Поплавковый дифманометр

 

 

Государственное бюджетное образовательное учреждение начального профессионального образования

«Профессиональное училище №35

 
 
 
 

Письменная  экзаменационная работа по профессии  «Слесарь по КИПиА»

 
 

Выполнил  студент группы 23  Саркисян Н.Б.

 

Тема  задания: Поплавковый дифманометр.

 
 

Содержание

 

Введение.

 

ГЛАВА 1. Сведения о поплавковом дифманометре.

1.1 Назначение поплавкового дифманометра.

1.2 Устройство поплавкового дифманометра.

1.3 Принцип работы поплавкового дифманометра.

 

ГЛАВА 2. Технология ремонта поплавкового дифманометра.

2.1Неисправности поплавкового дифманометра и методы их устранения.

2.2  Монтаж поплавкового дифманометра.

2.3 Техническое обслуживание поплавкового дифманометра.

 

ГЛАВА 3. Охрана труда.

3.1Техника безопасности при эксплуатации поплавкового дифманометра.

3.2 Техника безопасности при ремонте поплавкового дифманометра.

 
Заключение.

 

Список  литературы.

 

 

 

 

Введение.

 
         

        Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и т. д. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па).

В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.

       Вопросы водоснабжения для человечества всегда были очень важными, а особую актуальность приобрели с развитием городов и появлением в них различного вида производств. При этом все более актуальной становилась проблема измерения давления воды, т.е. напора, необходимого не только для обеспечения подачи воды через систему водоснабжения, но и для приведения в действие различных механизмов. Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах. К сожалению, его труд «О движении и измерении воды» был опубликован лишь в XIX веке. Поэтому принято считать, что впервые жидкостный манометр был создан в 1643 г. итальянскими учеными Торричелли и Вивиани, учениками Галилео Галилея, которые при исследовании свойств ртути, помещенной в трубку обнаружили существование атмосферного давления. Так появился ртутный барометр. В течение последующих 10-15 лет во Франции (Б. Паскаль и Р. Декарт) и Германии (О. Герике) были созданы различные разновидности жидкостных барометров, в том числе и с водяным заполнением. В 1652 г. О. Герике продемонстрировал весомость атмосферы эффектным опытом с откачанными полушариями, которые не могли разъединить две упряжки лошадей (знаменитые «магдебургские полушария»).

        В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Большинство жидкостных манометров имеют видимый уровень рабочей жидкости, по положению которого определяется значение измеряемого давления. Эти приборы используются в лабораторной практике и в некоторых отраслях промышленности.

Существует группа жидкостных дифманометров, в которых уровень  рабочей жидкости непосредственно  не наблюдается. Изменение последнего вызывает перемещение поплавка или изменение характеристик другого устройства, обеспечивающих либо непосредственное показание измеряемой величины с помощью отсчетного устройства, либо преобразование и передачу ее значения на расстояние.

 

       Дифференциальный манометр, дифманометр - прибор для измерения перепада давлений. Применяется для измерения уровня жидкостей в резервуарах под давлением или расхода жидкости, газа и пара с помощью диафрагм методом измерения перепада давления на сужающем устройстве. Называется также датчиком разности давлений.

По устройству различаются:

1. жидкостные дифманометры (трубные, поплавковые, кольцевые и колокольные), в которых измерение осуществляется по высоте столба жидкости

2. механические дифманометры (мембранные и сильфонные), в которых измерение осуществляется по упругой деформации чувствительного элемента.

      

Глава 1.

 

         1.1 Назначение поплавкового дифманометра.

 

        Поплавковые дифманометры с ртутным заполнением предназначены для измерения: расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве; перепада давления жидкости и газообразных сред; уровня жидкости, находящейся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением. В этом приборе большее давление подается в широкий (плюсовый) сосуд, а меньшее действует на поверхность рабочей жидкости другого узкого (минусового) сосуда, который может быть сменен. Для получения необходимого перестановочного усилия диаметр поплавка должен иметь достаточные размеры. Диаметр поплавка в свою очередь определяет оптимальные размеры площади поперечного сечения сосуда, в котором он находится. Размеры минусового сосуда (диаметр и высота) обычно выбираются в зависимости от измеряемого перепада давления. Это дает возможность менять верхние пределы измерения в диапазоне от 6,3 до 100 кПа.

