Приборы для измерения давления

 

В зависимости от назначения и пределов измерения приборы для измере­ния давления можно разделить на следующие группы (табл. 3.1):

•  манометры — для измерения избыточного давления;

•  барометры — для измерения давления атмосферного воздуха;

• вакуумметры (в котельной технике — тягомеры) — для измерения раз­режения, т. е. давления ниже атмосферного;

• мановакуумметры (тягонапоромеры) — для измерений вакуума и отно­сительно небольших давлений.

По принципу действия приборы для измерения давления делятся на жид­костные (однотрубные, двухтрубные или U-образные, поплавковые, кольце­вые, колокольные) и деформационные (трубчато-пружинные, мембранные, сильфонные).

Жидкостные манометры и тягомеры представляет собой стеклян­ную изогнутую трубку, прикрепленную к шкале с делениями. Трубку запол­няют водой. Если соединить один конец трубки с измеряемой средой, то уров­ни жидкости в манометре изменятся. В колене, соединенном со средой под давлением, уровень опустится ниже нуля, а в колене, связанном только с ат­мосферой — на столько же повысится. Таким образом, давление измеряемой среды уравновесится столбом жидкости, равным сумме миллиметров, отсчи­танных выше и ниже нуля. Например, изображенный на рис. 3.1 манометр показывает величину избыточного давления, равную 40 мм вод. ст. (400 Па). Для лучшей видимости воду, заливаемую в манометры, подкрашивают чер­нилами. Небольшие избыточные давления или разрежения с точностью до десятых долей мм вод. ст. измеряют тягонапоромерами или тягомерами. Обычно тягомеры измеряют величины разрежения в различных точках ко­тельной установки. U-образный манометр может измерять разность изме­ряемого и атмосферного давлений, а также разность двух подведенных из­меряемых давлений. В первом случае одна из трубок открыта и сообщена с атмосферой, в другом — измеряемые давления подводятся к обеим трубкам и в этом случае манометр называют дифференциальным.

Тягонапоромер жидкостный типа ТНЖ (рис. 3.2) выпускают двух видов: для настенного и щитового монтажа (ТНЖ-Н и ТНЖ-Щ).

 

 

Принцип действия этих приборов такой же, как и U-образных манометров. Прибор состоит из стеклянного сосуда 1 с измерительной трубкой 7 и шкалы 3. На корпусе прибора имеется уровень 4, с помощью которого прибор устанавли­вается в рабочее положение. Прибор заполняют этиловым спиртом до нулевой отметки шкалы. Так как при заполнении прибора довольно трудно совместить уровень жидкости с нулевой отметкой шкалы, то на приборе предусмотрено пе­ремещение шкалы вдоль наклонной стеклянной трубки с помощью регулиро­вочного винта 6. С задней стороны прибора имеются два штуцера 2 и 5: со зна­ком «+» для измерения давления, со знаком «-» для измерения разрежения.

Приборы ТНЖ, которые служат для измерения давления и разрежения, называют тягоналоромерами. Градуировка шкалы ТНЖ выполнена в мм вод. ст.,

хотя заполнять прибор следует подкрашенным (для лучшей видимости) спир­том или другими жидкостями с плотностью до 0,85 кг/м³. При заполнении ТНЖ водой точность показаний снижается. Тягонапоромеры выпускают с пределами шкалы в 16,25,40,65 и 100 мм. вод. ст. U-образные манометры (рис. 3.3, а) обычно крепят вертикально, а ТНЖ — горизонтально (по уровню).

 

 

На рис. 3.3, б показан однотрубный манометр. От U-образного манометра он отличается тем, что площадь левой его части увеличена в 10-20 раз по сравнению с правой частью. Соотношение величин отклонения уровня в каж­дой части изменяется во столько же раз: в узкой трубке уровень поднимается на большую высоту, в то время как в широкой трубке он опускается незначи­тельно. Величиной изменения уровня в широкой трубке при достаточно боль­шом диаметре можно пренебречь и отсчитывать показания прибора только по изменению уровня в узкой трубке.

