close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

11. Приборы для измерения давления

код для вставки
Давлением р жидкости, газа или твердого тела, т.е. среды или вещества,
называют силу, равномерно действующую на площадь поверхности.
В молекулярно-кинетической теории газа давление рассматривается как
результат ударов молекул о стенки сосуда. Давление связано со средней
кинетической энергией поступательного движения молекул m*v /2 и их числом
N в объеме V следующей известной формулой:
р = N*m*v2/(3V),
На практике теплотехнических измерений наиболее
часто используют понятия давления: абсолютного
рабс, избыточного ризб и вакуумметрического рв,
различие которых состоит в их отношении к
атмосферному (барометрическому) давлению ратм.
Абсолютное давление, под которым подразумевают
суммарное давление, воздействующее на вещество,
определяется суммой атмосферного (барометрического) и избыточного
давлений:
Рабс =Ратм + Ризб
Соответственно избыточное давление представляет собой разность
между абсолютным и атмосферным:
Ризб = Рабс - Ратм
Приборы, измеряющие избыточное давление, в действительности
являются измерителями разностного (дифференциального) давления. На
чувствительный элемент, например трубчатую пружину, точнее на ее
внутреннюю полость, воздействует измеряемое давление. Это приводит к
изменению ее положения. В это время снаружи такому сдвигу
противодействует атмосферное давление. В результате на шкале прибора
отображается разница между измеряемым — абсолютным — давлением и
давлением внешнего окружения — атмосферным.
Вакуумметрическое давление (вакуум) — давление разряженного газа
— определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением,
которое ниже атмосферного:
Рв = Рабс - Ратм
Соответственно численное значение вакуумметрического давления
указывается со знаком «минус».
Термин «давление» включает понятия «напор» и «тяга», которые
приняты только в нашей стране и для которых характерно измерение
избыточного и вакуумметрического давлений низких значений, т.е.
положительного и отрицательного его значений.
Приборы, предназначенные для измерения положительного избыточного
давления, называют манометрами, а приборы, измеряющие отрицательное
1
избыточное давление (разрежение)—вакуумметрами. Универсальные приборы
называют мановакуумметрами.
Единицы измерения
В единой международной системе единиц (система СИ), начавшей действовать
в нашей стране в соответствии с ГОСТ 8.417-81 с 1 января 1982 г., принята
основная единица давления — ньютон на квадратный метр (Н/м2 , N/m2 ),
названная паскалем (Па).
Традиционная единица системы МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м2 ) еще
встречается в эксплуатируемых в настоящее время манометрических приборах.
Многие предприятия традиционно используют такие внесистемные единицы
давления, как: килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2 , kgf/cm2 ),
часто называемая технической атмосферой (ат, atm); миллиметр водяного
столба (мм вод. ст., mm Н20, mm WS) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.,
mmHg, torr). При использовании для измерения давления столба жидкости
(жидкостные манометры) последний должен быть отнесен к параметрам воды
при 4 °С, а ртуть — при О °С и нормальном ускорении свободного падения.
Для измерения давления и разрежения используют одинаковые единицы
измерения.
Кроме технической одной из первых установленных единиц давления
была физическая атмосфера. Значение физической атмосферы определяется
следующим образом: если заполнить ртутью трубку, запаянную с одного конца,
длиной около 1 м и установить ее вертикально открытым концом в чашу с
ртутью, то уровень столба ртути в трубке будет превышать уровень ртути на
760 мм. Это означает, что нормальное атмосферное давление уравновешивается
давлением столба ртути высотой в 760 мм. Эта единица давления получила
название ≪физическая атмосфера≫. За более мелкую единицу был принят 1 мм
рт. ст.
Единица измерения бар (1 бар =10 Па = 1,0197 кгс/см ), получившей
широкое распространение во многих странах Западной Европы и принятой в
измерении давления европейскими нормами за основную.
В ряде случаев импортные приборы могут быть отградуированы в psi,
определяемой как фунт (0,4536 кгс) на квадратный дюйм (6,452 см ), а также в
psf — фунт на квадратный фут (923,03 см ).
2
3
ЖИДКОСТНЫЕ МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Жидкостный манометр — это манометр, принцип действия которого
основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений
давлением столба жидкости . Жидкостные манометры широко применяются для
измерения давления в пределах 7 кПа, а в отдельных случаях — до 500 кПа.
а — U-образный двухтрубный
манометр,
б — однотрубный манометр,
в — ртутный барометр,
г — микроманометр с наклонной
трубкой
К жидкостям, применяемым в жидкостных манометрических приборах в
качестве наполнителя, предъявляются следующие основные требования:
•
химическая инертность в температурном диапазоне окружающей
среды;
•
безвредность для обслуживающего персонала;
•
временная и температурная устойчивость цвета и прозрачности;
•
отсутствие влагопоглощения и низкая испаряемость;
•
малый температурный коэффициент объемного расширения;
•
высокая текучесть — низкая вязкость;
•
слабая смачиваемость.
В качестве жидкостей в манометрических приборах гидростатического
способа используются этиловый спирт (ректификат), дистиллированная вода,
четыреххлористый углерод, четыреххлористый ацетилен (тетрабромэтан),
ртуть, раствор двуйодистой ртути в йодистом калии (жидкость Туле). Эти
наполнители нельзя считать идеальными для применения в измерительных
манометрических приборах. Этиловый спирт, четыреххлористые углерод и
ацетилен отнесены к группе психотропных, ртутьсодержащие вещества
признаны опасными для здоровья человека, вода вызывает коррозию
железосодержащих сплавов.
В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается
давлением столба жидкости. Простейший жидкостный манометрический
прибор состоит из U-образной стеклянной трубки и прямолинейной шкалы с
равномерными делениями. Наименьшее деление шкалы 1 мм. Шкала обычно
двусторонняя с нулевой отметкой посередине. Оба конца трубки заполнены
жидкостью до нулевой отметки. При подводе давления к одному концу трубки
жидкость перетекает и сквозь стекло видна разница в уровнях жидкости.
Разность уровней, выраженная в миллиметрах, дает значение измеряемого
давления. Если в трубку налита ртуть, величина давления выразится в
миллиметрах ртутного столба. При заполнении трубки водой давление будет
4
измеряться в миллиметрах водяного столба. В случае заполнения трубки
другими жидкостями необходимо производить пересчет по удельному весу
жидкости. Так, например, для пересчета на миллиметры водяного столба нужно
показания манометра с данной жидкостью умножить на удельный вес
жидкости, при пересчете на миллиметры ртутного столба — умножить на
удельный вес данной жидкости и разделить на удельный вес ртути 13,6.
Разница в диаметрах левой и правой частей трубки не влияет на результат
измерения. Не обязательно также заполнять трубку жидкостью до уровня, точно
совпадающего с нулевой отметкой на шкале, так как при отсчете показаний учитывается только разность уровней по количеству делений шкалы. Когда уровни
жидкости в обеих частях располагаются с разных сторон по высоте от нулевой
отметки,показание прибора равно сумме делений.
Наиболее полное использование предела измерения по шкале получается
при заполнении трубки жидкостью до средней нулевой отметки.
Если увеличить площадь поперечного сечения одной половины U-образного
манометра в 10—20 раз по сравнению с другой половиной, то во столько же раз
изменится соотношение величин отклонения уровня в каждом колене от
нулевого. В узкой трубке уровень поднимается на большую высоту, в то время
как в широкой трубке он опустится незначительно. Величиной изменения
уровня в широкой трубке при достаточно большом диаметре можно пренебречь
и отсчитывать показания прибора только по изменению уровня в узкой трубке.
