Поверка технических пружинных манометров

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ (МГУПП)

Кафедра «Энергосбережение и термогидродинамические процессы»

Теплотехника. Термодинамика и тепломассообмен. Теплотехника и энергосбережение. Техническая термодинамика. Тепло- и хладотехника.

ПОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРУЖИННЫХ МАНОМЕТРОВ НА ОБРАЗЦОВОМ ГРУЗОПОРШНЕВОМ МАНОМЕТРЕ

Методические указания к лабораторной работе для студентов направлений подготовки уровня бакалавриата: 230100, 220400, 260200, 190600, 141200, 240700, 220700, 261700, 140500, 260800, 151000

МОСКВА 2013

ВВЕДЕНИЕ

В системах тепло- и хладоснабжения предприятий мясной и молочной промышленности и технологических процессах переработки мяса и молока применяются приборы для измерения избыточного давления и вакуума

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Углубление знаний по методам и техническим средствам измерения давлений. Освоение методик работы с теплотехническими приборами.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ

В зависимости от внешних условий одно и то же рабочее тело (газ) может находиться в различных состояниях. Каждое из таких состояний может быть охарактеризовано конкретными значениями ряда величин, называемых термодинамическими параметрами состояния – это величины, характеризующие состояние рабочего тела в данный момент времени. Чтобы однозначно характеризовать состояние рабочего тела, необходимо знать значение трех основных параметров состояния, которые имеют конкретный физический смысл и могут быть непосредственно измерены техническими средствами. Эти величины: Р – абсолютное давление, V – удельный объем, Т – абсолютная температура.

Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенки сосуда, в котором заключен газ, и представляет собой нормальную составляющую силы, действующей на единицу поверхности:

В технике за единицу давления принимают силу, действующую на единицу поверхности по нормали к ней. Различают: атмосферное или барометрическое (Рб) давление (измеряется с помощью барометра), оно представляет собой давление воздушного столба производимого на уровень мирового океана. Эта величина переменна, так как зависит от географической широты, высоты местности над уровнем моря. Избыточное или маномет-

3

рическое давление (Рман) измеряется манометром и служит для измерения давления выше атмосферного. Оно показывает избыток давления измеряемой среды над атмосферным.

Вакууметрическое давление (Рвак) измеряется вакууметром. Оно служит для измерения давления ниже атмосферного. По показанию вакууметра судят, насколько давление рассматриваемой среды меньше атмосферного. Рман и Рвак не могут быть параметрами состояния, так как они меняются в зависимости от Ратм, которое, в свою очередь, является переменной величиной.

Термодинамическим параметром состояния может быть только абсолютное давление – давление, отсчитанное от абсолютного нуля. Оно может быть больше или меньше атмосферного.

Если Рабс > Рбар, то Рабс = Ратм (бар) + Ризб(ман) Рабс < Рбар, то Рабс = Ратм (бар) – Рвак

При измерении давления высотой ртутного столба следует иметь ввиду, что показание прибора (барометра, ртутного манометра) зависит не только от давления измеряемой среды, но и от температуры среды, так как с изменением последней изменяется также и плотность ртути. При температуре выше 0 С плотность ( ) меньше, и следовательно, показания прибора выше, чем при том же давлении и при температуре 0 С. При температуре среды ниже 0 С будет иметь место обратное соотношение. Высота столба ртути будет меняться, поэтому необходимо показания ртутного прибора приводить к 0 С:

h0 = ht(1 0,00172t) мм. рт. ст.

где h0 – барометрическое давление, приведенное к 0 С;

ht – барометрическое давление при температуре среды, отличной от нуля;

0,000172 – коэффициент объемного расширения ртути в стекле Для измерения давления и разряжения применяются единицы:

Н ; кгс ; кгс ; бар.

м 2 см 2 м 2

В соответствии с международной системой СИ за единицу измерения давления принят 1 Па, который равен давлению, создаваемому силой в один Ньютон (Н) на площадь в 1 м2 (1 Н – сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение в 1 м/с2).

На многих отечественных предприятиях находятся в эксплуатации приборы, отградуированные в кгс/см2, кгс/м2, мм рт. ст. 1 кгс/см2 равна давлению на площадь 1 см2 силы в 1 кгс (1 кгс – сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение свободного падения в 9,81 м/с2). Иногда на предприятиях для измерения давления применяют внесистемную единицу 1 бар. Она удобна, так как единица 1 бар и 1 кгс/см2 отличается одна от другой менее чем на 2%

4

В технике для измерения давления используют приборы, которые по назначению делятся на 1) образцовые; 2) контрольные; 3) технические. Образцовые пружинные манометры ГОСТ 521-72, класс точности 0,15; 0,24; 0,4 применяются для поверки технических и контрольных манометров. Это манометры с трубчатой пружиной и зубчатомеханическим секторным механизмом. Диаметр металлического корпуса 160 250 мм. Шкалы от 1 400, 1 600 кгс/см2. Класс точности 0,15 0,4. Пределы измерения МПа (кгс/см2) от 0 0,1 до 0 2,5 (от 0 1 до 0 25).

Контрольные манометры типа МКО служат для точных измерений, а также для поверки технических манометров непосредственно на рабочем месте. Диаметр корпуса 160 250 мм. Класс точности 0,6.

