ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ

222

Дата актуализации: 

25.03.2024

Виды давления

Давление – отношение силы к площади, на которую она действует, а для газа – сила, с которой он действует на единицу площади поверхности сосуда. Давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным. Давление, оказываемое атмосферой – атмосферным. Оно равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения.

Рис.1 Виды давления

Избыточное давление больше атмосферного (рис.1). При измерении разрежения определяют, насколько давление в каком-либо замкнутом объеме меньше атмосферного. Это давление называют вакуумметрическим:

При обслуживании и ремонте газовых сетей контролируется избыточное давление газа. Вакуумметрическое давление необходимо при определении разрежения в системах удаления дыма и вентиляции.

Единицы измерения давления

На сегодняшний день основной единицей измерения давления является Паскаль. 1 Паскаль равен давлению, оказываемому силой в 1 Ньютон на площадь в 1 квадратный метр (рис.2).

Рис.2 Что такое 1 Паскаль

Один паскаль очень мал. Это давление, оказываемое грузом в 100 грамм, равномерно распределенное по площади в 1 квадратный метр. На практике применяются кратные единицы. Основная из них 1 МПа (Мегапаскаль) - это 1 000 000 паскалей. В ФНП «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» параметры давления указаны в Мегапаскалях. Например: падение давления при контрольной опрессовке наружных газопроводах не должно превышать 10 даПа. А в ФНП написано – 0,0001 МПа. Много нулей и сложно понять. Зато единообразно.

Давление в 0,1 МПа приблизительно равно часто используемой единице 1 кгс/см² (килограмм сил на сантиметр квадратный). 1 декапаскаль (1 даПа) приблизительно соответствует 1 миллиметру водного столба (мм.вод.ст). До 1990-х годов кгс/см² и мм.вод.ст были основными единицами измерения давления в газовой отрасли. Но сейчас общепринятой является система СИ, поэтому данные в МПа и даПа стали основными.

Рис.3 Блез Паскаль

Единица измерения Паскаль названа в честь Блеза Паскаля (рис.3), французского математика, механика, физика, жившего в 17 веке. Ученый является также известным литератором, написавшим ряд классических произведений.

В Западной Европе в качестве единицы измерения давления применяется бар (bar). Один бар равен 100.000 Па, что приблизительно равно 1 кгс/см². Один миллибар (mbar) составляет 100 Па, он приблизительно равен 10 мм.в.ст (1 mbar » 10 мм.в.ст.).

Необходимо заметить, что точное значение 1 мм.в.ст = 9,81 Па, а 1 кгс/см² = 9,81 х 10⁴ Па, но для практических целей достаточно запомнить, что 1 мм.в.ст » 10 Па (1 даПа), а 1 кгс/см² » 0,1 МПа.

А в США используют собственные единицы измерения давления. Основная – фунт на квадратный дюйм (psi). Соответствует 6894,75 Па. Североамериканские штаты никак не могут перейти на метрическую систему мер.

Приборы для измерения давления

При измерении избыточного давления или разрежения происходит определение их величины с помощью специальных приборов – манометров, напоромеров, тягонапоромеров. Точность измерения характеризуется погрешностью – отклонением результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Класс точности прибора характеризуется пределом допускаемой погрешности – наибольшей погрешностью прибора, при которой он признается годным и допускается к применению. У показывающих пружинных манометров бывают следующие классы точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. Чем меньше цифра, характеризующая класс, тем точнее измерение. 

Рис. 4 Класс точности манометра

Класс точности показывающих механических манометров наносится на циферблат. У манометра с классом точности 1,5 результат измерения может отличаться от истинного значения не более чем на 1,5% (рис.4).

Предел измерения показывает, какое максимальное давление может измерить прибор. У манометра на рисунке 4 предел измерения – 1,0 МПа.

Жидкостные манометры

Жидкостные U-образные манометры применяются для измерения небольших величин давления, чаще всего – низкого давления газа (до 500 даПа), а также давления воздуха, идущего на горение в горелках с принудительной подачей воздуха. 

