Тема 1. Измерение давления в трубопроводе

Измерительными приборами оснащаются инженерные сети, на которых необходимо контролировать (регулировать) давление (насосные станции, водомерные вводы и пр.).

Для измерения давления или разрежения газа или жидкости в технологических агрегатах, сосудах или трубопроводах используют:

МАНОМЕТРЫ (ДМ) — измерительные приборы, предназначенные для измерения давления выше атмосферного.

ВАКУУММЕТРЫ (ДВ) — измерительные приборы, предназначенные для измерения давления ниже атмосферного (до минус 100 кПа).

МАНОВАКУУММЕТРЫ (ДА) — измерительные приборы, предназначенные для измерения давления как выше, так и ниже атмосферного.

Все измерительные приборы обладают некоторой погрешностью измерений из-за чувствительности. Погрешность возникает и при снятии показаний: достаточно изменить угол зрения на шкалу прибора. Расчет погрешностей приборов представлен в [12].

Измерительные приборы классифицируются по классам точности. Выделяют 8 классов точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности отражает погрешность измерений в процентном отношении. Так, к примеру, класс точности 1,0 соответствует 1 % погрешности. Таким образом, чем меньше число в классе точности — тем точнее прибор.

Корпуса манометров рекомендовано окрашивать в различные цвета. В черный цвет окрашивают корпуса измерительных приборов, предназначенных для работы с негорючими жидкостями или газами (вода, пар). Если манометр измеряет давление у горючих газов или жидкостей — его корпус окрашивают в красный цвет.

Пример условного обозначения прибора:

• — манометр с верхним пределом измерений 25 МПа и погрешностью 1,5 %: ДМ-25 МПа-1,5;
• — мановакуумметр с верхним пределом измерений избыточного давления 500 кПа класса точности 1: ДА-500 кПа-1.

В табл. 1.1 приведено схематическое обозначение приборов давления.

Таблица 1.1

Схематическое обозначение приборов давления

Схематическое обозначение на чертежах		Надписи на приборах давления
Указатель давления	Манометр, вакуумметр (общее обозначение)	Диапазон измерений равен диапазону показаний	Только для жидкости	Только для газа

Нанесенная на стекло манометра красная риска соответствует либо предельному (максимальному) давлению измеряемой среды, либо рабочему давлению сосуда в зависимости от сферы применения манометра.

Манометры, вакуумметры, мановакуумметр поверяются 1 раз в год. Поверка выполняется с целью предупреждения внезапного выхода прибора из строя и получения достоверных показаний давлений в межповерочный интервал времени.

При поверке применяются грузопоршневые измерительные приборы с классом точности 0,05 [10] или пружинные с классом точности 0,15 или 0,25.

Непосредственно перед манометром рекомендуется устанавливать трехходовой клапан для отключения и разгрузки измерительного прибора: это позволяет продлить срок эксплуатации прибора, а также выполнить поверку без демонтажа прибора.

При эксплуатации измерительных приборов давления следует соблюдать следующие ограничения:

1) значения постоянно давления не должны быть превышать 3/4 шкалы прибора;

• 2) значения переменного давления должны быть в интервале 1/3—2/3 шкалы прибора;
• 3) возможны кратковременны нагрузки на прибор, не превышающие 110 % от значения шкалы;
• 4) минимальная погрешность измерений находится в диапазоне 25—75 % диапазона шкалы прибора (по ГОСТ 2405—88).

Манометры, вакуумметры, мановакуумметры должны устанавливаться в таком месте, чтобы можно было комфортно снимать с них показания, а также производить их поверку или замену.

При выборе места установки прибора важно соблюдать условия:

• 1) соединительные трубки проводят по прямой от места отбора давления до прибора;
• 2) длина соединительные трубки должна обеспечивать температуру среды равной температуре окружающего;
• 3) температура воздуха в помещении должна находиться в интервале от -30 °С до +50 °С;
• 4) вибрации для измерительных приборов губительны. В случае невозможности погасить вибрацию необходимо следить за тем, чтобы частота не превышала 25 Гц, а амплитуда 0,1 мм у прибора;
• 5) место установки измерительного прибора было удобно в плане съема показаний, а также монтажа и демонтажа.

