- •1 Средства измерений технологических параметров
- •1.1Средства измерения давления
- •1.1.1 Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием
- •1.1.1.1Поплавковые дифманометры.
- •1.1.1.2 Колокольные дифманометры.
- •1.1.2 Грузопоршневые манометры
- •1.1.3 Деформационные приборы для измерения давления
- •1.1.3.1 Трубчатые пружины.
- •1.1.3.2 Сильфоны.
- •1.1.3.3 Мембраны.
- •1.1.3.4 Гофры.
- •1.1.3.5 Эластичные мембраны.
- •1.1.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования
- •1.1.4.1 Индуктивные измерительные преобразователи давления.
- •Дифференциально-трансформаторные измерительные преобразователи давления.
- •1.1.4.3 Емкостные измерительные преобразователи давления.
- •Тензорезисторные измерительные преобразователи давления.
- •1.1.4.5 Пьезоэлектрические измерительные преобразователи давления.
- •1.1.5 Ионизационные манометры.
- •1.1.6 Тепловые манометры.
- •1.1.7 Методика измерения давления и разности давлений
- •1.2 Средства измерения уровня
- •1.2.1 Визуальные средства измерений уровня
- •1.2.2 Поплавковые средства измерений уровня
- •1.2.3 Байковые средства измерений уровня
- •1.2.4 Гидростатические средства измерений уровня
- •1.2.5 Электрические средства измерений уровня
- •1.2.5.1 Емкостные уровнемеры.
- •1.2.5.2 Кондуктометрические сигнализаторы уровня.
- •1.2.6 Акустические средства измерений уровня
- •1.3 Средства измерения расхода
- •1.3.1 Приборы, основанные на гидродинамических методах
- •1.3.1.1 Расходомеры с сужающими устройствами
- •Расходомеры с гидравлическим сопротивлением.
- •Расходомеры с напорным устройствам.
- •Расходомеры с напорными усилителями.
- •Расходомеры переменного уровня.
- •Расходомеры обтекания.
- •Расходомеры постоянного перепада давления.
- •Расходомеры с изменяющимся перепадом давления.
- •1.3.1.8 Расходомеры с поворотной лопастью.
- •Вихревые расходомеры.
- •1.3.1.10 Парциальные расходомеры
- •1.3.2 Приборы с непрерывно движущимся телом
- •1.3.2.2 Крыльчатые и турбинные тахометрические расходомеры.
- •1.3.2.3 Роторно – шаровые расходомеры.
- •1.3.2.4 Силовые расходомер.
- •1.3.2.5 Турбосиловые расходомеры.
- •1.3.2.6 Кориолисовые силовые расходомеры.
- •1.3.2.7 Вибрационные расходомеры.
- •1.3.2.8 Сравнение различных типов силовых расходомеров.
- •1.3.3 Приборы основанные на различных физических явлениях
- •1.3.3.1 Тепловые расходомеры.
- •1.3.3.2 Электромагнитные расходомеры.
- •1.3.3.3 Расходомер с электромагнитными преобразователями скорости потока.
- •1.3.3.4 Электромагнитные расходомеры для вещества с малой электропроводностью и особых разновидностей.
- •1.3.3.5 Ультразвуковые (акустические) расходомеры.
- •1.3.3.10 Акустические длинноволновые расходомеры.
- •1.3.3.11 Оптические расходомеры.
- •1.3.3.12 Ядерно – магнитные расходомеры.
- •1.3.3.13 Амплитудные расходомеры.
- •1.3.3.14 Частотные расходомеры.
- •1.3.3.15 Нутационные расходомеры
- •1.3.3.16 Меточные расходомеры
- •1.3.3.17 Ионизационные расходомеры
- •1.3.4 Приборы, основанные на особых методах
- •1.3.4.1 Корреляционные расходомеры
- •1.3.4.2 Меточные расходомеры
- •1.3.4.3 Концентрационные расходомеры
- •1.4 Средства измерения температуры
- •1.4.1Средства измерения температуры
- •1.4.2 Термометры расширения
- •1.4.3 Манометрические термометры
- •1.4.4 Термоэлектрические термометры
- •1.4.6 Пирометры излучения
- •1.5 Средства измерения плотности, вязкости и концентрации
- •1.5.1 Средства измерения плотности
- •1.5.2 Средства измерения вязкости жидкостей
- •1.5.3 Средства измерения концентрации
- •2 Вторичные аналоговые и цифровые приборы
- •Вторичные аналоговые приборы;
- •Вторичные цифровые приборы.
- •2.1 Вторичные аналоговые приборы
- •Милливольтметры и логометры;
- •Автоматические приборы следящего уравновешивания;
- •Узкопрофильные приборы.
