Metode și instrumente de măsurare a presiunii - baza automatizării proceselor tehnologice de petrol și gaze

Metode și mijloace de măsurare a presiunii

Măsurarea presiunii este necesară în aproape orice domeniu al științei și tehnologiei ca și în studiul proceselor fizice existente în mod natural, precum și pentru funcționarea normală a dispozitivelor și a proceselor tehnice, create de om. Presiunea determină starea materiei în natură (solid, lichid, gaz).

aplicarea extrem de diversă de presiune în știință, inginerie și de fabricație. potențiale centralele termice și electrice de energie și centralele nucleare sunt determinate de abur sub presiune sau turbina de apă pe lama sub acțiunea presiunii prin canale și conducte de apă transportate mii de kilometri, petrol și gaze. Presiunea conduce mașinile și avioane, rachete geodezice și nave spațiale, de deschidere și de închidere a ușilor liftului, vagoane de trenuri de metrou, troleibuze și autobuze, alimentarea cu apă și de gaz în apartamentul din casele noastre.

presiune este realizată prin diverse instrumente de lucru, utilaje și instalații în diferite industrii.

condiție de control a presiunii fluidelor de lucru în diverse procese tehnologice din industria petrochimică, în fabricarea fibrelor sintetice și așa mai departe. In multe ramuri ale științei în timpul studiilor fizice, termodinamice și metrologică (determinarea concentrației de gaze în solide constante ecuații de stare de substanțe diferite, temperatura de referință și liniară măsurare) este de asemenea necesară pentru a măsura presiunea [3-5].

Presiunea caracterizează starea de stres lichidelor și gazelor într-o comprimare uniformă și raportul dintre forța normală determinată pe suprafața acestei suprafețe

unde p - presiunea; N - forța normală care acționează pe suprafața; F - suprafață.

Se presupune că forța normală este distribuită uniform pe întreaga suprafață, și într-un lichid sau gaz nu sunt eforturi de forfecare. Deoarece forța de operare este întotdeauna perpendicular pe suprafața, indiferent de locația, presiunea este o cantitate scalară [2].

Noțiunea de presiune ca o cantitate fizică în toate formele sale este una. Cu toate acestea, în multe fenomene naturale și în diverse dispozitive și procedee tehnice, nu este o presiune determinantă în sine, și valoarea sa în raport cu cealaltă. De exemplu, sub influența diferenței dintre două presiuni sunt transportate prin conducte de petrol si gaze din Siberia.

Atunci când se compară valorile celor două presiuni una dintre ele este luată ca originea diferenței lor. Pe această bază disting următoarele tipuri de presiune.

Presiunea absolută - valoarea presiunii este măsurată la măsurarea presiunii egală cu zero. Presiunea absolută a învelișului de aer al pământului pe suprafața sa numită presiune atmosferică.

Dată fiind specificitatea fiecăruia dintre tipurile specifice de instrument de măsurare a presiunii utilizate pentru măsurări - manometre și traductoare de presiune.

Manometer - dispozitiv de măsurare sau a unui dispozitiv de măsurare pentru măsurarea diferenței de presiune sau presiunea unei directe de citire a valorilor lor.

Transmițătorul de presiune (senzor) - traductor al cărui semnal de ieșire este funcțional legat de presiunea măsurată sau presiunea diferențială. Dispozitivele secundare transmițător ieșire este convertit într-o valoare a presiunii sau intră diferitele sisteme de control și reglare [3-5].

În conformitate cu tipurile de presiune măsurate aplicate următoarele mijloace de măsurare a presiunii:

· Presiunea absolută manometru - manometru pentru măsurarea presiunii absolute;

· Barometrul - un manometru pentru măsurarea presiunii atmosferice; ecartament suprapresiune - manometru pentru măsurarea presiunii ecartament pozitiv;

· Ecartamentul - un manometru pentru măsurarea presiunii gabaritului negativ. Manometre menționat adesea calibre pentru măsurarea presiuni absolute scăzute, în mod substanțial mai mici decât presiunea atmosferică (tehnica de vid);

manovacuumetru vacuum și presiune · - manometru pentru măsurarea atât presiunea manometrică pozitive și negative;

· Un manometru diferential (manometru) - un manometru pentru măsurarea diferenței dintre două presiuni, fiecare dintre care diferă de presiunea atmosferică;

· Micromanometru - manometru diferențial pentru măsurarea diferențelor mici între cele două presiuni, fiecare dintre care este substanțial mai mare decât diferența lor.

Unități de presiune

Unitatea Coherent Sistemul Internațional de Unități (SI) este Pascali (Pa). Prin definiție pascali unitate de presiune este raportul Newton unitățile de forță la un metru pătrat:

1 Pa = 1 N / m2 = 1 kg / (m 2 * s)

Cel mai aproape de unitatea SI de bar presiune (bari), dimensiunea, care este foarte convenabil pentru practica (1 bar = 1 x 10 5 Pa).

În pînă acum ecartamente lichid utilizate măsoară presiunea măsurată este înălțimea coloanei de lichid. Prin urmare, în mod natural aplicarea presiunii, determinată de înălțimea coloanei de lichid, m. E. Pe unitățile de lungime. În țările în care sistemul metric unitățile de presiune recepționate răspândit milimetru și metru de coloană de apă (mmvod. V. Și mvod. V.) și milimetri coloană de mercur (mm Hg. Art.).

Dimensiunile acestor unități de presiune sunt convertite în unități SI pe baza formulei

unde H - înălțimea coloanei de lichid, m, s - densitatea lichidului, kg / m 3 g este accelerația gravitațională, m / s 2.

