Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплотехнические измерения параметров состояния вещества. Методические указания к лабораторным и практическим работам для курсантов специальности 2405
.pdf
а)
глаз
б)
Рис. 1.10. Схема пирометра частичного излучения типа ОППИР-017 (а), внешний
вид современного пирометра (б)
Достоинствами пирометра частичного излучения являются сравнительно
высокая точность измерения, компактность прибора и простота обращения с ним.
21
1.6. ВТОРИЧНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Логометры и милливольтметры в силу своей простоты и надежности широ-
ко используются как показывающие и сигнализирующие приборы для местного и
дистанционного контроля температуры.
Логометры (рис.1.11) работают только в комплекте с датчиками температу-
ры - термометрами сопротивления соответствующих градуировок; милливольтметры - с термоэлектрическими преобразователями температуры (термопарами).
Регистрирующие мосты и потенциометры позволяют регистрировать
контролируемые параметры с записью их значений на диаграммной ленте, осуществлять в зависимости от конструкции прибора одновременный контроль от
одного до двенадцати параметров, а также выдавать автоматическую сигнализацию их предельных параметров. На рис. 1.12 показаны наиболее распространен-
ные приборы данной группы.
а)
б)
Рис. 1.11 Логометр (а), милливольтметр (б)
Автоматические регистрирующие приборы (мосты, потенциометры и
приборы с дифференциально-трансформаторной схемой) работают с электронными усилителями типа УПД (УПД1, УПД2, УПДЗ).
22
В одноканальных приборах типов КСУ-2, КСУ-4 регистрация измеряемой
величины производится непрерывно на диаграммной ленте при движении каретки
вдоль шкалы. Записывающее устройство одноканального прибора состоит из пи-
шущего узла, закрепленного на каретке.
В многоканальных приборах регистрация измеряемой величины осу-
ществляется циклично нанесением на диаграммной ленте цветных точек с указа-
нием порядкового номера канала в момент остановки каретки. Цифра, поя-
вившаяся в окошке каретки, указывает на номер канала, сигнал которого будет
зафиксирован в последующий цикл печатания.
Регистрирующее устройство многоканального прибора состоит из печатающего барабана с нанесенными на его поверхность оцифрованными точками. В
зависимости от типов самих регистрирующих приборов устанавливаются соответствующие печатающие устройства на 4, 6 и 12 точек измерения. Для удобства
контроля и расшифровки контролируемых параметров питающее устройство име-
ет обойму фетровых секторов, пропитанных краской различных цветов.
Рис. 1.12 Общий вид регистрирующих приборов: а - мост типа КСМ-2, б -
потенциометр типа КСП-4
23
2. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ
2.1. ЕДИНИЦЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
И РАЗРЕЖЕНИЯ
Давлением жидкости, газа или пара принято называть силу, действующую
равномерно на площадь, а единицей давления — единицу силы, действующую
равномерно на единицу площади. При измерении давления различают: баромет-
рическое, избыточное и абсолютное давления.
Единицы измерения давления и разрежения: Н/м2, кгс/см2, кгс/м2 и бар.
Первая из них является производной единицей давления системы СИ, а остальные, кроме кгс/м
давлению на площадь 1 м
2
- внесистемными единицами. Единица давления 1 Н/м2 равна
2
силы в 1 Н (1Н- сила, сообщающая массе в 1 кг уско-
рение в 1 м/сек2). Широкое распространение имеет внесистемная единица давления 1 кгс/см2, равная давлению на площадь 1 см
2
силы в 1 кгс (1 кгс — сила, со-
общающая массе в 1 кг нормальное ускорение свободного падения в 9,81 м/сек2),
а также единица давления системы МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда), равная 1 кгс/м
2
В теплоэнергетике применяется внесистемная единица давления 1 бар, рав-
ная давлению 1 105 Н/м2 или 1,01972 кгс/см2. Эта единица удобна в том отношении, что числа, выражающие давление в бар и кгс/см2, отличаются одно от другого не более чем на 2%.
