Измерение давлений и разряжений назначение и классификация приборов

Реферат

Автоматическое управление в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. Автоматическое управление широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья. Система автоматического управления поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для Систем автоматического управления операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. Система автоматического управления функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса.

Наиболее ответственными элементами системы автоматического управления являются датчики, от исправной работы которых зависит функционирование всей системы. Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений. В комплексах управляющихся при помощи гидравлических и пневматических систем главное значение имеют датчики давления.

Измерение давлений и разряжений назначение и классификация приборов

Давление является одним из параметров, характеризующих работу технологических объектов и ход технологических процессов.

При управлении процессами, переходящими в гидросистемах, давление является одним из параметров, определяющих характер функционирования технологических объектов. Давление определяется силой, приходящейся на единицу поверхности. При определении величины давления принято различать абсолютное давление, или полное, и избыточное давление, или относительное. Такое различие в определении давления вызвано тем, что все процессы, происходящие в природе, находятся под воздействием атмосферного давления.

3 стр., 1290 слов

Классификация систем автоматического управления и регулирования. ...

... управления, по которому САУ подразделяются на системы, неприспосабливающиеся к изменяющимся условиям работы объекта регулирования и приспосабливающиеся (или адаптивные) системы. Рис. 1.7. Классификация систем автоматического управления и регулирования ... Принцип управления по внешнему возмущению В структуре обязательны датчики возмущения. Система описывается передаточной функцией разомкнутой системы. ...

Абсолютным давлением называется давление, отсчитываемое от абсолютного нуля. Оно равно сумме давлений:

Рабс = Ризб + Ратм.

Абсолютное давление газа меньшее атмосферного называется вакуумом (или вакуумметрическим давлением), т. е.:

Рвак = Ратм – Рабс.

  • В технике обычно измеряют избыточное давление. Это объясняется тем, что приборы, если они не изолироваиы от атмосферы, могут показывать только избыточное давление.

В Между народной системе единиц за единицу давления принят Паскаль (Па) — давление, которое испытывает 1 м 2 плоской поверхности под действием равномерно распределенной, перпендикулярной к этой поверхности силы в 1 Н. Кратными единицами давления являются килопаскаль (кПа), мегапаскаль (МПа) и др.

По назначению все приборы для измерения давления можно разделить на следующие группы: манометры избыточного давления для измерения разности между абсолютным и атмосферным давлением; манометры абсолютного давления для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля; вакуумметры, предназначенные для измерения абсолютного давления ниже атмосферного (разрежение); мановакуумметры предназначенные для измерения избыточного давления и разрежения; дифференциальные манометры (дифмаиометры) для измерения разности двух давлений, ин одно из которых не является давлением окружающей среды; барометры — манометры абсолютного давления, предназначенные для измерения давления атмосферы.

По принципу действия приборы для измерения давлеиия и разрежения можно разделить на следующие группы: жидкостные манометры, в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости, грузопоршневые манометры, в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением, создаваемым массами поршня и грузов; деформационные манометры, в которых измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругого чувствительною элемента или развиваемой им силе; электрические манометры, действие которых основано на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления; радиоактивные манометры, в которых измеряемое давление вызывает соответствующее изменение ионизации, производимой излучениями или рекомбинацией ионов.

Жидкостные и поршневые манометры применяются преимущественно для проверки и градуировки приборов, а также при лабораторных исследованиях. Использование их в производственной практике весьма ограничено.

Деформационные манометры

Преимуществом деформационных манометров являются: портативность, надежность применения в условиях тряски, толчков и большой диапазон измерения от десятков до десятков тысяч Па. По типу чувствительного элемента, применяемого в приборе различают: трубчато — пружинные, многовитковые (геликоидальные), мембранные, сильфонные и апероидные манометры.

Деформационные приборы для измерения давления и разрежения в различных производственных процессах изготовляют как образцовые, так и рабочие.

Трубчато-пружиниые манометры

В трубчато-пружинном манометре упругим чувствительным элементом является трубчатая пружина. Схема устройства трубчато-пружинного манометра приведена на рис.1

Рис.1. Схема устройства трчбчато-пружинното манометра

7 стр., 3063 слов

Курсовые работы датчик давления

... Рисунок 1.3 Схема конструкции датчика ДДИ-20 Отличие от манометра В отличие от датчика давления, манометр -- прибор, предназначенный для измерения (а не просто преобразования) давления. В манометре от давления зависят показания прибора, которые ...

