Ни одно современное здание не обходится без отопительной системы. А для ее стабильной и безопасной эксплуатации требуется точный контроль давления теплоносителя. Если давление в пределах гидравлического графика стабильное, то отопительная система работает нормально. Однако при ее повышении появляется риск разрыва трубопровода.

Понижение давления также может привести к таким негативным последствиям, как, например, образование кавитации, то есть в трубопроводе образуются пузырьки воздуха, которые, в свою очередь, могут вызвать коррозию. Поэтому поддерживать нормальное давление крайне необходимо, и благодаря манометру это становиться возможным. Помимо отопительных систем такие приборы применяются в самых различных областях.

Описание и назначение манометра

Манометр представляет собой прибор, измеряющий уровень давления. Существуют такие виды манометров, которые применяются в самых разных отраслях, и, разумеется, для каждой из них предназначен свой манометр. Для примера можно взять барометр - прибор, предназначенный для измерения давления атмосферы. Они широко применяются в машиностроении, в сельском хозяйстве, в строительстве, в промышленности и в других сферах.

Эти приборы измеряют давление, и это понятие растяжимое, по крайней мере, и у этой величины также есть свои разновидности. Чтобы ответить на вопрос о том, какое давление показывает манометр, стоит рассмотреть этот показатель в целом. Это величина, определяющая отношение силы, действующей на единицу площади поверхности, перпендикулярно этой поверхности. Практически любой технологический процесс сопровождается этой величиной.

Виды давления:

Для измерения каждого из перечисленных выше видов показателей существуют определенные типы манометров.

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

По назначению существуют такие виды манометров, как:

Устройство и принцип действия

Устройство манометра может иметь различную конструкцию в зависимости от вида и предназначения. Так, например, устройство, измеряющее напор воды, имеет довольно простую и понятную конструкцию. Она состоит из корпуса и шкалы с циферблатом, которая отображает значение. В корпусе имеется встроенная пружина трубчатая либо мембрана с держателем, трипко-секторным механизмом и упругий элемент. Прибор функционирует по принципу уравнивания давления за счет силы изменения формы (деформации) мембраны либо пружины. А деформация, в свою очередь, приводит в движение чувствительный упругий элемент, действие которого отображается на шкале с помощью стрелки.

Жидкостные манометры состоят из длинной трубки, которую наполняют жидкостью. В трубке с жидкостью находится подвижная пробка, на которую влияет рабочая среда, измерять силу напора следует в зависимости от перемещения уровня жидкости. Манометры могут предназначаться для измерения разницы, такие устройства состоят из двух трубок.

Поршневые - состоят из цилиндра и поршня, расположенного внутри. Рабочая среда, в которой измеряется давление воздействует на поршень и уравновешивается грузом некоторой величины. Когда показатель изменяется, поршень перемешается и приводит в действие стрелку, которая показывает значение давления.

Термопроводные состоят из нити накаливания, которые нагреваются, когда через них пропускается электрический разряд. Принцип работы таких приборов основан на снижении теплопроводности газа с давлением.

Манометр Пирани назван так в честь Марчелло Пирани, который впервые сконструировал устройство. В отличие от термопроводных, состоит из металлической проводки, которая также нагревается во время прохождения через нее тока и охлаждается под воздействием рабочей среды, а именно газа. При уменьшении давления газа снижается и эффект охлаждения, а температура проводки возрастает. Величина измеряется посредством измерения напряжения в проводе во время прохождения через нее тока.

Ионизационные являются самыми чувствительными устройствами, которые используются для вычисления малых давлений. Как следует из названия устройства, его принцип работы основывается на измерении ионов, которые образуются под воздействием электронов на газ. Количество ионов зависит от плотности газа. Однако ионы имеют очень нестабильную природу, которая напрямую зависит от рабочей среды газа или пара. Поэтому для уточнения применяются другой вид манометра Мак Леода. Уточнение происходит за счет сравнения показателей ионизационного манометра, с показаниями прибора Мак Леода.

Существует два вида ионизационных устройств: с горячим и холодным катодом.

Первый вид был сконструирован Баярдом Аллертом, состоит из электродов, которые работают в режиме триода, а в качестве катода выступает нить накала. Самый распространённый вид горячего катода - ионный манометр, в конструкции которого помимо коллектора, нити и сетки встроен небольшой ионный коллектор. Такие приборы очень уязвимы, они могут легко потерять калибровку, в зависимости от условий работы. Поэтому показания этих приборов всегда логарифмичны.