Такой манометр называют однотрубным (рис. 1, б). Однотрубный и U-образный
(двухтрубный) манометры измеряют разность подведенного и атмосферного
давлений, если одна трубка манометра открыта и жидкость сообщается с
окружающим воздухом. Если же давления подводят к обеим трубкам, то
манометр измеряет разность этих давлений и в этом случае будет называться
дифференциальным манометром. Разновидностью однотрубного манометра
является чашечный стеклянный ртутный барометр, применяемый для измерения
атмосферного давления (рис. 1, в).
Он представляет собой стеклянную трубку с запаянным концом,
наполненную ртутью и опущенную открытым концом в чашку с ртутью. В
пространстве между уровнем ртути в трубке и запаянным концом получается
вакуум (давление равно нулю). Следовательно, столб ртути уравновешивается
только атмосферным давлением. При изменении атмосферного давления
меняется высота уравновешивающего столба ртути. Атмосферное давление
измеряется в миллиметрах ртутного столба. Если вместо ртути применить воду,
то для измерения атмосферного давления потребовалась бы трубка длиной
более 10 м, так как 760 мм рт. ст. создают такое же давление, как 10,3 м
вод. ст.
2. Деформационные МАНОМЕТРЫ
5
Согласно ГОСТ 8.271-77 [16] деформационный манометр — это
манометр, принцип действия которого основан на зависимости деформации
чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления.
Развитие манометрии на основе деформационных чувствительных
элементов началось в XIX в., когда в 1846 г. немецкий ученый Р. Шинц
предложил оценивать измеряемое давление по величине отклонения упругой
оболочки, на которую оно воздействует. Несколько позже, в 1848 г.,
французский ученый Эжен Бурдон использовал при оценке давления согнутую
плоскоовальную трубку, получившую в дальнейшем широкое распространение
и названную его именем.
Основная характеристика упругого чувствительного элемента — это
зависимость перемещения X определенной его точки от воздействующего
давления р.
Характеристики деформационных чувствительны
элементов (Упругая характеристика):
I — затухающая;
2 — возрастающая;
3 — возрастающее-затухающая;
4 — идеальная
Большинство мембран и сильфонов имеют затухающую характеристику 1.
Отдельные чувствительные элементы обладают возрастающей характеристикой
2. Преобразователи на основе трубчатой пружины часто характеризуются
возрастающее-затухающей зависимостью 3. Идеальная характеристика,
называемая условной линейной, представлена на рисунке прямой 4.
К основным метрологическим характеристикам упругих чувствительных
элементов, применяемых в манометрии, согласно международным
рекомендациям OIML (Международная организация законодательной
метрологии), относятся: рабочий ход элемента, нелинейность упругой
характеристики, гистерезис, чувствительность, изменение начального
положения, постоянство упругой характеристики. Они определяются, когда
закончен полный цикл технологической обработки чувствительного элемента и
он собран в сборочную единицу, готовую для установки непосредственно в
прибор.
Рабочий ход — это перемещение заданной точки упругого
чувствительного элемента при его нагружении номинальным давлением.
Упругая характеристика — это зависимость между перемещением
заданной точки упругого чувствительного элемента и возрастающим (при
прямом ходе) или убывающим (при обратном ходе) давлением.
6
Нелинейность упругой характеристики — это отклонение упругой
характеристики при прямом ходе от условной линейной характеристики.
Чувствительность — это отношение приращения перемещения заданной
точки упругого чувствительного элемента к соответствующему приращению
давления.
Величина гистерезиса
может быть определена как отношение
наибольшей разницы
между перемещениями заданной точки упругого
элемента при прямом и обратном ходе и одинаковом воздействующем давлении
к максимальному ее перемещению, выраженное в процентах.
Выбор материала и конструкции упругого элемента для исключения
микропластических деформаций, выражающихся в ползучести, должен
обеспечивать устойчивую работу манометра в задаваемых условиях температур
и не иметь высоких напряжений структуры материала. Высокие температуры,
значительные напряжения могут привести к нестабильности характеристики
преобразующих элементов, релаксации (ослаблению) упругих свойств и
соответственно снижению метрологических показателей.
Типы упругих чувствительных элементов пружины
Одновитковые трубчатые пружины Бурдона (рис. 2.2, а), имеющие
плоскоовальную и эллиптическую формы поперечного сечения, — наиболее
распространенные чувствительные элементы показывающих манометров для
малых
и
средних
давлений.
Многовитковые, объединяющие под своим названием 1,5- и 2,5витковые трубчатые пружины, производятся из круглых трубок (см. рис. 2.2, б )
7
с практически не контролируемым профилем изгиба. Наиболее широко
применяются в показывающих манометрах высоких и сверхвысоких давлений.
Винтовая трубчатая пружина (геликоид) (см. рис. 2.2, в), которой
свойственны большие перемещения свободного конца, нашла применение в
качестве чувствительного элемента в самопишущих приборах. В большинстве
приборов изготавливается из плоскоовальных трубок.
Спиральная пружина (см. рис. 2.2, г) выполняется из сплющенной
трубы и используется наиболее часто в качестве чувствительного элемента
манометров-индикаторов с малыми диаметрами корпусов — 25—30 мм. Такие
преобразователи успешно используются многими фирмами в манометрических
термометрах.
Мембраны (см. рис. 2.2, д) широко применяются в качестве
чувствительных элементов приборов, измеряющих низкие значения давления.
При малых и средних давлениях мембраны используют в конструкциях
приборов для измерений вязких и загрязненных сред. Мерой давления в таких
приборах является прогиб центра мембраны, передаваемый на указательную
стрелку с помощью различных механизмов.
Мембраны могут также выполнять роль разделителя в специальных
устройствах
(разделителях),
использующихся
для
измерения
общепромышленными приборами давления сред с особыми физическими
свойствами, например агрессивных, кристаллизующихся, высоковязких.
Измерители низкого давления, такие как напоромеры, тягомеры,
тягонапоромеры, также функционируют на основе мембран (см. рис. 2.2, г),
мембранных коробок (см. рис. 2.2, д) или сильфонов (см. рис. 2.2, е).
Сильфоны (см. рис. 2.2, е) представляют собой осесимметричную
трубчатую гофрированную оболочку. Гофры под воздействием давления
обеспечивают значительные перемещения верхней образующей. Сильфоны
могут применяться в измерителях низких давлений, дифференциальных
манометрах и разделителях.
Трубчатые манометры
Чувствительным элементом трубчатого манометра является полая
изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под
действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со
штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется
давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом,
смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора,
шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между
зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала
проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает
непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды.
Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает
8
внутрь трубки, которая под действием этого
давления стремится распрямиться. Перемещение
свободного конца трубки через передаточный
механизм
передается
стрелке,
которая
поворачивается на определенный угол. Между
измеряемым давлением и деформацией трубки
существует прямолинейная зависимость и
стрелка,
отклоняясь
относительно
шкалы
манометра, показывает величину давления.
Зубчатая передача является одним из
наиболее уязвимых звеньев манометра с
трубчатой
пружиной,
особенно
при
пульсирующем давлении, когда его подъемы и падения имеют высокую
скорость и частоту. Такие экстремальные условия эксплуатации приводят к
быстрому износу — выработке зубьев как сектора, так и трибки и
соответственно к недостоверности показаний измерителя, а также к выходу его
из строя. Это наиболее часто наблюдается при измерении давления среды на
выходе компрессоров, питательных насосов котлов и др.