В стеклянных приборах с водяным или ртутным заполнением измерение
давления или разрежения производится в миллиметрах водяного или ртутного
столба (мм вод.ст. или мм рт.ст.). Эти значения относят к нормальному ускорению свободного падения 9,81 м/сек
2
и температуре 4°С - для водяного столба и
0°С - для ртутного столба. Нетрудно установить, что давление 1 мм вод. ст. равно
давлению 1 кгс/м2. Соотношения между единицами измерения давления приведены в табл. 2.1. Применяемые способы измерения давления и разрежения основы-
ваются главным образом на уравновешивании действующих усилий при помощи
столба жидкости или за счет упругой деформации различных пружин.
Используемые в теплоэнергетике приборы для измерения давления и разре-
жения в зависимости от назначения делятся на следующие группы:
1) манометры - для измерения избыточного давления;
2) тяго - и напоромеры - для измерения небольшого разрежения и неболь-
шого избыточного давления;
3) вакуумметры - для измерения значительного разрежения (вакуума)
4) мановакуумметры - для измерения избыточного давления и разрежения;
5) барометры - для измерения атмосферного давления;
6) баровакуумметры - для измерения абсолютного давления;
7) дифференциальные манометры — для измерения разности давлений.
Дифманометры, широко применяются в качестве расходомеров.
24
Таблица 2.1
Единицы
давления
Н/м
2
бар
кгс/см
2
кгс/м
2
мм рт. ст.
Н/м2
—
1 10
-5
10,2 10
-6
0,102
7,5 10
-3
бар
1 105
—
1,02
10,2 10 3
750
кгс/см
2
98,1 10 3
0,981
—
1 104
735,6
кгс/м
2
9,81
98,1 10-6
1 10
- 4
—
73,56 10
- 3
мм рт.ст.
133,3
1,333 10
- 3
1,36 10
- 3
13,6
—
Единицы измерения давления
2.2. МАНОМЕТРЫ
Существующие виды манометров по принципу действия разделяются на
жидкостные стеклянные, пружинные, грузопоршневые и электрические.
В жидкостных стеклянных манометрах величиной, характеризующей изме-
ряемое давление, служит высота столба рабочей жидкости в стеклянной трубке, в
пружинных— степень упругой деформации (изгиба) различного рода пружин, в
грузопоршневых — действующая на поршень сила, создаваемая массой калиброванного груза (гирь), и в электрических - изменение под
влиянием давления некоторых электрических величин. К ним относятся: изменение электрического сопротивления проводников (манганиновый манометр сопротивления), возникновение электростатических зарядов на поверхности кристалли-
ческих минералов - кварца, турмалина или сегнетовой соли (пьезоэлектрический
манометр), изменение электрической емкости (емкостный манометр) и т.п. Элек-
трические манометры, применяемые главным образом при измерении очень вы-
соких и быстропеременных давлений, являются приборами специального назна-
чения и поэтому здесь не рассматриваются.
2.2.1 Жидкостные стеклянные манометры
К жидкостным стеклянным манометрам относятся двухтрубные (U-
образные) и однотрубные (чашечные). Эти приборы являются весьма простыми,
но достаточно точными устройствами и служат для определения небольших избыточных давлений, не превышающих 2 бар. Жидкостные стеклянные манометры
широко применяются при контрольных измерениях, а также при научноисследовательских и наладочных работах. В качестве рабочей жидкости В них
обычно используются ртуть, дистиллированная вода или этиловый спирт. Наиболее часто применяется жидкостный двухтрубный манометр (рис. 2.1), состоящий
из стеклянных измерительных трубок 1 и 2, соединенных внизу между собой и
укрепленных на вертикальном основании 3. Между трубками помещена милли-
25
метровая шкала 4 с нулевой отметкой посредине. Измерительные трубки заполняются рабочей жидкостью до нулевой отметки шкалы.
Трубка 1 сообщается с измеряемой средой, находящейся под избыточным
давлением р
, а трубка 2 — с атмосферой, имеющей барометрическое давление р2.
1
Обычно трубка 1, сообщаемая со средой большего давления, обозначается знаком
« + » (плюсовая трубка), а трубка 2, сообщаемая со средой меньшего давления,
знаком «—» (минусовая трубка).