Упругий элемент этого прибора представляет собой согнутую по кругу полую трубку 5, имеющую в сечении форму эллипса или удлиненного овала. Одни конец этой трубки впаян; в держатель 11, второй конец заглушён пробкой 9. Держатель прикреплен к корпусу 4 манометра винтами и имеет выступающий из корпуса штуцер 1 с резьбой, посредством которого подсоединяют прибор к измеряемой среде. Внутри штуцера имеется канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки 5. В верхней части держателя расположена площадка, на которой смонтирован передаточный механизм. Свободный конец трубки шарнирно соединен с поводком 10, второй конец которою также шарнирно связан с зубчатым сектором 8. Сектор может свободно вращаться вокруг оси, проходящей через его середину и фиксированной в отверстиях нижней и верхней пластин механизма 7.

Сектор 8 зубчатым зацеплением соединен с трибкой (маленький шестерней), не видимой на рисунке трибка жестко сидит на оси, проходящей через те же пластины, что и ось сектора.

Чтобы избежать мертвого хода, к трибке присоединен упругий металлический волосок 6, другой конец которого крепится к какой-либо неподвижной части манометра. Таким образом, трибка всегда прижата к сектору силой упругости волоска, поэтому в зацеплении нет зазоров, которые являются причиной мертвого хода. На ось трибки плотно насажена стрелка 2. Под действием давления трибка раскручивается и тянет поводок, который поворачивает сектор 8 вокруг оси. Поворачиваясь, сектор вращает трибку с насаженной на ее ось стрелкой, указывающей на шкале величину измеряемого давления.

Манометр регулируют изменением длины поводка и перемещением точки его соединения с хвостовиком сектора. Трубчатая пружина при увеличении давления распрямляется по следующим причинам. С повышением давления пружина в поперечном сечении стремится раздуться (рис.1, б).

При этом малая ось эллипса увеличивается, в то время как длина пружины остается неизменной. Это вызывает раскручивание ее. Принцип работы трубчатой пружины понятен из следующих рассуждений. Введем обозначения: а до деформации , соответственно после деформации. Поскольку при малом раскручивании трубки можно принять, что длина ее при деформации остается неизменной, то справедливым будет равенство . Вычитая из первого равенства второе, получаем

Обозначим — малую ось эллипса трубки до и после деформации соответственно .

Тогда равенство примет вид

Так как по принятому условию , то, следовательно, , т. е. трубчатая пружина с увеличением давления будет распрямляться.

Пологая, что

получаем

Решая уравнение относительно , получаем

формулы следует, что будет тем больше, чем больше первоначальный угол закручивания и чем меньше малая ось эллипса. Пружина круглого сечения с увеличением внутреннего давления распрямляться не будет, так как для нее = 0, следовательно, и будет равно нулю.

В зависимости от назначения пружинные манометры делятся на образцовые, контрольные и технические (общего назначения и специальные).

По конструкции эти манометры мало отличаются друг от друга. Основное отличие этих манометров — качество упругого элемента (трубчатой пружины) и различная тщательность отделки деталей прибора.

Образцовые манометры являются приборами 3-го разряда и предназначены для поверки контрольных и технических манометров, а также для точных измерений. Допустимая погрешность 0,2 и 0,35%. Чувствительность 0,04—0,05% от предельного значения шкалы. Шкала круговая, чаще в угловых градусах, иногда именованная.

12 стр., 5649 слов

Средства измерения давления

... преобразователь. Именно о средствах измерения давления пойдет речь в этом реферате. 1. История изобретения и развития жидкостного манометра Вопросы водоснабжения для человечества всегда ... значения на расстояние. 2.1 Двухтрубные жидкостные манометры Двухтрубные жидкостные манометры. Для измерения давления и разности давлений используют двухтрубные манометры и дифманометры с видимым уровнем, часто ...

Контрольные манометры служат для поверки рабочих технических манометров на месте их установки (в рабочем состоянии, без монтажа).

Допустимая погрешность этих манометров ±1,0%.

Технические манометры общего назначения служат для измерения давлений нейтральных взрывобезопасных некристаллизирующихся жидкостей и газов с температурой и пределах от -20 до I+60 0 С.