- •2.1.1 Милливольтметры и логометры
- •2.1.2 Автоматические приборы следящего уравновешивания
- •2.1.3 Аналоговые приборы и устройства аскр
- •2.1.4 Приборы с дифференциально-трансформаторной измерительной схемой
- •2.1.4 Узкопрофильные приборы
- •2.2 Вторичные цифровые приборы
- •3 Исполнительные устройства
- •3.2. Плунжерные исполнительные устройства
- •3.2.1 Плунжерные исполнительные устройства
- •3.2. Бесплунжерные исполнительные устройства
- •3.3. Поворотные исполнительные устройства
- •3.4 Промышленная трубопроводная арматура
1.1Средства измерения давления
Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Диапазон измеряемых давлений жидкостей и газов лежит в пределах от 0 до 1010 Па, причем различают задачи измерения абсолютного давления, вакуума (давления ниже атмосферного) и разности двух давлений (перепада давления), атмосферное давление (барометрическое).
Давлением во многом определяют ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходиться сталкиваться при измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости.
Различают следующие виды давления: атмосферное, абсолютное, избыточное и вакуум (разряжен).
Атмосферное (барометрическое) давление – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.
Абсолютное давление – давление, отсчитанное от абсолютного нуля. За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачен воздух.
Избыточное давление – разность, между абсолютным и барометрическим давлениями.
Вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями.
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 40 кПа);
тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения не более – 40 кПа;
тягонапоромеры – мановакуумметры с диапазоном измерений плюс 20 ÷ минус 20 кПа;
вакуумметры остаточного давления – вакуумметры, предназначенные для измерения глубокого вакуума или остаточного давления, т.е. абсолютных давлений мене 200Па;
дифференцальные манометры – средства измерений разности давлений.
В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия на чувствительный элемент в показания или пропорциональные изменения другой физической величины, средства измерения давления разделяются на жидкостные, деформационные, поршневые, электрические, ионизационные, тепловые. Такое подразделение не является исчерпывающим и может быть дополнено средствами измерений, основанными на иных физических явлениях.
В настоящее время существует большой парк средств измерений давления, позволяющий осуществить измерение давления в диапазоне 10-12 - 1011 Па.
В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. В приборах используют принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости в другом.
В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная последнему деформация или сила преобразуется в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. В соответствии с используемым чувствительным элементом деформационные манометры подразделяют на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные.
К электрическим приборам для измерения давления относятся манометры с тензопреобразователями и пьезоэлектрические. Чувствительным элементом манометров с тензопреобразователями является мембрана, на которой размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые резисторы. При деформации мембраны под действием контролируемого давления сопротивление резисторов меняется. Принцип действия пьезоэлектрических манометров основан на пьезоэлектрическом эффекте, сущность которого заключается в возникновении электрических зарядов на поверхности сжатой кварцевой пластины, вырезанной перпендикулярно к электрической оси кристаллов кварца.
Для измерения давления в диапазоне от 10-11 до 102 Па используют ионизационные манометры, основным элементом которых является стеклянная манометрическая лампа. Принцип действия приборов заключается в том, что эжектируемые раскаленным катодом электроны ускоряются положительным напряжением, приложенным между анодом и катодом, и при своем движении ионизируют молекулы разреженного газа. Положительные ионы попадают на отрицательно заряженный коллектор; при постоянстве анодного напряжения и электронной эмиссии величина коллекторного тока зависит от измеряемого давления.
В поршневых манометрах измеряемое давление уравновешивается силой тяжести неуплотненного поршня с грузами. Манометры используют в качестве образцовых средств воспроизведения единицы давления в диапазоне от 10-1 до 1010 Па, а также для точных измерений давления в лабораторной практике рисунок 1.2.
-
Абсолютное давление
Избыточное давление
Деформационные
-
Поршневые
-
Тепловые
-
Жидкостные
Электрические
Ионизационные |
10-11 |
10-10 |
10-9 |
10-8 |
10-7 |
10-6 |
10-5 |
10-4 |
10-3 |
10-2 |
10-1 |
100 |
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
106 |
107 |
108 |
109 |
1010 |
1011 |
Сверхвысокий вакуум |
Высокий вакуум |
Средний вакуум |
Низкий вакуум |
Умеренное давление |
Среднее давление |
Высокое давление |
Сверхвысокое давление |
Рисунок 1.2 - Диапазоны давления (в Па), охватываемый существующими средствами измерений давления
Далее рассмотрены средства измерений давления, широко применяемые в качестве рабочих при технологических измерениях.