Дифманометры

Дифманометры служат для определения перепада давления между двумя точками измерения в жидкой, газовой или паровой среде. Большое применение они получили для измерения перепада давления в расходомерах с сужающим устройством.

Рисунок 8.5 – Схема ртутного двухтрубного дифманометра

Дифманометры - расходомеры, применяемые в промышленности, обычно являются деформационными приборами, работающими в комплекте с сужающим устройством при измерениях расхода жидкости, газа и пара. По конструкции они разде­ляются на жидкостные, сильфонные и мембранные и бывают механические (показывающие и самопишущие) и бесшкальные с элек­трической дистанционной передачей показаний (промежу­точные преобразователи) на вторичные приборы.

Жидкостные дифманометры относятся к двухтрубным приборам. Они обладают простым устрой­ством и большой надежностью работы. Жидкостные дифманометры выпускаются 2^х типов. В первом из них уравновешивающей жидкостью служит вода, а во втором – ртуть.

Механические дифманометры - расходомеры могут применяться в тех случаях, когда расстояние между сужающим устройством и прибором не превышает 50 м. При более значительных расстояниях используются электрические дифманометры - расходомеры.

Механические и электрические дифманометры - расходомеры, а также вторичные приборы могут иметь дополни­тельные устройства для выпрямления шкалы, сигнализа­ции и интегрирования расхода. Шкалы и диаграммы этих приборов градуируются в единицах расхода (кг/ч, т/ч, м³/ч и др.) с конечным значением, выбираемым из ряда чисел: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3 и 8 с множителем 10ⁿ, где n – целое (положительное или отрицательное) число или нуль.

Рисунок 8.6 – Схема самопишущего сильфонного дифманометра - расходомера типа ДСС

Дифманометры - расходомеры, изготавливаются на пре­дельный номинальный перепад давления от 0,001 до 0,63 МПа и рабочее давление до 40 МПа. Механические дифманометры - расходомеры, как правило, имеют не­равномерные шкалы и диаграммы, которые в силу зависимости между перепадом давления и расходом, получаются квадра­тичными. Вторичные приборы, работающие в комплекте с электрическими дифманометрами - расходомерами, имеют, как правило, равномерные шкалы и диаграммы, так как для их спрямления используется профильная кулачковая передача, встраиваемая во вторичный прибор, или специальное электрическое устройство, называемое квадра­тором, встраиваемое в дифманометр.

Рекомендуемый диапазон измерений дифманометрами - расходомерами, исходя из точности их показаний, составляет от 30 % до 100 % конечного значения шкалы.

На рисунке 8.6 показана схема самопишущего сильфонного дифманометра - расходомера типа ДСС. Чувствитель­ным элементом прибора является сильфонный блок, со­стоящий из сильфонов, связанных со штоком и закрепленных в (плюсовой) и (минусовой) камерах.

8.9.1 Выбор дифманометра - расходомера

Выбор промышленного дифманометрам - расходомера про­изводится исходя из технической характеристики прибора, задач и условий измерения.

Предельный номинальный перепад давления ΔР_н дифма­нометра выбирается из нормального ряда чисел, исходя из того, что при заданном расходе среды чем больше перепад, тем меньше относительная площадь m сужающего устройства. Уменьшение m повышает точность измерения, сокращает необходимые длины прямых участков трубо­провода и понижает влияние отклонения действительного диаметра трубопровода от расчетного. Однако при этом возрастает потеря давления P_п в сужающем устройстве. Поэтому если задана допускаемая потеря давления, то перепад ΔР_н выбирается с учетом этой величины. Если потеря давления в сужающем устройстве не имеет существенного значения, перепад ΔР_н принимается таким, чтобы величина m была близка к 0,2.

Конечный расход Q_oб.к или Q_м.к дифманометра - расходомера выбирается из указанного выше ряда чисел в зависимости от заданного максимального расхода Q_oб.max или Q_м.max измеряемой среды таким образом, чтобы конечный расход имел ближайшее большее значение по отношению к максимальному.

