книги из ГПНТБ / Адабашьян А.К. Монтаж систем контроля и автоматики учебник для техникумов

Мембранные напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с про­ фильным корпусом модели 2007М типов НМ-П1, ТМ-П1 и ТНМ-П1 предназначены для измерения давления, разрежения незапыленного сухого воздуха или нейтральных в отношении воздействия на сталь и медные сплавы газов, температура ко­ торых (воздуха и газа) лежит в пределах 0—60° С.

При выборе места их установки необходимо соблюдать сле­ дующие условия: расстояние между прибором и местом отбора давлений должно быть минимальным во избежание запаздыва­ ния показаний; место и высоту установки прибора выбирают та­ ким образом, чтобы можно было легко обслуживать прибор и наблюдать за его показаниями; шкала прибора должна быть хорошо видна и освещена нормально; прибор устанавливают в рабочее положение по уровню, без перекосов или наклонов; тем­ пература окружающей среды должна быть в пределах от +5 до + 60° С, а относительная влажность — от 30 до 80% (для прибо­ ров в тропическом исполнении — до 95%); окружающая среда не должна быть сильно запыленной и содержать вещества, раз­ рушающие сталь и медные сплавы; в сильно запыленных поме­ щениях приборы необходимо устанавливать в специальном шка­ фу, предохраняющем прибор от запыления; прибор не должен ис­ пытывать тряски и вибрации, превышающей вибрацию прибор­ ных щитов обычных промышленных сооружений.

Приборы крепятся на щите утопленным монтажом двумя вин­ тами с планками.

Подводящую линию монтируют трубками с внутренним диа­ метром не менее 6 мм. Если длина подводящей линии не превы­ шает 5 м, допускается применять толстостенные резиновые шлан­ ги. Подводящие шланги не должны иметь резких перегибов. Их располагают в местах, защищенных от возможных повреждений.

В местах присоединения к штуцеру прибора и в местах отбо­ ра давления шланги или муфты надо закреплять с помощью мед­ ной проволоки.

Все подводящие линии испытываются на герметичность дав­ лением 0,35 кгс/см2 (257 мм рт. ст.). Давление или разрежение должны подводиться в точном соответствии со знаками в штуце­ рах прибора, т. е. к штуцеру со знаком «—» подводится разре­ жение, к штуцеру со знаком «+ » — давление.

§ 79. Установка отборов давления

Отбором называется устройство, устанавливаемое на трубо­ проводах и технологических агрегатах, служащее для непрерыв­ ного или периодического отбора измеряемой среды (жидкости или газа) и передачи ее параметров к датчику или измеряемо­ му прибору.

Отборы давления газа или воздуха в горизонтальных или на­ клонных трубопроводах устанавливают выше трубопровода с ук­ лоном, обеспечивающим слив конденсата в трубопровод.

258

Отборы давления воды и других жидкостей на горизонталь­ ных или наклонных трубопроводах следует устанавливать ниже оси трубопровода с таким уклоном, чтобы выделяющийся из жидкости воздух (или газ) мог поступать обратно в трубопро­ вод. Однако их нельзя располагать в самой низкой части трубо­ провода во избежание засорения импульсной линии твердыми осадками. Отборы давления пара на горизонтальных или на­ клонных паропроводах устанавливают в верхней части трубопро­ вода.

Отбор импульса давления выполняется отборным устройст­ вом, состоящим из бобышки, вваренной в трубопровод или аппа­ рат, в котором необходимо замерять давление; штуцера, вверну­ того в эту бобышку; вентиля, навинченного на штуцер. Кроме того, в отборное устройство могут входить различные специаль­ ные приспособления (U-образные или кольцевые трубки, анти­ пульсаторы, каплеотбойники). Существуют и упрощенные спосо­ бы отбора импульса давления (разрежения): например, привар­ ка штуцера без бобышки непосредственно к трубопроводу или аппарату. Однако во всех случаях на расстоянии не более 1 м от трубопровода или аппарата должно быть установлено отсечное устройство (запорная арматура).

Бобышки или штуцера, привариваемые к трубопроводам и аппаратам, изготовляют по типовым чертежам из материала, предусмотренного проектом (обычно это материал, из которого изготовлены технологический трубопровод или аппарат).

Место установки отборного устройства, как правило, указано в проекте; однако при монтаже производитель работ или мастер должен уточнить это место на технологическом трубопроводе или агрегате. Место установки отборного устройства должно быть выбрано так, чтобы прибор было легко обслуживать. При­ бор рекомендуется размещать на прямолинейном участке трубо­ провода на максимальном расстоянии от запорных устройств, колен, фланцев и других гидравлических сопротивлений. Прива­ риваемые к трубопроводам бобышки (штуцера) не должны вы­ ступать внутрь трубопровода; в противном случае они будут вы­ зывать завихрения потока, искажающие показания приборов.

