Способы измерения физических давлений

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

1.3. Методы и средства измерения давления

Методы измерения давления во многом предопределяют как принци­пы действия, так и конструктивные особенности средств измерений. В этой связи в первую очередь следует остановиться на наиболее общих ме­тодологических вопросах техники измерения давления.

Давление, исходя из самых общих позиций, может быть определено как путем его непосредственного измерения, так и посредством измере­ния другой физической величины, функционально связанной с измеряе­мым давлением.

В первом случае измеряемое давление воздействует непосредствен­но на чувствительный элемент прибора, который передает информацию о значении давления последующим звеньям измерительной цепи, преоб­разующим ее в требуемую форму. Этот метод определения давления яв­ляется методом прямых измерений и получил наибольшее распростране­ние в технике измерения давления. На нем основаны принципы действия большинства манометров и измерительных преобразователей давления.

Во втором случае непосредственно измеряются другие физические величины или параметры, характеризующие физические свойства изме­ряемой среды, значения которых закономерно связаны с давлением (температура кипения жидкости, скорость распространения ультразву­ка, теплопроводность газа и т. д.). Этот метод является методом косвен­ных измерений давления и применяется, как правило, в тех случаях, ког-

да прямой метод по тем или иным причинам неприменим, например, при измерении сверхнизкого давления (вакуумная техника) или при изме­рении высоких и сверхвысоких давлений.

Методологически не менее важен и вопрос о способе, которым сред­ство измерений воспроизводит единицу давления, что непосредственно сказывается на его функциональных возможностях.

Давление является производной физической величиной, определяе­мой тремя основными физическими величинами — массой, длиной и вре­менем. Конкретная реализация значения давления зависит от способа воспроизведения единицы давления. При измерении по формуле (1.1) давление определяется силой и площадью, а по формуле (1.6) —длиной, плотностью и ускорением. Методы определения давления, основанные на измерении указанных величин, являются абсолютными (фундамен­тальными) методами и применяются при воспроизведении единицы дав­ления эталонами грузопоршневого и жидкостного типа, а также позволя­ют, при необходимости, производить аттестацию образцовых средств измерений.

Относительный метод измерений, в отличие от абсолютного, основан на предварительном исследовании зависимости от давления физических свойств и параметров чувствительных элементов средств измерения дав­ления при методах прямых, измерений или других физических величин и свойств измеряемой среды — при методах косвенных измерений. На­пример, деформационные манометры перед их применением для изме­рения давления должны быть сначала отградуированы по образцовым средствам измерений соответствующей точности.

Помимо классификации по основным методам измерений и видам давления, средства измерений давления классифицируют по принципу действия, функциональному назначению, диапазону и точности измере­ний.

Наиболее существенный классификационный признак — принцип действия средства измерения давления, в соответствии с ним и построе­но дальнейшее изложение.

Современные средства измерений давления представляют собой измерительные системы, звенья которых имеют различное функциональ­ное назначение. Обобщенные блок-схемы манометров и измерительных преобразователей давления приведены соответственно на рис. 3, а и б. Важнейшим звеном любого средства измерения давления является его чувствительный элемент (ЧЭ), который воспринимает измеряемое дав­ление и преобразует его в первичный сигнал, поступающий в измеритель­ную цепь прибора. С помощью промежуточных преобразователей сигнал от. ЧЭ преобразуется -в показания манометра или регистрируется им, а в измерительных преобразователях (ИПД) — в унифицированный вы­ходной сигнал, поступающий в системы измерения, контроля, регулиро­вания и управления. При этом промежуточные преобразователи и вто­ричные приборы во многих случаях унифицированы и могут приме­няться в сочетании с ЧЭ различных типов. Поэтому принципиальные особенности манометров и ИПД зависят, в первую очередь, от типа ЧЭ.

К контрольному вопросу № 1

Итак, Вы решили, что размер единицы давления зависит от вида измеряемого давления. Вы ошиблись. Повторите заново разд. 1.1 и 1.2.

Обратите внимание на то, что давление как физическая ве­личина не зависит от начала его отсчета. В то же время иногда к обозначению единицы давления добавляют буквенный индекс, указывающий на вид давления, который измеряется данным манометром. Например, для единицы давления psi (фунт на кв. дюйм): psi с— абсолютное давление; psi g — избыточное дав­ление; psi d — разность давлений.

По принципу действия ЧЭ средства измерения1 давления можно разделить на следующие основные группы.

1. Средства измерения давления, основанные на прямых абсолютных
методах: поршневые манометры и ИПД,в том числе и грузопоршневые
манометры, манометры с нецилиндрическим неуплотненным поршнем,
колокольные, кольцевые и жидкостные манометры.

