книги из ГПНТБ / Чепель В.М. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий

Глава X I

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Манометры п тягомеры

Манометрами называются приборы, служащие для измерения давления выше атмосферного. Манометры измеряют давление в технических атмосферах или кг/см2. Металлические манометры разделяются на мембранные, в которых основной рабочей частью

ход стрелки манометра. Установка манометров на газопроводах производится на изогнутой стальной трубке (часто называемой

«сифонной» трубкой), предохраняющей механизм манометра от толчков, вызываемых резкими колебаниями давления газа. Между трубкой и манометром должен быть установлен отключаю­ щий краник, дающий возможность, если необходимо, снять мано­ метр во время работы газопровода или проверить работу его механизма.

Установка под манометром трехходового крана, применяемого при установке манометров на паровых котлах и дающего возмож­ ность производить проверку работы механизма манометра и правильность его показаний путем соединения его с атмосферой и присоединения контрольного манометра, может быть до­ пущена лишь при установке винта, которым заглушается отверстие в контрольном фланце крана. Без этой предосто­ рожности кран легко может стать местом проникновения газа в помещение котельной.

Манометр, устанавливаемый на газопроводах, должен иметь пломбу, удостоверяющую, что он был проверен в органах Упра­ вления мер и измерительных приборов. Проверка производится не реже одного раза в год. Оттиски на пломбе с одной стороны указывают год, а с другой стороны — месяц проверки манометра.

Манометры, употребляемые для измерения давления газа в газовых установках коммунальных и промышленных предприя­ тий, должны иметь класс точности 1,5; 2,5; 4 и иметь такую шкалу, чтобы величина рабочего давления газа, измеряемого манометром, находилась в пределах от х/з до 2/з их шкалы.

до 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4 и 6 ати, имеющие цену деления от 0,01 до 0,1 ати, и на высоком давлении газа со шкалами до 6; 10 и 16 ати, имеющими цену деления от 0,1 до 0,5 ати.

Измерение давления газа в газопроводах и перед горелками низкого давления производится при помощи жидкостных мано­ метров (см. рис. 2) в миллиметрах водяного столба, а также среднего давления газа в миллиметрах ртутного столба.

Об устройстве, работе и применении жидкостных манометров было сказано в гл. 1 книги и других, однако, применяя их, сле­ дует иметь в виду, что в случае уменьшения количества жидкости в манометре вследствие ее испарения или но другой причине, уровень ее в колене трубки, соединенном с газопроводом, будет опускаться ниже нуля на большее число миллиметров, чем будет подниматься выше нуля в другом. В таком случае определение величины давления газа производится, считая количество милли­ метров от одного уровня жидкости до другого. Так, например, если уровень воды в манометре стоит в одном колене на отметке 40 лш ниже нуля, а в другом па 35 мм выше нуля, то давление газа будет равно 40 + 35 = 75 мм вод. ст.

Для быстрого и точного определения величины давления газа обязательно периодически доливать ншдкость в манометры до отметки нуль при соединении обоих концов манометра с атмо­ сферой.

Необходимо следить за тем, чтобы резиновые шланги, соеди­ няющие манометры с газопроводом во время его работы, не пере­ гибались и были бы плотными, так как резина разъедается газом. Шланги должны быть по возможности короткими.

В нерабочее время краники манометров должны обязательно быть закрытым. Вода, заливаемая в манометры, подкраши­ вается для лучшей видимости показаний.

Рис. 145. Тягомер Креля:

1 — с о с у д с ж и д к о с т ь ю ; 2 — п а к л о н п а п и з м е р и т е л ь н а я т р у б к а ; з — ш к а л а ; 4 — у р о в е н ь ; 5 — п р о б к а .

Водяные манометры, применяемые для измерений давления ниже атмосферного или разрежения, имеющего место в топках, дымоходах котлов и печей или силы тяги в них, принято называть тягомерам. Простые тягомеры (см. рис. 84) заполняются под­ крашенной водой, и отсчет величины разрежения или силы тяги производится в миллиметрах от одного уровня до другого. Погрешность измерения или точность показания указанных манометров и тягомеров практически считается равной ±1 мм.

При необходимости проведения точных измерений, в частности разрежения в топках малых котлов и печей, работающих на газе,

даря наклону трубки, даже при небольшой разнице между уровнем жидкости в ней и в сосуде, уровень жидкости пере­ двигается на большое расстояние, что дает возможность измерять силу тяги с точностью до 0,1—0,2 мм вод. ст.