Оптимальный температурный режим работы измерительных приборов стандартного исполнения 15—25 °С. Влажность не должна превышать 80 %. Не желательно монтировать измерительные приборы рядом с генераторами переменных магнитных полей, а также в непосредственной близости от трансформаторных подстанций. Не допускаются ударные нагрузки. Приборы нельзя устанавливать во взрывоопасных помещениях.

При выполнении монтажных и демонтажных работ измерительных приборов нужно соблюдать требования:

• 1) пользоваться инструментом соответствующего размера;
• 2) предохранять прибор от механических повреждений [18].

Описание установки

Лабораторная работа выполняется на лабораторном стенде (фото 1.1). Схема лабораторного стенда представлена на рис. 1.1. На стенде последовательно соединены бак с водой 1, всасывающий трубопровод 2, центробежный насос 3,

напорный трубопровод 4. Напорный и всасывающий трубопроводы оснащены манометрическими трубками 6, трехходовыми клапанами 7, манометрами 8, и вакуумметром (мановакуумме-тром) 9. Клапан запорный 5 на всасывающем трубопроводе 2 установлен перед манометрической трубкой вакуумметра 9. В конце напорного трубопровода установлен клапан запорный 10. Манометры 8 имеют шкалы измерений: кПа, Мпа, кгс/см², bar; вакуумметр — кПа. Приборы имеют различные классы точности.

Фото 1.1. Лабораторный стенд «Изучение давления в напорном и всасывающем трубопроводе»

Порядок выполнения работы

Открыть клапаны запорные 5 и 10. Залить бак 1 водопроводной водой. Проверить показания манометров и вакуумметра (все измерительные приборы должны показывать давление, равное нулю). Включить насос 3. Снять показания со всех измерительных приборов и занести в табл. 1.2, заполнив строку «Опыт 1».

Частично перекрывая клапан запорный 5 на всасывающем трубопроводе, мы создаем вакуумметрическое давление. Изменение давления должно отразиться на показаниях приборов. Выполните поэтапное закрытие клапана запорного 5 до полного перекрывания трубопровода 2 и заполните строки опытов 2—5 табл. 1.2. Обратите внимание, что при полностью перекрытом клапане запорном 5 (опыт 5) меняется звук работы насоса, что вызвано явлением кавитации и разрывом струи воды, засасываемой рабочим колесом насоса.

Рис. 1.1. Принципиальная схема лабораторного стенда «Измерение давления в трубопроводе»:

1 — бак; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — насос; 4 — напорный трубопровод; 5, 10 — клапан запорный; 6 — манометрическая трубка; 7 — трехходовой клапан; 8 — манометр; 9 — вакуумметр (мановакуумметр)

Таблица 1.2

Полностью откройте клапан запорный 5 и поэтапно начните перекрывать клапан запорный 10 до полного перекрытия. Заполните строки «Опыт 6», ..., «Опыт и».

По завершении опытной части необходимо построить графическую зависимость (рис. 1.2 и 1.3) для каждого измерительного прибора в осях: давление (метры водяного столба) — № опыта.

Рис. 1.2. График изменения вакуумметрического давления от степени закрытия клапана запорного 5

Рис. 1.3. График изменения манометрического давления от степени закрытия клапана запорного 10

Сделать вывод об изменении давления в трубопроводе от степени закрытия (открытия) запорной арматуры.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое избыточное давление?
• 2. Каким прибором измеряется избыточное давление?
• 3. Назовите единицы измерения давления. Как соотносятся единицы измерения давления между собой?
• 4. От чего зависит цвет корпуса манометров?
• 5. Как отличить манометр от вакуумметра?
• 6. Что указывает класс точности манометра (вакуумметра)?
• 7. При расчетном давлении 40 метров водяного столба на какой диапазон шкалы надо подбирать манометр?
• 8. Какой межповерочный интервал у манометров (вакуумметров) ?
• 9. Почему перед манометром (вакуумметром) устанавливается трехходовой кран?
• 10. Где нельзя устанавливать манометры (вакуумметры)?

Тема 2

Авторы: Курочкин Евгений, Лашкивский Евгений