книги / Теплотехнические измерения и приборы

Действие этих днфманометров основано на принципе компенса­ ции усилия, развиваемого чувствительными элементами измери­ тельного блока прибора. Измеряемый перепад давления (рх— р2)

пропорциональное усилие q, которое с помощью рычажной системы 13 и 14 пиевмосилового преобразователя автоматически уравнове­ шивается усилием </о. с сильфона обратной связи 17. При изменении измеряемого перепада давления и усилия q происходит незначитель­ ное (микронное) перемещение рычажной системы и связанной с ней заслонки индикатора рассогласования 15 типа сопло-заслонка. Индикатор рассогласования преобразует это перемещение в управ­ ляющий сигнал давления сжатого воздуха, поступающий на вход пневматического усилителя 16. Выходной сигнал усилителя рвых поступает в линию дистанционной передачи к вторичному прибору или другому устройству и одновременно в сильфон обратной связи. Значение выходного сигнала рЛпс пропорционально измеряемому перепаду давления.

Измерительный блок состоит из плюсовой и минусовой камер, разделенных основанием 7. В камерах расположены чувствительные элементы — сильфоны 1 и 9. Сильфоны с одной стороны жестко связаны с основанием, с другой стороны — с клапанами 2 и 5, снабженными уплотняющими резиновыми кольцами. Клапаны между собой соединены штоком, с которым связан рычаг 6. Внутренняя полость узла сильфонов заполнена кремнийорганической жид­ костью. Изменение объема жидкости, заполняющей узел сильфонов, вызванное колебаниями температуры окружающего воздуха и дей­ ствием рабочего давления, воспринимается компенсационным силь­ фоном 11.

Вывод рычага 6 из корпуса 10 уплотнен с помощью мембраны 3. Две упругие ленты 12 удерживают рычаг 6 от осевого переме­ щения при воздействии на мембрану рабочего давления. Такая конструкция вывода обеспечивает возможность поворота рычага 6 с траверсой 5 относительно условной оси, образованной пересече­ нием плоскостей, в которых расположены мембрана и упругие ленты.

Дифманометры ДС-П допускают в эксплуатации перегрузки, в десять раз превышающие предельный номинальный перепад давле­ ния, но не более 10 кгс/см2 (1 МПа).

Дифманометры сильфонные пневматические ДС-П выпускаются трех типов ДС-ПЗ, ДС-П4 и ДС-Г15, отличающихся друг от друга только диаметрами сильфо­ нов; они рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 400 кгс/см5* (40 МПа) и соответственно напредельные номинальные перепады давле­ ния от 400 до 2500 кгс/м2 (от 4000 до 25 000 Па), от 0,4 до 1,6 кгс/сма (от 0,04 до 0,16МП^) и от 2,5 до 6,3 кгс/см2 (от 0,25 до 0,63 МПа).

Й манометры ДС-ПЗ с предельным номинальным перепадом давления I2 (4000Па) выпускаются классов точности 1н 1,5. Дифманометры ДС-П4, ДС-П5 и ДС-ПЗ с другими указанными выше предельными номинальными перепа­

дами давления выпускаются классов точности 0,6 и 1.

Кроме рассмотренных дифманометров сильфонных пневмати­ ческих выпускаются и другие типы для измерения перепада давле­ ния, уровня или расхода специальных сред (водорода, аммиака, кислорода, окислов азота, серной и азотной кислот и др.).

Дифманометры сильфонные компенсационные выпускаются так­ же и с выходным сигналом постоянного тока 0—5 или 0—20 мА (ДС-Э и ДС-ЭР). В этих прибо­

гулирования.

Для измерения указанных выше величин дифманометр ДМПК-100 может применяться в комплекте с любым вторичным прибором или

Принцип действия дифманометра основан на компенсации уси­ лия, развиваемого упругим чувствительным элементом измеритель­ ного блока.

Чувствительным элементом прибора является мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок 2 и 14, закрепленных с обеих сторон в основании 1. Это основание с двумя боковыми крыш­ ками корпуса прибора образует измерительные камеры. В правую

камеру через запорные вентиль и трубку подводится давление р и а в левую камеру — давление р 2 (рг < Pi). Внутренние полости мембранных коробок соединены между собой каналом и заполнены жидкостью (40%-ный раствор глицерина в дистиллированной воде).

Внешние жесткие центры мембран обеих коробок соединены между собой штоком 13. Центр мембранной коробки минусовой камеры скреплен с основным рычагом 4 пневмосилового линейного преобразователя пластинчатой тягой 3 . Вывод основного рычага из минусовой камеры с высоким рабочим давлением уплотнен с по­ мощью мембраны 5 из нержавеющей стали, приваренной к рычагу 4

ивтулке, закрепленной в корпусе прибора.