Отечественная промышленность выпускает манометры для измерения давлений и разрежений, вакуумметры и мановакууометры.

Устройство вакуумметра аналогично устройству манометра. Разлнчне заключается в меньшей упругости пружины, при разрежении пружина скручивается и стрелка вакуумметра движется против часовой стрелки. На шкале вакуумметра нулевая отметка справа.

Мановакуумметры предназначены дли измерения переменных давлений, которые могут быть больше и меньше атмосферного. На шкале мановакууометра нуль в средней части. Делениям шкалы вправо от нуля соответствуют единицы давления, деления шкалы слево от нуля указывают разрежение. Деления манометрической части шкалы соответствуют единицам давления и выражены в Па (или кгс/см 2 ); делениям вакуумметрической части «шкалы» соответствуют разрежения давлений и выражены в мм рт. ст. На шкалах могут быть нанесены отметки, соответствующие максимальному рабочему давлению. В манометрах, устанавливаемых на котельных установках, такая отметка в виде красной черты наносится против максимально допустимого давления, разрешенного инспекцией котлонадзора. Для фиксирования максимального давления в манометрах иногда ставят контрольную

Для сигнализации заданной величины контролируемого давления выпускаются контактные манометры. В отличие от обычно показывающего манометра в этом приборе имеются два электрических контакта, которые замыкаются при определенных заданных величинах давления, передавая при этом по проводам соответствующий сигнал. Пределы, при которых подаются сигналы, устанавливаются перемещением контактных стрелок с помощью двух головок, выведенных наружу через стекло и помещенных над осью вращения стрелки прибора. Электрическая часть контактных манометров может питаться постоянным или переменным током. Для безопасности корпус контактного манометра имеет особую клемму, которая должна быть соединена с землей.

Манометр с многовитковой (геликоидальной) пружиной

Винтовая трубчатая пружина (геликоидальная) представляет собой полую спиральную трубку с витками, расположенными по винтовой линии. В сечении эта пружина имеет форму эллипса или удлиненного овала.

Самопишущие манометры с винтовой трубчатой пружиной предназначены для измерения и записи давления жидкости, пара и газов и относятся к группе технических манометров. Устройство самопишущего манометра с геликоидальной пружиной показано на рис.2.

Рис.2. Манометр с многовитковой

(геликоидальной) пружиной

Измеряемое давление подводится к штуцеру 2, закрепленному в нижней части корпуса прибора (не показанного на рисунке), и через капиллярную трубку 1 воздействует на геликоидальную пружину 5.

3 стр., 1392 слов

Специфика формирования технологической части дипломного проекта

... с ограничением сроков реализации и оформления результатов. Роль технологической части дипломной работы Технологический раздел дипломной работы играет важнейшую роль в подготовке и оценке новоиспеченного специалиста. ... цикла и пр.). Какие источники информации кладут в основу технологической части дипломной работы? Технологическая часть ВКР представлена в виде всевозможных расчетов, схем и графиков, ...

Один конец пружины припаян к угольнику, который крепится к корпусу, другой — соединен с осью 6. При повышении давления свободный конец пружины перемещается в направлении, показанном стрелкой, и вращает ось 6. Вращение оси через закрепленный на ней рычаг 7 и тягу 10 передается рычагу 4, жестко сидящему на одной оси со стрелкой 3. Таким образом, изменение давления перемещает на пропорциональный угол стрелку 3, на конце которой закреплено перо 11. Перо записывает изменения давления на диаграммном бланке 12, перемещаемом часовым механизмом или синхронным электродвигателем СД-60. На рычаге 7 имеется ползун 8 с винтом 9. Вращением винта 9 при регулировке прибора можно изменять размах стрелки 3 при одном и том же значении измеряемого параметра.

Мембранные манометры

В мембранном манометре упругим чувствительным элементом пишется мембрана (упругая пластина) или мембранная коробка. Устройство мембранного манометра показано на рис.3.

Рис.3. Мембранный манометр

Давление, подаваемое на штуцер 1, действует на мембрану 3, зажатую между крышками 2 и 10 корпуса. Под действием давления мембрана прогибается, и прогиб ее через толкатель 4, рычаг 9, и сектор 8, расположенные в корпусе 7 приводит к пропорциональному угловому перемещению стрелки 6. При этом стрелка по шкале 5 показывает значение измеренного давления.