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
10 2 13
12
17
Рис. 2.5 Образцовый грузопоршневой манометр типа МП-60
Для поверки манометров на более высокие пределы (до 250 кгс/см2) дополнительно применяется образцовый пружинный манометр, устанавливаемый в
один из штуцеров пресса. При давлениях, близких к предельному для грузопорш-
невого манометра, отключают колонку вентилем 10 и дальнейшее повышение
давления производят вращением маховика 14 винтового пресса, сравнивая через
31
определенные интервалы шкалы показания поверяемого и образцового пружин-
ных манометров.
Поверка в лаборатории производится примерно в пяти отметках шкалы
поверяемого прибора через одинаковые промежутки сначала при возрастании, а
затем при понижении давления для тех же отметок. По достижении
верхней предельной отметки шкалы поверяемый манометр выдерживается под
этим давлением в течение 5 мин с целью определения упругого последствия пружины при последующем понижении давления. В каждой поверяемой отметке
шкалы после отсчета показаний производится повторный отсчет после легкого
постукивания пальцем по корпусу манометра. Скачкообразное перемещение
стрелки при сотрясении прибора указывает на наличие зазоров и чрезмерного
трения в его передаточном механизме.
32
3. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА
3.1. Приборы для измерения расхода
методом переменного перепада давления
Наибольшее распространение получили расходомеры переменного перепада. Эти приборы наиболее универсальны и надежны. С помощью этих приборов
расходы измеряются на трубопроводах диаметром от 50 до 600 и даже до 1200
мм.
Рис. 3.1 Измерение расхода с помощью сужающего устройства: 1 - дроссельная
диафрагма, 2 - жидкостный двухтрубный манометр
Если в трубопровод установить диск (рис. 3.1) с проходным
диаметром меньше внутреннего диаметра трубопровода, то произойдет следую-
щее. Так как количество жидкости, проходящей по трубопроводу,
постоянно во всех его сечениях, то для того чтобы сквозь суженное сечение прошло то же количество жидкости, скорость ее движения в суженном сечении
должна возрасти. Увеличение скорости происходит за счет потери части давления, так как поток жидкости или газа, преодолевая сопротивление, расходует на
эту работу часть энергии. Поэтому давление после диска р2 будет меньше, чем
давление перед диском р1. Процесс в сужении сечения трубопровода называется
дросселированием, а диск с уменьшенным внутренним диаметром — диафрагмой.
Разность давлений перед диафрагмой и после нее р
– р2 называется перепадом
1
давления и зависит от количества жидкости или газа, протекающего через диа-
фрагму в единицу времени.
Манометры, измеряющие разность давлений, называются дифференциальными манометрами или дифманометрами. Нельзя путать перепад давления, измеряемый дифманометром, со статическим давлением в трубопроводе. Давление в
33
трубопроводе может быть очень высоким, а перепад давления на дифманометре
/рg
p
p
очень небольшим. Присоединив U-образный манометр перед диафрагмой и после
нее, можно измерить перепад давления и по нему судить о расходе. Разность
уровней h соответствует перепаду давления Δ р =
р
– р
1
. Расход жидкости или
2
газа в этом случае определяется по формуле:
Q = αF
;
где Q - расход, м3/с; Δ р - перепад давления, кгс/м2; ρ - плотность
среды, кг/м
3
; α - коэффициент, зависящий от диаметров трубопровода и диафраг-
мы, плотности жидкости, заполняющей манометр, и т. д.; F -сечение диафрагмы,
2
м
; g - ускорение силы тяжести, м/с2.
Если перепад давлений в этой формуле будет выражен в паска-
лях, то в знаменатель под корень надо ввести коэффициент 9,8. Если все постоянные параметры (α, F, g, ) для данной точки измерения обозначить буквой К, то
Q = K
.
Из полученной формулы следует, что зависимость между расходом и пере-
падом давления
нелинейная. Поэтому шкала расходомера будет неравномер-
ной.
3.1.1. Сужающие устройства
В качестве сужающих устройств используются диафрагмы, сопла
и трубы Вентури (рис. 3.2, 3.3). Сужающие устройства для измерения расхода делятся на нормализованные и ненормализованные.