8.9.2 Дифференциальные сильфонные самопишущие ДСС

Для примера рассмотрим манометры дифференциальные сильфонные самопишущие ДСС.

Далее приводится техническое описание и инструкция по эксплуатации ДСС (2В0.289.079 ТО):

Манометры дифференциальные сильфонные самопишущие ДСС предназначены для измерения расхода жидкос­ти, газа или пара по перепаду давления в стандартных сужающих уст­ройствах, перепада вакуумметрического или избыточного давления и уров­ня жидкости, находящейся под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением.

Минимальное вакуумметрическое давление, подаваемое в измеритель­ные камеры дифманометров, 5 кПа (0,05 кгс/см²)

По устойчивости к воздействию измеряемой среды дифманометры выпол­нены следующих исполнений: обыкновенное; коррозионностойкое (Кс).

По устойчивости, к воздействию температуры и влажности окружающей среды самопишущие дифманометры ДСС соответствуют группе В4 ГОСТ 12997-84 и имеют климатические исполнения УЗ и ТЗ по ГОСТ 15150-69.

По степени защищенности от воздействия окружающей среды самопишущие дифманометры ДСС удовлетворяют требованиям, предъявляемым к исполнениям 1Р40 или 1Р54 по ГОСТ 14254-80.

Детали измерительного блока дифманометров, соприкасающихся с измеряемой средой, изготовлены из корозиостойких материалов.

Технические данные:

- класс точности дифманометров – 0,5; 1; 1,5;

- класс точности интегратора – 0,6;

- класс точности манометрической части – 1;

- на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 63 МПа (630 кгс/см²) класс точности дифманометров – 1; 1,5;

- предельно допускаемые рабочие избыточные давления: 6,3; 16; 25; 32; 63 МПа (63, 160, 250, 320, 630 кгс/см²).

Предельные номинальные перепады давления:

- 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100;.160 и 250 кПа (0,063; 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6 и 2,5 кгс/см²);

- на избыточное давление 6,3 и 16 МПа (63 и 160 кгс/см²);

- 40; 63; 100; 160; 250 400 и 630 кПа(0,4;0,63;1,0;1,6;2,5;4,0 и 6,0 кгс/см²). на избыточное давление 25 и 32 МПа (250 и 320 кгс/см²);

- 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа (10; 16; 25; 40 кгс/см²) на избыточное давление 63 МПа (630 кгс/см²).

Верхние пределы измерений дифманометров - расходомеров выбираются из ряда и соответствуют:

А = а ·10ⁿ (8.54)

где а – одно из чисел ряда: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8;

n – целое (положительное или отрицательное) число или ноль.

Верхние пределы измерений дифманометров – расходомеров соответствуют предельным номинальным перепадам давления.

Нижние пределы измерений дифманометров-расходомеров составляют 30 % верхнего предела измерений.

Верхние пределы измерений манометрической части дифманометров с дополнительной записью избыточного давления соответствуют:

- 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16 МПа (6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160 кгс/см²) – на избыточное давление до 16 МПа (160 кгс/см²) – 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16; 25; - 40 МПа (16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400 кгс/см²) – на избыточное давление до 25 и 32МПа(250 и 320 кгс/см²);

- 16; 25; 40 МПа (160; 250; 400 кгс/см²) – на избыточное давление до 63 МПа (630 кгс/см²).

Предел допускаемой основной погрешности показаний дифманометров от предельного номинального перепада давления составляет:

- для дифманометров класса точности 0,5 – ±0,5 %;

- для дифманометров класса точности 1 – ±1 %;

- для дифманометров класса точности 1,5 – ±1,5 %.

Предел допускаемой основной погрешности интеграторов в диапазоне от 30 до 100 % диаграммы не превышает ± 0,6 % от верхнего предела измерения при нормальном значении частоты питающего тока.

Вариация показаний дифманометров не превышает абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности.

Изменение показаний при отклонении от нормального значения
температуры окружающей среды на каждые 10 °С не превышает:

- 0,9 предела допускаемой основной погрешности для дифманометров класса точности 0,5;

- 0,6 для дифманометров класса точности 1; 0,5 – для дифманометров класса точности 1,5.