Холодный катод также имеет свои разновидности: интегрированный магнетрон и манометр Пеннинга. Их главное отличие заключается в положении анода и катода. В конструкции этих приборов нет нити накалывания, поэтому им для работы им требуется напряжение до 0,4 кВт. Использовать такие устройства не эффективно при низком уровне давления. Поскольку они могут просто не заработать и не включиться. Принцип их работы основан на выработке тока, что невозможно при полном отсутствии газа, особенно для манометра Пеннинга. Так как устройство работает только в определенном магнитном поле. Оно необходимо для создания нужной траектории движения ионов.

Маркировка по цвету

Манометры, измеряющие давление газа, имеют цветные корпуса, их специально окрашивают в различные цвета. Существует несколько основных цветов, которые используются для окрашивания корпуса. Как, например, манометры, которые измеряют давление кислорода, имеют корпус голубого цвета с условным обозначением О2, аммиачные манометры имеют корпус, окрашенный в желтый цвет, ацетиленовые - белого цвета, водородные - темно-зеленого, хлорные - серого. Приборы, измеряющие давление горючих газов, окрашиваются в красный цвет, а негорючих -черный.

Преимущества использования

В первую очередь, стоит отметить универсальность манометра, который заключается в возможности контролировать давление и поддерживать ее на определенном уровне. Во-вторых, устройство позволяет получить точные показатели нормы, так и отклонение от них. В-третьих, доступность практически любо человек может себе позволить приобрести данный прибор. В-четвертых, устройство способно работать стабильно и бесперебойно на протяжении длительного времени, и не требует специальных условий или навыков.

Использование таких устройств в таких областях, как медицина, химическая промышленность, машино- и автомобилестроение, морской транспорт и других требующих точного контроля давления, значительно облегчает работу.

Класс точности прибора

Манометров очень много, и каждому виду присваивается определенный класс точности согласно предписаниям ГОСТ, под которым понимается допустимая погрешность, выражающаяся в процентном отношении к диапазону измерений.

Существует 6 классов точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. У каждого типа манометра они также различаются. Приведенный выше список относится к рабочим манометрам. Для пружинных устройств, к примеру, соответствуют следующие показатели 0,16; 0,25 и 0,4. Для поршневых - 0,05 и 0,2 и так далее.

Класс точности имеет обратно пропорциональную зависимость от диаметра шкалы прибора и от типа прибора. То есть, если диаметр шкалы больше, то точность и погрешность манометра уменьшается. Класс точности условно принято обозначать следующими латинскими буквами KL также можно встретить и CL, которая указывается на шкале прибора.

Значение погрешности можно вычислить. Для этого используется два показателя: класс точности или KL и диапазон измерений. Если класс точности (KL) равен 4, то диапазон измерений составит 2,5 МПа (Мегапаскаль), а погрешность будет равна 0,1 МПа. Вычисляется по формуле произведение класса точности и диапазона измерений, деленное на 100 . Поскольку погрешность выражается в процентах, результат нужно переводить в проценты путем деления на 100.

Помимо основного вида, существует и дополнительная погрешность. Если для вычисления первого вида используются идеальные условия или натуральные величины, влияющие на особенности конструкции прибора, то второй вид напрямую зависит от условий. Например, от температуры и вибрации или других условий.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давле-ниями должны быть снабжены манометрами прямого действия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой.

Манометры должны иметь класс точности не ниже:

2,5 - при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа (25 кгс/cм 2);

1,5 - при рабочем давлении сосуда выше 2,5 МПа.

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы.

На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему персоналу.

Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавли-ваемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м - не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовой кран или заменяющее его устройство, позволяющее проводить периодическую проверку манометра с помощью контрольного.

Манометры и соединяющие их с сосудом трубопроводы должны быть защищены от замерзания.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

Отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки;

Просрочен срок поверки;

Стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

Разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал контрольных проверок.

Лекция 11

Маркировка, установка, крепеж сосудов, техническая

Документация

Маркировка сосудов

На каждом сосуде должна быть прикреплена табличка. Для сосудов наружным диаметром менее 325 мм допускается табличку не устанавливать. При этом все необходимые данные должны быть нанесены на корпус сосуда электрографическим методом.

На табличке должны быть нанесены:

Товарный знак или наименование изготовителя;

Наименование или обозначение сосуда;

Порядковый номер сосуда по системе нумерации изготовителя;

Год изготовления;

Рабочее давление, МПа;

Расчетное давление, МПа;

Пробное давление, МПа;

Допустимая максимальная и (или) минимальная рабочая температура стенки, °С;

Масса сосуда, кг.

Для сосудов с самостоятельными полостями, имеющими разные расчетные и пробные давления, температуру стенок, следует указывать эти данные для каждой полости.

Выбор шкалы манометра.