Вэтом приборе, так же как и в дифманометре, показанном на рис. 12-5-6, две упругие ленты (на рис. 12-5-8 не показаны) удержи­ вают рычаг 4 от осевого перемещения при воздействии на мембрану 5 рабочего давления. Такая конструкция вывода обеспечивает воз­ можность .поворота основного рычага относительно условной оси, образованной пересечением плоскостей, в которых расположены мембраны и ленты (на рис. 12-5-8' ось рычага 4 обозначена точкой).

Измеряемая разность давлений воздействует на упругий чувст­ вительный элемент и преобразуется в пропорциональное усилие q, которое через рычажную систему 4 и 7 пневмосилового преобразо­ вателя уравновешивается усилием <7„. с сильфона обратной связи 10. При изменении измеряемой разности давлений и усилия q проис­ ходит незначительный поворот рычажной системы пневмосилового преобразователя и связанной с рычагом 4 заслонки 8 индикатора рассогласования. При этом меняется зазор между заслонкой и соп­ лом 9 (максимальный зазор между соплом и заслонкой составляет 0,02— 0,05 мм), вызывая изменение давления сжатого воздуха в линии сопла. Давление сжатого воздуха в линии сопла управляет пневматическим усилителем 12 (пневмореле) таким образом, что выходное давление воздуха, поступающее в линию дистанционной передачи и сильфон обратной связи, изменяется пропорционально

измеряемому перепаду давления. Мерой измеряемого усилия q, а вместе с тем и перепада давления является текущее значение выход­ ного давления р вых, необходимое для создания уравновешивающего усилия обратной связи qo c.

Настройка прибора на заданный предельный номинальный пере­ пад давления производится путем изменения передаточного отно­ шения в кинематике пневмосилового преобразователя за счет поло­ жения подвижной ножевой опоры 6 и положения сильфона обрат­ ной связи. В дифманометрах ДМПК-ЮО используются два типа сильфонов обратной связи с разными характеристиками. Точная установка начального значения выходного сигнала прибора 0,2 кгс/см2(0,02 МПа) производится при помощи пружины коррек­ тора нуля 11.

Питание прибора осуществляется очищенным от пыли, влаги и масла воздухом, номинальное избыточное давление которого Рпит — 1|4 кгс/см2.

Для контроля вхбдного и выходного давлений на лицевой панели дифманометра установлены два миниатюрных манометра.

Дифманометры типа ДМПК-ЮО, рассчитанные на предельно допускаемое избыточное рабочее давление 100 кгс/см2 (10 МПа), выпускаются на предельные номинальные перепады давления от 630до 2500 кгс/м2 (от 6300 до 25000 Па) и от 0,4 до 1 кгс/см2 (от 0,04 до 0,1 МПа).

В дифманометрах мембранных пневматических компенсационных типа ДМПК-4, рассчитанных на предельно допускаемое избыточное рабочее давление 4 кгс/см2 (0,4 МПа), в качестве чувствительного элемента измерительного блока используется вялая (неметалли­ ческая) мембрана с жестким центром (см. рис. 10-2-6, б). По прин­ ципу действия приборы ДМПК-4 и ДМПК-ЮО аналогичны.

Дифманометры ДМПК-4, выпускаемые на предельные номиналь­ ные перепады давления от 25 до 400 кгс/м2 (от 250 до 400 Па), используются для измерения в комплекте с вторичными приборами перепада давления, избыточного давления (напора), вакуумметрического давления (тяги) и расхода газа по перепаду давления в су­ жающем устройстве. Они могут работать также и с автоматическими регуляторами.

Г Л А В А Т Р И Н А Д Ц А Т А Я

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДИКЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

13-1. Общие методические указания

Рассмотренные выше методы и средства измерений избыточного, абсолютного и вакуумметрического давлений и разности давлений широко применяются при автоматизации технологических процес­ сов, а также при проведении научных исследований. Точность изме­ рений давления и разности давлений зависит от выбранного метода измерения, от метрологических характеристик средств измерений, от условий измерения и ряда других причин. Поэтому выбор метода и средств измерений давления и разности давлений необходимо про­ изводить в зависимости от поставленной задачи, требуемой точности и условий измерения. При выборе средств измерений необходимо иметь в виду не ту точность, которая свойственна им при работе в нормальных условиях, а ту точность, которую приборы могут обеспечить в данных эксплуатационных условиях.