Нормализованные устройства это те, которые отвечают специальным правилам, предусматривающим их установку в трубопроводах круглого сечения диаметром не менее 50 мм. Ненормализованные устройства не могут обеспечить такую же степень точности измерений, как нормализованные устройства, и поэтому
являются расходомерами с ненормированными погрешностями измерений.
Эти приборы требуют индивидуальной тарировки и называются индикато-
рами расхода. В качестве нормализованных диафрагм применяют камерные и
бескамерные диафрагмы.
34
Сопло Вентури
Рис. 3.2 Сопло, сопло Вентури: 1 – камеры отбора давления, 2 – сопло, 3 – камера
смешения, 4 - диффузор
35
Рис. 3.3 Установка диафрагмы: 1 - импульсная трубка отбора давления,
2-прокладки, 3 - камера, 4 - диск диафрагмы, 5 - фланец, 6 - запорный вентиль
На рис. 3.3 показана установка диафрагмы для измерения расхода жидко-
сти, установленная на горизонтальном участке трубопровода. Основными частями диафрагмы являются диск 4, камера 3 и прокладки 2. Диск диафрагмы служит
для создания сужения в потоке жидкости. На рис. 3.4 в верхней половине показаны устройства камерной, а в нижней — бескамерной диафрагмы. Отбор давлений
из камерных диафрагм производят из кольцевого выреза 3, который соединяется с
внутренней полостью трубопровода отверстиями 4.
Рис. 3.4. Устройство камерной и бескамерной диафрагм: 1-диск диафрагмы, 2 -
камера, 3 - кольцевой вырез, 4 - отверстия для отбора давления из внутренней по-
лости трубопровода, 5 - отверстия отбора импульсов в бескамерной диафрагме
36
Кольцевые камеры служат для выравнивания давления в местах как до, так
и после сужающего устройства, что позволяет повысить точность измерений. Бес-
камерные дисковые диафрагмы изготовляют для трубопроводов диаметром более
400 мм. В этом случае диафрагмы представляют собой такой же диск, как в ка-
мерной диафрагме. Толщина диска для всех диаметров - 6 мм. Диск диафрагмы
зажимают между фланцами. Во фланцах высверливают отверстия 5 по направле-
нию радиуса трубопровода для отбора давления до и после диафрагмы.
Диафрагмы могут иметь не одну, а две или четыре пары отверстий для от-
боров давлений. Это необходимо в том случае, когда от одной диафрагмы работа-
ет более одного дифманометра, например один — для передачи показаний на вторичный прибор, а другой — для передачи сигнала на регулятор. Прокладки между
фланцами и диафрагмой делают из паронита. Размер фланцев 5 зависит от давления в трубопроводе. Для высоких давлений применяют утолщенные фланцы. Отводящие импульсные трубки 1 стальные, их изготовляют из бесшовных труб с
внутренним диаметром 8—10 мм. На трубках в непосредственной близости от
диафрагмы монтируют запорные вентили 6, которые позволяют отсоединить
сужающее устройство от соединительных линий для производства ремонта.
3.1.2. Дифференциальные манометры
Манометр дифференциального давления предназначен для измерения раз-
ностей (перепадов) давления в газообразных и жидких средах. Может использоваться для измерения потери давления в фильтрующих элементах систем кондиционирования воздуха и вентиляционной техники, а также для использования
в системах отопления и трубопроводах (измерение падения давления при прохождении фильтров, насосов и т. д.). Кроме этого, как указывалось выше, изме-
ренный перепад давлений используется для определения расхода газов, паров и
жидкостей. Принцип действия дифманометра основан на сравнении двух давлений подаваемых с разных сторон на упругую мембрану, прогиб которой преобразуется с помощью передаточного механизма в угловое перемещение стрелки,
и служит мерой разности давлений. Основными параметрами при выборе дифма-
нометра выступают перепад давления, который требуется измерить,
и максимальное статическое давление, которое подается на штуцер прибора.
Дифференциальные манометры могут быть подразделены по способу вы-
полнения измерительной части на колокольные, сильфонные, мембранные и поплавковые. Дифманометры бывают показывающими, самопишущими и с интегратором (счетчиком количества протекшей жидкости или газа за время Т). Дифманометр может иметь контактное устройство для регулирования или сигнализации предельных значений расхода измеряемого параметра. В конструкцию дифманометра может входить устройство для коррекции показаний по температуре
или давлению, которая необходима при измерении расхода газа и пара.
