Методика измерения давления и разности давлений

Погрешность измерения давления зависит от инструментальных погрешностей измерительных приборов, условий эксплуатации манометров, способов отбора давления и его передачи к приборам.

При выборе пределов измерения манометра руководствуются значениями измеряемого давления и характером его изменений. При стабильном измеряемом давлении его значение должно составлять 3/4 диапазона измерения прибора, а в случае переменного давления 2/3.

Правила установки манометров на промышленных объектах, отбора давления и его передачи к приборам с помощью импульсных линий регламентируются внутриведомственными нормалями, которыми руководствуются при монтаже измерительных устройств. Ниже рассмотрены основные положения этих руководящих материалов.

Манометры показывающие и с дистанционной передачей показаний, как правило, устанавливаются вблизи точек отбора давления в месте, удобном для обслуживания. Исключение составляют манометры, используемые для внутриреакторного контроля и контроля давления в устройствах, размещаемых на АЭС в зонах ограниченного доступа. Современные серийные преобразователи давления нельзя размещать внутри активной зоны, поэтому они находятся на значительном расстоянии от точек отбора давления, что приводит к росту инерционности приборов. При этом необходимо учитывать, что наличие столба жидкости в импульсной линии создает систематическую погрешность показаний, которая будет иметь отрицательный или положительный знак в зависимости от того, находится манометр выше или ниже точки отбора давления. Импульсные линии дифманометров имеют большую длину, предельное значение которой составляет 50 м.

Отбор давления осуществляется с помощью труб, подсоединяемых к трубопроводу или внутреннему пространству объекта, где производится измерение давления. В общем случае трубка должна быть выполнена заподлицо с внутренней стенкой, чтобы у выступающей части не создавалось торможение потока. При измерении давления или разности давлений жидких сред не рекомендуется отбор давления производить из нижних и верхних точек трубопровода для того, чтобы в импульсные линии не попадали шлам и газы, при газовых средах – из нижних точек трубопровода, чтобы в импульсные линии не попадал конденсат.

При измерении напоров и разрежений в газоходах, воздуховодах, пылепроводах часто возникает необходимость сглаживания пульсаций давления и отделения взвешенных частиц.

На рис. 7.14 показана установка циклона 1 на линии отбора давления в пылепроводе 2, имеющем металлическую стенку 3. Подвод пылевоздушной смеси к циклону осуществляется трубкой 4 тангенциально, отбор давления к прибору из циклона производится из его средней части трубкой 5. В циклоне взвешенные частицы сепарируются и периодически удаляются из него через отверстие 6. Для сглаживания пульсаций перед измерительным прибором устанавливается дроссель. Длина линий от точки отбора давления до прибора должна обеспечивать охлаждение измеряемой среды до температуры окружающего воздуха. С помощью кранов переключателей один напоромер или тягомер может подключаться к нескольким точкам отбора давления или разрежения.

Рис. 7.14. Схема отборного устройства с циклоном

Схема установки манометра 1 на трубопроводе представлена на рис. 7.15.

Рис. 7.15. Схема установки манометра на трубопроводе

Для обеспечения возможности отключения манометра, продувки линии и подключения контрольного манометра используется трехходовой кран 2.

При измерении давлений свыше 10 МПа (100 кгс/см²) дополнительный запорный вентиль 3 устанавливается на выходе из трубопровода.

При измерении давления сред с температурой выше 70 °C трубка 4 сгибается кольцом, в котором вода охлаждается, а пар конденсируется.

При измерении давления агрессивных, вязких и жидкометаллических сред для защиты манометров и дифманометров применяются мембранные и жидкостные разделители.

Схема манометра с мембранным разделителем представлена на рис. 7.16.

Рис. 7.16. Схема манометра с мембранным разделителем

Агрессивная среда подается под мем-брану 1, нижняя часть которой и стенки соответствующей камеры покрыты фторопластом.

Пространство над мембраной 2 и внутренняя полость манометрической пружины тщательно заполнены кремнийорганической жидкостью.

Для того чтобы в процессе измерения давление над мембраной соответствовало измеряемому, необходимо, чтобы жесткость мембраны была намного меньше жесткости чувствительного элемента.

При использовании жидкостных разделителей (рис. 7.17) это ограничение отсутствует.

Нейтральная разделительная жидкость, заполняющая часть разделительного сосуда 2, измерительную камеру прибора и линии между ними 3, должна по плотности значительно отличаться от измеряемой среды 1 и не смешиваться с ней. На рис. 7.17, а плотность агрессивной среды меньше разделительной, а на рис. 7.17, б больше.

При измерении разности давлений подключение дифманометров должно быть произведено таким образом, чтобы среда, заполняюняющая импульсные линии, не создавала погрешностей из-за разности плотностей или высот столбов жидкостей в них. Линии не должны иметь горизонтальных участков, минимальный угол наклона должен быть не ниже 5°. При измерении разности давлений воды и пара измерительные камеры дифманометров предварительно должны быть заполнены водой.

Рис. 7.17. Схема установки манометров с раз делительными сосудами

От правильности показаний манометров зависит не только экономичность работы технологических объектов, но во многих случаях и безопасность, в связи с этим манометры и другие приборы давления подвергаются периодическим поверкам. Для большинства приборов межповерочный период составляет один год.

Если приборы работают в условиях повышенной вибрации и температуры, то этот период может быть сокращен. Поверка приборов осуществляется представителями метрологических служб.

Для проведения поверок рабочих приборов давления используются образцовые приборы и устройства, воспроизводящие давление. У грузопоршневых манометров эти функции могут быть совмещены.

При поверке манометров, предназначенных для измерения давления химически активных газов, например кислорода, нельзя использовать грузопоршневые манометры, заполненные маслом.

Контрольные вопросы

1. Манометр показывает давление 2,3 технических атмосферы. Какое это давление в других единицах: МПа, бар, кгс/см², кгс/м², мм вод. ст, мм рт. ст?

2. Как называются приборы, измеряющие атмосферное, абсо­лют­ное, разностное, избыточное давление или разряжение?

3. Сравните по точностным показателям и диапазону применения средства измерения давления.

4. Назовите фирмы, выпускающие промышленные средства изме­рения давления.

5. Каковы тенденции развития средств измерения давления для современных микропроцессорных систем автоматизации?

6. Достоинства и недостатки:

– деформационных трубчато-пружинных манометров с электроконтактными или дифференциально-трансформаторными преобразователями;

– мембранных и сильфонных манометров;

– манометров с тензопреобразователями.

7. Каковы способы снижения погрешности измерений давления от изме­нения температуры?