Одновременно с выбором средств измерений в зависимости от их метрологических характеристик должен стоять вопрос о минималь­ ном и максимальном значениях измеряемого давления или разности давлений и, следовательно, о выборе шкалы прибора. При выборе первичного прибора не следует брать приборы, требующие приме­ нения дополнительного преобразователя для согласования рода энергии выходного сигнала первичного и входного сигнала вторич­ ных измерительных устройств. Применение дополнительного пре­ образователя в измерительной системе увеличивает погрешность

измерения. При создании автоматизированных систем управления целесообразно применять первичные приборы для измерения давле­ ния и разности давлений с унифицированным выходным сигналом постоянного тока.

При выборе шкалы средств измерений давления и разности давле­ ний необходимо иметь в виду, что допускаемые погрешности прибо­ ров давления, дифманометров и вторичных приборов выражены в виде приведенных погрешностей в процентах от диапазона изме­ рения. Поэтому при прочих равных условиях погрешность измере­ ния давления или разности давлений для первой половины шкалы прибора будет больше, чем для второй половины шкалы его.

Внешние условия, при которых должны работать средства изме­ рений давления и разности давлений, могут сильно влиять на точ­ ность измерения, поэтому при выборе места их установки необ­ ходимо учитывать это.

Место установки этих приборов должно обеспечивать удобство обслуживания и наблюдения за их работой. Длина соединительных линий от места отбора давления, разрежения или разности давлений до прибора должна быть минимальной. Наибольшая длина соеди­ нительной линии не должна превышать 50 м. При этом следует иметь в виду, что с увеличением длины соединительной линии рабо­ чая полоса пропускания частот для данного прибора умень­ шается [5].

Для предохранения приборов от непосредственного действия горячей среды, давление которой измеряется, необходимо устанав­ ливать специальные дополнительные устройства, рассматриваемые ниже.

При выборе места отбора давления необходимо, чтобы в про­ странстве, где предполагается измерить давление среды, отсут­ ствовали возмущения течения последней. Сравнительно просто производится измерение давления через специальное отверстие

встенке поверхности, ограничивающей среду, ибо в этом случае нет необходимости вводить в нее постороннее тело и, следовательно, опасность возмущения течения среды отпадает. Таким образом, при измерении давления или разности давлений необходимо, чтобы устройства для отбора давлений не вызывали возмущения течения потока. Особенно необходимо следить за тем, чтобы края отверстия

встенке, например, трубопровода или короба со стороны проте­ кающей среды не выступали в нее, так как малейшие выступы или заусенцы могут привести к неправильным измерениям давления или разности давлений.

13-2. Измерение близкого к атмосферному давления газовых сред

В теплоэнергетических установках для поддержания нормаль­ ного режима их работы необходимо измерять разрежение или избы­ точное давление в газовоздухопроводах, пылепроводах, газоходах

и топках. Для этих целей используются тягомеры, напоромеры или тягонапоромеры, рассмотренные выше. В целях обеспечения пра­ вильности отбора и измерения давления необходимо применять отборные устройства, конструкции которых приведены в отрасле­ вых нормалях.

Для уменьшения числа приборов прямого действия (например, тягомеров или напоромеров) на практике часто применяют краныпереключатели типа КП-3 (на три точки) и КП-6 (на шесть точек). Краны-переключатели позволяют поочередно соединять один при­ бор прямого действия с тремя или шестью соединительными линия-

Рис. 13-2-1. Схема трубных соединений при измерении давления.

а — схема соединений при измерении давления показывающим иапоромером (или тяго­ мером); б н е — узлы установки отборных устройств на газовоздухопроводах с наружной и внутренней изоляцией.

ми, подводящими разрежение или избыточное давление от мест измерения этих параметров.

На рис. 13-2-1, а показан вариант схемы трубных соединений показывающего прибора (тягомера или напоромера), установ­ ленного на местном щите, для измерения давления в газовоздухопроводе. На схеме соединений приняты следующие обозначения: 1 — газовоздухопровод; 2 — отборное устройство; 3 — соедини­ тельная линия; 4 — кран-переключатель типа КП-3; 5 — мембран­ ный тягомер или напоромер. Соединительная линия на всем своем протяжении должна иметь односторонний уклон в сторону отбор-

кого устройства. Ёсли jké односторонний уклон соединительных Ли­ ний невозможен, то в низших точках отдельных участков линий необходимо устанавливать отстойные сосуды для стока конденсата.

На горизонтальных и наклонных газовоздухопроводах отбор­ ное устройство должно устанавливаться в верхней части газовоздухопровода.