Необходимо знать:

1 Шкалы приборов по ГОСТу

2 Требования правил к манометрам (оптимальное показание манометра, если стрелка прибора при рабочем давлении находится во 2/3 шкалы).

Для решения задачи мы имеем формулу Ршк=3/2Рраб.

Например: Дано: Рраб=36кгс/см 2 . Определить Ршк?

Решение: Ршк = 3 36/2=54кгс/см 2 .

Выбираем ближайшую шкалу по ГОСТу в сторону увеличения. Это 60 кгс/см 2

Таким образом: Ршк=60

Требование к установке манометра

1. Шкала должна быть чётко видна.

2. Подход к манометру должен быть свободным.

3. В зависимости от высоты установки манометра выбирается диаметр прибора:

· до 2х метров - диаметр 100мм;

· от 2х до Зх метров - диаметр 160мм;

· свыше Зх метров - установка манометра запрещена.

4. Каждый манометр должен иметь отключающее устройство (Зх ходовой кран, вентиль или кран)

Правила обслуживания манометра .

Согласно технической инструкции производить посадку на «О»

Ведомственный осмотр 1 раз в 6 месяцев.

Государственная поверка- 1 раз в 12 месяцев.

Снимать и устанавливать манометры только при помощи ключа.

В случае пульсации давления необходимо принимать меры:

· при малой пульсации вваривается компенсатор;

· при большой пульсации используется специальное устройство - расширитель с двумя дросселями.

Существует три вида давления:

1. Барометрическое (атмосферное)- Рб;

2. Манометрическое (избыточное)- Рм;

3. Абсолютное Ра =Рб +Рм .

Приборы для измерения температуры

Классификация

· Жидкостные термометры;

· Манометрические термометры;

· Термопреобразователи сопротивления;

· Термоэлектрические преобразователи.

Единицы измерения температуры:

1. Системные единицы – К (Кельвин); (Т)

2. Внесистемные –С (Цельсия) (t)

3. ОК° = -273,15С°

Перевод внесистемных единиц в системные

Т = t+273,15

Жидкостные термометры : класс точности не ниже 1,5. Основаны на изменении объема жидкости от нагревания. Диапазон измерений от -190 до +600 С. Представляет собой закрытый стеклянный резервуар, соединённый с капилярной трубкой. В качестве жидкости используется ртуть, этиловый спирт, эфир.

Манометрические термометры состоят:

· 2 - термобаллон;

· 1 - капиллярная трубка;

· 6 - чувствительный элемент.

Принцип работы прибора основан: на зависимости давления жидкости или пара с жидкостью в замкнутой системе постоянного объема от температуры.

Бывают: 1 жидкостные – ТПЖ; 2 газовые – ТПГ, 3 парожидкостные ТПП. Диапазон измерения -160 -+750С 0

Термопреобразователи сопротивления.

Действие прибора основано на изменении сопротивления проводника от изменения температуры. Диапазон измерения от -260 до +1100 о С.

Термопреобразователь сопротивления устанавливают по месту. Работает со вторичным прибором:

Соединительные провода. Вторичный прибор (без вторичного прибора не работает) Vj ТСП - термометр сопротивления платиновый. ТСМ - термоприобразователь сопротивления медный.

Термоэлектрический преобразователь . Действие прибора основано на явлении термоэлектрического эффекта. При этом при изменении температуры изменяется ЭДС. Преобразователь термоэлектрический. Соединительные провода. Вторичный прибор ТХК - термоприобразователь хромель - копелевый. ТХА - термопреиобразователь хромель - алюмелевый. Диапазон измерений от-100"до +2200 о С.

0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0

60 100 160 250 400

600 1000 1600 кгс/см 2

Подбор манометров по разрешенному

рабочему давлению

На шкале манометра должна быть нанесена красная черта, соответствующая разрешенному рабочему давлению.

Красная черта ставится на 2/3

шкалы манометра.

Рис. 2.5. Красная черта манометра

Если нужно подобрать манометр по разрешенному давлению Р разр, то (2.8)

и подбирают ближайшее большее значение из манометрического ряда.

Пример

Подобрать шкалу манометра, если Р разр = 10 кгс/см 2

Такой шкалы нет, поэтому шкала выбирается от 0 до 16 кгс/см 2 .

Электроконтактные манометры

Они имеют электрическое контактное устройство, срабатывающее при достижении заданного давления и посылающее импульс в сигнальные устройства.

Манометр снабжен двумя контрольными стрелками с контактами. Контрольные стрелки устанавливают на «max» и «min» давления, а стрелка прибора, несущая контакты, перемещаясь, дает сигнал, если давление достигло значений, установленных контрольными стрелками.

