41648

Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Изучение приборов для измерения давления. В Международной системе единиц СИ единицей давления является паскаль Па. Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера ат равная кгс см ; миллиметр водяного столба мм вод.

Русский

2013-10-24

577.06 KB

34 чел.

Лабораторная работа №1

Цель: изучить устройство приборов для измерения давления и расхода жидкости.   Методика измерения и поверка манометра.

 1. Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

 1.1. Общие сведения.

 Давление (Р) — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.

 В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па). Давление в 1 Па, можно создать силой в 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью в 1м , расположенной перпендикулярно направлению действия силы (1Па=1Н/м ). С целью сокращения числа значащих цифр используют также кратные единицы от единиц СИ, например МПа=106 Па, кПа=103 Па.

 Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера (ат), равная кгс/см ; миллиметр водяного столба (мм вод.ст.) и миллиметр ртутного столба (мм рт.ст.), отнесенные к нормальным условиям: для воды к 4°С, для ртути к 0°С и нормальному ускорению свободного падения, равному 9,80665 м/с".

Соотношения между единицами давления приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Соотношения между единицами измерения давления.

Единица

Па

кгс/м2

ат (кгс/м2)

мм вод.ст.

мм рт. ст.

Ша

1

0,10197

0,10197·10-4

0,10197

7,5003·10-3

1кгс/м

9,80665

1

10-4

1

73,56·10-3

1 кгс/см

9,80665 ·104

104

1

104

735,56

1мм вод.ст.

9,80665

1

10-4

1

73,56·10-3

1мм рт.ст.

133,322

13,595

13,55 ·104 

13,595

1

Различают следующие виды давления:

  1.  Абсолютное давление - полное давление, испытываемое газом или жидкостью, равное сумме избыточного и атмосферного давлений:

  1.  Вакуумметрическое - давление, при котором абсолютное давление меньше атмосферного, то такое давление называется

Приборы, предназначенные для измерения абсолютного и избыточного давления, называются манометрами, для измерения атмосферного давления - барометрами. Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры (дифманометры).

Приборы для измерения давления и вакуума (по принципу действия) делят на:

  1.  жидкостные, измеряющие давление высотой столба жидкости;
  2.  металлические, действующие по принципу передачи упругих деформаций рабочими частями (трубками, пластинками) соответственно изменениям давлений;
  3.  поршневые, действующие по принципу передачи давления жидкостью по закону Паскаля посредством изменения нагрузки на поршень;
  4.  электрические, действующие по принципу изменения емкости в цепи или изменения сопротивления проводника пропорциональным изменениям внешнего давления.

По характеру и величине измеряемого давления, приборы делят на:

1) манометры, измеряющие избыточное давление

2)вакуумметры, измеряющие недостаток давления до атмосферного (разряжение):

   По назначению приборы классифицируют на рабочие, контрольные, образцовые со шкалами классов точности 0,15; 0,25; и 0,4; микроманометры, дифференциальные манометры, специальные манометры.

  По способу фиксации показаний приборы делят на: самопишущие и показывающие.

Рисунок 1.1. - Дифференциальный водяной манометр

  Манометр (рис. 1.1.) состоит из двух стеклянных трубок соединённых между собой в верхней части. В месте соединения расположен кран для выпуска воздуха. Воздух над обоими столбиками жидкости расположен под одинаковым давлением, и измеряемая разность давлений будет характеризоваться только разностью жидкости в трубках h.

1.2. Правила пользования жидкостными приборами

  Прибор должен быть установлен вертикально и заполнен рабочей жидкостью до нуля шкалы. Отверстие для присоединения прибора должно быть малым (0,5÷2 мм); ось его должна быть нормальной к стенке резервуара; края отверстия не  должны иметь заусениц.

  Перед измерениями манометры и дифманометры необходимо промять (удалить воздух из жидкости, заполняющий прибор и соединительные трубки). При измерении вакуума соединительная линия вакуумметра предварительно заполняется воздухом.

  В результат измерения необходимо вносить поправки на систематические погрешности из-за капиллярности (поправка на капиллярность для U - образного манометра мала, так как силы поверхностного натяжения противодействуют одна другой), понижения уровня в чашке, температурных изменений и изменений ускорения свободного падения.