К пульсирующему согласно ГОСТ 2405-88 [4], отнесено давление,
многократно возрастающее и убывающее по любому периодическому закону со
скоростью свыше 10 % диапазона показаний в секунду. Для измерения
пульсирующего давления рекомендуется применять демпферы и демпферные
устройства.
Трубчатая
пружина
предопределяет
в
значительной
мере
метрологические характеристики и показатели надежности измерительного
прибора. Основными параметрами, оказывающими влияние на упругую
характеристику, являются форма сечения и геометрические размеры пружины.
Наибольшее распространение получили трубки Бурдона, имеющие
эллиптическую или плоскоовальную форму сечения.
В трубчатых манометрических пружинах распрямление происходит из-за
стремления овально-изогнутой формы эллиптического или плоскоовального
сечения при повышении давления приобретать округлость.
Наибольшее распространение получили трубки Бурдона, имеющие
эллиптическую или плоскоовальную форму сечения. Такие формы
выполняются из тонкостенных заготовок. Их основные параметры — ширина
2а, высота 2b, толщина стенки 5,
радиус овала т.
Такие
пружины
применяются
большинством
производителей для измерения
давлений до 0,1—0,16 МПа, а
9
плоскоовальные — для измерения давлений 0,16—6 МПа.
Пружины с плоскоовальным сдавленным профилем
отличаются повышенной прочностью и могут применяться для
измерения высокого давления.
При изготовлении манометров для измерения более высоких
давлений могут использоваться плоскоовальные толстостенные
пружины, которые, как и плоскоовальные тонкостенные, под
действием давления изменяют форму поперечной формы сечения и
соответственно радиус изгиба трубчатой пружины.
Для измерения сверхвысокого давления (1000 МПа и выше) применяются
трубчатые пружины с эксцентрическим каналом, предложенные А. Г.
Нагаткиным. Ось внутреннего отверстия d в таких пружинах
смещена относительно оси внешнего диаметра трубы D на
величину f Изгиб (точнее, разгиб) такой пружины происходит из-за
несимметричного относительной центра распределения сил
растяжения в поперечном разрезе профиля. В результате возникает
изгибающий момент, который деформирует трубчатую пружину в
сторону более толстой стенки. Разновидностью такого типа является
трубчатая пружина в виде толстостенной круглой трубки с лыской.
Статическая характеристика пружины Бурдона включает участок
пропорциональности, когда изменение положения ее конца зависит от
воздействующего давления, и последующий участок остаточной деформации,
когда воздействие давления приводит к необратимым изменениям геометрии
чувствительного элемента. Предельное рабочее давление трубчатого элемента
должно быть в 1,5—2 раза меньше предельного значения пропорциональности
для общепромышленных приборов и в 3—4 раза меньше — для эталонных.
Одной из главных задач при изготовлении трубчатой пружины является
достижение идеального вида зависимости изменения хода конца пружины
от воздействующего давления. Идеальный вариант — строгая линейность.
На практике, к сожалению, существует ряд факторов, которые приводят к
отклонению от желаемой зависимости. К таким факторам для пружин
плоскоовального профиля относятся: неоптимальный выбор геометрии,
неодинаковая толщина стенки по всей длине чувствительного элемента,
неоднородный химический состав металла, неоптимальный термический
режим обработки трубчатой пружины и другие параметры как
технологического процесса изготовления непосредственно заготовки (трубки),
так и чувствительного элемента.
Некоторые производители для предотвращения необратимого изменения
профиля пружины при предельном давлении устанавливают по внешнему ее
радиусу ограничитель предельного разгибания.
10
Один из основных недостатков трубчато-пружинных приборов —
существование остаточных деформаций. Так, при повышении и понижении
давления при одном действительном значении давления манометр будет
показывать разные значения. Это объясняется, в значительной мере, наличием
гистерезиса, который при работе в ограниченном диапазоне давлений по
прошествии определенного времени исчезает. Снизить влияние гистерезиса
на результат измерения можно несколькими способами. Наиболее
распространенным является выбор металла с наиболее упругими свойствами
и оптимального температурного режима обработки как заготовки, так и
изогнутой трубчатой пружины.
Классификация
В большинстве случаев класс точности к принимается равным
отношению абсолютной погрешности средства измерения А к нормирующему
значению (верхнему пределу измерения £), выраженному в процентах:
к = Д/Е-100%.
Для выпускаемых отечественными предприятиями манометров выбирают
значения классов точности из ряда: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Во всех
производимых показывающих манометрических приборах диаметр корпуса
должен соответствовать классу точности.
Соответствие диаметра корпуса и класса точности согласно ГОСТ 2405-88
Класс точности прибора
Диаметр 0,4
0,6
1,0
1,5
2,5
4,0
корпуса,
мм
40, 50
—
—
—
+
+
63
—
—
+
+
+
100
—
■
+
+
—
160
—
■
+
+
+
—
250
+
+
+
+
—
—
Предел допускаемой основной погрешности, соответствующий классу
точности 0,4 (±0,4%) и т.д. наблюдается только для приборов, эксплуатируемых
при температуре окружающей среды 20 или 23 °С. Конкретное значение
температуры устанавливается в ТУ на прибор соответствующего типа.
Допустимое отклонение температуры определено следующими значениями:
±2 °С — для приборов классов точности 0,4; 0,6 и 1,0;
±5 °С — для приборов классов точности 1,5; 2,5 и 4,0.
11
При варьировании температуры выше относительно установленного предела
изменение показаний манометрического прибора А может быть определено по
формуле
А =± Kt* tA
где Kt — температурный коэффициент, численные значения которого
определены ГОСТ 2405-88 [4] и не должны превышать 0,06 %/°С для приборов
классов 0,4; 0,6; 1,0; 1,5 и 0,1 %/°С для приборов классов точности 2,5 и 4,0; tA
— абсолютное значение разности температур:
tA = t2- t1
Здесь t1 — требуемая температура окружающей среды (23 °С); t2 —
действительное значение температуры, которое, как правило, ограничено
пределами от -50 до 60 °С.
Значения коэффициентов Kt для европейских производителей согласно EN 8371 и EN837-3 [7, 9] в зависимости от чувствительного элемента определены как:
•
0,04 %/°С для манометров на основе трубчатых элементов;
•
0,06 %/°С для измерителей давления на основе мембранного блока
(capsule);
•
0,08 %/°С для манометрических приборов, функционирующих на основе
мембраны.
Согласно (1.7), с учетом реальных температурных коэффициентов приборов
погрешность проводимых измерений может быть существенной. Так, при
измерении давления прибором класса точности 2,5 при температуре
окружающей среды -40 °С для соблюдения заявленного класса точности
измерителя необходимо вводить дополнительно поправку 6 %. Такие поправки
не принято вводить для рабочих средств измерений, но для
квалифицированного проведения измерений это необходимо знать.
На циферблате показывающего или самопишущего прибора кроме
разметки шкалы, ее цифровых отметок должны быть нанесены:
•
единицы измерений;
•
знак «—» (минус) перед числом, обозначающим верхний предел
измерений вакуумметрического давления;
•
класс точности;
•
условное обозначение рабочего положения прибора, если оно отличается
от нормального;
•
наименование или условное обозначение измеряемой среды — при
специальном исполнении прибора.