На тепловых электростанциях часто приходится измерять давле­ ние газовоздушных потоков, несущих большое количество взвешен­ ных твердых частиц. При измерении давления такой среды (напри­ мер, в пылепроводе) возможно отложение твердых частиц (пыли)

Рис. 13-2-2. Схема установки отборных устройств с циклонами при различных направлениях потока.

/ — стенка пылепровода с наружной изоляцией; 2 — труба отборная; 3 — циклон; 4 — заглушка, открываемая при очистке циклона; 5 — труба, соединяемая с линией прибора.

всоединительной линии, а также попадание пыли непосредственно

вприбор. Поэтому при измерении давления в пылепроводах отбор­ ное устройство снабжают циклоном, не позволяющим пыли попадать

всоединительную линию и прибор.

На рис. 13-2-2 представлена схема установки отборных устройств с циклонами на пылепроводах. Направление потоков в этих пыле­ проводах показано стрелками.

Для измерения разрежения в газоходах (например, парогене­ раторов, печей) применяют мембранные тягомеры прямого действия и тягомеры, снабженные передающими преобразователями. Для измерения давления в топках парогенераторов в зависимости от их мощности применяют мембранные тягонапоромеры прямого дейст­ вия или тягонапоромеры, снабженные передающими преобразова­ телями для передачи сигнала измерительной информации на щит управления.

При измерении-давлении в топках необходимо учитывать наличие пульсаций этого параметра. При применении для измерения разре­ жения (давления) в топке мембранного тягонапоромера упругий

чувствительный элемент (мембранный блок) его, а следовательно, и подвижная система с указателем будут работать в колебательном режиме. Это объясняется сравнительно малым изменением объема внутренней полости мембранного блока в процессе измерения. По­ этому для обеспечения нормального режима работы мембранного

тягонапоромера необходимо в соединительную линию перед прибором устанавливать дрос­ сель для сглаживания пульса­ ций разрежения (давления).

Если для измерения давле­ ния в топке в качестве тягона­ поромера используется коло­ кольный дифмаиометр типа ДКО или поплавковый дифмаиометр типа ДПЭМ, то нет необходи­ мости в соединительную линию

перед прибором ставить дроссель. Это объясняется тем, что у приборов типа ДКО и ДПЭМ в процессе измерения по сравне­ нию с мембранным тягонапоромером значительно изменяются объе­ мы измерительных камер, что и способствует сглаживанию пуль­ саций. Кроме того, у этих приборов сердечник передающего преобра­ зователя находится в трубке, заполненной трансформаторным мас­ лом, и является демпфером.

На рис. 13-2-3 показано отборное устройство для измерения дав­ ления в газоходе или топке.

В этом отборном устройстве закладная труба U снабженная колпаком 2, установлена в кирпичной стенке и приварена к металли­ ческой, обшивке 3. К патрубку закладной трубы с помощью муфты и контргайки присоединена труба 4 соединительной линии. Для крепления закладной трубы в кирпичной стенке без металлической обшивки она снабжается тремя ребрами. Размер L закладной трубы берется в зависимости от толщины кирпичной стенки. Прокладка соединительной линии от места'отбора до прибора должна выпол­ няться по правилам, рассмотренным выше.

13-3. Измерение давления газов, жидкостей и пара

Для измерения давления на ответственных участках техноло­ гического объекта (например, давления перегретого водяного пара за парогенератором, давления питательной воды) применяют мано­ метры, снабженные передающими преобразователями. Для конт­ роля за изменением давления среды на вспомогательных участках технологического объекта применяют манометры прямого действия, которые устанавливают по месту или на местном щите.

Для выбираемого манометра рабочий предел измерения избы­ точного давления должен быть не менее 3/4 наибольшего значения

диапазона измерений при постоянном давлении и не менее 2/3 наи­ большего значения диапазона измерений при переменном давлении.

При измерении давления жидкости (например, воды) в трубо­ проводе (ру < 25 кгс/см2, t < 70°С) манометр присоединяют через трехходовой кран (рис. 13-3-1, а). Трехходовой кран позволяет включить и отключить манометр, поверить нулевую точку и про­ дуть соединительную линию, а также поверить прибор в рабочей

водой), а следовательно, и конденсатом. После того как конден­ сат (горячая вода) в кольцеобразной трубке остынет и будет иметь температуру, близкую к температуре окружающего воздуха, мано­ метр включают в работу.

например, воды к парогенератору или пара от парогенератора кроме трехходового вентиля 2 необходимо перед кольцеобразной трубкой 3 дополнительно ставить запорный вентиль 4 . Если манометр для измерения давления устанавливается на достаточном удалении от трубопровода, например на стене, то кольцеобразную трубку не ставят. В этом случае соединительная линия выполняется по схеме, показанной на рис. 13-3-4.