  Ошибка из-за капиллярности может быть уменьшена при использовании трубок больших диаметров (10-15 мм для воды и 6-9 мм для ртути). Ошибку из-за опускания уровня в чашке можно уменьшить, если применить чашки больших диаметров.

  Поправки на изменение ускорения свободного падения при изменении географической широты, местоположения прибора, а также поправка на изменение длины шкалы и плотности рабочей жидкости от температуры окружающей среды вносят лишь при значительных изменениях этих величин. Следует помнить, что градуировку и проверку приборов производят при температуре 20 ± 5°С.

1.3 Жидкостные манометры

Для измерения небольших избыточных давлений и разрежений используют U- образные жидкостные манометры (рис. 1.2) В качестве рабочей жидкости обычно применяется вода (иногда ртуть и другие жидкости). Внутренний диаметр стеклянной трубки должен быть не менее 8÷10 мм, так как при меньшем диаметре начинают проявляться капиллярные свойства жидкости. При заполнении U- образного манометра особое внимание следует обращать на чистоту внутренней полости трубки и рабочей жидкости, так как загрязнения искажают форму мениска и могут привести к грубым погрешностям измерения.

Рисунок 1.2 - U-образный манометр

Избыточное давление (Па), измеряемое с помощью U-образного манометра, подсчитывается по формуле:              

g - местное ускорение свободного падения, м/с2;

 h - разность уровней жидкости, м;

р - плотность рабочей жидкости, кг/м3;

рс - плотность среды над рабочей жидкостью, кг/м3.

  Точность отсчета показаний U-образного манометра невооруженным глазом с учетом погрешности изготовления шкалы обычно не превышает ±2 мм столба рабочей жидкости. Для повышения точности отсчета образцовые U-образные манометры снабжаются зеркальной шкалой.

1.4 Микроманометры

Для измерения малых перепадов давления воздуха или неагрессивных газов используют микроманометры (рис. 1.3). В качестве рабочей жидкости используют этиловый спирт. Разность высот уровней рабочей жидкости уравновешивает измеряемое давление и, согласно схеме, равна:

Рисунок 1.3 - Микроманометр с наклонной трубкой

 Если F1 и F2 - площади сечений наклонной трубки и сосуда, то вследствие равенства объемов nF1 = h2F2, поэтому:

h = n(sin а + F1/F2).

 Избыточное давление (Па), измеряемое микроманометром, равно:

 Перед измерением необходимо проверить плотность спирта, залитого в прибор, и если плотность спирта не совпадает с плотностью, указанной на приборе, то необходимо ввести поправку к постоянной прибора:

к' = кр'/р

где: р' - фактическая плотность спирта.

Промышленность выпускает микроманометры типа ММН с переменным утлом наклона измерительной трубки с пятью диапазонами измерения давления

(кгс/м2): 0...50; 0...75; 0...100; 0... 150 и 0...200; классов точности 0,5 и 1.

   Для более точных измерений малых перепадов давления используют микроманометры с оптическим устройством и микроманометры компенсационного типа.

1.5 Поршневые манометры

Точными (образцовыми) приборами для измерения высоких давлений являются поршневые манометры, устройство которых показано на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Поршневой манометр

  Манометр состоит из поршня 2 с тарелкой грузов 1 и точно подогнанного к поршню цилиндра 3. Масло в манометр подается винтовым прессом 4. С помощью такого манометра измеряют давления до 60 кгс/см с точностью до 0,01%.

  Грузы рассчитаны на нормальное ускорение свободного падения g0 = 9,8066

м/с2.

 При отклонении температуры от 20°С вводят поправку

где, - температурные коэффициенты линейного расширения материала цилиндра и поршня, 1/°С. Значения температурных коэффициентов указываются на приборе.

  Для измерения боле высоких давлений используются поршневые манометры другой конструкции. Например, для измерения давлений до 600 и 2500 кгс/см2 выпускаются манометры МП-600 и МП-2500 соответственно с точностью измерения до 0,05%.

1.6. Манометры с упругими чувствительными элементами

  В практике измерения давления в диапазоне от 50 Па до 1000 МПа широкое распространение получили приборы, принцип действия которых основан на использовании упругой деформации чувствительных элементов, воспринимающих давление среды.

