1. Методы и средства измерения давления.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление — одна из основных величин, определяющих термодинамическое состояние веществ. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходится сталки­ваться при измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости, и др.

Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия. По виду измеряемого давления средства измерений подразделяют на:

манометры избыточного давления — для измерения избыточного давления;

манометры абсолютного давления — для измерения давления, отсчитанного от абсолютного нуля;

барометры — для измерения атмосферного давления;

вакуумметры — для измерения вакуума (разрежения);

мановакуумметры — для измерения избыточного давления и ва­куума (разрежения).

Кроме перечисленных средств измерений в практике измерений получили распространение:

напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40кПа);

тягомеры — вакуумметры с верхним пределом измерения не более-— 40 кПа;

тягонапоромеры— мановакуумметры с диапазоном измерений + 20 ÷ -20 кПа;

вакуумметры остаточного давления — вакуумметры, предназна­ченные для измерения глубокого вакуума или остаточного давле­ния, т. е. абсолютных давлений менее 200 Па;

дифференциальные манометры — средства измерений разно­сти давлений.

По принципу действия средства измерений давления подразделяют на: жидкостные, поршневые, деформационные (пружинные), ионизационные, тепловые, электрические. Такое подразделение не является исчерпывающим и может быть дополнено средствами измерений, основанными на иных физических явлениях.

В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешиванием мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, называемой затворной или манометрической, применяются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, трансформаторное масло. Выбор рода рабочей жидкости . определяется диапазоном измеряемого давления, условиями эксплуатации и требуемой точностью измерений.

В настоящее время номенклатура жидкостных средств измерений давления с гидростатическим уравновешиванием существенно ограничена. В большинстве случаев они заменены более совершенными деформационными средствами измерений. К числу жидкостных средств измерений давления (разности давлений и разрежения) с гидростатическим уравновешиванием, которые еще применяются на технологических потоках, относятся поплавковые и колокольные дифманометры.

Принцип действия деформационных средств измерений давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ) или развиваемой им силы. Мерой измеряемого давления в средствах измерений данного вида является деформация упругого ЧЭ или развиваемая им сила. Различают три основные формы ЧЭ, получивших распространение в практике измерения: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Высокая точность, простота конструкции, надежность и низкая стоимость являются основными факторами, обусловливающими широкое распространение деформационных приборов для измерения давления в промышленности и научных исследованиях. Они делятся на: одновитковые с трубчатой пружиной, измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом, измерительные приборы с мембранным чувствительным элементом.

Выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, различаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразования перемещения чувствительного элемента в сигнал измерительной информации широко применяются индуктивные, дифференциально-трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и другие преоб­разовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими преобразовательными эле­ментами.

Измерительные преобразователи давления, основанные на методе уравновешивающего преобразования получили широкое применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами ряда отраслей промышленности. Они входят в ГСП и имеют унифицированные пневматические и элект­рические токовые выходные сигналы. Отличительной особенностью этих измерительных преобразователей является блочный принцип построения с использованием унифицированных преобразователей «сила — давление» или «сила — ток». Это позволяет создавать на их базе не только измерительные преобразователи избыточного давления, но и разности давлений и разрежения.