Главная » 2018 » Март » 30 » Приборы для измерения давления. Конструкция и схема.
17:53
Приборы для измерения давления. Конструкция и схема.
Приборы для измерения давления Рис. 13.8. Жидкостный двухтрубный (U-образный) манометр: 1 — основание; 2 — резиновая трубка; 3, 4 — измерительные трубки; 5 — шкала; /?а, рь — соответственно абсолютное и барометрическое (атмосферное) давление; h — высота столба рабочей жидкости Жидкостные стеклянные манометры. По конструкции жидкостные стеклянные манометры бывают двухтрубные (U-образные) и однотрубные (чашечные). Они используются для измерения давления газа или воздуха до 5 кПа (500 мм вод. ст.). В качестве рабочей жидкости в них используются вода, этиловый спирт, ртуть. Жидкостный U-образный манометр (рис. 13.8) состоит из стеклянных измерительных трубок 3 и 4, соединенных внизу между собой и укрепленных на вертикальном основании /. Между трубками помещена миллиметровая шкала 5 с нулевой отметкой посредине. Измерительные трубки заполняются рабочей жидкостью до нулевой отметки шкалы. Трубка 3 сообщается резиновой трубкой 2 с измеряемой средой, находящейся под абсолютным давлением /?а, а трубка 4— с атмосферой, т.е. в ней барометрическое давление р6. Рис. 13.9. Жидкостный однотрубный (чашечный) манометр: 1 — основание; 2 — шкала; 3 — стеклянный сосуд (чашка); 4 — соединительная трубка с измерительной средой; 5— измерительная трубка; h — высота столба рабочей жидкости; h\, h2 — уровни жидкости; /?а, р6 — то же, что на рис. 13.8
При включении манометра в работу измеряемое давление уравновешивается высотой столба рабочей жидкости А, отсчитываемой по шкале прибора. Так как уровень жидкости в трубке 3 понизится, а в трубке 4 повысится, общая высота столба рабочей жидкости будет равна сумме отсчетов, проводимых по шкале выше и ниже нулевой отметки В процессе эксплуатации U-образного манометра необходимо следить за уровнями рабочей жидкости, которые должны совпадать с нулевой отметкой при сообщении обеих трубок с атмосферой, а также за исправностью резиновой трубки и герметичностью ее соединения со стеклянной трубкой манометра. В жидкостном однотрубном манометре (рис. 13.9) в отличие от U-образного двухтрубного манометра вместо одной из измерительных трубок имеется широкий сосуд — чашка 3. К нижней части сосуда присоединена стеклянная измерительная трубка 5, рядом с которой закреплена миллиметровая шкала 2. Прибор смонтирован на вертикальном основании /. Сосуд манометра соединяется с местом измерения трубкой 4. Свободный конец измерительной трубки сообщается с атмосферой. Сосуд и измерительная трубка заполнены рабочей жидкостью до нулевой отметки шкалы. Тягомеры и напоромеры. Для измерения небольших разрежений и избыточных давлений (продуктов горения, газа, воздуха) применяются тягомеры (для разрежения), напоромеры (для давления) и тягонапоромеры (для разрежения и давления). Эти приборы широко используются для определения давления, разрежения в топках, газоходах и воздуховодах котлоагрегата и имеют одностороннюю или двустороннюю (тягонапоромеры) шкалу, градуированную в единицах измерения давления — Па, кгс/м2 или мм вод. ст. Так как между тягомерами, напоромерами и тягонапоромерами нет существенного различия, в дальнейшем они для простоты изложения называются тягонапоромерами. Наибольшее распространение получили жидкостные стеклянные и мембранные тягонапоромеры. Приборы заполняют чаще всего этиловым спиртом или дистиллированной водой. При относительно точных измерениях небольших избыточных давлений или разрежений до 2 кПа (200 кгс/м2) применяются жидкостные однотрубные (чашечные) тягонапоромеры с наклонной измерительной трубкой ТНЖ-Н и ТНЖ-Щ, приспособленные соответственно для настенного и щитового монтажа. Жидкостный однотрубный тягонапоромер ТНЖ-Н на рис. 13.10 показан со снятой передней крышкой. Он состоит из стеклянного сосуда 14 и присоединенной к нему стеклянной измерительной трубки 12 внутренним диаметром 2...2,5 мм, укрепленных при помощи скоб и винтов в металлическом корпусе 11. Около трубки расположена шкала 13, которая может перемещаться с помощью ходового винта 5 с головкой 9. Ходовой винт с головкой служит корректором нуля, позволяющим при установке и эксплуатации прибора совмещать нулевую отметку шкалы с меткой рабочей жидкости в измерительной трубке. В верхней части корпуса закреплены штуцеры 3 и 6, соединенные резиновыми трубками 2 и 10 с сосудом и измерительной трубкой. Рис. 13.10. Жидкостный однотрубный тягонапоромер ТНЖ-Н: 1,8 — ушки; 2, 10 — резиновые трубки; 3, 6 — штуцеры; 4 — уровень; 5 — ходовой винт; 7 — винт для установки прибора по уровню; 9 — головка; 11 — корпус; 12 — измерительная трубка; 13 — шкала; 14 — стеклянный сосуд