В первых трех манометрах метод измерений реализуется уравнением (11), основанным на определении величины давления по отношению си­лы к площади; в жидкостных манометрах — уравнением (1.6), основан­ным на уравновешивании давления столбом жидкости.

2. Средства измерения давления, основанные на прямых относитель­
ных методах: деформационные манометры и ИПД, в том числе и с сило­
вой компенсацией; полупроводниковые манометры и ИПД; манометры

других типов, основанные на изменении физических свойств ЧЭ под дей­ствием давления.

3. Средства измерения давления, основанные на методах косвенных измерений: установки и приборы для определения давления по результа­там измерения других физических величин: установки и приборы для определения давления по результатам измерения параметров физических свойств измеряемой среды (термопарные и ионизационные вакууммет­ры, ультразвуковые манометры, вязкостные вакуумметры и др.) .

К контрольному вопросу № 1

Ответив нет, Вы показали понимание физической сущности термина „давления». Продолжайте изучение дальнейших глав учебника.

Следует отметить, что абсолютные методы измерений, заложенные в поршневых и жидкостных манометрах, во многих случаях на практике не реализуются. Например, жидкостные манометры, исключая первичные эталоны, градуируются и поверяются не абсолютным, а относительным методом, путем их сличения с образцовыми средствами измерений соот­ветствующей точности..

Источник

Приборы, методы и способы измерения давления

Классификация приборов для измерения давления по типу чувствительного элемента. Методы и конструктивные особенности средств измерения давления. Класс точности приборов. Их виды: манометр, вакуумметр, напоромер, дифманометр, тягонапоромер и барометр.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	13.05.2013
Размер файла	211,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО образования и науки российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский Государственный Университет Технологии и Управления»

Реферат на тему:

Приборы, методы и способы измерения давления

давление прибор манометр барометр

Давление характеризует состояние сплошной среды и является диагональной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды давление не зависит от ориентации. Давление можно считать также мерой запасённой в сплошной среде потенциальной энергии на единицу объёма и измерять в единицах энергии, отнесённых к единице объёма.

Измерение давления необходимо практически в любой области науки и техники как при изучении происходящих в природе физических процессов, так и для нормального функционирования технических устройств и технологических процессов, созданных человеком. Давление определяет состояние веществ в природе (твердое тело, жидкость, газ). Чрезвычайно многообразно применение давления в науке, технике и производстве. Давление характеризует напряженное состояние жидкостей и газов в условиях всестороннего сжатия и определяется частным от деления нормальной к поверхности силы на площадь этой поверхности

Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры.

1. Классификация приборов для измерения давления по типу чувствительного элемента

По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы:

1) приборы с трубчатой пружиной, или собственно пружинные;

2) мембранные приборы, у которых упругим элементом служит мембрана, анероидная или мембранная коробка, блок анероидных или мембранных коробок;

3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной;

4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном);

2. Определение понятия «давление», точное измерение давления и соотношение между ними

Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность протекания процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц.

Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление Pа — параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление рипредставляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т. е. давлением окружающей среды):

Если абсолютное давление ниже барометрического, то

где Pв — разрежение.

Единицы измерения давления: Па (Н/м2); кгс/см 2 ; мм вод. ст.; мм рт.ст.

3. Классификация приборов для измерения давления и разрежения

Приборы для измерения давления подразделяются на:

а) манометры — для измерения абсолютного и избыточного давления;

б) вакуумметры — для измерения разряжения (вакуума);

в) мановакуумметры — для измерения избыточного давления и вакуума;

г) напоромеры — для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0,04 МПа);

д) тягомеры — для измерения малых разряжений (верхний предел измерения до 0,004 МПа);

е) тягонапорометры — для измерения разряжений и малых избыточных давлений;

ж) дифференциальные манометры — для измерения разности давлений;

з) барометры — для измерения барометрического давления атмосферного воздуха.

Рис. 3. Напоромер

4. Методы измерения давления

Методы измерения давления во многом предопределяют как принципы действия, так и конструктивные особенности средств измерений. В этой связи в первую очередь следует остановиться на наиболее общих методологических вопросах техники измерения давления. Давление, исходя из самых общих позиций, может быть определено как путем его непосредственного измерения, так и посредством измерения другой физической величины, функционально связанной с измеряемым давлением.

В первом случае измеряемое давление воздействует непосредственно на чувствительный элемент прибора, который передает информацию о значении давления последующим звеньям измерительной цепи, преобразующим ее в требуемую форму. Этот метод определения давления является методом прямых измерений и получил наибольшее распространение в технике измерения давления. На нем основаны принципы действия большинства манометров и измерительных преобразователей давления.