Отборные устройства для измерения давления (разрежения) газовой или воздушной среды следует устанавливать вертикаль­ но (или под некоторым углом) вверх, чтобы образующийся в от­ борном устройстве и импульсном трубопроводе конденсат мог самопроизвольно сливаться обратно. Если такая установка при­ бора невозможна, в низших точках импульсных трубопроводов размещают устройство для сбора и слива конденсата.

При отборе импульса давления на трубопроводах и аппара­ тах, заполненных жидкостями, парами или газами с температу­ рой выше +70° С, в отборном устройстве обязательно устанав­ ливают U-образную или кольцевую трубку, либо другое устрой­

ство, предотвращающее попадание в измерительный прибор сре­ ды с высокой температурой.

Отборные устройства монтируют .из узлов и деталей, изготов­ ленных и испытанных на заводах или в МЗУ.

Устанавливают отборные устройства в соответствии с проек­ том, в котором даны координаты мест установки отборных уст­ ройств, уточняемые в процессе монтажа производителем работ.

Отборные устройства врезаются в оборудование и трубопро­ воды организациями, изготовляющими и монтирующими техно­ логическое оборудование и трубопроводы.

Отверстия в кирпичной кладке для установки закладных ча­ стей отборных устройств изготовляются, а также заделываются раствором организацией, выполняющей кладку. Закладные ча­ сти следует устанавливать в процессе кладки стен технологиче­ ского агрегата или футеровки трубопровода.

Отборные устройства давления и разрежения, устанавливае­ мые на кирпичном и металлическом основаниях, имеют почти одинаковую конструкцию. Различие их состоит только в том, что закладная труба, устанавливаемая на кирпичном основании, имеет ребра для более прочного крепления. Перед установкой отборное устройство подвергают внешнему осмотру и очистке.

Размеры прокладок, устанавливаемых во фланцевых соедине­ ниях, должны соответствовать размерам уплотнительных поверх­ ностей фланцев.

Для фланцевых соединений применяются резиновые проклад­ ки (при температуре от —20 до +130°С), фторопластовые (при температуре от —75 до +200°С), асбестовые и металлические (при температуре выше +200°С). Фланцы должны быть стянуты равномерно.

Отборное устройство давления и разрежения на горизонталь­ ных трубопроводах, заполненных газом, поступает к месту мон­ тажа в собранном виде. Перед установкой его подвергают внеш­ нему осмотру и очистке, проверяют плавность хода крана. Далее отборное устройство устанавливают в готовые отверстия на тех­ нологическом трубопроводе с выверкой и временным креплени­ ем прихваткой.

По окончании монтажа отборного устройства его проверяю’! на прочность и герметичность. Как правило, эта проверка прово­ дится совместно с опрессованием технологического трубопровода или агрегата.

В качестве запорной арматуры в отборных устройствах дав­ ления и разрежения в большинстве случаев применяют треххо­ довые краны, позволяющие легко определять нулевую точку и проверять измерительный прибор по контрольному, а также про­ дувать линию отборного устройства.

260

§ 80. Установка вторичных приборов

Измерительные устройства — вторичные приборы, показыва­ ющие, записывающие или суммирующие, размещают на значи­ тельном расстоянии от отборного устройства или первичного при­ бора (датчика). Как правило, вторичные приборы устанавлива­ ют на щитах.

Вторичные приборы для измерения давления устанавливают с таким расчетом, чтобы шкала была хорошо видна с рабочего места и чтобы прибор был доступен для наладки и ремонта. Вторичные приборы устанавливают на щитах в строгом соответ­ ствии с инструкцией завода-изготовителя.

После предварительной стендовой проверки вторичные при­ боры комплектно поступают на монтаж. Устанавливают их в вы­ резах щитов без перекосов. Если в инструкции завода-изготови­ теля отсутствуют особые указания по установке приборов, то установку проводят по уровню и строго вертикально по отвесу, иначе показания приборов будут искажены.

При индивидуальной установке вторичных приборов следует руководствоваться указаниями проекта автоматизации. Однако при их монтаже необходимо проверить правильность выбора ме­ ста установки, освещенность и условия нормальной работы при­ бора.

При наличии вибрации приборы следует устанавливать на отдельном фундаменте или на амортизаторах, а при сильной за­ пыленности воздуха или агрессивной среде — помещать в герме­ тический шкаф с напорной вентиляцией. При низких температу­ рах шкаф необходимо обогревать, а при высоких — усиливать вентиляцию. Температура окружающего воздуха в месте установ­ ки вторичных приборов должна быть близка к температуре, при которой градуировались приборы.