При измерении давления прибор сообщается со средой через штуцер 3, а при измерении разрежения — через штуцер 6. Для установки тягонапоромера под определенным углом наклона служит уровень 4. Прибор устанавливается при помощи ушек 1 и 8, из которых последнее позволяет менять угол наклона корпуса с помощью винта 7. Для технических измерений применяется жидкостный дифференциальный тягонапоромер типа ТДЖ (рис. 13.11). Прибор имеет стеклянную измерительную трубку 3 с внутренним диаметром 10 мм, расположенную вертикально и соединенную резиновой трубкой 5 с сосудом 4. Сосуд для установки нулевого положения мениска жидкости по шкале 2 может перемещаться по вертикали при помощи ходового винта 6. Тягонапоромер комплектуется из отдельных приборов на одну, две, три, четыре и шесть точек измерения с общей фронтальной рамой 1. На рис. 13.12 изображена схема мембранного тягомера ТМ-П1. В прямоугольном корпусе (на схеме не показан) при помощи штуцера 8 закреплена упругая мембранная коробка 1, состоящая из двух спаянных по краям гофрированных дисковых мембран, выполненных из бериллиевой бронзы. Внутренняя полость мембранной коробки сообщается с измеряемой средой, а полость корпуса прибора — с атмосферой. С помощью поводка 4 верхняя часть мембранной коробки соединена с фасонным рычагом 2, сидящим на оси 3. Для увеличения жесткости упругой системы ось 3 закреплена на скобообразной плоской пружине 5. Рис. 13.11. Жидкостный дифференциальный тягонапоромер типа ТДЖ: 1 — фронтальная рама; 2 — шкала; 3 — измерительная трубка; 4 — сосуд с жидкостью; 5 — резиновая трубка; 6 — ходовой винт
Под воздействием переменной разности давлений мембранная коробка сжимается и разжимается, вызывая перемещение рычага 2, тяги 14 и рычага 9, сидящего на оси 12. На этой же оси закреплена стопорным винтом указывающая стрелка 13 с противовесом 11. Конец стрелки передвигается вдоль горизонтальной профильной шкалы (на схеме не показана). Спиральная пружина (волосок 75), закрепленная одним концом на оси стрелки и другим на неподвижной части прибора, служит для устранения влияния зазоров (люфтов) в сочленениях рычажного механизма. Рис. 13.12. Показывающий мембранный тягомер ТМ-П1 с профильной шкалой: 1 — мембранная коробка; 2 — фасонный рычаг; 3, 12 — ось; 4 — поводок; 5 — пружина; 6 — корректор нуля; 7 — соединительная трубка; 8 — штуцер; 9 — рычаг; 10 — стопорный винт; 11 — противовес; 13 — стрелка; 14 — тяга; 15 — волосок
Для установки стрелки прибора на начальную отметку шкалы служит корректор нуля 6. При вращении винта корректора происходит изгиб пружины 5 и передвижение рычажной системы, связанной со стрелкой. Пружинные манометры. Наиболее широкое применение для измерения избыточного давления жидкости, газа и пара получили пружинные манометры. Принцип действия пружинных манометров основан на использовании упругой деформации специальных пружин, возникающей под влиянием измеряемого давления. По роду применяемых пружин манометры делятся на трубчатые (с одновитковой и многовитковой трубчатыми пружинами) и мембранные (с гармониковой мембраной — сильфоном). Показывающий манометр с одновитковой трубчатой пружиной приведен на рис. 13.13. Трубчатая пружина 7 эллиптического сечения одним концом жестко соединена с держателем 8, укрепленным в корпусе 6 манометра. Держатель имеет штуцер 7 с резьбой, служащей для сообщения прибора с измеряемой средой. Свободный конец пружины закрыт запаянной пробкой 4 с шарнирной осью. Рис. 13.13. Показывающий манометр с одновитковой трубчатой пружиной: 1 — трубчатая пружина; 2 — стрелка; 3 — зубчатый сектор; 4 — пробка; 5 — поводок; 6— корпус; 7— штуцер; 8— держатель; 9— шкала; 10— спиральная пружина; 11 — шестеренка
Посредством поводка 5 он связан с передаточным механизмом, состоящим из зубчатого сектора J, сцепленного с шестеренкой //, сидящей неподвижно на оси вместе с указывающей стрелкой 2. Спиральная пружина 10 прижимает зубцы шестеренки к зубцам сектора и устраняет мертвый ход. Под действием измеряемого давления трубчатая пружина частично раскручивается и тянет за собой поводок, приводящий в движение зубчато-секторный механизм и стрелку манометра, показывающую по шкале 9 величину этого давления. Электроконтактные манометры. В системах автоматического регулирования технологических процессов, в схемах сигнализации, устройствах тепловой защиты применяют электроконтактные манометры. На рис. 13.14 показаны принципиальная схема и внешний вид электроконтактного манометра типа ЭКМ. В этом приборе в качестве упругого чувствительного элемента используется одновитковая трубчатая пружина. По своему устройству прибор типа ЭКМ (см. рис. 13.14) отличается от рассмотренного пружинного манометра лишь наличием специальных электрических контактов /, 3 и 5. Установка контактов 1 и 3 может быть выполнена на любые отметки рабочей шкалы манометра вращением винта в головке 2, расположенной на наружной стороне стекла. Если измеряемое давление среды в объекте уменьшится и достигнет того минимального значения шкалы, на которое установ¬лен контакт /, стрелка 4 с помощью контакта 5 замкнет цепь и Рис. 13.14. Электроконтактный манометр типа ЭКМ: а — схема прибора; б — внешний вид манометра; 1, 3, 5 — электрические контакты; 2 — головка с винтом; 4 — стрелка; Лк, Л, — лампы красного и зеленого цвета; р — импульс давления среды
