Изучение, конструкция и проверка пружинного манометра
Цель работы: Изучить устройство и принцип работы пружинного манометра – датчика давления. С помощью силомера замерить усилие F пружины манометра и эффективную площадь Sэф воздействия пружины, согласно конструкции. Найти расчетные F=Pp.Sэф
Краткие теоретические сведения. Поверка приборов для измерения давления(разрежения). Для измерения давления (разрежения) жидкостей, газов и пара в промышленных установках применяются преимущественно измерительные приборы с чувствительным пружинным элементом. Принцип действия таких приборов основан на использовании упругой деформации полой пружины, возникающей под действием измеряемого давления. Деформация пружины вызывает через передаточный механизм перемещение указателя (стрелки, пера), которое пропорционально измеряемому давлению (разрежению). Стенки пружины в пружинных приборах разделяют полости с различным давлением. Поэтому пружинные приборы служат, как правило, для измерения, относительного или избыточного давления. В зависимости от знака и величины измеряемого давления (разрежения) приборы называются тягомерами, напоромерами, барометрами, манометрами, вакуумметрами и мановакуумметрами. При поверке технических манометров, вакуумметров, мановакуумметров и тягомеров проводится: внешний осмотр, проверка герметичности, определение погрешности показаний и проверка самопишущего устройства (для самопишущих приборов). Для поверки применяются образцовые приборы для измерения давления и пресс для создания избыточного или вакуумметрического давления не менее 125% от верхнего предела измерения поверяемого прибора (ГОСТ 2405—63). При поверке технических пружинных приборов применяются и образные мановакуумметры с зеркальной шкалой и верхним пределом измерения 1200 мм вод. ст. или 1200 мм рт. ст. с погрешностью показаний ± 1 мм столба жидкости; образцовые микроманометры (типа ММ, АЛД); грузопоршневые манометры МП классов 0,05 и 0,2; грузопоршневой мановакуумметр МВП-2,5 класса 0,05; пружинные манометры класса 0,16 и 0,25. При выборе образцового прибора необходимо, чтобы верхний предел измерения образцового прибора был более или равен верхнему пределу измерений поверяемого прибора. Кроме того, основная погрешность образцового прибора должна быть в 4 раза меньше основной погрешности поверяемого прибора. При внешнем осмотре необходимо убедиться в том, что прибор не имеет видимых внешних дефектов. Более детальны требования, предъявляемые к приборам по внешнему осмотру при метрологической поверке, сформулированы в «Инструкции 4—53 по поверке рабочих пружинных манометров, вакуумметров и мановакуумметров» и «Инструкции 7—63 по поверке тягомеров, микроманометров и дифференциальных манометров». Герметичность прибора проверяется следующим образом: поверяемый прибор подключается к прессу, и в системе создается давление, равное верхнему пределу измерений. Если в течение 5 мин показание прибора не изменяется, то прибор считается герметичным. Погрешность показаний прибора определяется путем сравнения показаний прибора с действительным значением, устанавливаемым по образцовому прибору. Перед поверкой прибор должен быть установлен в рабочем положении. Прибор поверяется при температуре 20±5 °С. Погрешность показаний определяется одним из следующих способов: а) по образцовому прибору устанавливается заданное давление (разрежение), а отсчет ведется по поверяемому прибору; б) стрелка (перо) поверяемого прибора устанавливается на поверяемую отметку шкалы, а отсчет действительного значения ведется по образцовому прибору. Отсчеты производятся не менее чем на пяти отметках, равномерно расположенных по шкале при повышении давления и в тех же отметках при понижении давления. Погрешности прибора, получаемые при поверке в каждой отметке шкалы как при повышении, так и при понижении давления, не должны превышать величины основной допустимой погрешности данного прибора. Разность показаний прибора при повышающемся и понижающемся давлении (вариация) для каждой отметки шкалы также не должна превышать величины основной допустимой погрешности данного прибора. Смещение стрелки прибора, при постукивании по его корпусу в каждой поверяемой отметке, не должно превышать половины допустимой погрешности. После поверки отметки конца шкалы при повышающемся давлении делают выдержку, при давлении, соответствующем отметке конца шкалы, на 5 мин для трубчатых пружин и на 15 мин для сильфонов и мембранных коробок. После выдержки