Рис.5 Жидкостной манометр

Жидкостной манометр — это стеклянная или прозрачная пластиковая U-образная трубка, которая прикреплена к деревянной или пластмассовой панели. Есть манометры, основу которых составляет металл (рис.5). На панели имеется шкала с делениями, проградуированная в паскалях (Па).

Рис.6 Жидкостной манометр

Работа прибора основана на законе сообщающихся сосудов. Жидкостные U-образные манометры появились еще в XVII веке. В качестве затворной жидкости обычно используется вода. При отрицательных температурах газовики заливают керосин или тосол. В этом случае необходимо пересчитывать результаты измерений, так как эти жидкости имеют плотность, отличную от плотности воды. Например, для керосина применяют поправочный коэффициент 0,8.

При измерении одну трубку подключают гибким шлангом к газопроводу. Газ вытесняет жидкость на высоту, соответствующую его давлению. Для определения результата измерений необходимо сложить высоту столба жидкости от нуля вверх – 150 даПа и от нуля вниз – 150 даПа (рис.6). Сумма двух значений – 300 даПа – даст величину измеренного давления. Если в прибор залит керосин, то умножаем на поправочный коэффициент: 300 х 0,8 = 240 даПа.

В настоящее время, несмотря на простоту конструкции, жидкостные манометры находят ограниченное применение из-за больших габаритов. Кроме того, стеклянные приборы боятся механических воздействий. Надежными являются приборы с силиконовой трубкой на металлической панели.

Пружинные и мембранные манометры

Деформационные манометры преобразуют давление контролируемой среды в механическое движение, которое передается стрелке. В качестве чувствительного элемента используются изогнутые трубки или различные типы мембранных приводов. 

Рис.7 Устройство пружинного манометра

Чувствительным элементом пружинных манометров (рис.7) является трубка Бурдона 1 - полая латунная трубка, согнутая по дуге и запаянная с одного конца. Бурдон – французский фабрикант, получивший патент на одновитковую трубчатую пружину и организовавший промышленное производство манометров. Другой конец трубки соединяется со штуцером, через который газ поступает в прибор. Давление действует на внутреннюю поверхность трубки Бурдона. В результате при увеличении давления латунная трубка разгибается, а при уменьшении - сгибается. Это приводит к перемещению запаянного конца, который через тягу 2 соединен с зубчатым сектором 3, вращающим шестерню со стрелкой 4.

Рис. 8 Мембранный манометр

В мембранных манометрах чувствительный элемент (рис.8) – мембрана, под которую подается измеряемое давление. Она зажата в мембранной коробке. При увеличении давления выгибается вверх, при уменьшении – опускается вниз. Движение через механизм передается стрелке, которая показывает результат измерения.

Цифровые манометры

Для наладочных и ремонтных работ применяют цифровые манометры, которые позволяют вести измерение давления газа с выводом на жидкокристаллический дисплей. Цифровые манометры TESTO 312 (рис.9) производства немецкой фирмы Testo AG предназначены для настройки и обслуживания сетей газопотребления. Принцип действия основан на преобразовании пьезорезисторным датчиком поступающего на вход давления в электрический сигнал, пропорциональный измеряемой величине.

Рис.9 Цифровой манометр TESTO 312-3

Манометры TESTO 312-2 могут измерять давление в диапазонах ± 40 mbar и ± 200 mbar, манометры TESTO 312-3 в диапазонах ± 300 mbar и ± 6000 mbar. TESTO 312-2 также могут измерять разрежение в диапазоне ± 40 mbar. На дисплее отражается время, измеряемый параметр, измеренная величина с указанием единицы измерения. При превышении максимального давления на входе прибора он подает световую и звуковую индикацию.

    

Рис.10 Цифровой манометр ФД-09

В настоящее время для измерения применяются цифровые приборы. Измеритель давления ФД-09 (рис.10) предназначен для измерения абсолютного и избыточного давления, а также дифференциальной разности давлений газа в газопроводах низкого давления. Изготавливается НП ОДО «ФАРМЭК» (г.Минск). Пределы измерения – от 0 до 2000 даПа. Прибор выполнен во взрывозащищенном исполнении. Но необходимо обратить внимание, что минимальная температура эксплуатации – минус 30 ⁰С.

  Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение Подробности здесь