давлений представляет со­бой абсолютное давление: Рабс = Ратм + Ризб

Если абсолютное давление меньше атмосферного, то их раз­ность называется разрежением, или вакуумом: Рвак =Ратм -Рабc

В зависимости от вида и величины измеряемого давления при­боры для измерения давления условно подразделяют на:

манометры — для измерения избыточного давления в широ­ком диапазоне;

напоромеры — для измерения избыточного давления до 0,4х10 5 Па;

вакуумметры — для измерения глубокого разрежения;

мановакуумметры —для измерения избыточного давления и вакуума;

тягомеры — для измерения разрежения до 0,4 • 10 5 Па;

тягонапоромеры — для измерения избыточного давления до 0,4-10 5 Па и разрежения до 0,4-10 5 Па;

■ дифференциальные манометры (дифманометры) — для измере­ния разности (перепада) давлений.

■ барометры — приборы для измерения барометрического давления атмосферного воздуха

По принципу действия приборы для измерения давления де­лятся на:

1) жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим давлением столба жидкости;

2) грузопоршневые, в которых измеряемое давление уравно­вешивается внешней силой, действующей на поршень;

3) деформационные (пружинные), измеряющие давление по величине деформации различных упругих элементов или по раз­виваемой ими силе;

4) электрические, основанные либо на преобразовании давле­ния в какую-нибудь электрическую величину, либо на изменении электрических свойств материала под действием давления.

В последние годы в процессы измерения внедряются приборы, работа которых основана на других принципах действия измерительных преобразователей давления:

— диффузионные и т.д.

Первичные преобразователи давления могут формировать как неэлектрический, так и электрический выходной сигнал. Преобра­зователи, формирующие неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения, объединяются в один блок с измеритель­ным прибором и используются для местного контроля давления, а также в системах локальной автоматики, где не требуется пере­дачи сигналов на большие расстояния. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то целесообразно приме­нять приборы с возможностью промежуточного преобразования этого неэлектрического сигнала в унифицированный электриче­ский или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразова­тель.

Измерительные преобразователи давления и разрежения

Жидкостные приборы давления

Жидкостные приборы отличаются простотой устройства и отно­сительно высокой точностью измерения; они широко применяются как для лабораторных, так и для технических измерений. Жидко­стные приборы служат для градуировки и поверки приборов других систем, для измерения небольших избыточных давлений, разрежений, разности давлений, а также атмосферного давления.

Двухтрубный U-образный манометр (рис. 1) состоит из стек­лянной трубки, изогнутой в виде буквы U. Трубка укреплена на доске со шкалой, расположенной между ветвями трубки. Трубка манометра заполнена жидкостью (ртутью, водой, спиртом). Если давление в пространстве, присоединенном к манометру, ниже атмосферного, то жидкость в трубках манометра переместится в обратном направлении и высота ее столба будет соответство­вать разрежению (вакууму). Присоединив оба свободных конца трубки — манометра к двум полостям с разными давлениями, можно по разности уровней жидкости в приборе определить разность давлений. Манометр наполняется жидкостью до нуле­вой отметки шкалы. Для определения высоты столба жидкости необходимо делать два отсчета — снижения в одном колене, подъема в другом — и сум­мировать замеренные величины, т. е. Н = h1 + h2

Рисунок 1 — Двухтрубный (U-образный) манометр:

1 – стеклянная трубка; 2 – доска.

Рисунок 2 – Общий вид жидкостного манометра

Источник

Жидкостные приборы для измерения давления, принцип их действия.

Жидкостные приборы для измерения давлений, принцип их действия.

К жидкостным относятся приборы, основанные на гидростатическом принципе действия,

заключающемся в том, что измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота которого служит мерой давления.

Приборы для измерения давления весьма разнообразны. Они классифицируются по различным признакам.

По характеру измеряемой величины приборы разделяются на:

— пьезометры — для измерения избыточного давления, т.е. разности между абсолютным и атмосферным давлением;

— вакуумметры — для измерения вакуума, т.е. разности между атмосферным и абсолютным давлением;

— дифференциальные манометры (дифманометры) для измерения произвольной разности давлений в двух произвольных точках.

— мановакууметры – для измерения как избыточного, так и

Простейшим из жидкостных приборов является пьезометр — вертикальная стеклянная трубка диаметром 8-10 мм, снабжённая шкалой. Один конец трубки открыт и сообщается с атмосферой, другой присоединен к области, в котором измеряется давление. Под действием избыточного давления в сосуде жидкость поднимается по пьезометру на высоту Н, называемую в данном

случае пьезометрической высотой

Абсолютное давление в точке присоединения пьезометра вычисляется по формуле pабс = pатм + γhp

pабс = pатм + pизб

Избыточное давление на том же уровне может быть определено по формуле pизб = pабс − pатм = γhp.

Вакуумметр (или обратный пьезометр) представляет собой изогнутую трубку, один конец которой помещается в область вакуума, а другой – в открытый сосуд, заполненный жидкостью . Так как в области вакуума pатм > pвак, то жидкость под действием атмосферного давления из открытого

Читайте также:  Основную единицу измерения момента силы

сосуда поднимется в трубке на высоту hвак, называемую в данном случае вакуумметрической высотой.

Величина вакуумметрического давления может быть определена из условия равновесия pабс + γhв = pатм,

откуда следует, что

pвак = pатм − pабс = γhвак

Величина вакуумметрического давления так же может быть выражена высотой столба жидкости, т.е. вакуумметрической высотой

Жидкостные мановакууметры представляют собой U-образную трубку, один конец которой

присоединён к области измерения давления (избыточного или вакуумметрического), а другой открыт в атмосферу.