Дифманометры поплавковые  изготовляют по типу жидкостных чашечных приборов. Сосуды поплавковых дифманометров  располагают обычно U-образно. У дифманометров  этого типа измеряемый перепад давления уравновешивается давлением столба рабочей жидкости (ртути или трансформаторного масла), залитой в прибор. Измерение высоты этого столба осуществляется с помощью поплавка, передающего положение уровня рабочей жидкости в одном из сосудов на отсчетное устройство. Передача хода от поплавка к отсчетному устройству может быть осуществлена механическим путем или с помощью электрического преобразователя на вторичный показывающий (самопишущий) прибор. У дифманометров с масляным заполнением поплавок выполняют пустотелым.

 

        1.2 Устройство поплавкового дифманометра.

 

        Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей, пульп и суспензий, для контроля напора и расхода и т. п. 
Известен датчик разности давлений, содержащий цилиндрический корпус с двумя подводящими штуцерами, расположенный в корпусе дифференциальный блок упругих чувствительных элементов, и емкостной преобразователь деформаций, выполненный в виде измерительного и эталонного конденсаторов с подвижным и неподвижным плоскими электродами, в котором для повышения точности и чувствительности блок упругих чувствительных элементов выполнен в виде двух идентичных прямолинейных трубок с эксцентричным каналом, установленных соосно и развернутых друг к другу толстыми стенками на 180о, при этом трубки герметично скреплены одними концами друг с другом с помощью центральной заглушки, а другие концы трубок герметично подсоединены к подводящим штуцерам, причем подводящие электроды эталонного и измерительного конденсаторов прикреплены к заглушке и сориентированы относительно друг друга под углом 90o, а соответствующие неподвижные электроды конденсаторов закреплены на корпусе и сориентированы аналогично. 
Недостатком известного датчика является низкая чувствительность к перепаду давлений. 
Известно устройство для контроля перепада давлений, содержащее заполненную жидкостью U-образную трубку, поплавок, размещенный в измерительном колене трубки, и две измерительные камеры, герметически соединенные с концами трубки и заполненные жидкостью, в котором для повышения чувствительности путем обеспечения неограниченного увеличения диаметра расширительной камеры к диаметру трубки, расширительные камеры заполнены той же жидкостью, что и трубки, а поплавок выполнен со средней плотностью  , равной плотности жидкости ρж  = ρж, а измерительное колено выполнено с возможностью изменения угла относительно оси второго колена. 
Недостатком известного устройства является его высокая сложность. 
Известен поплавковый дифманометр, содержащий узкий и широкий сообщающиеся сосуды с рабочей жидкостью и поплавком в рабочем сосуде, в котором сосуды через трубопроводы и вентили соединены с источниками высокого и низкого давления и через уравнительный вентиль соединены между собой, а также соединенный с поплавком механический указатель его положения в широком сосуде. 
Недостатками известного поплавкового дифманометра являются низкая чувствительность к перепаду давлений, высокая сложность и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за наличия механического указателя поплавка в широком сосуде. 
Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения чувствительности к положению поплавка в широком сосуде при одновременном повышении надежности работы по внезапным отказам за счет упрощения путем исключения механического указателя положения поплавка в широком сосуде.

Поплавковый дифманометр содержит широкий  и узкий  сообщающиеся сосуды с рабочей жидкостью  и поплавком  в широком сосуде . Сосуды  и  через трубопроводы  и вентили  соединены с источниками давления и через уравнительный вентиль  соединены между собой. 
Поплавковый дифманометр снабжен омметром. Преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде упругой нити  из токопроводящей резины, помещенной в изоляционную оболочку  из упругого эластичного материала, например, из резины или латекса. Изогнутая часть

петли с торцом  жестко прикреплена к верхнему основанию  поплавка  без электрического контакта торца  нити с основанием  поплавка, причем изоляция обеспечивается изоляционной прокладкой  и шайбой. Другая часть петли нити жестко соединена с верхним основанием  широкого сосуда. Через основание широкого сосуда с помощью герметизирующих изоляторов в виде прокладки и шайбы пропущены свободные концы нити. Концы нити  соединены с входами омметра.

 

        1.3 Принцип работы поплавкового дифманометра.

