Автоматизированные системы управления химико- технологическими процессами Доцент, к.т.н., Вильнина Анна Владимировна 1

2 Измерение давления В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па). Давлением Р называют отношение Р=F/S абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности. Сумма атмосферного и избыточного давлений представляет собой абсолютное давление, т. е. Рабс = Ратм + Ризб Если абсолютное давление меньше атмосферного, то их разность называется разрежением или вакуумом: Рвак = Ратм Рабс

3 Единицы измерения давления Единицы измерения давления определяются одним из двух способов: 1) через высоту столба жидкости, уравновешивающей измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4°С (мм вод. ст.) или ртутного столба при 0°С (мм рт. ст.); 2) через единицы силы и площади. В Международной системе единиц (СИ), принятой в 1960 году, единицей силы является Н (ньютон), а единицей площади - м 2. Отсюда определяется единица давления паскаль Па=1 Н/м 2). 1 ат = 1 кгс/см 2 = 104 кгс/м 2 = 0,97 атм = 0, 98×103 мбар = 0,98 бар = 104 мм вод.ст. = 10 м вод.ст = 735 мм рт.ст. = =0,98×105 Па = 98 к Па= 0,098 МПа

4 Классификация манометров Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам: виду измеряемого давления; принципу действия; области применения; классу точности : 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше цифра, тем точнее прибор).

5 Классификация манометров По диапазону измеряемого давления собственно манометр (избыточное давление) – прибор, который измеряет положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением в диапазоне от 0,06 до 1000 МПа; вакуумметр (разрежение) – измеряет давление ниже атмосферного (до 100 к Па); мановакуумметр (избыточное давление и разрежение) - манометры измеряющие как избыточное (от 60 до к Па), так и вакуумметрическое (до минус 100 к Па) давление; напоромер (измеряет малое избыточное давление до 40 к Па), тягомер (измеряет разрежение до 40 к Па), тягонапоромер (мановакуумметр с пределами измерений не более ± 20 к Па), дифференциальный манометр (измеряет разность давления).

6 Классификация манометров По принципу действия жидкостные (измеряемое давление уравновешивается гидростатическийй столбом жидкости), деформационные (давление определяется по величине деформации и перемещения упругого чувствительного элемента), грузопоршневые (измеряемое или воспроизводимое давление гидростатическийй уравновешивается через жидкую или газообразную среду прибора давлением веса поршня с грузоприемным устройством и комплектом образцовых гирь), электрические (давление определяется на основании зависимости электрических параметров: сопротивления, емкости, заряда, частоты - от измеряемого давления) и другие (тепловые, ионизационные, термопарные и т.п.)..

7 Классификация манометров По области применения общепромышленные, или технические, работающие в промышленных условиях (при перепадах температур и влажности окружающей среды, вибрациях, загрязнении внешней среды и т.п.), лабораторные (приборы повышенной точности для использования в комфортных и стабильных условиях лабораторий), специальные (применяются в экстремальных условиях: на железнодорожном транспорте, судах, котельных установках, при работе с кислотными и другими агрессивными средами), образцовые (для поверки рабочих манометров, обладают более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4), чем остальные. ) и эталонные (хранители единиц давления с целью передачи их образцовым приборам).

8 Жидкостные манометры Принцип действия жидкостных манометров основан на уравновешивании измеряемой величины высотой столба рабочей жидкости. Значение измеряемой величины (разность давлений Р1 и Р2) определяется по шкале прибора: P1-P2=hpg где р - плотность рабочей жидкости; g – ускорение силы тяжести

9 Деформационные манометры По типу упругих элементов деформационные (механические) приборы подразделяются на пружинные, мембранные и сильфонные. Диапазон измерения пружинных манометров обычно составляет от 0,1 до 2500 MПа, с погрешностью 0,16-4,0%.

10 Деформационные манометры Наиболее распространенные упругие чувствительные элементы: трубчатые пружины, сильфоны, плоские и гофрированные мембраны, мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром. При измерении давления вязких, полимеризующихся и кристаллизующихся сред применяют манометры с открытым чувствительным или разделительным элементом - сильфоном либо мембраной. Диапазон давление от 100 до 10 7 Па и более. Погрешность 0,5-2,5%

11 Грузопоршневые манометры В этих приборах измеряемое давление определяется по величине нагрузки, воздействующей на поршень определенной площади. Грузопоршневые манометры имеют высокую точность (0,02; 0,05; 0,2) и широкий диапазон измерения (0, МПа). Обычно их применяют для градуировки и поверки грузопоршневых манометров.

12 Электрические манометры Наиболее перспективны приборы, действие которых основано на так называемом тензорезистивном эффекте - изменении электрического сопротивления твердого проводника (чувствительного элемента) в результате его деформации, пропорциональной измеряемому давлению. Диапазон измерения от 100 Па до 1000 MПа, погрешность 0,5- 1,5%. В манганиновых датчиках под действием давления изменяется электрическое сопротивление тонкой манганиновой проволоки. Используются для измерения давления свыше 100 MПа. Действие емкостных датчиков основано на преобразовании перемещения чувствительного элемента в изменение емкости конденсатора, зависящее от зазора между обкладками, их площади, материала диэлектрика или диэлектрической проницаемости. Этим датчикам свойственны значительные температурные погрешности.

13 Выбор манометра Материал Внутренняя конфигурация Корпус Монтажное подключение Связь Технология датчиков

14 Установка манометра Запорный и стравливающий вентиль Демпфирующее устройство Разделительная мембрана Устройство защиты от избыточного давления Вентильный блок

15 Защита манометров Разделительные сосуды с разделительными жидкостями Разделительные сосуды с гибкими перегородками Продувка или промывка соединительных трубок Сифонные трубки

16 Измерение расхода Расход вещества это его количество, протекающее через сечение трубопровода в единицу времени. Для измерения расхода веществ применяют : расходомеры переменного перепада давлений, расходомеры постоянного перепада давлений переменного уровня, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые, тепловые и турбинные.

17 Измерение расхода

18 Расходомеры переменного перепада давления Расходомер переменного перепада давления – это измерительный комплекс, принцип действия которого основан на зависимости расхода от перепада давления, создаваемого первичным преобразователем расхода, установленным в трубопроводе.

19 Расходомеры переменного перепада давления Такой расходомер может работать при следующих условиях: Поток должен занимать все сечение трубы. Не должно происходить фазовых превращений вещества при прохождении сужающего устройства. Поток должен быть установившимся.

20 Измерение расхода. Трубка Пито - Прандтля Напорными называются устройства, создающие перепад давления, зависящий от динамического давления потока, или, проще говоря, от скорости потока.

21 Расходомеры постоянного перепада давления

22 Электромагнитные расходомеры