17. Пружинные приборы для измерения давления

Действие деформационных приборов основано на использова­нии деформации или изгибающего момента различных упругих элементов, воспринимающих измеряемое давление среды и преоб­разующих его в перемещение или усилие. Преимущества деформа­ционных приборов — простота устройства, надежность, универ­сальность, портативность и большой диапазон измеряемых ве­личин. Деформационные приборы изготовляют различных клас­сов точности.

По виду чувствительного элемента деформационные приборы делятся на следующие группы:

-приборы с трубчатой пружиной ;

-мембранные приборы, у которых упругим элемен­том служит мембрана;

-анероидная или манометри­ческая коробка, блок анероидных или манометри­ческих   коробок;

-пружинно-мембранные с гиб­кой мембраной;

-приборы с упругой мембраной (сильфоном);

-пружинно-сильфонные.

Например: приборы с трубчатой пружиной

О сновная деталь прибора с одновитковой трубчатой пружиной— согнутая по дуге окружности трубка 1 эллиптического или пло­скоовального сечения. Одним концом трубка заделана в держатель 2, оканчивающийся ниппелем с резьбой для присоеди­нения к полости, в которой измеряется давление. Внутри держа­теля есть канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки. Если в трубку подать жидкость, газ или пар под избыточным давлением, то кривизна трубки- уменьшается и она распрям­ляется; при создании разрежения внутри трубки кривизна ее возрастает, и трубка скручивается. Так как один конец трубки закреплен, то при изменении кривизны трубки ее свободный конец перемещается по траектории, близкой к прямой, и при этом воздействует на передаточный механизм, который поворачивает стрелку показывающего прибора.

18. Электрические манометры (Тензометрические, пьезометрические). ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАНОМЕТРЫ Действие приборов этой группы основано на прямом или кос­венном преобразовании давления в электрический параметр, функционально связанный с давлением. Эти приборы применяют главным образом в лабораторной практике для исследовательских целей. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАНОМЕТРЫ Действие пьезоэлектрических манометров основано на свой­стве некоторых кристаллических веществ создавать электриче­ские заряды под действием механической силы. Это явление, называемое пьезоэффектом характерно для кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли, титана бария и некоторых дру­гих веществ. Особенностью пьезоэффекта является его безынерционность. Заряды возникают мгновенно в момент приложения силы. Это обстоятельство делает пьезоэлектрические мано­метры незаменимыми при измерении и исследовании быстропротекающих процессов, связанных с изменением давления.  Для изготовления пьезоэлектрических датчиков наиболее широко .применяют кварц, сочетающий хорошие пьезоэлектрические свойства с большой механической прочностью, высокими изоляционными свойствами и независимостью пьезоэлектриче­ской характеристики в широких пределах от изменения темпе­ратуры. ТЕПЛОПРОВОДНЫЕ МАНОМЕТРЫ При низких давлениях, когда длина свободного пробега мо­лекул соизмерима с геометрическими размерами системы, тепло­проводность газа зависит от давления. Эту зависимость исполь­зуют в теплопроводных манометрах, применяемых для измерения давления газа в пределах от 0,0133 до 1333 Па. Манометр состоит из нагревателя и измерителя температуры, помещенных в сосуд, в котором контролируют давление. В качестве измерителей тем­пературы применяют терморезисторы и термоэлектрические тер­мометры.

19. Гидростатический метод измерения уровня жидкости

Гидростатические уровнемеры измеряют давление столба жидкости и преобразуют его в значение уровня, поскольку гидростатическое давление зависит от величины уровня и плотности жидкости и не зависит от формы и объема резервуара. Они представляют собой дифференциальные датчики давления. На один из входов, подсоединяемый к емкости подается давление среды. Другой вход соединяется с атмосферой - в случае открытой емкости без избыточного давления или соединяется с областью избыточного давления в случае закрытой емкости под давлением. Конструктивно гидростатические датчики бывают двух типов: мембранные и колокольные (погружные). В первом случае тензорезистивный или емкостной датчик непосредственно соединен с мембраной и весь прибор находится внизу емкости, как правило, сбоку на фланце, при этом расположение ЧЭ (мембраны) соответствует минимальному уровню. В случае колокольного датчика чувствительный элемент погружен в рабочую среду и передает давление жидкости на тензорезистивный сенсор через столб воздуха запаянный в подводящей трубке.

Гидростатические уровнемеры применяются для однородных жидкостей в емкостях без существенного движения рабочей среды. Они позволяют производить измерения в диапазоне до 250 КПа, что соответствует (для воды) 25-и метрам, с точностью до 0,1% при избыточном давлении до 10 МПа и температуре рабочей среды: – 40..+120°С. Важным достоинством гидростатических уровнемеров является высокая точность при относительной дешевизне и простоте конструкции.

