Лабораторная работа №1 «Датчики, сигнализаторы и регуляторы давления»

Задание:

Используя учебную и справочную литературу, имеющиеся в лаборатории приборы и техническую документацию, изучить средства автоматики, предназначенные для контроля и регулирования давления, и составить отчет, ответив на нижеперечисленные вопросы.

1.Единицы измерения давления, соотношения между ними.

Единицы давления	Па	дин/см2	кг/см2	кг/мм2	атм	мм рт. ст.	мм вод. ст.	бар	мбар
1 Па (1Н/м2)	1	10	1,02 · 10-5	1,02 · 10-7	9,87 · 10-6	7,50 · 10-3	0,102	10-5	10-2
1 дин/см2	0,1	1	1,02 · 10-6	1,02 · 10-8	9,87 · 10-7	7,50 · 10-4	1,02 · 10-2	10-6	10-3
1 кг/см2 (ат)	9,81 · 104	9,81 · 105	1	0,01	0,968	735,6	104	0,981	981
1 кг/мм2	9,81 · 106	9,81 · 107	100	1	96,8	7,356 · 104	106	98,1	9,81 · 104
1 атм	101325	1013250	1,0332	1,0332 · 10-2	1	760	10332,2	1,01325	1013,25
1 мм рт. ст.	133,3	133 · 103	1,36 · 10-3	1,36 · 10-5	1,316 · 10-3	1	13,6	1,33 · 10-3	1,33
1 мм вод. ст.	9,81	98,1	10-4	10-6	9,68 · 10-5	7,356 · 10-2	1	9,81 · 10-5	9,81 · 10-2
1 бар	105	106	1,02	1,02 · 10-2	0,987	750	1,02 · 104	1	103
1 мбар	100	103	1,02 · 10-5	1,02 · 10-7	1,87 · 10-4	0,750	10,2	10-3	1

2.Жидкостные приборы измерения давления с видимым уровнем

а) U-образные и чашечные приборы

U-образный манометр наиболее простой по конструкции состоит из U-образной стеклянной трубки заполненной жидкостью, и прямолинейной, миллиметровой шкалы. Шкала чаще всего бывает двусторонней с нулевой отметкой посередине. Нижняя часть трубки заполнена до нулевой отметки. К одному концу трубки по гибкой резиновой или пластмассовой трубке подводится давление измеряемой среды. Под действием этого давления жидкость в одном колене трубки понижается, а в другом - повышается. Разность уровней, определяемая по шкале, показывает избыточное давление измеряемой среды. При частых изменениях давления измеряемой среды уровень Жидкости в трубках колеблется, в связи с чем трудно производить точный отсчет по шкале в обеих трубках одновременно. В этом случае более удобен однотрубный (чашечный) манометр. Он состоит из сосуда (чаши), сечение которого во много раз больше сечения трубки. При измерении давления уровень жидкости в трубке малого сечения поднимается на большую высоту, в то время как в чаше большого сечения он опускается незначительно. Поэтому показания прибора можно отсчитывать только по изменению уровня жидкости в трубке малого сечения, пренебрегая изменением уровня в чаше.

Если к U-образному или чашечному манометру давление подводится только к одному концу трубки, то измеряется разность подведенного и атмосферного давлений. В этом случае другой конец трубки открыт и сообщается с атмосферой. Если же к обоим концам трубки или чаше и трубке подвести давление контролируемых сред, то манометр будет измерять разность этих давлений. Такие манометры называются дифференциальными.

Чашечные манометры (однотрубные) являются разновидностью U-образных манометров, у которых одна из трубок заменена сосудом большего диаметра (чашкой).

Измеряется давление Ризм, действующее на жидкость в широком сосуде, а открытый конец трубки совмещен с атмосферой (см. рис.). Измеряемое давление находится прямым отсчетом от отметки «0» по шкале прибора в мм вод. ст. или Па в трубке малого сечения.

б) Микроманометры

Микроманометры. Для измерения давления и разности давлений до 3 кПа (300 кгс/м2) используются микроманометры, которые являются разновидностью однотрубных манометров и снабжены специальными приспособлениями либо для уменьшения цены деления шкалы, либо для повышения точности считывания высоты уровня за счет использования оптических или других устройств. Наиболее распространенные лабораторные микроманометры — это микроманометры типа ММН с наклонной измерительной трубкой (рис. 2). Показания микроманометра определяются по длине столбика рабочей жидкости п в измерительной трубке 1, имеющей угол наклона а.

Рис. 2. Схема микроманометра ММН:

1 — измерительная трубка; 2 — сосуд; 3 — кронштейн; 4 — сектор

На рис. 2 кронштейн 3 с измерительной трубкой 1 крепится на секторе 4 в одном из пяти фиксированных положений, которым соответствуют к = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 и пять диапазонов измерения прибора от 0,6 кПа (60 кгс/м2) до 2,4 кПа (240 кгс/м2). Приведенная погрешность измерений не превышает 0,5 %. Минимальная цена деления при к = 0,2 составляет 2 Па (0,2 кгс/м2), дальнейшее снижение цены деления, связанное с уменьшением угла наклона измерительной трубки, ограничено снижением точности считывания положения уровня рабочей жидкости из-за растягивания мениска.

Более точными приборами являются микроманометры типа ММ, называемые компенсационными. Погрешность считывания высоты уровня в этих приборах не превышает ±0,05 мм в результате использования оптической системы для установления начального уровня и микрометрического винта для измерения высоты столба рабочей жидкости, уравновешивающего измеряемое давление или разность давлений.