Приборы следует устанавливать в местах, удобных для об­ служивания и ремонта, избегая размещения приборов вблизи мощных источников переменных магнитных полей (электродви­ гателей, трансформаторов и высоких напряжений).

Наиболее благоприятные условия для работы приборов — температура окружающего воздуха 20° С и относительная влаж­ ность до 80%. Эксплуатация приборов при температуре выше рабочей недопустима, так как может повредиться изоляция дви­ гателя и трансформатора, что приведет к выходу приборов из строя.

Приборы приспособлены для утопленного монтажа на щите. На щите прибор крепится угольниками и двумя болтами. Для удобства обслуживания и пользования приборами их следует монтировать на такой высоте, чтобы шкала была на уровне 1,5 м.

Для обеспечения надежной работы приборов они обязатель­ но заземляются медным проводом диаметром 2—3 мм, который

261

присоединяется к зажиму «земля» на колодке и соединяется пе­ ремычкой с винтом крепления к корпусу.

Приборы типа ДПР4, как правило, питаются от сети пере­ менного тока напряжением 127 В и частотой 50 Гц через разде­ лительный трансформатор 220/127 В. Провода питания должны иметь сечение не менее 1 мм2 и желательно прорезиненную во­ донепроницаемую изоляцию. В целях предохранения проводов от механических повреждений рекомендуется прокладывать их в гибких металлических шлангах или трубах. В последнем слу­ чае места обреза труб зачищают от заусенцев. Не допускается прокладка проводов силовой и измерительной цепей в одной трубе.

Для предохранения приборов от ударов и вибраций, которым могут быть подвержены защитные трубы, участок провода дли­ ной 1—2 м, прилегающий непосредственно к приборам, прокла­ дывают в гибком шланге или металлорукаве.

В цепи питания приборов переменным током необходимо установить рубильник и предохранители. Первичная обмотка датчика подсоединяется к зажимам 2 и 3 прибора, а вторичная обмотка—-к зажимам 4 и 5.

Градуировка прибора выполнена с учетом того, что сопротив­ ление соединительных проводов к датчику не должно превышать 5 Ом, а емкость между проводами не должна быть более

0,01 мкФ.

После окончания монтажа прибора и тщательной его провер­ ки необходимо произвести пуск прибора. Для этого открывают лицевую крышку прибора, нажимают кнопку, расположенную справа, и за скобу, размещенную под шкалой, выдвигают крон­ штейн из корпуса прибора, после чего, нажав защелку, находя­ щуюся в нижнем правом углу, отвертывают кронштейн, залива­ ют 20 см приборного масла в редуктор реверсивного двигателя и 2 смг приборного масла для смазки подшипника —в отверстие с противоположной стороны вала (флакон с приборным маслом находится в ящике с принадлежностями). Если неудобно зали­ вать масло на месте, следует отвернуть четыре винта, крепящие двигатель, и снятьдвигатель вместе с платой. Залив масло, устанавливают двигатель на место. Задвигают кронштейн в кор­ пус прибора; подают питание и включают выключатель; прогре­ вают электронные лампы в течение 3—5 мин и, нажав кнопку «Контроль», проверяют исправность работы прибора. В исправ­ ном приборе указывающая стрелка должна установиться на «контрольной точке» шкалы. Если при нажатии кнопки «Кон­ троль» стрелка прибора совершает незатухающие колебания, следует поворотом рукоятки регулятора усилителя добиться успокоения стрелки. Закрыть лицевую крышку прибора.

262

§ 81. Основные требования, предъявляемые к сдаче приборов для измерения давления

и разрежения

Приборы для измерения давления и разрежения следует устанавливать в строгом соответствии с проектом автоматиза­ ции, с инструкцией заводов-изготовителей, техническими усло­ виями на монтаж приборов и средств автоматизации, а также СНиП ІІІ-И.7-67.

Выбранные места и взаимное расположение приборов для измерения давления и разрежения должны обеспечивать наи­ большую точность измерения, свободный доступ к этим прибо­ рам, к запорным и настроечным устройствам, хорошую осве­ щенность шкал и диаграмм и удобство их обслуживания. Рас­ стояние от места отбора давления до первичного прибора не должно превышать 15 м.

При наличии вибрации приборы или щиты, на которых уста­ новлены приборы давления и разрежения, рекомендуется уста­ навливать на амортизационных приспособлениях.

Расстояние между первичным и вторичным прибором давле­ ния для пневматических трасс не должно превышать 300 м.