Манометры с упругими чувствительными элементами, снабженные передающими преобразователями с унифицированным сигналом постоянного тока, предназначены для работы в информационно-измерительных системах.

1.7 Манометры с одновитковой трубчатой пружиной

 Манометры с трубчатой пружиной получили наибольшее распространение при измерении давления в диапазоне от 0,1 до 1000 МПа. Манометры в зависимости от их назначения подразделяются на образцовые типа МО классов точности 0,16, 0,25 и 0,4, повышенной точности типа МТИ классов точности 0,6 и 1 и технические -классов точности 1, 1,6 и 2,5.

 Манометры образцовые типа МО выпускаются с верхним пределом измерения от 10,1 до 60 МПа.

  На рис. 1.5. показано устройство манометра с трубчатой пружиной Бурдона. Один конец трубчатой пружины 1 закреплен в держателе 6, который снабжен штуцером 7 для соединения с объектом измерения давления. Запаянный конец пружины соединен поводком 5 с передаточным механизмом, состоящим из сектора 4 и зубчатого колеса 2, на оси которого закреплена стрелка манометра 3. Под влиянием избыточного давления трубчатая пружина деформируется и через секторный передающий механизм поворачивает стрелку манометра. У манометров такого типа угол поворота стрелки практически пропорционален измеряемому давлению, поэтому шкала таких манометров равномерная.

Рисунок 1.5 - Манометр

  Установка для поверки пружинного манометра (рис. 1.6) состоит из трубки 6, к которой через вентильные краны 5, 1 и 8 присоединены соответственно бачок с маслом 4, грузопоршневой образцовый манометр 3 и поверяемый манометр 7. Трубка 6 заполняется маслом, поступающим из бачка 4 через кран 5. Для изменения давления масла в трубке 6 присоединено прессовое устройство, представляющее собой, цилиндр 9 с перемещающимся в нем поршнем 10. Перемещение поршня осуществляется вращением его винтового штока 11 маховиком 12. Все устройства размещены на подставке, ножки которой выполнены в виде микрометрических винтов. Установка снабжена уровнем.

Рисунок 1.6 - Тарировочный пресс

2. Средства измерения скоростей и расходов жидкостей и газов

2.1 Общие сведения

 Приборы, предназначенные для определения объема или массы вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени, называются расходомерами.

  Объемный Q0 и массовый М расходы жидкости могут быть выражены в

единицах м3 /с, м3 /ч, л/ч и кг/с, кг/ч, т/ч соответственно. Для получения сопоставимых результатов объемный расход должен быть приведен к нормальным условиям (tH=20°C, р=101325 Па, относительная влажность φ = о).    В этом случае объемный расход обозначается через Q0.

  В качестве измерителей расхода в настоящее время используются различные напорные трубки, суживающие устройства, расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры), а также различного типа счетчики и электромагнитные расходомеры. Напорные трубки используют также для измерения скоростей жидкостей и газов.

  Вакуумметры и мановакуумметры с трубчатой пружиной имеют аналогичную конструкцию.

Применяя приборы с трубчатой пружиной, следует иметь в виду, что в условиях переменной температуры изменяется модуль упругости чувствительного элемента, что вызывает необходимость введения поправок к показанию прибора. Кроме того, стабильность показаний трубчатого манометра нарушается явлениями гистерезиса и остаточной деформации, поэтому трубчатые манометры следует тарировать не реже 1 раза в год.

1.8Дифференциальные мембранные манометры

  Дифманометры используются для измерения перепадов давления и расхода жидкости по перепаду давления в суживающем устройстве. Мембранные манометры практически не боятся больших перегрузок, так как при перегрузках мембрана прижимается к одному из фланцев и не выходит из строя. Промышленность выпускает в настоящее время различные типы дифференциальных мембранных манометров.

  Дифференциальные мембранные манометры типа ДМ снабжены линейным дифференциально-трансформаторным преобразователем; выпускаются трех моделей на рабочее избыточное давление 6,3, 25 и 63 МПа и рассчитаны на номинальные перепады давления от 1600 до 25000 Па и от 0,04 до 0,63 МПа для последней модели; классы точности - 1 и 1,5. Дифманометры типа ДМ широко используются в комплекте с суживающими устройствами в качестве расходомеров.