Дифманометры выдерживают воздействие 25000 циклов изменения перепада давления. Полный средний срок службы дифманометров – 12 лет.

8.9.2.1 Устройства и работа дифманометров

Конструктивно дифманометры состоят из двух частей: сильфонного блока, самопишущей части или самопишущей части с дополнительными устройствами (интегратором, записью давления).

Принцип действия сильфонного блока основан на использовании деформации упругой системы (сильфоны, цилиндрические пружины, торсионная трубка) при воздействии на нее измеряемого перепада давления.

Сильфонный блок имеет две измерительные камеры «плюсовая» и «минусовая», образованные крышками, которые разделены основанием с двумя узлами сильфонов.

Внутренние полости сильфонов заполнены жидкостью, состоящей из 70 % этиленгликоля ГОСТ 10164 - 75 и 30 % дистиллированной воды ГОСТ 6709 - 72.

При односторонней перегрузке клапан с уплотнительным резиновым кольцом' садится на гнездо основания, полость сильфона перекрывается и, таким образом, статическое давление уравновешивается давлением жидкости в полости сильфона.

В сильфонных блоках на Р_изб. 6,3 и 16 МПа (63 и 160 кгс/см²), предназначенных для измерения газов, в центральном отверстии основания имеется дросселирующее устройство, которое повышает устойчивость дифманометров к пульсирующим нагрузкам.

Установка дифманометров - расходомеров, сужающих и дополнительных устройств, монтаж соединительных линий должны производиться в соответствии с требованиями РД 50-213 - 80 «Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами».

Методы и средства поверки. Дифманометры подлежат поверке в соответствии с требованиями ГОСТ 8.002 - 86 и ГОСТ 8.513 - 84.

Рекомендуемая периодичность поверки не менее одного раза в год. Методы и средства поверки дифманометров изложены в ГОСТ 8.146 - 75. Методы поверки манометрической части двухзаписных дифманометров в МИ 2124 – 90 и инструкции 7 - 63.

Основная погрешность дифманометров, в процентах, вычисляется по формуле:

, (8.55)

где h_max - предельный номинальный перепад давления, Па;

h_р - расчетное (действительное) значение перепада давления, Па;

h - измеренный перепад давления, Па.

Проверку дифманометров производить по 100% диаграмме.

В случае, если у дифманометра погрешность, определенная при контрольной поверке, превышает предел допускаемой основной погрешности, прибор необходимо отрегулировать. Средства, необходимые при регулировке, указаны в ГОСТ 8.146 - 75. и инструкции 7 - 63

Окончательно отрегулированный интегратор должен удовлетворять требованиям таблицы 8.1. После регулировки все винты законтрить эмалевой краской.

Таблица 8.1 – Требования к показателям интегратора

После регулировки дифманометры подлежат поверке по ГОСТ 8.146 - 75, МИ 2124 - 90. и инструкции 7 - 63.

8.9.3 Поверка дифманометров

Рисунок 8.7 – Схема поверки дифманометров - расходомеров

Поверка промышленных дифманометров - расходомеров в пределах диапазона показаний выполняется в лаборато­рии. Перед поверкой дифманометр подвергается осмотру, чистке или ремонту. Одновременно производится ревизия работающего с ним сужающего устройства.

Поверяемый прибор 1 и образцовый водяной или ртутный манометр 2 присоединяются со стороны плюсовых трубок к воздушному прессу 3, служащему для создания перепада давления, соответствующего поверяемым отметкам шкалы прибора.

Перед началом поверки выявляется плотность установки, для чего при закрытом уравнительном и открытых запорных вентилях поверяемого прибора создают прессом давление, потребное для отклонения указательной стрелки на конечное значение шкалы. Если в течение 5 мин указательная стрелка не смещается в сторону уменьшения показаний, установка считается плотной.