ЭКМ - электроконтактный манометр (применяется для сигнализации параметров во взрывобезопасных помещениях);

ЭКВ - электроконтактный вакуумметр;

ВЭ-16рб- электроконтактный манометр, во взрывозащищённом исполнении.

Сильфонные манометры

МСС - манометр сильфонный самопишущий, предназначен для измерения давления и записи его на дисковой диаграммной бумаге.

Принцип действия МСС основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации сильфона.

Измеряемое давление поступает через штуцер в полость сильфонного механизма и вызывает перемещение дна сильфона, которое через передаточный механизм передается на перо прибора. Внутренняя полость сильфона связана с атмосферой.

Рис.2.6 Сильфонный манометр МСС

Предел измерения давления зависит от толщины стенок, размера и количества гофр сильфона, а также от металла, из которого он изготовлен.

Сильфонные приборы делятся на показывающие и самопишущие. Они могут быть с пневматическим выходным сигналом, с сигнальным устройством, с записью одного или 2-х давлений, с пневматическим регулирующим устройством.

Манометры МСС используются для непосредственного измерения давления и как вторичные приборы. Если МСС используют для непосредственного измерения давления, то их подключают прямо к трубопроводу или аппарату.

Они имеют следующие пределы измерения:

0 ¸ 0,25; 0 ¸ 0,4; 0 ¸ 0,6; 0 ¸ 1; 0 ¸ 1,6; 0 ¸ 2,5; 0 ¸ 4 кгс/см 2 .

Если МСС применяют, как вторичный прибор, то их подключают к аппарату или трубопроводу через первичный прибор.

В этом случае МСС имеют пределы измерения от 0,2 до 1 кгс/см 2 .

В самопишущих манометрах вращение диаграммы может осуществляться с помощью часового механизма или синхронного двигателя. Приборы с часовым механизмом используют во взрывоопасных помещениях.

На диаграмме нанесен отсчет времени, при помощи которого можно определить измеряемое давление относительно времени работы технологического оборудования. Дисковая диаграммная бумага совершает один оборот за сутки, затем ее заменяют новой.

6.41. КИП и А, расположенные на щитах управления, должны быть снабжены надписями, определяющими их назначение. Манометры и другие КИП и А должны быть установлены так, чтобы они были хорошо видны с рабочих мест и иметь красную черту по делению, соответствующему предельно допустимому рабочему давлению. Манометры на газопроводах и аппаратах с давлением, равным или более 10 МПа должны иметь резиновые пробки (заглушки) для предохранения корпуса от разрушения в случае пропуска газа в трубки Бурдона или же защитное устройство из оргстекла, предохраняющее обслуживающий персонал от осколков в случае его разрушения.

Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 5 июня 2003 г. N 56)

3.5.1.19. Манометры должны выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На циферблате манометров должна быть нанесена красная черта или укреплена красная пластинка на стекле манометра через деление шкалы, соответствующее разрешенному рабочему давлению. Манометр, установленный на высоте от 2 до 5 м от уровня площадки для наблюдения за ним, должен быть диаметром не менее 160 мм.

ПРАВИЛА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ ВРД 39-1.10-006-2000*

9.1.29 На шкалах стационарных измерительных приборов должна быть нанесена красная черта, соответствующая предельно допустимому значению измеряемой величины.

9.4.18. На шкалы наиболее ответственных стационарных измерительных приборов, не имеющих соответствующих ограничительных индикаторов, следует наносить красные риски предельных значений контролируемого параметра . Перечень таких приборов утверждается главным инженером объекта.

ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

5.3.4. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

ПОЛОЖЕНИЕ ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
ВРД 39-1.10-069-2002

3.1.48. На всех манометрах должна быть нанесена красная метка, показывающая максимально допустимое рабочее давление газа.

Правила эксплуатации и безопасности обслуживания средств автоматизации и вычислительной техники в газовой промышленности. 1983 г.

3.92 На шкалах стационарных электроизмерительных приборов должна быть нанесена красная черта, соответствующая номинальному значению измеряемой величины .

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

3.8.15. Максимальное рабочее давление, измеряемое прибором, должно быть в пределах 2/3 максимума шкалы при постоянной нагрузке, 1/2 максимума шкалы - при переменной. Минимальное давление рекомендуется измерять в пределах не менее 1/3 максимума шкалы.

Верхний предел шкалы регистрирующих и показывающих термометров должен быть равен максимальной температуре измеряемой среды. Верхний предел шкалы самопишущих манометров должен соответствовать полуторакратному рабочему давлению измеряемой среды.

Минимальный расход измеряемой среды, учитываемый расходомерами переменного перепада давления, должен быть не меньше 30% максимума шкалы.