Кроме этого, на циферблат манометра рекомендуется наносить следующую
информацию:
•
условное обозначение прибора;
•
знак Государственного реестра;
•
товарный знак предприятия-изготовителя.
12
Немецкий стандарт кроме отмеченных выше особенностей регламентирует
нанесение на циферблат прибора обозначения типа измерительного элемента.
Европейские нормы обязывают указывать на циферблате материал частей
измерительного прибора, которые контактируют с измеряемой средой и
изготовлены не из латуни или бронзы, а также товарный знак изготовителя
и (или) поставщика. Кроме того, на циферблате прибора рекомендуется
наносить номер нормы или стандарта, по которому произведен прибор.
В зависимости от функционального назначения приборов допускается
выделять отдельные элементы шкалы ярким цветом (зеленым, желтым,
красным). При этом, как правило, желтым цветом выделяют выход измеряемого
параметра из нормы, а красным цветом — его аварийное состояние
Промышленные манометры
Все манометры, мановакуумметры и вакуумметры, выпускаемые
отечественными и зарубежными заводами-изготовителями и получившие
наиболее широкое применение в условиях промышленной эксплуатации, могут
классифицироваться в первую очередь, как уже отмечалось выше, по
особенностям измеряемой среды или условиям эксплуатации:
•
общетехнические;
•
коррозионно-стойкие (кислотостойкие);
•
виброустойчивые;
•
специальные;
•
кислородные;
•
газовые.
Общетехнические
промышленные
приборы предназначены для работы в
нормальных эксплуатационных условиях. Их
конструктивное исполнение следующее:
•
циферблат изготавливается из
сплава алюминия; цифры наносятся черной
краской на белый фон циферблата;
•
держатель,
являющийся
основанием
для
крепления
трубчатой
пружины, изготавливается из медных сплавов
типа ЛС-59 с гранями под ключ 12x12, 14x14, 17x17 или 22x22 и резьбами
присоединительного штуцера, приведенными в табл;
•
чувствительный элемент и держатель, изготавливаемые из медных
сплавов, соединяют между собой пайкой;
13
•
чувствительный элемент имеет вид трубчатой одновитковой
пружины при давлении менее или равном 6 МПа и многовитковой — при
давлении более 6 МПа.
Показывающие манометрические приборы, могут изготавливаться с
радиальным, торцовым осевым и торцовым смещенным (эксцентрическим)
расположением штуцера. В приборах с торцовым смещением штуцера
держатель размещается на расстоянии от оси манометра.
Для изготовления трубок отечественными производителями используются
следующие сплавы: ЛАНКМЦ (Латунь, обрабатываемая давлением), бронза
Бр(ЭФ4-0,25), латунь Л63. Зарубежные изготовители применяют меднооловянные сплавы типа CuSn (4, 6, 8), медно-цинковые CuZnl5, CuZn37, никелемедно-железные
NiCuFe30
(Monel),
хромо-молибденовые
СгМо52,
бериллиевую бронзу СиВе2, коррозионно-стойкие стали AISI 316TI (Nirosta
1,4571).
Коррозионно-стойкие
(кислотостойкие)
манометры
отличаются
материалом, из которого они изготовлены. Держатели на отечественных
предприятиях производятся из стали 12Х18Н10Т, чувствительные элементы —
из стали 36НХТЮ. Импортные приборы, называемые «химически стойкими», в
большинстве изготовляются из сталей XIOCrNiMoTi (Nirosta — AISI 316 TIнержавеющая сталь), хотя для отдельных приборов может применяться сплав
Monel(серия сплавов на основе никеля, содержит до 67 % никеля и до 38 %
меди). Чувствительный элемент и держатель в устройствах этого типа
соединяются аргонно-дуговой сваркой.
Специальные манометры включают приборы, измеряющие давление
среды со свойствами, отличными от нормальных или активных по отношению к
медным сплавам, исключая коррозионно-стойкие, описанные выше.
Аммиачные манометры относятся к группе специальных и имеют
держатель из обычной стали. Чувствительный элемент может изготавливаться
из упругого как нержавеющего, так и углеродистого металла. Это обусловлено
тем, что аммиак, как и сернистый газ, разрушает цветные металлы.
Внешняя отличительная особенность таких манометров, кроме условного
обозначения вида вещества на циферблате, может
заключаться в наличии наряду с манометрической и
температурной шкалы.
Температурная шкала может быть и в
других
манометрических
приборах,
таких,
например, как фреоновые. Эти манометрические
приборы используются только для измерения
давления газов и жидких сред в состоянии
насыщения, когда давление и температура
вещества взаимосвязаны. Такое состояние веществ
14
характерно для хладагентов при их работе в системах холодильных установок.
Зависимость между давлением и температурой в состоянии насыщения для
каждого вида вещества индивидуальна.
Наличие температурной шкалы для аммиачных и фреоновых манометров
не является обязательным. ГОСТ 2405-88 [4] отмечает, что «приборы,
предназначенные для измерения хладонов и аммиака, могут иметь
температурную шкалу».
Цвет температурной шкалы и чисел отсчета температуры должен быть:
•
черный или красный — для плюсовой температуры;
•
черный или синий — для минусовой температуры.
Эти приборы не следует отождествлять с термоманометрами, у которых
на одном циферблате нанесены две автономные шкалы отсчета давления и
температуры, а также установлены две стрел¬ки. В термоманометрах имеются
автономные каналы измерения давления и температуры.
Аммиачные манометры обозначаются так же, как и обычные, но с
указанием рабочей среды. Например, манометр
диаметром корпуса 100 мм диапазоном измерений от 0
до 2,5 МПа классом точности 2,5 обозначается как
МП 100(0...2,5) МПа-2,5-NH3.
К специальным манометрам можно также
отнести приборы, измеряющие давление вязких сред и
веществ, содержащих твердые частицы. В этих
конструкциях
присоединительный
штуцер
изготавливается значительно большего проходного
размера (30—90 мм), а измерительная полость
заполнена несжимаемой жидкостью и отделена от
рабочего измерительного пространства диафрагмой,
воспринимающей измеряемое давление.
Виброустойчивые манометры предназначены для работы в условиях
пульсирующего давления измеряемой среды высокой
частоты, больших амплитуд и внешних вибраций,
как
это
может
наблюдаться
на
многих
технологических
установках.
Для
условий
эксплуатации, где вибрация превышает частоту 55
Гц и амплитуду смещения 0,15 мм, необходимо
применять (см. табл. 1.3) виброустойчивые приборы.
Конструктивно виброустойчивые манометры имеют
герметичный корпус, внутренний объем которого
заполнен жидкостью с повышенной вязкостью.
Наиболее часто для этих целей используется
глицерин, который, однако, при температуре ниже 15
17 °С кристаллизуется. Для таких температурных условий может
использоваться силикон, фазовые преобразования которого, в зависимости от
добавок, наблюдаются при температуре ниже -30...-50 °С. Однако при
комнатной температуре силикон имеет повышенную текучесть, что
обусловливает необходимость более тщательного уплотнения соединений
корпуса. Основным требованием к рабочей жидкости
является, как
отмечалось выше, повышенная вязкость, а также неагрессивность по
отношению к деталям прибора и не изменяющая своего фазового состояния
(кристаллизации или парообразования) при температурах эксплуатации
прибора.