 

       Принцип уравновешивания измеряемого давления силой тяжести столба рабочей жидкости используется в жидкостных поплавковых дифманометрах, которые являются разновидностью однотрубных манометров, но не имеют видимого уровня рабочей жидкости. 
      Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 МПа, используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности поплавковых дифманометров 1,0 и 1,5. Для передачи на расстояние информации о значении измеряемого перепада давления, рассматриваемые дифманометры оснащаются преобразователями перемещения указателя в унифицированный сигнал измерительной информации.

      Поплавковый дифманометр по принципу действия аналогичен однотрубному дифманометру с сосудом и вертикальной трубкой, только для измерения служит поплавок, передающий изменение уровня жидкости в сосуде на стрелку прибора. Диапазон измерения перепадов давления от 0 до 133 кн/м2 (от 0 до 1000 мм рт. ст.), при давлении среды до 16 Мн/м2 (160 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 1,5—2%. 
      Передаточные механизмы поплавковых дифманометров, применяемых для измерения расхода веществ, оснащаются лекалами, профиль которых рассчитывают по квадратичной корневой зависимости. Показания этих поплавковых дифманометров пропорциональны измеряемому расходу.   
      Высокая точность измерений и возможность регистрации показаний без применения специальных источников энергии являются преимуществами дифманометров данного типа. Основным их недостатком является наличие токсичной жидкости — ртути, которая при резких изменениях давления может загрязнять объект измерения или окружающую среду.      

Работа поплавкового дифманометра осуществляется следующим образом. 
Принцип действия поплавкового дифманометра основан на уравновешивании измеряемого перепада давлений гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Площадь сечения широкого сосуда значительно больше площади сечения узкого сосуда . Внутренняя полость сообщающихся сосудов заполнена рабочей жидкостью , например ртутью или трансформаторным маслом, до нулевой отметки 0. О значении измеряемой разности давлений в поплавковом дифманометре судят по отсчетному устройству, роль которого выполняет омметр, связанный функционально с поплавком , расположенным во внутренней части широкого сосуда . При подключении дифманометра к объекту измерения большее давление в сосуд 1, а меньшее в сосуд 2, подается через вентили. Вентиль служит для того, чтобы исключить возможность выброса рабочей жидкости при односторонней подаче давления. С этой целью перед подключением дифманометра к объекту вентиль открывают, а после стабилизации давления в обоих сосудах закрывают. При отключении дифманометра от объекта необходимо предварительно открыть вентиль, а затем закрыть вентили. 
В процессе измерения жидкость в широком сосуде 1 перемещается вниз, а вместе с ней перемещается поплавок , который под действием собственного веса растягивает шнур (оболочку и нить ). Шнур выполнен так, чтобы при любых перемещениях поплавка он работал в пределах упругих деформаций, что позволяет поплавку в любой момент времени находиться на поверхности жидкости. Перемещение поплавка будет происходить до тех пор, пока измеряемая разность давлений Р1 - Р2 не уравновесится давлением столба жидкости высотой h1 - h2, то есть 
Р1 - Р2 g(ρж-ρc)(h1 + h2), (1) где g - местное ускорение свободного падения, 
h1 и h2 - перемещение жидкости в правом и левом коленах, 
ρж - плотность рабочей жидкости 
ρc- плотность измеряемой среды. 
Принимая во внимание равенство объема жидкости, вытесненного из широкого сосуда 1, объему жидкости, поступившему в узкий сосуд 2: 
Fh2 = fh1 (2) преобразуем уравнение (1)

 
h2 = (P1 - P2)[1 + F/f)(ρж-ρc )g] -1 (3) 
Уравнение (3) представляет собой статическую характеристику поплавкового дифманометра, из

которой следует: чтобы получить одинаковое перемещение h2 поплавка при измерении разности давлений в различных диапазонах, необходимо изменять соотношение F/f. Практически это достигается заменой узкого сосуда одного диаметра на сосуд другого диаметра. Для этого поплавковый дифманометр может комплектоваться несколькими узкими сосудами 2 разных диаметров, замена которых позволяет изменять предельные номинальные перепады измеряемых давлений. Предельный номинальный перепад Δ Рном связан с максимальным измеряемым перепадом Р = Р1 - Р2 соотношением 
ΔPном = ΔP(1 - ρc/ρж). (4) 
Нить и оболочка работают в пределах упругих деформаций когда при любых изменениях их длины объема остаются постоянными. Так, например, если длина нити 11 при опускании поплавка увеличивается в 2 раза от l до 2l, то поперечное сечение S нити уменьшается в 2 раза от S до S/2, а объем V при этом остается постоянным.