Поверку дифманометра начинают с определения положения нулевой отметки посредством открытия уравнительного вентиля. Затем производится сравнение показаний поверяемого прибора с образцовым манометром не менее чем в шести отметках шкалы (диаграммы), соответствую­щих 30, 40, 50, 60, 80 и 100 % диапазона показаний при увеличении (прямой ход) и уменьшении (обратный ход) перепада давления.

Для поверки промышленных дифманометров - расходо­меров на предельный номинальный перепад давления до 0,16 МПа может служить образцовый жидкостный прибор типа ППР. Основная погрешность его при измере­нии перепадов давления 150 –1000 мм вод. ст. и 75–1000 мм рт. ст. не превышает ±0,3 %. Погрешность при измерении перепадов давления ниже 150 мм вод. ст. и 75 мм рт. ст. не превосходит соответственно ±0,5 мм вод. ст. и ±0,25 мм рт. ст.

Для поверки промышленных дифманометров - расходомеров на более значительные предельные номинальные перепады давления (до 0,63 МПа) применяются грузопоршневые манометры типов МП-2,5 и МП-6 класса точности 0,05 и 0,2, а также образцовые трубчато-пружинные мано­метры типа МО класса точности 0,16 и 0,25.

В качестве образцового прибора для измерения выходного сигнала при поверке мембранного электрического дифманометра - расходомера типа ДМ служит магазин комплексной взаимной индуктивности типа Р5017 с вибрационным гальванометром типа М501 или потенциометр переменного тока типа Р56/2. А при поверке мембранного и сильфонного электрических дифманометров - расходомеров типов ДМЭР и ДСЭР – показывающий миллиамперметр класса точности 0,1 или 0,2.

Рисунок 8.8 – Структурная схема по­верки электрического дифманометра

Поверка электрических дифманометров-расходомеров типов ДМ, ДМЭР и ДСС производится по структурной схеме (рисунок 8.8). Она состоит из поверяемого электрического дифманометра 1, устройства для создания давле­ния среды 2, образцового прибора для измерения вход­ного давления 3 и образцового прибора для измерения выходного электрического сигнала 4.

При выборе образцовых приборов для определения основной погрешности деформационных электрических манометров должно соблюдаться условие:

, (8.56)

где δ' - предел допускаемой основной погрешности по­веряемого манометра, выраженный в процентах конечного значения выходного сигнала (10 мА или 5 мА);

Δ₁ – предел допускаемой абсолютной погрешности образцового прибора при измерении давления, равного конечному значению диапазона показаний поверяемого манометра, МПа;

Δ₂ – предел допускаемой абсолютной погрешности образцового прибора при измерении выходного сигнала, равного конечному значению поверяемого манометра, мА или мА;

Рк – конечное значение давления диапазона показаний поверяемого манометра, МПа;

Вк – конечное значение выходного сигнала поверяемого манометра, мА или мА;

С – коэффициент запаса точности, равный 0,25.

Основная погрешность δ сильфонных механических дифманометров-расходомеров, выраженная в процентах, находится по формуле:

, (8.57)

где Q – поверяемая отметка шкалы прибора;

Q _к – конечный расход диапазона показаний поверяемого прибора, Па;

ΔP – перепад давления по образцовому прибору, соответствующий поверяемой отметке шкалы, Па;

ΔP_н – предельный номинальный перепад давления поверяемого прибора, Па;

А для мембранных и сильфонных электрических дифманометров-расходомеров типов ДМЭР и ДСЭР – по формуле:

, (8.58)

где ΔР – соответствующее поверяемое значение перепада давления ΔР, которому соответствует взаимная индуктивность по магазину ΔР_н , мА;

I – выходной сигнал по миллиамперметру, соответствующий поверяемому значению перепада давления ΔР, мА;

Iк – выходной сигнал, соответствующий конечному значению диапазона показаний поверяемого прибора, мА.

Согласно п. 8.1. технического описания и инструкции по эксплуатации ДСС (2В0.289.079 ТО): Рекомендуемая периодичность поверки не менее одного раза в год. Методы и средства поверки дифманометров изложены в ГОСТ 8.146-75. Методы поверки манометрической части двухзаписных дифманометров в МИ 2124-90. и инструкции 7 - 63