При пульсации измеряемого давления трубчатый чувствительный
элемент, окруженный с внешней стороны вязкой жидкостью, например
глицерином, обладает инерционностью перемещения, т.е. изменение положения
его свободного конца происходит с определенным
запаздыванием, что приводит к сглаживанию частотных
нагрузок. Кроме того, находящаяся внутри корпуса вязкая
жидкость обеспечивает дополнительную смазку осей
трения зубчатого зацепления передаточного механизма. Это
также уменьшает износ зубчатой пары. Кнопочный
включатель!
Газовые манометрические приборы, согласно немецкому стандарту
DIN 16006, должны содержать специальные конструктивные решения,
обеспечивающие безопасность персонала при разрыве чувствительного
элемента. Такие манометры должны иметь дополнительную разделительную
перегородку между чувствительным элементом и шкалой. Смотровое окно
выполняется как пробиваемое, многослойное с упрочнением, так и
непробиваемое. На задней стенке устройства расположен разгрузочный клапан,
раскрываемый минимум на 90 % поверхности стенки при превышении давления
на 0,2 МПа от предельного для корпуса диаметром 63 мм и 0,15 МПа — для
корпусов диаметрами 100 и 160 мм. Чувствительные элементы должны
выдерживать давления до 2,5- кратного конечного значения шкалы и не
разрушаться.
Европейские стандарты предусматривают монтаж аварийного
предохранительного клапана практически на всех линиях подключения
манометров, работающих при высоких давлениях. Приведены цвета, в которые
рекомендуется окрашивать корпуса газовых приборов:
Рекомендуемые цвета окраски корпусов газовых манометров
Газ
Цвет корпуса манометра
Аммиак
Желтый
16
Ацетилен
Водород
Кислород
Хлор и фосген
Пропан и другие горючие газы
Другие негорючие газы
Белый
Темно-зеленый
Голубой
Серовато-зеленый
Красный
Черный
Многие газы обладают специфическими
свойствами. Так, водород разрушает сталь,
что необходимо учитывать при производстве и
эксплуатации манометров.
Особое
внимание
надо
уделять
ацетиленовым манометрам, так как ацетилен
при соприкосновении с медными сплавами,
содержащими более 70 % меди, образует
ацетиленистую
медь
—
взрывчатое
вещество.
Для
повышения
индикативности
измеряемого параметра и более легкого
визуального
восприятия
применяются
манометры с красной отметкой порогового значения давления. Такая
отметка наносится такой же ширины, как и числовые отметки шкалы. Длина
красной отметки не должна превышать двойную длину числовой отметки.
Допускается нанесение двух отметок разного цвета, ограничивающих пределы
контролируемого давления.
Разновидностью красной отметки являются цветные стрелки (наиболее
часто устанавливается одна красного цвета). Такие стрелки устойчиво
закрепляются на циферблате или стекле прибора. Они обеспечивают
сохранение своего положения при вибрациях измерителя. Переустановка
цветной стрелки производится после снятия стекла манометра.
В ряде конструкций манометров нашла применение контрольная
стрелка, предназначенная для фиксирования максимальных или
минимальных значений давления измеряемой среды. Она крепится как на
стекле, так и на циферблате прибора и содержит стопорный механизм,
предотвращающий ее произвольное перемещение. Действие такого механизма
ограничивается возможностью основной измерительной стрелки перемещать
контрольную. Таким образом, основная измерительная стрелка при повышении
давления с помощью зацепного штифта перемещает контрольную стрелку до
максимального ее отклонения. При последующем снижении давления основная
стрелка возвращается, оставляя контрольную на максимально достигнутом
давлении. Установка контрольной стрелки из-за возникающих трений в оси
17
вращения может вносить в зависимости от совершенства конструкции узла
крепления погрешность измерений 5 % и более.
Соприкосновение кислорода с минеральными
маслами и некоторыми органическими веществами
вызывает взрыв, возникающий даже при его малых
долях. Мощность такого взрыва, как и его
возникновение, не определяется количеством
масла.
ЭКМ
производятся с механическими контактами,
контактами с магнитным поджатием, индуктивной
парой, микровыключателями и др.
Электроконтактная
группа
с
механическими
контактами
конструктивно
наиболее проста. На диэлектрическом основании
фиксируется базовый контакт, представляющий
собой дополнительную стрелку с закрепленным на
нем электрическим контактом и соединенным с
электрической цепью. Другой разъем электрической
цепи связан с контактом, который передвигается
указательной стрелкой. Таким образом, при
увеличении давления указательная стрелка смещает
подвижный контакт до момента его соединения со вторым контактом,
закрепленным на дополнительной стрелке. Механические контакты,
изготовленные в виде лепестков или стоек, производятся из сплавов серебро—
никель (Ar80Ni20), серебро—палладий (Ag70Pd30), золото—серебро
(Au80Ag20), платина—иридий (Pt75Ir25) и др.
Приборы с механическими контактами рассчитаны на напряжение до
250 В и выдерживают максимальную разрывную мощность до 10 Вт
постоянного или до 20 В-А переменного тока. Разрывная или коммутируемая
мощность контактов — это произведение предельных значений тока и
напряжения в цепи, при которых на минимальном расстоянии, между
контактами электрическая дуга не образуется. Малые разрывные мощности
контактов обеспечивают достаточно высокую точность срабатывания (до 0,5 %
полного значения шкалы).
Более прочное электрическое соединение обеспечивают контакты с
магнитным поджатием. Их отличие от механических состоит в закреплении на
18
обратной стороне контактов (клеем или винтами) малых магнитов, что
усиливает прочность механического соединения. Максимальная разрывная
мощность контактов с магнитным поджатием составляет до 30 Вт постоянного
или до 50 В • А переменного тока и напряжением до 380 В. Из-за наличия
магнитов в системе контактов класс точности устройства не ниже 2,5.
Схемы с индуктивными контактами электросигнализирующих
манометров основаны на взаимодействии индуктивного блока 2 с плунжером 1
(рис. 4.2). Приборы изготавливают по двум схемам: с внешним плунжером (рис.
4.2, а) и плунжером, расположенным внутри блока (рис. 4.2, б).
Электроконтактные устройства на основе индуктивных блоков с внешними
плунжерами обеспечивают функционирование электрической цепи при
постоянном напряжении 5—25 В и максимальном токе до 3 мА.
Наиболее
интересны,
однако
недостаточно
распространены
электроконтактные манометры с микровыключателями, размыкающими или
замыкающими электрическую цепь под действием кулачка, установленного на
трибке передаточного механизма манометра. В другой конструкции манометра
предусматривается наличие двух независимых передаточных механизмов, один
из которых традиционно связан со стрелкой, а другой посредством
дополнительной стрелки и системы тяг соединен с микровыключателем. Входы
обоих механизмов функционально соединены с чувствительным элементом.
Технические
характеристики
приборов
определяются
свойствами
микровыключателей, контакты которых изготавливаются из чистого серебра
(99,9 %), электрическое напряжение составляет до 380 В и рабочий ток до 5 А,
т.е. такие приборы могут включаться непосредственно в цепь сигнализации и
управления.
На базе приборов ДМ2005 Сг производились электроконтактные
взрывозащищенные
манометры
ВЭ-16Р6,
отличающиеся
наличием
взрывонепроницаемой оболочки. В настоящее время такие устройства
маркируются как ДМ2005 Сг I Ex.