Рис. 2.1 Жидкостный двухтрубный манометр
При включении манометра в работу измеряемое давление
уравновешивается высотой столба рабочей жидкости h, отсчитываемой по шкале
прибора. Так как уровень жидкости в трубке 1 понизится, а в трубке 2 соответственно возрастет, то общая высота столба h будет равна
сумме отсчетов, производимых по шкале выше h2 и ниже h1 нулевой
отметки.
Если рабочей жидкостью служит вода или спирт, то отсчет показаний производится по нижней границе ее мениска, а если ртуть - то по верхней.
26
2.2.2. Пружинные манометры
Наиболее широкое применение для измерения избыточного давления жидкости, газа и пара получили пружинные манометры, обладающие достаточно простой и надежной конструкцией, наглядностью показаний и небольшими размерами. Существенными достоинствами этих приборов являются также большой предел измерений и возможность дистанционной передачи и автоматической записи
показаний.
Принцип действия пружинных манометров основан на использовании упругой деформации специальных пружин, возникающей под влиянием измеряемого
давления. Величина этой деформации передается показывающей или самопишущей части прибора, градуированной в единицах давления. По роду применяемых
пружин манометры делятся на трубчатые и мембранные. В целом пружинные ма-
нометры подразделяются на следующие группы:
1) с одновитковой трубчатой пружиной;
2) с многовитковой (винтовой) трубчатой пружиной;
3) с гармониковой мембраной (сильфоном).
Основным видом приборов, используемых для определения избыточного
давления, являются манометры с трубчатыми пружинами, играющие исключи-
тельно важную роль в технических измерениях. Эти пружины
представляют собой изогнутую трубку с поперечным сечением в виде овала (эллипса) или сплюснутой окружности. Под действием внутреннего давления изогнутая трубчатая пружина раскручивается вследствие изменения ее поперечного
сечения, которое стремится принять форму круга.
На рис. 2.2 дана схема одновитковой трубчатой пружины. Согнутая по дуге
круга трубка с сечением в виде эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно плоскости чертежа, одним концом, сообщающимся с измеряемой
средой, закреплена неподвижно.
Рис 2.2 Одновитковая трубчатая пружина
27
Второй свободный конец трубки наглухо запаян. При возрастании давления,
действующего изнутри трубки, малая ось эллипса увеличивается, тогда как длины
дуг А1В
и А
1
остаются практически постоянными.
2В2
Рис. 2.3 Показывающий манометр с одновитковой трубчатой пружиной
Устройство показывающего манометра с одновитковой трубчатой пружиной видно из рис. 2.3. Трубчатая пружина 1 эллиптического сечения одним кон-
цом жестко соединена с держателем 2, укрепленным в круглом корпусе 3 манометра. Держатель несет на себе штуцер 4 с резьбой, служащий для сообщения
прибора с измеряемой средой. Свободный конец пружины закрыт пробкой 5 с
шарнирной осью и запаян. Посредством поводка 6 он связан с передаточным ме-
ханизмом, состоящим из латунного зубчатого сектора 7, сцепленного с шестерен-
кой (трибкой) 8, сидящей неподвижно на оси вместе с указывающей стрелкой 9.
Рядом с трибкой расположена плоская спиральная пружинка (волосок) 10, один
конец которой соединен с трибкой, а другой закреплен неподвижно на стойке,
поддерживающей передаточный механизм. Пружинка постоянно прижимает
трибку к одной стороне зубцов сектора, благодаря чему при обратном изменении
давления устраняется мертвый ход в зубчатом зацеплении передаточного механизма. Под действием измеряемого давления трубчатая пружина частично рас-
кручивается и тянет за собой поводок, приводящий в движение зубчато-
секторный механизм и стрелку манометра, показывающую по шкале 11 величину
этого давления.
Образцовые пружинные манометры типа МО (рис. 2.4) применяются для
поверки технических и контрольных манометров, а также для точных измерений
28
давления в лабораторных установках. Приборы имеют трубчатую пружину и зуб-
чато-секторный передаточный механизм, расположенные в металлическом никелированном корпусе диаметром 160 мм. В образцовых манометрах применяется
пружина высокого качества и тщательно выполненный передаточный механизм.