прибор поверяется в тех же отметках, в том числе и в отметке конца шкалы при понижающемся давлении. Для создания давления используется воздушный пресс (до 2,5 кгс/см2 и ниже); для приборов с верхним пределом измерения выше 2,5 кгс/см2 применяется гидравлический пресс. Поверка показаний самопишущих приборов производится в пяти точках, равномерно распределенных в пределах всей диаграммы. При наличии у прибора шкалы последняя поверяется также в пяти точках одновременно с записью в соответствии с общими требованиями поверки показывающих приборов. Разность между показаниями по шкале и диаграмме не должна превышать величины основной допустимой погрешности. Поверка прибора по диаграмме осуществляется следующим образом: создают давление, соответствующее намеченным к поверке отметкам и затем, небольшим поворотом барабана или диска, освобожденного от часового механизма, делают засечки на диаграмме. Постукивают по прибору и, в случае смещения пера, делают засечку. Поверив прибор по всем отметкам при повышении давления, выдерживают его при давлении, соответствующем предельному в течение 5 мин, а затем производят поверку в тех же точках при понижении давления. Помимо определения основной погрешности, у самопишущих приборов производится проверка качества записи и определяется погрешность хода диаграммы. В качестве образцовых приборов при поверке промышленных манометров часто применяются образцовые грузопоршневые манометры классов 0,05 и 0,2 с верхними пределами измерения от 2,5 до 2500 кгс/см2. Принцип действия грузопоршневых манометров следующий: цилиндрический поршень погружается в соосный с ним, наполненный жидкостью цилиндр, диаметр которого близок к диаметру поршня (разность диаметров составляет несколько тысячных миллиметра). Этот поршень создает под своим торцом давление
где Р — давление, кгс/см2; G — вес (в воздухе) поршня с грузом, находящимся на нем, кгс; F — приведенная площадь поршня, равная сумме площади поперечного сечения поршня и половине площади сечения зазора между поршнем и цилиндром, см2. При метрологических поверках дополнительно учитывается, что вес поршня с грузом зависит от ускорения силы тяжести в месте измерения, а приведенная площадь зависит от температуры прибора и давления.
Рис. 2.1 Схема грузопоршневого манометра 1 — образцовые грузы; 2 — тарелка: 3 — поршень; 4 — воронка; 5 — цилиндр (грузовая колонка); 6— штуцер для подсоединения пружинных манометров; 7 — запорные вентили штуцеров; 8 — вентиль для спуска масла; 9— шток пресса; 10 — запорный вентиль колонки; 11 — маховик пресса
Грузопоршневой манометр имеет непосредственно нагружаемый поршень. Вращение поршня, создаваемое рукой с начальной угловой скоростью 100—120 об/мин, практически исключает влияние механического трения между поверхностями поршня и цилиндра. Грузопоршневой манометр устанавливается по уровню, и поршень должен быть погружен в цилиндр на 2/3—3/4 своей глубины. 1.2 Описание приборов и оборудования. Электроконтактный манометр пружинного типа имеет чувствительный элемент - подвижную трубчатую пружину, силу натяжения которой можно замерить с помощью ручного силомера. Сечение (эффективная площадь воздействия) можно определить, замерив радиус сечения. Преобразователь линейного перемещения в виде системы рычагов и передачи на подвижную стрелку шкалы, градуированной в единицах измерения давления кг/см2. Контактная часть манометра преобразует сигнал перемещения в электрический сигнал, как реле, подающее исправляющий сигнал в схеме включения. Можно рассмотреть использование манометра в схеме автоуправления компрессорной установки. 1.3 Порядок проведения работы Разобрать манометр, изучить пружину и её физические характеристики. С помощью силомера замерить и рассчитать F и Sэф при различных усилиях. Занести в таблицу и рассчитать: F=Pp.Sэф По шкале манометра замерить давление жидкости Р, кг/см2. Определить абсолютную и относительную погрешность.
Произвести анализ проверки.
1.4 Содержание отчета о работе Отчет о работе должен содержать: наименование и цель работы, краткое описание конструкции и принципа действия грузопоршневого манометра, таблицы результатов измерений и расчетов, расчеты.
Контрольные вопросы 1. На каком принципе преобразования работает датчик давления – пружинный манометр? 2. К какому из видов параметрическим или генераторным их можно относить? 3. Расскажите о применении манометров в схемах САУ? 4. Для чего делается проверка манометра?
Таблица 2.1 Лабораторные данные
|
Р