К пружинным манометрам для обеспечения их нормального функционирования
предъявляются следующие требования:
- ежегодно манометр должен подвергаться государственной или ведомственной
поверке;
- на стекле или корпусе манометра обязательно должно быть клеймо с
указанием даты прохождения поверки. Просрочка клейма не допускается;
- корпус манометра не должен иметь видимых механических повреждений,
стекло манометра должно быть без трещин, препятствующих обзору показаний
прибора;
19
- на шкале манометра или на его корпусе красной краской либо лентой должно
быть указано значение шкалы, соответствующее максимальному рабочему
давлению;
- стрелка манометра при посадке на «0» должна показывать нулевое значение,
не отклоняясь более чем на половину погрешности прибора;
- работающий манометр должен проходить периодическую проверку с
помощью контрольного манометра (1 раз в 6 месяцев) и ежедневную проверку
посадкой на «0».
- измерительный прибор должен быть установлен так, чтобы его показания
были видны персоналу. Манометр монтируют между запорной арматурой и
сосудом на трубопроводе. Диаметр корпуса должен быть не менее десяти
сантиметров, а на высоте 2-3 метра не менее шестнадцати сантиметров.
- Корпуса манометров, предназначенные для измерения давления газов,
окрашивают в разные цвета. Например, если на приборе Вы увидели голубой
цвет корпуса, то это означает, что он предназначен для измерения давления
кислорода, желтый - для измерения давления аммиака, красный – для измерения
давления горючих газов (пропан), черный цвет – приборы на негорючие газы,
белый цвет принадлежит манометрам для работы с ацетиленом.
Пружинные манометры выбирают таким образом, чтобы показание рабочего
давления находилось во второй трети шкалы. Класс точности манометров
должен быть 2,5 для рабочего давления до 25 бар, 1,5 – для давления более 25
бар.
следует знать, в каких случаях измерительные приборы нельзя применять:




Истечение срока поверки манометра, нет пломбы или отметки о
проведении поверки.
Повреждение прибора, например, разбито стекло.
Если стрелка, при отключении прибора, не возвращается на нулевую
отметку.
Установка на высоте более трех метров от площадки не допускается.
При полном рабочем ходе пружины стрелка манометра должна совершить
поворот от нулевой до максимальной отметок шкалы на угол 270—300°.
Точную регулировку передаточного механизма под требуемые пределы
давления выполняют путем изменения длины тяги и длины плеча зубчатого
сектора. Жесткость пружины зависит от толщины стенок, формы сеения и
упругости материала, из которого изготовлена пружина. Для давлений до 200
кгс/см2 пружины изготовляют из латуни, а для более высоких давлений
применяют стальные пружины. Пружинный манометр используют и для
20
измерения разрежения. Механизм вакуумметра отличается от механизма
манометра тем, что под действием разрежения пружина не распрямляется, а,
наоборот, еще больше сгибается, так как наружное давление воздуха больше
внутреннего. Манометры, применяемые одновременно для измерения давления
и разрежения, называют мановакуумметрами. Мановакуумметры имеют
двустороннюю шкалу. Слева от нулевой отметки расположена часть шкалы для
отсчета разрежений до 760 мм рт. ст. С правой стороны по шкале отсчитывают
избыточное давление в килограмм-силе на квадратный сантиметр. Манометр
может быть оборудован сигнальными контактами (рис. 73, б). Контактная часть
располагается над передаточным механизмом и состоит из двух передвижных
контактов. Положение этих контактов относительно отметок шкалы указывают
специальные стрелки. Контактные стрелки, а вместе с ними и контакты
устанавливают на нужные пределы сигнализации с помощью регулировочного
приспособления, выведенного на лицевую часть манометра сквозь защитное
стекло. Контакты сигнализации замыкаются и размыкаются непосредственно
самой рабочей стрелкой манометра при достижении измеряемым давлением установленного предела. Некоторые виды манометров имеют
дополнительную контрольную стрелку, свободно посаженную на ось под
основной рабочей стрелкой. Рабочая стрелка с помощью штифта увлекает
за собой контрольную стрелку в сторону, соответствующую увеличивающимся
значениям давления. При обратном ходе рабочей стрелки контрольная стрелка
остается на месте и таким образом фиксирует максимальное давление, которое
показывал манометр. Для возврата контрольной стрелки служит специальное приспособление.
. Технические манометры имеют классы точности 1,5; 2,5; 4; контрольные
манометры — 0,5 и 1,0; образцовые манометры —0,16 и 0,45.
Напоромер мембранный НМП-52-М2 предназначен для измерений
избыточного давления (напора) воздух и неагрессивный
газ (природного газа , азота, аргона и др.). НМП-52-М2
применяют для измерений малой величины избыточных
давлений природного газа, чистого, сухого воздуха, и
другие различные газы, которые есть неагрессивными
в работе с материалами приборов, которые входят в
контакт с измеряемой средой. Конструкция состоит: НМП-52-М2 - мембранная
коробка основанием, которой является герметически впаянная гофрированная
мембрана, центральная часть которой имеет снаружи гладкую полированную
площадь, соприкасаясь с шариком передаточного механизма (5 г). Возможности
воздействия напоромера НМП-52-М2 основано на том, что бы при подаче
измеряемого давления в рабочую часть чувствительного элемента под
21
действиями тяговых усилий перемещать центр мембраны. Это перемещение
передаётся центрально-осевым передаточными механизмами на стрелку,
которая перемещается относительно шкалы циферблата 5 г. Напоромер HMП52-М2 при работе не должен быть подвержен перегрузу больше, чем на 25%
превышающим значение диапазонов измерений и подвергаться ударам и
другим воздействиям. За основное исполнение НМП-52-М2 принято
следующее: классов точностей 2,5%, степеней пылевлагозащиты – IР40. В
схеме с условными обозначениями могут не показывать данные основного
исполнения, а также иные технические особенности, в случае, если они есть
единственными.
Грузопоршневые манометры относятся к числу наиболее точных
приборов для измерения давления, поэтому они применяются для градуировки
и поверки образцовых и рабочих манометров (рис.1).
22
Принцип
работы
грузопоршневых
манометров
основан
на
уравновешивании сил, создаваемых, с одной стороны, измеряемым давлением, а
с другой - грузами и поршнем, помещенными в цилиндре, или образцовым
манометром. О величине измеряемого давления можно судить по величине веса
грузов и поршня. Он состоит из грузовой измерительной колонки с поршнем
снабженным грузоприёмным устройством, и гидропресса. На грузоприемное
устройство точно укладываются диски - грузы. В грузопоршневых манометрах
МП-6 и МП-60 рабочей жидкостью служит трансформаторное масло, в
манометрах МП-600 и МП-2500 - касторовое масло. Поверку манометров с
трубчатой пружиной классов точности I: 1,5 и 2,5 должна производиться не
менее чем в пяти оцифрованных точках, равномерно распределённых по всей
шкале Поверка может быть проведена и путем сравнения показаний
поверяемого манометра с калиброванными грузами, накладываемыми на
грузоприемную тарелку грузопоршневого манометра. Отчет по шкале
проверяемого манометра должен производиться во время вращения поршня 2,
погруженного от 1/2 до 2/3 его длины. Вращение создают от руки.
Государственный стандарт предусматривает выпуск грузопоршневых
манометров типа МП-2,5; МП-6; МП-60; МП-600 и МП-2500 соответственно с
верхним пределом измерения 2,5; 6; 60; 600 и 2500 кгс/см2 и классом точности
0,01; 0,02; 0,05.
23
На (рис.2) изображена схема грузопоршневого манометра МП-60.
1. Поршень. 2. Тарелка для грузов. 3.Груза. 4.цилиндр. 5. Вентиль. 6.