Дифманометры могут иметь шкалу и быть бесшкальными. У показывающих
дифманометров-расходомеров верхнее значение шкалы, соответствующее пре-
дельному перепаду давления, может быть выбрано из ряда чисел 1; 1,25; 1,6; 2;
37
2,5; 3,25; 4; 5; 6,3; 8, умноженных на десять в степени п, где п — любое целое
число (положительное, отрицательное или нуль).
Бесшкальные дифманометры-преобразователи могут быть снабжены преоб-
разовательными элементами дистанционной передачи различных систем: диффе-
ренциально-трансформаторной, ферродинамической, пневматической, токовой и
т. д. Дифманометры одного и того же типа различают по верхним
пределам измерения перепада давления и допустимому статическому давлению.
Шкала дифманометров-расходомеров может быть выполнена в следующих единицах: кг/ч, т/ч, м3/ч, л/ч. Заводы поставляют заказчику дифманометры-
расходомеры в комплекте с диафрагмой. Расчет размеров диафрагмы и выбор со-
ответствующего перепада производят на заводе. Для заказа дифманометра-
расходомера в комплекте с сужающим устройством надо заполнить специальный
вопросный лист, форма которого унифицирована. В вопросном листе заказчику
следует указать тип дифманометра и вторичного прибора (если в нем есть необходимость), состояние вещества, расход которого измеряется, требуемый верхний
предел шкалы, единицы измерения, наибольшую допустимую безвозвратную потерю давления от установки сужающего устройства при расходе, равном верхне-
му пределу шкалы, и ряд других сведений.
На рис. 3.5 показан мембранный дифманометр-датчик ДМ. Дифманометр
является «слепым» прибором и служит для преобразования величины измеряемой
разности давления в электрический сигнал дифференциально-трансформаторной
системы передачи показаний. Чувствительным элементом дифманометра является
мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок 2 и 4. Мембранные
коробки ввернуты с обеих сторон в подушку 3, затянутую между двумя крышка-
ми 1 и 6 с помощью болтов 20. Конструкция образует две камеры — нижнюю, в
которую через импульсную трубку 7 подводится плюсовое давление, и верхнюю,
к которой подводится минусовое давление через импульсную трубку 15. Внутренние полости верхней и нижней мембранных коробок сообщаются между собой
каналом 18.
Полости обеих коробок заливают через ниппель 5 дистиллированной водой,
после чего ниппель заваривают. Импульсные трубки 7 и 15 снабжены запорными
вентилями 10 к 11 и соединены между собой уравнительной трубкой с вентилем
12. С центром верхней мембраны связан сердечник 14 трансформатора 8. Сердеч-
ник находится внутри трубки 13. Преобразователь закрыт колпаком 9.
Прибор укрепляют на подставке или на полу с помощью болтов, пропущенных через лапки 19. Подсоединение кабеля к прибору производят через штепсельный разъем. При работе прибора под воздействием плюсового давления нижняя мембранная коробка сжимается и вода вытесняется в верхнюю мембранную
коробку, которая расширяется и вызывает перемещение плунжера дифференци-
ально - трансформаторного преобразователя.
38
Рис. 3.5 Мембранный дифманометр ДМ: 1, 6 - крышки; 2, 4 - коробки; 3 -
подушка; 5 - ниппель; 7, 15 - импульсные трубки; 8 - дифференциальный транс-
форматор; 9 - колпак; 10-12 - вентили; 13 - трубка; 14 - сердечник трансформато-
ра; 16 - штуцер регулировки нуля; 17 - контрогайка; 18-—канал; 19 - лапки; 20 –
болты
39
ЛИТЕРАТУРА
1. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. М.: Энергия, 1968, - 584 с.
2. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энер-
гия.1988, - 654 с.
3. Чистяков С.Ф. Радун Д.В.Теплотехнические измерения и приборы. Уч.
пособ для ВУЗов. М.: Высшая школа, 1972.-392 с.
4. Бикулов А.М. Поверка средств измерений давления и температуры. М.:
АСМС. 2005. -450 с.
5. Лепявко А.П. Вторичные средства измерений температуры. Поверка и
калибровка. М.: АСМС. 2011. -136с.
6. Рыжков С.В. Теплотехнические измерения в судовых энергетических
установках. Судостроение. Ленинград. 1980.- 264с.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]