Технические манометры типа МТИ (манометры) и (мановакууметры) являются приборами общего назначения. Диаметр корпуса технических манометров 60; 100; 160; 250 мм. Класс точности 0,6 1. Пределы измерений 0 6 (0 60).

Таблица 1

Соотношения между различными единицами давления

Технические манометры по принципу действия разделяются на: 1) пружинные; 2) жидкостные (U образные, колокольные, компрессионные, деформационные, мембранные, сильфонные, трубчато-пружинные); 3) грузопоршневые; 4) электрические (емкостные, пьезометрические, сопротивления); 5) комбинированные; 6) ионизационные (электронные, магнитные, электроразрядные, радиоизотопные, термокондуктометрические).

Наибольшее распространение для измерения давлений жидкости и газа в технике получили пружинные и поршневые манометры.

5

Существуют пружинные манометры двух типов: трубчатые (манометры Бурдона) и пластинчатые, или мембранные. Основной частью трубчатого манометра является изогнутая пустотелая трубка овального сечения. Свободный конец трубки закрыт наглухо, а закрепленный открытый конец впаян в держатель и соединяется с пространством, в котором измеряется давление. В зависимости от величины давления трубка разгибается на некоторую величину. К свободному концу трубки присоединяется указывающий механизм со стрелкой. Под действием давления трубчатая пружина распрямляется. Давлению противодействует упругость материала пружины. Таким образом, угол закручивания пружины изменяется соответственно изменению давления среды. Трубчатые пружины используются при измерении давлений от 0,03 до 500 МПа и разряжений до 0,101 МПа, класс точности 0,50 4,0, ГОСТ 2405-72. Недостаток: упругое последействие (конец трубчатой пружины после снятия давления не возвращается в первоначальное положение немедленно).

Мембранные манометры в качестве рабочей детали, воспринимающей изменение давления, имеют мембрану. При изменении давления мембрана прогибается и величина этого прогиба передается через показывающий механизм стрелке прибора. Мембранные (пластинчатые) манометры изготавливаются для измерения давлений от 0,02 МПа до 3,0 МПа, класс точности 1,0 4,0. Они удобны для замеров давлений очень вязких жидкостей.

ГРУЗОПОРШЕНЕВЫЕ МАНОМЕТРЫ

Принцип работы их основан на уравновешивании сил, создаваемых, с одной стороны, измеряемым давлением с другой – давлением, создаваемым массой грузов, действующих на поршень, помещенный в цилиндр. О величине измеряемого давления судят по массе грузов.

Грузопоршневые манометры, в зависимости от области применения, делятся на образцовые в стационарные (рабочие). Стационарные грузопоршневые манометры служат для измерения давления в пределах 3,00 3,2 МПа. Образцовые грузопоршневые манометры широко применяются для поверки и градуировки пружинных манометров, а также для точного измерения давления в лабораторной практике. Они обладают высокой чувствительностью и точностью показаний. Основным недостатком этих манометров является влияние на их чувствительность сил трения поршня в цилиндре, что при измерении требует строго вертикальной установки манометров и периодического подворачивания поршня вокруг оси.

ПОВЕРКА ПРУЖИННОГО МАНОМЕТРА

В соответствии с требованиями технического надзора пружинные манометры должны поверяться 1 раз в год. Обычно поверка шкалы технических манометров производят с помощью образцовых

6

грузопоршневых манометров. Поверка и тарировка технических манометров на образцовом грузопоршневом манометре может быть осуществлена двумя способами:

по контрольному манометру и с помощью тарировочных грузов. Принципиальная схема поверочного устройства дана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема поверочного устройства:

1 – грузовая колонка; 2 – шток; 3 – тарелка; 4 – уровень установки тарелки; 5 – вентиль у колонки; 6 – поршень; 7 – маховик; 8 – вентиль у поверяемого манометра; 9 – поверяемый манометр; 10 – масляная ванна; 11 – игольчатый вентиль с маховиком; 12 – вентиль у образцового манометра; 13 – образцовый манометр.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

а) Поверка с помощью контрольного манометра Перед началом работы необходимо открыть вентиль 2 масляной

ванны 10 и заполнить систему маслом, вращая маховик 7 против часовой стрелки. После заполнения системы маслом вентиль 2 закрывается и в дальнейшем находится в закрытом положении. При поверке манометра по первому способу к штуцеру вентиля 8 подсоединяется поверяемый манометр 9, а к штуцеру вентиля 12 - контрольный манометр. Колонка 1 отсоединяется от масляной системы с помощью вентиля 5. Давление в системе создается вращением маховика 7 по часовой стрелке.

б) Поверка манометра с помощью тарировочных грузов Тарелку 3 установить по красной отметке уровня 4 с тем, чтобы шток

2 находился на масляной "подушке". Колонка 1 при открытом вентиле 5 сообщается с масляной системой. Контрольный манометр 13 отсоединяется от масляной системы закрытием вентили 12. Вентиль 8 поверяемого манометра 3 должен быть открыт.

На тарелку 3 поочередно устанавливают тарировочные грузы, что создает в системе определенное давление масла, передаваемое на поверяемый манометр 9.

7