Трубка заполнена рабочей жидкостью (вода, масло, ртуть и др.). До подключения U-образного манометра к области давления рабочая жидкость в обоих коленах будет стоять на одном уровне .

После подключения — уровень рабочей жидкости в коленах будет либо снижаться, либо повышаться до установления равновесия. Разность

высот уровней жидкости в коленах является показанием прибора. Для отсчёта показаний прибор снабжён шкалой.

Показание прибора (значение h) зависит от разности давлений на поверхностях жидкости в коленах U-образного монавакууметра. Если давление в жидкости рассматриваемого сосуда

больше атмосферного, то уровень жидкости в левом колене будет ниже, чем в правом (открытым в атмосферу). Следовательно мановакууметр показывает величину избыточного давления.

Если давление в сосуде меньше атмосферного, то уровень жидкости в левом колене будет выше, чем в правом (открытым в атмосферу). Следовательно, мановакууметр показывает величину

Из уравнения равновесия для первого случая pабс + ρghA = pатм + ρgh

pабс − pатм = ρgh − ρghA.

Прибор измеряет избыточное давление, если pабс − pатм > 0, или вакуум, если pабс − pатм

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

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.

Читайте также:  Мерной лентой измерить расстояние между наиболее удаленными
Деформационные манометры делятся на:
  • Пружинные.
  • Сильфонные.
  • Мембранные.

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

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности. Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

Виды и типы приборов

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

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

Применение жидкостного манометра

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

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

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

Манометр жидкостный: принцип действия

Самый распространенный вариант конструкции приборов – U-образная трубка. Принцип действия манометра показан на рисунке:

Схема U-образного жидкостного манометра

Один конец трубки имеет сообщение с атмосферой – на него воздействует атмосферное давление Pатм. Другой конец трубки с помощью подводящих устройств подключается к целевому трубопроводу – на него воздействует давление измеряемой среды Рабс. Если показатель Рабс выше Pатм, то жидкость вытесняется в трубку, сообщающуюся с атмосферой.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g)
где:
Рабс – абсолютное измеряемое давление.
Ратм – атмосферное давление.
rж – плотность рабочей жидкости.
rатм – плотность окружающей атмосферы.
g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2)
Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих:
1. h1 – понижение столба по сравнению с исходным значением.
2. h2 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем.
Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм. Таким образом, зависимость можно представить как:
h = Ризб/(rж g)
где:
Ризб – избыточное давление измеряемой среды.
На основе приведенной формулы, Ризб = hrж g.

Если необходимо измерить давление разряженных газов, применяются измерительные приборы, в которых один из концов герметически запаян, а к другому с помощью подводящих устройств подключают вакуумметрическое давление. Конструкция показана на схеме:

Схема жидкостного вакуумметра абсолютного давления

Для таких приборов применяется формула:
h = (Ратм – Рабс)/(rж g).

Давление в запаянном торце трубки равно нулю. При наличии в нем воздуха расчеты вакуумметрического избыточного давления выполняются как:
Ратм – Рабс = Ризб – hrж g.

Если воздух в запаянном конце откачан, и давление противодействия Ратм = 0, то:
Рабс= hrж g.

Конструкции, в которых воздух в запаянном конце откачивается и перед заполнением вакууммируется, подходят для применения в качестве барометров. Фиксация разницы высоты столба в запаянной части позволяет произвести точные расчеты барометрического давления.

Преимущества и недостатки

Жидкостные манометры имеют как сильные, так и слабые стороны. При их использовании удается оптимизировать капитальные и эксплуатационные издержки на контрольно-измерительные мероприятия. В то же время следует помнить о возможных рисках и уязвимых местах таких конструкций.

Среди ключевых преимуществ измерительных приборов с жидкостным наполнением следует отметить:

  • Высокая точность измерений. Приборы с низким уровнем погрешности могут использоваться в качестве образцовых для поверки различного контрольно-измерительного оборудования.
  • Простота использования. Инструкция по использованию прибора является предельно простой и не содержит каких-либо сложных или специфических действий.
  • Невысокая стоимость. Цена жидкостных манометров значительно ниже по сравнению с другими типами оборудования.
  • Быстрый монтаж. Подключение к целевым трубопроводам производится с помощью подводящих устройств. Осуществление монтажа/демонтажа не требует специального оборудования.

При использовании манометрических устройств с жидкостным наполнением следует учитывать и некоторые слабые стороны таких конструкций:

  • Резкий скачок давления может привести к выбросу рабочей жидкости.
  • Возможность автоматической фиксации и передачи результатов измерений не предусмотрена.
  • Внутреннее устройство жидкостных манометров определяет их повышенную хрупкость
  • Приборы характеризуются достаточно узким диапазоном измерений.
  • Корректность измерений может быть нарушена некачественной очисткой внутренних поверхностей трубок.

Инструкция для жидкостного манометра

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

121552, Москва, ул. Ярцевская, д. 29, корп. 2

© 2002 — 2021. НПО ЮМАС
Разработка и производство приборов измерения давления и температуры: манометров, термометров,
напоромеров и клапанов в Москве, Екатеринбурге, Самаре, Санкт-Петербурге, Уфе, Омске, Тюмени и Нижнем Новгороде.
Все права защищены.

Уважаемый пользователь. Уведомляем Вас о том, что персональные данные, которые Вы можете оставить на сайте, обрабатываются в целях его функционирования. Если Вы с этим не согласны, то пожалуйста покиньте сайт. В противном случае это будет считаться согласием на обработку Ваших персональных данных.
Политика конфиденциальности

Источник