Рис. 2.4 Образцовый манометр типа МО
Приборы выпускаются с верхним пределом шкалы 1—600 кгс/см2. Шкала
манометра независимо от верхнего предела измерения имеет 100 условных делений с оцифровкой через каждые 5 делений. Для пересчета условных делений в
кгс/см2 образцовые манометры снабжаются переводной таблицей (свидетельством) или графиком. Предельное давление указывается на шкале прибора. Образцовые манометры типа МО имеют класс точности 0,4. Пользование ими допу-
стимо при температуре окружающего воздуха 15—25° С.
2.2.3. Поверка манометров
Жидкостные и грузопоршневые манометры при исправном их состоянии и
соответствующей установке обеспечивают достаточно высокую точность показа-
ний, почти не зависящую от времени, и поэтому, как правило, не
нуждаются в поверке. Эти приборы широко применяются для поверки пружинных манометров.
Чувствительные элементы пружинных манометров (трубчатые пружины и
мембраны) постепенно теряют свои упругие свойства из-за появления остаточных
деформаций. На точность показаний оказывает также влияние износ передаточного механизма. В силу указанных причин пружинные манометры нуждаются в периодической поверке, а при возрастании погрешности измерения выше допусти-
29
мой величины — и в переградуировке шкалы. Поверка приборов может выполняться как на рабочем месте, так и в лаборатории.
Поверка технического пружинного манометра на рабочем месте производится путем сравнения его показаний с показаниями контрольного манометра.
Вначале при помощи трехходового крана или вентиля продувается соединитель-
ная линия поверяемого манометра. После этого последний сообщается с атмосферой, и производится поверка его нулевой отметки. Затем присоединяется контрольный манометр, и оба прибора включаются параллельно. Результаты поверки
отмечаются в протоколе.
На месте установки манометр поверяется всего лишь в двух отметках шкалы: нулевой и рабочей. Ввиду этого периодически производят поверку шкалы
технического манометра в лабораторных условиях по образцовому
прибору. Поверке в лаборатории подлежат также все манометры, прошедшие ремонт. При поверке пружинных манометров в лаборатории применяются жидкост-
ные (ртутные) манометры для давлений до 3 бар, образцовые грузопоршневые —
до 600 бар и образцовые пружинные — от 1,5 бар и выше.
Обычно поверку пружинных манометров производят с помощью грузопоршневого манометра. На рис. 2.5 показано устройство образцового грузопорш-
невого манометра типа МП-60, предназначенного для поверки технических пру-
жинных манометров. Прибор состоит из латунной колонки 1, плотно присоединенной к корпусу 2 винтового гидравлического пресса. Полость колонки и пресса
заполнена трансформаторным маслом.
В канал колонки вставлен пришлифованный к его поверхности стальной
поршень 3, несущий на верхнем конце тарелку 4 для накладывания калиброванных грузов 5. Параллельно с колонкой к прессу присоединены штуцера 6 и 7,
служащие для установки на приборе одного или двух поверяемых пружинных манометров 8. Отключение от пресса колонки и пружинных манометров производится игольчатыми вентилями 9—11. Поршень манометра имеет площадь 1 см
2
Вместе с тарелкой (без грузов) он создает давление, равное 1 кгс/см2. В комплект
прибора входят калиброванные грузы, позволяющие получать давления через 0,5;
1 и 5 кгс/см2. В расширенной части пресса находится винтовой шток 12 с манжет-
ным поршнем 13, перемещаемый маховиком 14.
Для заполнения прибора маслом служит воронка 15 с запорным вентилем
16, установленная на корпусе пресса. Выпуск масла производится через вентиль
17. Для установки поршня манометра в строго вертикальное положение корпус
прибора снабжен винтовыми ножками и уровнем (на рис. 2.5 не показаны). При
поверке поверяемый манометр устанавливают в штуцер 6 или 7 и, регулируя ма-
ховиком 14 винтового пресса так, чтобы поршень 3 был погружен в колонку
примерно на 2/3 его длины, кладут последовательно на тарелку 4 грузы, соответ-
ствующие поверяемым отметкам шкалы прибора. Для устранения влияния трения
рукой придают поршню с грузами вращательное движение со скоростью 20—50
об/мин и записывают показания поверяемого манометра.
.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]