Резервуар для масла. 7. Винтовой поршень. 8. Пресс. 9. Стояки для
подключения манометров. 10. Запорные вентили. 11. Вентиль для слива масла.
12. Запорный вентиль грузопоршневой калонки.
Весоизмерительное оборудование
Весы – измерительный прибор для определения массы товара путем
сравнения его с массой установленной государственной единицы.
Классификация весов:
1. по принципу действия;
2. по месту и способу установки;
3. по виду указательного устройства;
4. по виду отчета показаний;
5. по способу снятия показаний.
По принципу действия:
Рычажные – принцип действия основан на уравновешивании силы тяжести
взвешиваемого груза с помощью рычага или системы рычагов.
24
Электромеханические – принцип действия основан на преобразовании усилий
от взвешиваемого груза в электрический сигнал.
Пружинные сила тяжести взвешиваемого груза уравновешивается с помощью
пружинного силоизмерителя.
В зависимости от способа установки:
Настольные – предназначены для взвешивания грузов до 20кг
К передвижным – относят платформенные, предназначенные для взвешивания
грузов до 500 кг (в складских помещениях)
Стационарные – аналогичны платформенным передвижным и отличаются тем,
что устанавливают их в углублении или на фундаменте (автомобильные и
вагонные)
Лабораторные весы предназначены для эксплуатации в ювелирной,
фармацевтической,
медицинской,
химической
промышленности, а также в некоторых других
отраслях, где требуется взвешивать грузы с особой
точностью. Лабораторные весы устанавливаются на
ровную поверхность, при постоянной температуре
окружающей среды и полном отсутствии сквозняков,
также крайне не рекомендуется переставлять их с
места на место.
Лабораторные весы имеют ограниченный предел взвешивания в 600
грамм, и определяют массу вещества с точностью до 0,005 грамм, также
желательно укомплектовывать весы калибровочными гирями.
Лабораторные весы многофункциональны. Они оснащены несколькими
единицами измерения массы, в том числе граммами, унциями, фунтами,
каратами, штуками и некоторыми другими, менее распространенными.
Также в данные лабораторные весы встроены функция вычисления плотности
вещества, иными словами говоря – гидростатическое взвешивание; режим
взвешивания подвижных предметов; опция процентного взвешивания и т.п.
Для качественной работы с отсутствием погрешностей лабораторные весы
нужно периодически калибровать. Калибровка может быть либо внешней – с
участием гири, либо внутренней – с уже встроенной внутрь весов гирей.
Порционные весы – это весы, обладающие особой точностью и
универсальностью. Они не предназначены для
взвешивания тяжелых грузов, их роль заключается в
определении массы изделия с высочайшей точностью.
Порционные весы имеют небольшие габариты, но
изготавливаются из качественных материалов, которые
25
обеспечивают им прочность, надежность и длительный срок эксплуатации.
Порционные настольные весы – в основном применяются при взвешивании и
расфасовки пищевых
товаров, широко используются
заведениями
общественного питания и продуктовыми торговыми предприятиями.
Считаются самым распространенным типом порционных весов, благодаря
обширной сфере их возможного применения. На данных весах можно
взвешивать замороженные, влажные и пыльные товары.
Порционные счетные весы – используются для взвешивания и
расфасовки большого количества мелких изделий, в основном применяются на
производстве. Отображают информацию, полученную в процессе взвешивания
на разных дисплеях.
Первый дисплей показывает общую массу всех изделий сразу, второй
дисплей – вес одного образца из всей партии, третий дисплей – число изделий,
измеренное в «штуках».
Порционные лабораторные весы – применяются для синтеза
мельчайших веществ, используются в фармацевтической, ювелирной,
химической и других сферах промышленности. Отличаются от двух
предыдущих типов сверхвысокой точностью результатов взвешивания.
Данный тип порционных весов нуждается в особых условиях
эксплуатации исключающих сквозняки и соприкосновения с другими
предметами, также они должны устанавливаться на ровную поверхность.
Порционные весы обладают счетным, дозаторным, компараторным
режимами, процентным взвешиванием, выборкой массы тары, суммированием
по числу штук и весу, а также многими другими опциями.
Торговые весы используются для взвешивания как продовольственных,
так и непродовольственных товаров.
1 гиревые площадки;
2 квадрант;
3 гиревой рычаг;
4 струнки;
5 шкала циферблата;
6 грузовой рычаг;
7 стрелки;
8 тяга;
9 грузовая площадка;
10 грузоприемная призма коромысла;
11 масляный успокоитель;
12 корпус;
13 коромысло;
14 опорная призма;
15 — уровень;
16 — винтовая ножка;
17 — тарировочная камера
26
Их основная сфера применения – розничные и оптовые магазины, рынки,
крупные и мелкие склады, предприятия общественного питания. Бывают
рычажные (рисунок выше) и электронные торговые весы, с помощью которых
можно не только определить массу товара, но и рассчитать стоимость по цене за
1кг. Некоторые модели имеют несколько дисплеев: на одном высвечивается вес
товара, на втором - цена, на третьем - стоимость.
Торговые весы подразделяются на 2 типа: настольные и напольные.
Первые предназначены для работы за прилавками и на кассах, отличаются
небольшим НПВ(предел взвешивания).
А вот напольные весы, наоборот, обладают большим пределом
взвешивания и дополнительно оснащены большой грузоприемной платформой.
Такие торговые весы применяют для взвешивания и определения
стоимости тяжелых и крупногабаритных и грузов. Напольные торговые весы
необходимы на складах, базах и предприятиях оптовой
торговли.
Различаются между собой модели торговых весов
количеством, типом и расположением дисплеев.
Распространены торговые весы со светодиодным или
жидкокристаллическим дисплеем, который в свою
очередь может быть расположен на выносной или
отдельной стойке.
Также торговые весы могут различаться видом
клавиатуры (клавишная, сенсорная, выносная или на
корпусе весов, по количеству клавиш и др.), набором дополнительных функций,
типом питания.
Платформенные весы используются для определения массы самых
различных грузов. Эти весоизмерительные приборы
необходимы при проведении учетных, торговых и
технологических операций.
Ими взвешивают сырье и продукцию,
различные грузы, контейнеры, поддоны на
перерабатывающих предприятиях. Платформенные
весы можно увидеть в складских комплексах и на
сельскохозяйственных предприятиях, в пищеперерабатывающей, химической и
военной промышленности, на вокзалах и таможне, на овощных базах и в
районах крайнего севера.
Электронные платформенные весы зарекомендовали себя как простые в
обслуживании и в тоже время надежные весовые системы. Собираются они с
расчетом на высокие динамические и статические весовые нагрузки.
27
Современное электронное платформенное оборудование имеет высокую пылеи влагозащиту.
На российским рынке представлены различные виды и формы
платформенных весов. Их можно смонтировать как отдельный элемент
оборудования или как весовой элемент погрузо-разгрузочных приспособлений.
Как правило, платформенные весы выполнены из высокопрочных
материалов, для их изготовления используют структурную сталь, нержавеющую
сталь, лигированную сталь, алюминий. Непосредственно платформу иногда
покрывают порошковой эмалью.
Конструкция данных весов выполнена таким образом, что позволяет
ставить грузы с любой стороны платформы, или накатывать тележки. Заметим,
что у всех моделей платформенных весов есть свои конструктивные
особенности, которые позволяют потребителю выбрать для себя модель,
максимально подходящую для выполнения определенных производственных
задач.
