6.2.1. Особенности измерения давления и разности давлений

Погрешность измерения зависит от инструментальных погрешностей измерительных приборов, условий эксплуатации манометров, способов отбора давления и его передачи к прибора. При стабильном измеряемом давлении его значение должно составлять 3/4 диапазона измерения прибора, а для переменного давления - 2/3. Окраска - для предотвращения образования взрывоопасных смесей (кислород, водород - голубой, темно - зеленый).

Правила установки таких приборов - в ведомственных руководствах. Кратко- не делать торможения потока (заподлицо с внутренней стенкой), устанавливаются не в самой верхней и нижней точках. При использовании ртути необходимо использовать ловушки. Циклотроны, дроссели в подводящей арматуре используются для отделения пыли. Угол входа в трубку - 45⁰.

При t⁰ сред  70⁰C подводящая трубка вводится в кольцо (для охлаждения), пар для конденсации.

Агрессивные среды обычно исследуются с разделителем, мембранным или жидкостным. Жесткость мембраны  жесткости чувствительного элемента. Если разделитель жидкость - плотность должна значительно отличается от плотности измеряемой среды и не должна смешиваться с ней. Если плотность среды  - измерение производится выше с поверхностью раздела и манометром, если  - ниже.

При обработке данных необходимо учесть погрешности из-за разности плотностей или высот столбов. Не должно быть горизонтальных участков подводящих труб, наклон арматуры - 5⁰ . При измерении. разности давления воды и пара измерительные камеры должны быть заполнены водой.

Поверки обычно проводятся раз в год.

Внимание! Маслозаполнненые (грузопоршневые) манометры для поверки кислородных приборов и систем использовать нельзя.

6.3. Измерение уровня.

Играет важную роль при автоматизации технологических процессов, особенно если поддержание уровня связано с условиями безопасной работы оборудования.

Уровнемеры с визуальным отсчетом. При невысоком давлении среды высота уровня измеряется в стеклянной трубке. При повышенном давлении применяются плоские стекла, на поверхности которых нанесены вертикальные граненые канавки. Основным источником погрешности h является разница плотностей жидкости, вызываемая различием температур h = h₂- h₁ = h₂ (1-₂₁), где -₁ ,₂ плотности жидкости в резервуаре и указательном стекле.

Погрешность может достигать существенных значений, поэтому необходима либо теплоизоляция уровнемера, либо продувка его жидкостью из резервуара перед отсчетом.

Гидростатические уровнемеры. В них измерение уровня сводится к измерению давления Р = Нg. Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление измеряется дифманометром, называется дифманометрическим. Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление жидкости преобразуется в давление воздуха, называется пневмоуровнем. Разновидностью его является барботажный уровнемер, в котором воздух, подаваемый от постороннего источника барботирует через слой жидкости.

Дифманометрические уровнемеры. Рисунок 1.Дифманометр будет измерять перепад давлений р = р₁ - р₂ = (Н+h₁) g- h₂g. Если плотности жидкости в обеих трубках равны и если h₁ = h₂, то р = Нg. Видна зависимость от плотности. Необходимо также уровень во второй импульсной трубке поддерживать неизменным при изменении контролируемого уровня Н. Для этого ставится уравнительный сосуд. Напрямую с атмосферой - дифманометр соединять нецелесообразно т.к. перепад давления h₁ g будет искажать показания.

Для агрессивных жидкостей используют разделительное устройство. При этом дифманометр и импульсные трубки ниже разд. устройств заполняются неагрессивной жидкостью.

Для большего выравнивания температур и давлений (и уменьшения ошибки) в разных импульсных трубках используют двухкамерные уравнительные сосуды различных конструкций. Рис 5.4.1.2. комбинированный сосуд.

Такие уровнемеры отличаются механической прочностью, простотой, надежностью. Однако чувствительный элемент дифманометра находится в непосредственном контакте с контролируемой средой. Отсюда необходимы разделительные устройства. Барботажный пневмоуровнемер от этого недостатка свободен - единственный из гидростатических.

Поплавковые и буйковые уровнемеры. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости и по его положению можно определить уровень. V_ж = (GP_c)/ _ж g , где V_ж - объем погруженной части поплавка, G - сила тяжести поплавка, P_c - сила сопротивления поплавка, _ж - плотность жидкости. Выталкивающую силу за счет газа в случае поплавковых уровнемеров не учитывают из-за невысокого избыточного давления газа, в котором они обычно используются.

При изменении плотности жидкости  погрешность возникает  V_ж. Для ее уменьшения целесообразно уменьшение осадки поплавка.

Наибольшее распространение получили уровнемеры с механической связью поплавка с измерительной схемой: чаще рычагом, рейкой (диапазон измерений-до нескольких десятков см), реже тросом, лентой (диапазон измерений-до 12 м).

Достоинства: простота, большой диапазон измерения, широкий температурный диапазон, возможность измерений в вязких и агрессивных средах.

Недостатки: наличие поплавка в резервуаре, трудности с работой под давлением.

Буйковые уровнемеры работают на основе закона Архимеда. Массивное тело, частично погружено в жидкость и подвешено на пружине жесткостью С (Рис 5.4.2.). При увеличении на h уровня от нулевого положения увеличится выталкивающая сила, причем при подъеме увеличится его осадка, т.е. х h. Для статической характеристики дается уравнение х = h[1+С(_ж - _г) gS], S - площадь поперечного сечения буйка.

Буйковые уровнемеры могут использоваться для измерений уровней сжиженных газов с большой плотностью, контроля сред под давлением до 300 кгссм² и температуре до 400⁰С. Основная погрешность. - 1-1,5%.

Емкостные уровнемеры основаны на зависимости емкости конденсаторного преобразователя с одним или несколькими стержнями, частично введенными в жидкость. В зависимости от проводимости жидкости могут быть изолированы или нет электроды. Нашли широкое применение из-за дешевизны, простоты обслуживания, широкого диапазона температур (от криогенных до 200⁰С) и давлений до 60 кгссм². Недостатки: высокая чувствительность к изменению электрических свойств жидкости, непригодность к измерениям в вязких, кристаллизующихся, пленкообразующих жидкостях.

Индуктивные уровнемеры. При погружении катушки с током в ней создаются вихревые токи, магнитное поле которых направлено навстречу основному. Это означает, что индуктивность катушки изменилась. Применяют секционные индуктивные уровнемеры типа “Квант”, предназначенные для измерения уровня расплавленных металлов с температурой до 680⁰С.

Акустические уровнемеры. Чаще используют отражение ультразвука от границы раздела двух сред при прохождении через газ. Время прибытия t = 2(H-h)/c, где с- скорость звука в газе. Для устранения влияния изменения температуры газа используется автоматическая температурная компенсация. Уровнемер ЭХО-1 может иметь диапазоны измерения 0-1, 0-2, 0-3м, класс точности 2,5.

Термокондуктометрические уровнемеры. Протяженный резистор за счет разного теплообмена имеет разное сопротивление, по которому судят об уровне жидкости. Используются в основном в криогенной технике.