Вдоль наклонной трубки располагается шкала, которая может немного передвигаться для установки ее нулевого деления против первоначального положения уровня жидкости. Градуи-

тягомера через отверстие сверху, которое закрывается пробкой. При установке тягомера, например для измерения силы тяги в топке, необходимо укрепить его на шнурке, продетом в ушки,

на стенке топки и проверить по уровню, имеющемуся в приборе, его горизонтальное положение. При этом уровень жидкости в наклонной трубке должен быть против нулевой отметки шкалы. Затем свободный конец наклонной трубки соединяют при помощи

нием уровня жидкости в сосуде пренебрегают, так как вследствие большого поперечного сечения сосуда по сравнению с сечением капиллярной наклонной трубки считают, что он не изменится.

При необходимости точного измерения низких давлений выше атмосферного резиновый шланг надевается на наконечник с левой стороны сосуда прибора П соединяется с тем объемом, в котором нужно измерить давление; при этом проверяется плотность пробки в сосуде. Величину давления определяют по шкале в миллиметрах водяного столба. В этом случае тягомер становится микромано­ метром. Кроме жидкостных тягомеров могут быть мембранные тягомеры, представляющие собой тонкостенную металлическую коробку, связанную при помощи рычажной передачи со стрелкой, передвигающейся по шкале. При соединении мембранной коробки с разреженным пространством она под действием атмосферного давления прогибается и перемещает стрелку, указывающую величину разрежения в миллиметрах водяного столба.

Пирометры

Пирометрами принято называть приборы, служащие для измерения высоких температур, которые обычными ртутными термометрами измерить невозможно. Наиболее распространен­ ными пирометрами, применяемым в топочной технике, являются термоэлектрические пирометры или термопары. Если взять два проводника из различных металлов (рис. 146) и сварить их в точке 1, а к другим их концам 2 и 3 присоединить с помощью проводов милливольтметр 5 — прибор, служащий для измерения

движущей силой. Величина электродвижущей силы будет зависеть от состава проводников и от разности температур между точкой спая и неспаянными концами. Чем выше будет нагрев спая, тем больше будет электродвижущая сила, тем сильнее откло­ нится стрелка милливольтметра и покажет искомую температуру, так как шкала его обычно градуируется прямо в градусах Ц е л ь- с и я.

2 '

Проводники термопары изолируются друг от друга при по­ мощи фарфоровых трубочек 6 или бус и заключаются в стальные, медные или фарфоровые оболочки 7. Свободные концы термопары заканчиваются контактными винтами, находящимися в головке термопары под крышкой. К этим контактам присоединяются медные провода, соединяющие термопару с милливольтметром. В качестве проводников термопар применяются различные ме­ таллы и их сплавы.

Так, в термопарах, служащих для измерения температур до 600° С, применяемых для измерения температуры отходящих газов за котлом, однимпроводником служит хромель (сплав никеля, хрома и железа) и другим копель (сплав меди и никеля). Для температур до 700° С применяются железо-копелевые термопары.

Для измерения температур до 1000° применяются хромельалюмелевые термопары (алюмель — сплав никеля, кремния,

кратковременно до 1600° применяются платипа-платинородие- вые термопары (платинородий — сплав платины с родием).

При установке термопары за котлом для измерения темпера­ туры отходящих газов следует предусмотреть, чтобы она была установлена перед шибером, отверстие в кладке кругом термо­ пары, через которое она будет пропущена в дымоход, было бы плотно заделано глиной или асбестом п конец термопары нахо­ дился внутри дымохода в центре потока газов. Достоинством термопар является простота установки и небольшая стоимость.

Учитывая, что милливольтметр градуируется при 0° С, для получения точного показания прибором измеряемой температуры делается поправка на температуру холодных концов термопары. Для этого обычным термометром измеряют температуру в зоне, где находятся холодные концы термопары. Предположим, что она будет +30° С, и тогда к температуре, показываемой мил­ ливольтметром, следует прибавить 30°. Также можно, отъединив от милливольтметра один из соединительных проводов термопары, при помощи специального винта-регулятора, имеющегося на приборе, переставить стрелку его с 0 на 30° С, после чего подсоединить снова провод термопары. Теперь показываеьгая прибором температура будет с учетом поправки. Для большей точности измерения нужно величину температуры холодных концов термопары умножить сначала на коэффициент термопары, который, например, для хромель-копелевой термопары находится в пределах от 1 до 0,78, в зависимости от измеряемой температуры.

Для измерения температур до 500° применяются термометры сопротивления. Принцип работы термометра сопротивления осно­ ван на изменении сопротивления проводника с изменением его температуры.

В качестве проводников в термометрах сопротивления приме­ няются медь или платина, заключаемые в защитную оболочку и хорошо изолированные от нее. Через проводник термометра сопротивления пропускается электрический ток; чем сильнее будет нагрет проводник термометра, тем больше станет его сопро­ тивление, тем меньше будет величина тока, проходящего через него, что может быть использовано для перемещения стрелки прибора, указывающего температуру.

Термометры сопротивления точны, однако установка их сложна, и они не могут быть переносными, а устанавливаются в определенной одной точке.

Для измерения температур свыше 1000° С применяются опти­ ческие пирометры различных типов.

Измерение температуры оптическим пирометром заключается в следующем. Телескоп пирометра с объективом наводится на рас­ каленное тело, например, на пламя горелки. Посередине между

объективом и глазом человека, смотрящего в телескоп пирометра, помещается специальная лампа, нить которой питается от акку­ муляторной батареи пирометра. При помощи реостата можно изменять силу тока, протекающего через нить лампы, отчего она будет накаливаться больше или меньше, меняя свой цвет. Когда телескоп пирометра наведен на раскаленное тело, реостатом производят регулирование накала нити лампы так, чтобы ее яркость слилась с яркостью свечения раскаленного тела, темпе­ ратуру которого измеряют, т. е. стала бы неразличима.

Рис. 147. Схема устройства радиационного пирометра:

1 — л и н з а о б ъ е к т и в а ; 2 — д и а ф р а г м а ; з — т е р м о э л е м е н т ; 4 — д ы м ч а т о е с т е к л о ; 5 — л п н в а о к у л я р а ; 6 — м и л л и в о л ь т м е т р .

Так как определенному накалу нити соответствует и опре­ деленной силы электрический ток, то по его величине прямо на шкале пирометра можно определить температуру тела, на кото­ рое был направлен телескоп пирометра. К числу пирометров, применяемых для автоматического регулирования температуры в печах, относятся пирометры излучения (радиационные пиро­ метры или ардометры) (рис. 147). Принцип их работы основан на поглощении теплоты, излучаемой нагретыми телами. При наведении телескопа пирометра на раскаленное тело тецловые лучи при помощи линзы 1 и диафрагмы 2 собираются и направ­ ляются в фокус объектива и нагревают термоэлемент 3, состоящий из нескольких последовательно соединенных термопар. В резуль­ тате нагрева горячих спаев термоэлемента, возникающий термозлектроток отклонит стрелку милливольтметра и укажет тем­ пературу тела на его шкале, градуированной °С.

в воздухе помещений и этим устанавливают наличие утечек газа из газопроводов. Наиболее простым газоиндикатором, применяе­ мым для определения горючих газов, имеющих в своем составе окись углерода, является белая промокательная бумага, смочен­ ная раствором хлористого палладия и помещаемая в стеклянную трубочку длиной в 10—12 см. Трубочку подвешивают в ко­ лодце, контрольной трубке или помещении так, чтобы воздух обтекал ее.

Потемнение бумаги за время до 20 мин. свидетельствует о на­ личии окиси углерода. На свойстве потемнения палладиевой бумаги основан принцип работы газоиндикатора Новицкого, показывающего количество окиси углерода, содержащееся в воз­

Действие индикатора основано на изменении электрического со­ противления спирали из платиновой проволоки при повышении ее температуры в результате сжигания вокруг нее газовоздушной

В сравнительной камере спираль постоянно находится в атмо­ сфере воздуха, а измерительная камера через трехходовой кран 6 может быть заполнена пробой исследуемой газовоздушной смеси. Заполнение камеры газовоздушной смесью производится при по­ мощи перемещения поршня насоса 1, приводимого в движение рукой через шток с рукояткой в виде кольца. Обе спирали вклю­ чены в электрическую схему газоиндикатора, называемую мо­ стиком Уитстона, питаемую от электрической батареи карманного фонаря КБС-х-55. В схему включен и указатель газоиндикатора. При замыкании электрической цепи и наличии «чистого» воздуха в измерительной камере обе спирали будут одинаково нагреты протекающим по ним электрическим током и их электрическое сопротивление будет равным. В этом случае стрелка указателя газоиндикатора должна оставаться на нуле.

Если же в измерительную камеру прибора засосать пробу воздуха, содержащего в себе горючие газы, в камере произойдет их сгорание на разогретой нити спирали, в результате которого повысится температура спирали и ее сопротивление. Теперь сопротивление спиралей станет различным и вызовет потерю элек­ трического равновесия в схеме прибора и отклонение стрелки

300 Глава X I

указателя прибора, по величине которого определяются концен­ трация газа в приборе.

Температура накала ннтп спиралей для газов, богатых водоро­ дом, устанавливается регулятором в 320° С, а для газов, богатых метаном, в 480 и 640° С, в зависимости от концентрации газа в воз­ духе. Относительно низкая температура накала нити объяс­ няется тем, что платина является катализатором, т. е. обладает

Рис. 148. Газоггадпкатор ПГФ-11:

А — г а з о в а я с х е м а ; Б — о б щ и й в и д ; В — э л с н т р и ч е с к а я с х е м а .

I — п о р ш е н ь н а с о с а ; 2 — с р а в н и т е л ь н а я к а м е р а ; з — и з м е р и т е л ь н а я к а м е р а ; i и 5 — к а л и б р о в а н н ы е ш а й б ы ; fi — т р е х х о ­

к л ю ч а т е л ь « к о н тр о л ь » , « а н а л и з» ; ю — р у ­ к о я т к а р е о с т а т а « у с т а н о в к а н а п р я ж е н и я » ; I I — р у к о я т к а « н у л ев о го » р е о с т а т а ; J2 — к н о п к а в к л ю ч е н и я п и т а н и я ; 13 — н а к о ­ н е ч н и к д л я ш л а н г а з а б о р а г а з а .

способностью усиливать, ускорять процесс горения газа. Произ­ водить анализ газовоздушной среды непосредственно в загазован­ ном помещении газоиндикатором ПГФ-11 недопустимо, так как вследствие накала нитей прибор является взрывоопасным. Взятие пробы в таком случае производится при помощи заборной рези­ новой трубки, надеваемой на наконечник, расположенный с пра­ вой стороны трехходового крана 6.

В зависимости от положения трехходового крана в измери­ тельную камеру может быть подсосана не только газовоздушная смесь из газозаборной трубки, но и «чистый» воздух или оба вместе.

в 2, 5 или 10 раз при помощи устанавливаемых в каналах крана шайб 4 и 5 с калиброванными отверстиями.

Разбавление пробы газовоздушной смеси воздухом приме­ няется при исследовании прибором газовых смесей с высоким содержанием горючих газов. Удаление продуктов сгорания газа из измерительной камеры наружу производится выжиманием их поршнем насоса через капал с выкидным клапаном, располо­ женный с левой стороны измерительной камеры.

На шкале указателя прибора 7 нанесены три реперные точки, обозначенные красными треугольниками для установки токов питания, соответствующих указанным выше температурам на­ кала нитей и называемых соответственно I,. II и III реперными точками. При необходимости определить содержание в воздухе, например, природного газа (содержащего метан на 94—98%), поступают следующим образом.

1. Рукоятку переключателя 9 ставят в положение «контроль», включают ток батареи, нажимая кнопку 12 с надписью «накал» и вращают рукоятку реостата 10 с надписью «установка напряже­ ния» до тех пор, пока стрелка указателя не дойдет до репернойточки III, после чего нажатие на копку 12 прекращается. Таким образом устанавливается требуемый ток накала. Переключатель дпапазонов 8 должен при этом стоять в положении «предел I».

2.Рукояткой насоса 1 в прибор засасывается чистый воздух, не содержащий горючих газов, затем рукоятку переключателя 9 ставят в положение «анализ» и, нажав кнопку 12, вращением рукоятки 11 нулевого реостата (реохорда) устанавливают стрел­ ку на нуль, чем проверяется равновесие мостовой схемы прибора; при этом допускается бросок стрелки в стороны до 3 мм с быстрым возвратом на нуль.

3.Трехходовой кран 6 устанавливается в положение входа газа и воздуха, переключатель 8 ставится в положение «предел II», насосом засасывается проба анализируемого загазованного воздуха и нажимается кнопка 12, после чего по шкале отмечается максимальный отброс стрелки.

4.Если концентрация (содержание) газа по шкале будет небольшая, трехходовой кран 6 устанавливается в положение «вход газа», насосом засасывается новая проба газа, не разбавлен­

а если концентрация все-же будет невысока, то на пределе I, чув­ ствительность которого примерно в 5 раз больше предела II. Кон­ центрация газа в пробе определяется по величине отклонения стрелки указателя и при помощи таблицы, помещенной на крышке прибора, дающей значения раздельно для I и II пределов. Для увеличения срока службы платиновой нити определение содер­