В качестве измерительных элементов в платформенных весах
используются тензорезисторные датчики, они преобразуют силу тяжести,
действующую на платформу, в электрический сигнал. Обработка и индикация
сигнала производится весовым терминалом, отражающим результат в
дискретном цифровом виде.
Тензометрмический
датчик – это основной и, пожалуй, главный
весоизмерительный элемент, который применяется
практически
во
всех
типах
оборудования,
применяемого для измерения массы. Именно от
тензодатчика напрямую зависит точность и скорость
измерений веса (Рисунок 1).
Принцип работы системы измерения веса с
использованием тензодатчика предельно прост: под
действием массы груза, в тензодатчике возникает
механическая деформация, которую и учитывает
датчик, преобразует её в электрический аналоговый или
цифровой сигнал, и передаёт на индикатор веса, на котором и отображается
масса взвешиваемого груза.
Современные тензодатчики прекрасно справляются со своей работой даже
в достаточно жестких условиях, поскольку обладают хорошей влаго- и
пылезащитой. Спектр применения тензометрического оборудования довольно
широк - от самых простых весоизмерительных элементов, до сложнейших
технологических промышленных комплексов динамического взвешивания.
28
Существуют
различные
способы
измерения
деформаций:
тензорезистивный, пьезорезистивный, оптико-поляризационный, волоконнооптический, и механический - простое считывание показаний с линейки
механического тензодатчика. Каждый из этих способов дал название виду
тензодатчика. А поскольку, наибольшее распространение среди электронных
тензодатчиков получили тензорезистивные датчики, то это название стало
практически нарицательным.
Тензодатчики используются в бункерных и крановых весах, весовых
дозаторах и др. Тензодатчики используются практически во всех современных
электронных весоизмерительных системах и системах дозирования.
Тензодатчики обеспечивают высокую точность измерений, устойчивы к
воздействию окружающей среды, а современные технологии позволяют
добиться систематизации и автоматизации всего процесса измерения, используя
оборудование с электронными тензодатчиками.
Следует отметить высокие показатели таких основных аспектов, как:
Высокая точность измерения. Современные тензодатчики обладают
практически
безупречной
точностью.
Самыми
распространенными
тензодатчиками являются датчики класса точности C3, что соответствует
комбинированной погрешности 0.02%. Существуют тензодатчики и с более
высоким классом точности.
Разнообразие конструкций. Современные тензодатчики обладают
огромным разнообразием конструкций: S-образный, мостовой,балочный,
шайбовый, сильфонный, одноточечный и колонный. Применение конкретного
типа датчика зависит от назначения и конструкции весовой системы, места и
способа его установки. Благодаря огромному разнообразию конструкций
тензодатчиков, можно выбрать оборудование, наиболее подходящее для
конкретных производственных нужд заказчика.
Надежность материалов. Большинство тензодатчиков изготовлены из
алюминия, нержавеющей или легированной стали, что обеспечивает долгий
срок службы оборудования. Водонепроницаемые тензодатчики, которые
изготавливаются из нержавеющей стали, обладающие классом защиты IP68,
особенно востребованы в пищевой и рыбной промышленности.
Следует отметить, что даже в условиях неисправности одного из
датчиков, весы с несколькими тензодатчиками сохраняют работоспособность и
точность измерений.
29
Тензометрические датчики (тензодатчики) – конструктивно представляет
собой металлическую конструкцию, внутри которой расположены резисторы с
электросхемой. Тензодатчик связан с корпусом весового дозатора или весовой
платформы, и, при изменении веса, корпус тензодатчика подвергается
деформации, после чего результат деформации передается на тензорезисторы, а
оттуда, информация о массе - на весовой терминал.
Среди многообразия форм, типов тензометрических датчиков, среди
датчиков, различных по цене и качеству сложно сделать правильный выбор.
Рассмотрим несколько ключевых моментов, которые следует учитывать при
выборе тензодатчика.
- Наибольший предел измерения (НПИ) - следует учитывать, что
предполагаемая номинальная нагрузка на тензодатчик не должна превышать
НПИ. Хотя фактически датчик имеет дополнительный запас прочности,
некоторые конструкции весов требовательны к наличию дополнительного
запаса НПИ.
- Материал тензодатчика – как мы уже писали выше, наибольшее
распространение получили тензометрические датчики из нержавеющей и
легированной стали, а также алюминия. Как правило, только одноточечные
тензодатчики изготавливаются из алюминия, все остальные выполнены из
стали.
- Класс точности тензодатчика – на практике класс точности
тензодатчика может лежать в диапазоне от D1 до С6, хотя, в соответствии с
OIML R 60, класс точности тензометрического датчика может быть и в более
широком диапазоне. Наиболее распространен класс точности C3.
Необходимость применения более точных датчиков требует обоснования,
поскольку с классом точности цена растет в геометрической прогрессии.
- Схема подключения тензодатчика – обычно для подключения
тензодатчиков используется «четырехжильная» схема подключения. Однако в
частных случаях, и в случаях, когда присутствует большая разница в
сопротивлении кабелей смежных тензодатчиков, применяется «шестижильная»
схема подключения.
Выбирая тип тензометрического датчика, также, обратите внимание на
следующие характеристики: рабочий диапазон температур, рабочий
коэффициент передачи, класс защиты, диаметр и длину кабеля, входное и
выходное сопротивление, рекомендуемое и максимальное напряжение питания.
Среди всего многообразия тензодатчиков выделяют следующие виды:
30
Одноточечные тензодатчики - главным их как
преимуществом, так и недостатком является возможность
создания весоизмерительной системы используя лишь один
датчик. Такие датчики применяются в фасовочном и
дозирующем оборудовании, а также в конструкциях
небольших платформенных весов с малой нагрузкой на
платформу.
Консольные тензодатчики (консольная балка
сдвига) напротив, используются как чувствительные
элементы в весах и весоизмерительных системах с
общим НПВ в 5-7 тонн (Рисунок 3).
S-образные
тензодачтики (балка
на
растяжение-сжатие)
предназначаются для использования в подвесных и бункерных
весах. Датчики укомплектованы шарнирными подвесами, за
счет которых снижается затрачиваемое время на установку и
запуск оборудования. В основе работы таких тензодатчиков
лежит
принцип
преобразования
механической
силы
растяжения/сжатия в электрический сигнал, пропорциональный
этой механической силе
Цилиндрические тензодатчики работают по
принципу
преобразования
показаний
механической деформации при сжатии в
пропорциональный электрический сигнал. Чаще
всего применяются при выпуске новых или
модернизации старых вагонных, автомобильных
или многотонных бункерных весов, а также в
испытательных стендах.
Высокотемпературные тензодатчики применяются при необходимости
измерения веса в условиях высокой температуры. Чаще всего такие датчики
встречаются в металлургической отрасли и на промышленных предприятиях.
Датчики, выполненные из нержавеющей стали, как правило, рассчитаны
на долгий срок эксплуатации в агрессивных условиях, поэтому чаще всего
встречаются на предприятиях пищевой или химической промышленности.
Подводя итоги, можно сказать, что тензодатчик – это важный элемент,
составляющий основу механизма любого электронного весоизмерительного
оборудования. Электронное весовое оборудование, в отличие от механического
оборудования, благодаря применению датчиков силы, стало менее громоздким,
более точным и намного более функциональным. Электронная система с
31
применением тензодатчиков позволила перейти на качественно новый уровень
работы и полностью автоматизировать контрольно-измерительные процессы.
32
Автор
perspektiva.da
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
323
Размер файла
1 625 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа