Измерение давлений и разряжений

В котельных установках для измерения давления и разряжения рабочих тел используются: пружинные манометры, пружинные и ртутные барометры, жидкостные тягонапорометры и микроманометры. В практике испытаний для записи давления или разряжения используются индукционные потенциометрические датчики типа ИПБ-45 и сильфонные дифференциальные тягонапорометры.

Пружинные манометры

В зависимости от назначения они разделяются на технические, контрольные и образцовые. Контрольные манометры служат для периодической проверки технических манометров на рабочем месте и редко для измерения. Они имеют класс точности 0,4, 0,6, 1,0. Установка манометра с сифонной трубкой (рисунок).

Сифонные трубки предохраняют манометр от вибраций и резких повышений давлений.

Барометры

В большинстве случаев используют либо стандартный пружинный барометр-анероид типа МД-19 либо ртутный барометр.

Жидкостные тягонапорометры и микроманометры

Они изготавливаются из стеклянных измерительных трубок внутренним диаметром 8÷10 мм. Приборы различаются на чашечные (однотрубные), двухтрубные (U-образные) и батарейные (рисунок). Батарейные служат для одновременного измерения давлений в нескольких точках.

Используют тягонапорометры (рисунок) с постоянным углом наклона трубок. При измерении давлений вязкой и загрязненной среды (мазута и др.) отборное устройство должно состоять из сосуда с водой. Для измерения пульсирующих давлений необходимо после насосов устанавливать дроссельную шайбу.

Измерение расхода

Для измерения расхода рабочих веществ применяют расходомеры с сужающими устройствами, мерные баки, объемные счетчики, напорные трубки и анемометры.

Измерение расхода жидкости, газа и пара расходомерами с сужающими устройствами основано на частичном преобразовании потенциальной энергии потока в кинетическую при прохождении через сужение проходного сечения трубопровода. Разность статических давлений перед и за сужающим устройством характеризует расход рабочего тела, которая измеряется с помощью диффузионного манометра. В качестве сужающих устройств используются диафрагмы, сопла и трубы Вентури и т.д.

Дроссельные расходомеры

Принцип действия основан на изменении потенциальной энергии при прохождении через искусственно суженое сечение. Первичным элементом является дроссель или диафрагма, установленные внутри трубопровода, в котором измеряют расход вещества. Вторичным прибором служит дифманометр, в котором измеряется перепад статических давлений до и после диафрагмы. Дифманометры могут быть показывающими или самопишущими.

Потенциальная энергия потока при прохождении через диафрагму уменьшается, т.к. местное сужение приводит к увеличению скорости и кинетической энергии. В зависимости от расхода изменяется скорость и перепад давлений. По величине перепада можно определить расход.

Исходным уравнений, определяющим расход с помощью дроссельных приборов является уравнение неразрывности

, (1)

где F₁ и F₂ – сечении струи до сужения и сечение струи в наиболее узкой части струи; w₁ и w₂ – скорости.

Для идеальной жидкости закон сохранения энергии имеет вид

, (2)

где и - абсолютные статические давлений жидкости.

Определим перепад давлений

или . (3)

Так как непосредственно измерить сечение F₂ нельзя, то его выражают через F₀ и коэффициент сужения µ=F₂/F₀. (4) µ зависит от типа диафрагмы.

Из совместного решения уравнений (1) и (4) получим

; .

Обозначив через F₀/F₁=φ – коэффициент диафрагмы, получим

. (5)

Решая уравнение (3) совместно с уравнением (5), получим

. (6)

Из удобств практической эксплуатации измерение давлений производят в непосредственной близости к диафрагме (Р₁ и Р₂), т.к. величины этих давлений большем, чем и и кроме того для реальных газов на данном участке (вход и выход из диафрагмы) будут меньшими потери от трения.

Перерасход от теоретических условий к действительным учитывается поправочным коэффициентом ξ, учитывающим влияние трения и вязкости.

, тогда . (7)

Весовой расход жидкости составит

. (8)

Так как коэффициенты µ и φ зависят друг от друга, то их объединяют в коэффициент расхода или окончательно . (9)

В качестве сужающих устройств используют диафрагму, сопло и трубу Вентури. В диафрагме (наиболее распространенный прибор) безвозвратные потери давления максимальны, в трубах Вентури наименьшая. Последние применяются при измерении потоков с малым давлением.

Для обеспечения точкой работы диафрагма устанавливается на прямом участке трубы, чтобы потом был прямолинейным. Участок до диафрагмы 5÷30d и после 5d.

Для замера расхода воды, потребленной котельной применяют водомерные и мерные баки.

Различают дисковые водомеры и скоростные водомеры с винтовой вертушкой. Принцип действия водомеров основан на отмеривании ими определенного объема проходящего через прибор вещества и суммирования результатов этих измерений.