включит лампу определенного цвета, например, зеленого (Jl3). Если же давление среды увеличится до верхнего заданного значения, то стрелка с помощью контакта 5 замкнет контакт J, а следовательно, и цепь красной лампы Лк. Манометры электрические дистанционные. В пружинных электрических дистанционных манометрах типа МЭД происходит преобразование давления измеряемой среды, приводящего к механической деформации измерительной части прибора, в электрический сигнал. Действие этого прибора основано на использовании деформации одновитковой трубчатой пружины / (рис. 13.15), свободный конец которой связан рычагом со стальным сердечником (плунжером) 2 дифференциально-трансформаторного преобразователя 3. Преобразователь состоит из двух секций первичной обмотки, намотанных последовательно (согласно), двух секций вторичной (выходной) обмотки, включенных встречно, и подвижного сердечника 2. Создаваемый первичной обмоткой преобразователя магнитный поток индуцирует в секциях выходной обмотки ЭДС ех и е2, значения которых зависят от тока питания первичной обмотки и взаимных индуктивностей Lx и L2 между секциями вторичной и первичной обмоток. Взаимные индуктивности Lj и L2 равны между собой при среднем положении сердечника внутри катушки преобразователя. При перемещении сердечника вверх из среднего положения значение Lx увеличивается, a L2 уменьшается. При этом изменяются величина и фаза выходного сигнала Е дифференциально-трансформаторного преобразователя. Дифференциальные манометры. Для определения разности (перепада) давлений между двумя точками измерения в жидкой, газовой или паровой среде используют дифференциальные манометры. Особенно большое распространение они получили для измерения перепада давления в дроссельных расходомерах. Рис. 13.15. Пружинный электрический дистанционный манометр типа МЭД: 1 — трубчатая пружина; 2 — сердечник (плунжер); 3 — дифференциально-трансформаторный преобразователь; R], R2 — электрические сопротивления; р — импульс давления среды; Е — сигнал на выходе
Технические дифференциальные манометры по конструкции и принципу действия разделяются на поплавковые, мембранные, сильфонные, колокольные и кольцевые. Мембранные дифференциальные манометры типа ДМ (рис. 13.16) являются бесшкальными приборами с дифференциально-трансформаторным датчиком для дистанционной передачи показаний на вторичные приборы. Чувствительным элементом дифференциального манометра является мембранный блок, состоящий из сообщающихся мембранных коробок 16 и 17, изготовленных из бериллиевой бронзы или нержавеющей стали, ввернутых при помощи штуцеров 10 и 12 в разделительную диафрагму 11. Каждая мембранная коробка состоит из двух сваренных по краям гофрированных мембран. Мембранная коробка 16 расположена в нижней (плюсовой) камере прибора, а коробка 17 — в верхней (минусовой). Камеры образованы стальными крышками 13 и 18 и диафрагмой //, скрепленными болтами 14. Внутренние полости мембранных коробок заполняют через ниппель 15 дистиллированной водой, после чего открытый его конец заваривают. В средней части мембранной коробки 17 укреплен стержень 8, несущий стальной плунжер 7, находящийся внутри разделительной трубки 5 из немагнитной стали. На эту трубку надета индукционная катушка 6 датчика, закрытая колпаком 4, на котором расположен штепсельный разъем для подключения соединительных приборов от вторичного прибора. Рис. 13.16. Мембранный дифференциальный манометр типа ДМ: 1, 2, 3 — запорные вентили; 4 — колпак; 5— разделительная трубка; 6 — индукционная катушка; 7— плунжер; 8 — стержень; 9, 19 — соединительные трубки; 10, 12 — штуцеры; 11 — разделительная диафрагма; 13, 18 — крышки; 14 — болт; 15 — ниппель; 16, 17 — мембранные коробки
Под действием разности давлений между нижней и верхней камерами дифференциального манометра, передаваемой соединительными трубками 9 и 19 с запорными вентилями / и J, мембранная коробка 16 сжимается, вытесняя находящуюся в ней воду в коробку 17, которая, расширяясь, поднимает плунжер 7. Движение плунжера происходит до тех пор, пока перепад давления не уравновесится упругой деформацией мембранных коробок. Для уравнивания давлений в камерах прибора при проверке нуля служит вентиль 2.