Если измеряемую среду вследствие ее агрессивности или вы­ сокой вязкости нельзя использовать непосредственно для пере­ дачи измерений от отборного устройства к измерительному прибору, между ними должен быть установлен разделительный сосуд (ближе к отборному устройству). Разделительные, кон­ денсационные и уравнительные сосуды следует устанавливать согласно нормалям или рабочим чертежам проекта, как прави­ ло, вблизи мест отбора импульсов. Разделительные сосуды необ­ ходимо устанавливать так, чтобы контрольные отверстия сосу­ дов располагались на одном уровне и были доступны персоналу.

Отборные устройства для измерения давления и разрежения не должны выступать внутрь технологического оборудования или трубопроводов.

При измерении давления горячей жидкости (^>70° С) и пара отборные устройства снабжают устройствами, предотвращающи­ ми попадание горячей среды внутрь прибора.

Приборы для измерения давления пара или жидкости жела­ тельно устанавливать на одном уровне с местом отбора давле­ ния. Если это требование невыполнимо, то к показаниям при­ бора дается постоянная поправка, рассчитываемая проектной

организацией.

Жидкостные U-образные манометры устанавливают строго вертикально. Жидкость, заполняющая манометр, не должна быть загрязненной и содержать пузырьки воздуха.

Пружинные манометры (вакуумметры) следует, как правило, устанавливать в вертикальном положении.

На установленные приборы для измерения давления и раз­

2<53

ды; внутренний действительный диаметр трубопровода при 20° С; допустимая потеря давления от установки сужающего устрой­

(чертеж) участка трубопровода, на котором предполагается установка сужающего устройства (на длине IOOD20перед сужаю­ щим устройством и ІОД20после него) с указанием местных гид­ равлических сопротивлений; материал трубопровода и характер измеряемой среды (нейтральная или агрессивная, присутствуют ли в ней частицы вещества в другой фазе — пыль в газе, твердые

где а — коэффициент расхода (величина безразмерная);

е— поправочный множитель на расширение измеряемой сре­ ды (величина безразмерная);

d — диаметр отверстия сужающего устройства при рабочей температуре, мм;

р — плотность измеряемой среды в рабочих условиях, кг/м3; АР — перепад давления, создаваемый сужающим устройством

при расходе Q0 или QM, кгс/см2.

Обозначив внутренний диаметр трубопровода при рабочей температуре D и приняв модуль,

(15)

264

получим из соотношений (13) и (14):

Формулы (13), (14), (16) и (17) — основные расчетные фор­ мулы для промышленных дифференциальных манометров, по­ казания которых не зависят от плотности измеряемой среды (сильфонных, мембранных, кольцевых). Рабочие формулы, учи­ тывающие особенности различных видов дифференциальных манометров, приведены в «Правилах 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и сопла­ ми» Государственного комитета стандартов, мер и измеритель­ ных приборов СССР.

Коэффициент расхода а зависит от вида сужающего устрой­ ства, его модуля т и физических свойств измеряемой среды (по­ тока). Для геометрически подобных сужающих устройств а является функцией Re потока, протекающего через сужающее устройство.

Значение числа Рейнольдса, начиная от которого коэффици­ ент расхода при дальнейшем росте расхода практически пере­ стает зависеть от числа Рейнольдса потока, называется наимень­ шим граничным числом Рейнольдса Rerp.min.

Значение числа Рейнольдса, начиная от которого коэффици­ ент расхода при дальнейшем росте расхода становится зависи­ мым от числа Рейнольдса потока, называется наибольшим гра­ ничным числом Рейнольдса.

Таким образом, условие постоянства коэффициента расхода

1 (для всех видов сужающих устройств). Для газов и паров е — переменная величина, зависящая от вида сужающего'устройст­

ва, его модуля т, отношения перепада на сужающем устройстве АР к абсолютному давлению перед ним Ри от величины показа­ теля адиабаты х:

8 —f тх j. (19)

Для конкретного сужающего устройства величины т и х постоянны. Из (19) следует, что величина е будет изменяться по мере изменения перепада (расхода). Поэтому при расчете сужающего устройства пользуются значением е, соответствую­ щим среднему измеряемому расходу QCpЕсли QCp неизвестен,

265

то можно принять его равным 2/з шкального. В этом случае

&Рср 4 ДРн

~рГ = Т ' V

Величины АРСр, АРНи Р\ должны иметь одну и ту же раз­ мерность.