Во втором случае непосредственно измеряются другие физические величины или параметры, характеризующие физические свойства измеряемой среды, значения которых закономерно связаны с давлением (температура кипения жидкости, скорость распространения ультразвука, теплопроводность газа и т.д.). Этот метод является методом косвенных измерений давления и применяется, как правило, в тех случаях, когда прямой метод по тем или иным причинам неприменим, например, при измерении сверхнизкого давления (вакуумная техника) или при измерении высоких и сверхвысоких давлений.

Методологически не менее важен и вопрос о способе, которым средство измерений воспроизводит единицу давления, что непосредственно сказывается на его функциональных возможностях.

Относительный метод измерений, в отличие от абсолютного, основан на предварительном исследовании зависимости от давления физических свойств и параметров чувствительных элементов средств измерения давления при методах прямых, измерений или других физических величин и свойств измеряемой среды — при методах косвенных измерений. На пример, деформационные манометры перед их применением для измерения давления должны быть сначала отградуированы по образцовым средствам измерений соответствующей точности.

Помимо классификации по основным методам измерений давлений и видам давления, средства измерений давления классифицируют по:

· диапазону и точности измерений.

5. Класс точности приборов

Обобщенной характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность, значение которых устанавливается в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств. Например, класс точности вольтметра характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонением от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других влияющих факторов.

В настоящее время в нашей стране используются два вида классов точности:

1) по абсолютным погрешностям (порядковые номера классов);

2) по относительным погрешностям. В последнем случае класс точности — это отношение абсолютной погрешности Д к диапазону шкалы прибора, выраженное в процентах.

Государственными стандартами для разных приборов установлены различные классы точности. Класс точности обозначается на циферблате прибора либо в паспорте прибора.

Согласно ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) классы точности выбираются из ряда:

Средства измерений с двумя и более шкалами могут иметь соответственно два и более классов точности.

Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и т. д. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па).

В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.

Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах.

1. Иванова Г.М., Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов, Изд. МЭИ, 2005. — 460с.

2. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы, 1978 г.

3. Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А. А. Измерительная техника: Учеб. пособие для техн. Вузов. — М.: Высш. шк., 1991

4. Хансуваров К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара: Учебное пособие для техникумов — М.: Издательство стандартов, 1990

5. Технические измерения и приборы. Ч. 1. Измерение теплоэнергетических параметров: Учеб. Пособие. — Ангарск: АГТА, 2000

6. Поздняк В. Статья «Вопросы проектирования, выбора и эксплуатации датчиков давления для технологических процессов». — Челябинск: Журнал «Электронные компоненты», №9, 2004

7. Фарзане Н.Г., Илясов П.В., Азимзаде А.Ю. Технологические измерения и приборы. Учебник. Москва. Высшая школа.1989.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общие сведения о измерениях и контроле. Физические основы измерения давления. Классификация приборов измерения и контроля давления. Характеристика поплавковых, гидростатических, пьезометрических, радиоизотопных, электрических, ультразвуковых уровнемеров.

контрольная работа [32,0 K], добавлен 19.11.2010

Преобразователи температуры с унифицированным выходным сигналом. Устройство приборов для измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве. Государственные промышленные приборы и средств автоматизации. Механизм действия специальных приборов.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.02.2015

Соотношение между единицами измерения давления. Приборы для измерения давления. Жидкостные приборы с видимым уровнем. Схема микроманометра. Сведения и основные свойства упругих чувствительных элементов. Плоская мембрана и ее статическая характеристика.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.08.2013

Исследование видов и единиц измерения давления жидкой или газообразной среды. Изучение классификации манометров. Описания жидкостных приборов. Обзор действия пьезоэлектрических манометров. Установка и использование измерительных преобразователей давления.

презентация [1,5 M], добавлен 22.07.2015

Общее описание приборов. Измерение давления. Классификация приборов давления. Особенности эксплуатации Индивидуальное задание. Преобразователь давления Сапфир-22-Еx-М-ДД. Назначение. Устройство и принцип работы преобразователя. Настройка прибора.

практическая работа [25,4 K], добавлен 05.10.2008

Назначение нефтеперекачивающей станции. Система механического регулирования давления. Функциональная схема автоматизации процесса перекачки нефти. Современное состояние проблемы измерения давления. Подключение по электрической принципиальной схеме.

курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.06.2014

Характеристика методов измерения и назначение измерительных приборов. Устройство и применение измерительной линейки, микроскопических и штанген-инструментов. Характеристика средств измерения с механическим, оптическим и пневматическим преобразованием.

курсовая работа [312,9 K], добавлен 01.07.2011

Источник