2 0. Электрические уровнемеры Принцип действия электрических уровнемеров основан на различии электрических свойств жидкостей и газов. В зависимости от того, какой выходной параметр первичного преобразователя „реагирует" на изменение уровня, электрические уровнемеры подразделяются на кондуктометрические, емкостные и индуктивные. Кондуктометрические уровнемеры (уровнемеры сопротивления) применяются для измерения уровня проводящих жидкостей. Первичный преобразователь кондуктометрического уровнемера представляет собой два электрода, глубина погружения которых в жидкость и определяет текущее значение ее уров­ня. Выходным параметром преобразователя является его сопротивление или проводимость. Основные факторы, ограничивающие точность кондуктометрических уровнемеров — непостоянство площадей поперечных сечений электродов, а также образование на электродах пленки (окисла, соли) с высоким удельным сопротивлением, что приводит к резкому неконт­ролируемому снижению чувствительности датчика. Первичный преобразователь емкостного уровнемера представляет собой коаксиальный цилиндрический конденсатор, внут­ренней обкладкой которого служит металлический зонд 1, покрытый изоляцией 2. Зонд расположен по оси металлической трубы 3, являющей­ся наружной обкладкой датчика-конденсатора. Зазор между внешней по­верхностью изоляции зонда и наружной обкладкой называется рабочим зазором. Жидкость, попадая в рабочий зазор датчика, изменяет его кажу­щуюся емкость. К недостаткам емкостных уровнемеров относятся: высокая чувст­вительность к изменению электрических свойств жидкостей, обуслов­ленных изменением их состава, температуры и т. п., образование на эле­ментах датчика электропроводящей или непроводящей пленки вследст­вие химической активности жидкости, конденсации ее паров, налипания самой жидкости на контактирующие в ней элементы и т. п. Радиоизотопные уровнемеры Такие уровнемеры применяют для измерения уровня жидкостей и сыпучих материалов в закрытых емкостях. Их действие основано на поглощении у‑лучей при прохождении через слой вещества. В радиоизотопном уровнемере источник и приемник излучения подвешены на стальных лентах , на которых они могут перемещаться в трубах по всей высоте бака. Ленты намотаны на барабан, приводимый в движение реверсивным  электродвигателем. Если измерительная система расположена выше уровня измеряемой среды, поглощение излучения слабое и от приемника по кабелю на блок управления будет приходить сильный сигнал. По этому сигналу электродвигатель получит команду на спуск измерительной системы.

2 1. Измерение уровня воды в барабане парогенераторов Нормальная эксплуатация барабанных парогенераторов может осуществляться только при условии строгого поддержания уровня воды в барабане в некоторых допускаемых пределах. Поэтому измерение уровня воды в барабане, особенно современных мощных парогенераторов, имеющих весьма ограниченный запас воды, явля­ется важной и ответственной задачей при их эксплуатации. Схема измерения уровня воды в бара­бане парогенератора дифманометром с использованием стандарт­ного двухкамерного уравнительного сосуда. Этот уравнительный сосуд применяется при давлении в барабане Р=0,2 до 10 мПА 1-уравнительный сосуд; 2-трубка; 3-диференциальный манометр. Разность давлений (Па), создаваемая двухкамерным уравни­тельным сосудом, которую измеряет дифманометр 3, определяется выражением

Рассмотрим схему измерения уровня воды в барабане пароге­нератора дифманометром с использованием однокамерного уравни­тельного сосуда . Уравнительные сосуды этого типа применяют на парогенераторах с давлением пара в барабане р < 160 кгс/см² (от10 до 16 МПа).

1. сосуд;

2. трубка;

3. трубка присоединенная к барабану;

4. дифманометр.

Разность давлений (Па), создаваемая уравнительным сосудом, которую измеряет дифманометр 4, определяется выражением

С хема измерения уровня днфманометром с использованием комбинированного двухкамерного уравни­тельного сосуда (тепловая изоляция на внешней поверхности сосуда не показана). Этот уравнительный сосуд применяют на парогене­раторах с давлением пара в барабане р ^ 250 кгс/см² (от16 до 25 МПа).

1- трубка;

2- трубка присоединенная к барабану;

3-дифманометр.

Высоту h₁ измеряемую от центра отверстия в сосуде до центра трубы 2 принимают равной :

h₁ = 1,222 (Н — h_ср).

Разность давлений (Па), со­здаваемая комбинированным уравнительным сосудом, кото­рую измеряет дифманометр, оп­ределяется по формуле