Для диафрагмы с коническим входом величину е можно принимать как среднее арифметическое величины е для стандарт­ ного сопла и стандартной диафрагмы. Для сопел «четверть кру­ га» величину е можно принимать по графикам стандартных диафрагм (см. «Правила 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами» и «Альбом графиков Государственного комитета стандартов, мер и измери­ тельных приборов СССР»).

Чтобы построенный по основному уравнению расхода расхо­ домер давал правильные однозначные показания, нужно обеспе­ чить однозначную зависимость между перепадом давления на сужающем устройстве и расходом протекающей через устройст­ во измеряемой среды. Для соблюдения этого положения необ­ ходимо, чтобы сужающие устройства обладали следующими свойствами: коэффициент расхода а должен находиться в том диапазоне чисел Рейнольдса, в котором будет эксплуатировать­ ся расходомер; фактическое значение коэффициента расхода а должно быть практически равно расчетному значению; коэффи­ циент расхода а должен оставаться неизменным и равным его расчетному значению в течение срока эксплуатации расходоме­ ра. Чтобы соблюсти постоянство коэффициента расхода а, при­ меняют такой вид сужающего устройства, для которого а есть величина постоянная в требуемом диапазоне чисел Рейнольдса.

Равенство фактического значения коэффициента расхода рас­ четному обеспечивается выбором такого вида сужающего уст­ ройства, которое в условиях решаемой задачи не оказывает су­ щественного влияния на погрешности изготовления. Иначе гово­ ря, коэффициент расхода должен быть нечувствителен (постоя­ нен) к изменению основных размеров сужающего устройства при соблюдении предписанных данному виду сужающего уст­ ройства допусков на размеры, определяющие величину а.

Постоянство коэффициента расхода во времени достигается выбором такого вида сужающего устройства, которое в условиях решаемой задачи измерения расхода (диаметр трубопровода, агрессивность среды и т. п.) не изменяет своих основных раз­ меров, определяющих фактическую величину а, в течение вре­ мени между ревизиями сужающего устройства. Следовательно, необходимо использовать такие значения расчетных перепадов дифференциальных манометров ДРН, которым соответствуют расчетные размеры, обеспечивающие приемлемую эксплуатаци­ онную долговечность. Так, при расчете сопла профилем «чет­ верть круга» необходимо применять такие значения АРН (или

266

внутреннего диаметра трубопровода D), чтобы радиус входной поверхности г не был чрезмерно мал и обеспечивал механиче­ скую прочность сопла в процессе его эксплуатации. Подробно с расчетами сужающих устройств можно ознакомиться в Пра­ вилах 28—64 Госкомитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР и руководящих материалах Государственного проектного института Проектмонтажавтоматика.

§ 83. Установка сужающих устройств

Поток, протекающий по трубопроводу, можно сузить с по­ мощью любого устройства, но зависимость между расходом и перепадом давления позволит измерить расход лишь при опре­ деленной форме сужающих устройств. К таким сужающим уст­ ройствам, называемым нормальными, относятся нормальная диафрагма, нормальное сопло, нормальное сопло Вентури и нор­ мальная труба Вентури, которую часто называют расходомер­ ной трубой или соплом с конусом. Наиболее распространена нормальная диафрагма.

При выборе сужающих устройств необходимо учитывать важность измерения данного расхода, допустимую погрешность измерения и стоимость сужающего устройства, свойства изме­ ряемой среды (агрессивность, наличие взвешенных частиц, вы­ зывающих загрязнение и повышенный износ сужающих уст­ ройств), число Рейнольдса для среднего расхода, допустимые потери давления в устройстве.

Для измерения расхода незагрязненной среды целесообразно применять нормальную диафрагму. Коэффициент расхода этой диафрагмы должен оставаться постоянным в интервале изме­ ряемых расходов, а потеря давления — не превышать допусти­ мую.

Расход агрессивных и загрязненных сред, а также потоков, протекающих с высокой скоростью, целесообразно измерять при помощи сужающих устройств, не имеющих острых кромок (различные виды сопл). Для измерения расхода газов, содер­ жащих взвешенные частицы, следует использовать сегментные диафрагмы.

Во всех возможных случаях необходимо применять стандарт­ ные сужающие устройства. Если числа Рейнольдса измеряемого потока меньше граничного числа Рейнольдса стандартных су­ жающих устройств, то можно применять нестандартные (специ­ альные) сужающие устройства с меньшими граничными значе­ ниями чисел Рейнольдса: например, сопла с профилем «четверть круга», сдвоенные диафрагмы.

При выборе стандартного сужающего устройства нужно иметь в виду следующее: труба Вентури вызывает меньшие по­ тери давления, чем диафрагмы и сопла; при одних и тех же значениях модуля сужающего устройства и перепада давления

267