Metode de măsurare a presiunii ca și principii de funcționare predetermină și caracteristici de proiectare ale mijloacelor de măsurare. În această privință, în primul rând ar trebui să rămână în probleme metodologice tehnici la cele mai generale de măsurare de presiune.

Presiunea pe baza pozițiilor cele mai comune pot fi determinate atât prin măsurarea directă sau prin măsurarea altor mărimi fizice, operabil asociate cu presiunea măsurată.

În primul caz, presiunea măsurată acționează direct asupra dispozitivului senzorului, care transmite valoarea presiunii a legăturilor ulterioare ale circuitului de măsurare, transformând-o într-o formă dorită. Această metodă este o metodă de determinare a liniilor de măsurare a presiunii, și este cea mai raspandita in tehnica de măsurare a presiunii. Se bazează principiile cele mai multe indicatoare de presiune și emițătoare de presiune.

În al doilea caz măsurat direct cantitățile sau alți parametri fizici care caracterizează proprietățile fizice ale mediului, ale căror valori sunt asociate în mod natural cu presiunea (temperatura de fierbere lichid, viteza de propagare cu ultrasunete, conductivitatea termică și a gazelor t. D.). Această metodă este o metodă indirectă de măsurare a presiunii și se aplică, de obicei, în acele cazuri în care o metodă directă indiferent de motiv, nu pot fi aplicate, de exemplu, la măsurarea joasă presiune (mașini de vid) sau prin măsurarea presiunii ridicate și ultraînaltă [34].

Presiunea este un derivat al cantității fizice determinată de trei mărimi fizice de bază - masa, lungimea și timpul. Implementarea exactă depinde de valoarea presiunii metodei de redare unitate de presiune. Când măsurat conform formulei (4.22) este determinată de forța de presiune și zona, iar formula (4.23) - lungime (înălțime), densitatea și accelerația. Metode de determinare a presiunii bazată pe măsurarea acestor cantități sunt absolute metode (fundamentale) și sunt utilizate în unitatea de redare a presiunii etaloanelor deadweight și tipul de lichid, precum și să permită, dacă este necesar, certificarea de măsurare exemplară.

Metoda relativă de măsurare, în contrast absolut, pe baza unei investigații preliminare în funcție de proprietățile fizice ale elementelor și parametrii manometre cu metode directe, dimensiuni sau alte mărimi fizice și proprietăți ale mediului sensibile la presiune - dacă metodele indirecte de măsurare. De exemplu, manometre de deformare înainte de aplicarea lor pentru a măsura presiunea trebuie să fie mai întâi calibrat prin măsurarea corespunzătoare precizie exemplară.

În plus față de etichetarea metodelor de bază de măsurători și tipuri de presiune, mijloace de măsurare a presiunii sunt clasificate în conformitate cu principiul de funcționare, funcționalitate, gama și precizie.

Cea mai importantă caracteristică a clasificării - principiul mijloacelor de măsurare, în conformitate cu aceasta presiune, și a construit o declarație suplimentară.

mijloace de măsurare a presiunii moderne este un sistem de măsurare, care au legături funcționalitate diferite. Cel mai important element al mijloacelor de măsurare orice presiune este elementul său senzor (SE) care primește presiunea măsurată și îl convertește în semnalul primar de la circuitul de măsurare al dispozitivului. Cu convertoare de semnal intermediar de SE este convertit într-un indicator de presiune sau le înregistrează și traductoare de măsură (SDI) - un semnal de ieșire standardizat furnizat de măsurare, de control, reglarea și controlul. În acest caz, convertoarele intermediare și dispozitivele secundare în multe cazuri standardizate și pot fi utilizate în combinație cu diferite tipuri de SE. Prin urmare, principalele caracteristici ale manometrilor IPD și depind în primul rând de tipul de ChE [34].

Prin principiul acțiunii presiunii Jae instrumente de măsură pot fi împărțite în următoarele grupe:

1. Masurarea presiunii, bazate pe liniile metodelor absolute: manometrelor piston si IAP, inclusiv testere deadweight, manometre cu piston necilindrică neconsolidată, clopot, calibre inel și lichid. În prima metodă de măsurare a trei calibre este implementată prin ecuația (4.22), bazată pe determinarea forței de presiune în raport cu zona; în manometrilor lichid - ecuația (4.23), bazată pe echilibrarea coloanei de lichid sub presiune.

înseamnă 2. Măsurarea presiunii pe baza metodelor directe relative: gabaritele de deformare și punct de acces, inclusiv o putere de compensare; calibre semiconductoare și SDI; alte tipuri de manometre, pe baza modificărilor din proprietățile fizice ale SE sub presiune.

3. Instrumente, bazate pe metode de măsurare indirectă de măsurare a presiunii: sisteme și echipamente pentru determinarea presiunii prin măsurarea altor mărimi fizice; Montarea și dispozitive pentru determinarea presiunii prin măsurarea proprietăților fizice ale parametrilor de mediu (termocuplu și ionizare manometre, manometre cu ultrasunete, vacuum și viscozitate al.).

Trebuie remarcat faptul că metodele de măsurare absolute prevăzute în piston și presiunii fluidului gabarite, în multe cazuri, nu puse în aplicare în practică. De exemplu, manometre fluide, cu excepția standardelor primare, calibrate și nu a verificat absolut și o metodă relativă, prin compararea lor cu măsurare de referință respectiv precizie.