1.9Тарировка пружинного манометра

Пружинные манометры не дают точных показаний из-за остаточной деформации трубок или мембран. Поэтому, после изготовления манометры поверяются на специальных прессах и на них составляются паспорта, характеризующие величину погрешности показаний манометра при различных давлениях. Зная показания манометра и найдя по паспорту величину погрешности, можно определить действительное давление в том резервуаре (или месте установки), куда подключен данный манометр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44127. Проект управління якістю продукції в ВАТ “Поліграфкнига” 961 KB
  В ринковій економіці велике значення приділяється проблемам якості. За методами забезпечення конкуренція поділяється на цінову (конкуренція за рахунок зниження ціни) та нецінову, при якій за ту ж саму ціну виробник пропонує товар з більш високими якісними параметрами та комплексом послуг. Тільки якість може привернути увагу споживача
44128. Адольф Гитлер: политико-психологический портрет 353.5 KB
  Личность Адольфа Гитлера поэтому представляет и будет представлять собой особой интерес. Так как за всю историю XX века, пожалуй, не найти личность, о которой было бы сложено столько различных предрассудков и стереотипов.
44129. Построение и проверка локальной логической модели данных 524.5 KB
  Например объект работник безусловно является сущностью потому что любой работник существует независимо от того знаем мы его имя адрес и номер телефона или нет. Сведения об атрибутах Тип сущности Атрибут Описание Тип данных длина Ограничения Допустность NULL Производный Отдел Отдел_№ Уникальный идентификатор отдела компании Целое Первичный ключ нет нет Отдел_Имя Наименование отдела Символьный до 50 символов нет нет Тел_№ Номер телефона отдела Символьный фиксированный 13 символов Альтернативный ключ нет нет Факс_№ Номер факса...
44130. Государственное регулирование бюджетного процесса на федеральном и региональном уровнях 419 KB
  Центральное место в финансовой системе любого государства занимает государственный бюджет - имеющий силу закона финансовый план государства (роспись доходов и расходов) на текущий (финансовый) год. Новый Бюджетный кодекс Российской Федерации (БК РФ) определяет бюджет как «форму образования и расходования фонда денежных средств, предназначенных для финансового обеспечения задач и функций государства и местного самоуправления»
44131. Системний аналіз предметної області – процесу зборки регулятора напруги 143 KB
  Огляд методів моделювання й опису процесів. Методи імітаційного моделювання. Постановка задачі моделювання виробничого процесу зборки регулятора напруги. Розробка математичної моделі виробничого процесу зборки регулятора напруги.
44132. Правовое регулирование дарения в российском гражданском праве 481 KB
  Новое время изменившиеся экономико-правовое и социально-политическое направления развития государства требуют новых исследований связанных с развитием института дарения. Повышает актуальность исследования и распространенная практика совершения мнимых и притворных сделок под видом дарения с целью уклонения от уплаты налогов нарушения преимущественного права покупки участника общей долевой собственности и пр. Объектом исследования моей дипломной работы являются общественные действия и процессы связанные с договором дарения.
44133. Изучение важности и порядка проведения допроса свидетеля и потерпевшего 110.5 KB
  Допрос свидетеля потерпевшего это следственное действие в результате которого формируется доказательство именуемое показания свидетеля. И хотя они обязательно должны фиксироваться в протоколе следственного действия протокол допроса доказательство также как и показания свидетеля. 12 УПК оговариваются порядок вызова свидетеля потерпевшего на допрос место проведения допроса порядок проведения допроса а так же порядок ведения протокола допроса.
44134. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ФИНАНСОВО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ 155.45 KB
  Бухгалтерский баланс как источник информации финансового состояния предприятия Анализ финансовых результатов организаций эффективность использования активов и источников их формирования...
44135. Механизм защиты имущественных прав ребенка в семейном праве 262 KB
  Основные имущественные права несовершеннолетних. Порядок реализации прав на получение имущественного содержания алиментные обязательства и пособия. Право собственности несовершеннолетнего на имущество и полученные им доходы от трудовой деятельности.