Разновидностью однотрубного манометра является чашечный стеклянный ртутный барометр, применяемый для измерения атмосферного давления (рис. 3.3, в). Он представляет собой стеклянную трубку с запаянным кон­цом, наполненную ртутью и опущенную открытым концом в чашку с рту­тью. В пространстве между уровнем ртути в трубке и запаянным концом

создается вакуум (давление равно нулю). Следовательно, столб ртути урав­новешивается только атмосферным давлением. При изменении атмосфер­ного давления меняется высота уравновешивающего столба ртути. Атмос­ферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба.

Для измерения малых давлений и разрежений применяются жидкостные микроманометры (рис. 3.3, г), которые представляют собой разновидность ча­шечного однотрубного манометра. Наклонное положение трубки повышает точ­ность измерения, так как при одном и том же давлении и разности уровней дли­на столба жидкости в трубке увеличивается при уменьшении угла наклона к горизонтали. Давление, измеряемое микроманометром с наклонной трубкой, определяется из соотношения: Р-пуsina, где п — длина столба жидкости по шкале, мм; у — удельный вес рабочей жидкости; а — угол наклона трубки.

Жидкостные манометры просты по конструкции, достаточно точны и име­ют стабильные показания. Однако они могут быть использованы только для измерения давления и разрежения в небольших пределах, так как при увели­чении пределов измерения соответственно растут габаритные размеры при­боров. Кроме того, эти приборы обладают недостаточной механической проч­ностью из-за наличия стеклянных трубок.

Тягонапоромер ТДЖ. При измерении давлений или разрежений, превыша­ющих 100 мм вод. ст. применяются жидкостные дифференциальные тягонапо- ромеры типа ТДЖ. Прибор состоит из стеклянной измерительной трубки внут­ренним диаметром 10 мм, расположенной вертикально и соединенной резино­вой трубкой с сосудом (баллоном) с жидкостью (рис. 3.4). Тягонапоромеры

типа ТДЖ могут монтироваться на щитах. С этой целью на металлическом ос­новании прибора укреплены кронштейны. На основании прибора крепятся стек­ло и шкала, проградуированная в кгс/м² с нулевой отметкой в нижней части шкалы. Заполнение прибора осуществляется через сосуд. Рабочая жидкость за­полняется до нулевой отметки. Для установки нулевого положения мениска жидкости по шкале сосуд может перемещаться по вертикали при помощи хо­дового винта. Тягонапоромер комплектуется из отдельных приборов на 1, 2, 3, 4 и 6 точек измерения с общей фронтальной рамой, приспособленной для утоп­ленного монтажа. При измерении давления соединение производится со стек­лянным сосудом, а трубка соединяется с атмосферой. При измерении разре­жения соединение производится с трубкой, а сосуд соединяется с атмосферой.

Тягонапоромеры ТДЖ имеют шкалу с верхним пределом измерения 160_г630 кгс/м². Рабочей жидкостью служит подкрашенная дистиллиро­ванная вода.

Для измерения давления, разрежения и разности давлений существуют стрелочные приборы — напоромеры типа НМП — напоромеры мембранные показывающие; тягомеры (ТМП) и тягонапоромеры (ТНМП), которые ус­танавливаются на щитах, а также могут использоваться как местные прибо­ры. На шкале приборов ТМП «ноль» располагается справа; у приборов НМП — слева, а у приборов ТНМП — в середине шкалы (рис. 3.5)

 

 

Чувствительным элементом этих приборов является мембранная короб­ка 2, состоящая из двух спаянных между собой мембран (рис. 3.5). Измеряе­мое давление подводится к штуцеру трубки 7, соединенной с внутренней полостью мембранной коробки. Под действием разности атмосферного и измеряемого давлений коробка 2 изменяет свой объем, это вызывает переме­щение жесткого центра верхней мембраны, которое через рычаг 5 передает­ся на тягу 6 и ось измерительной стрелки 4.

Пружинные манометры

Наиболее распространенным прибором для измерения давления являет­ся пружинный показывающий манометр. Перемещаясь по шкале, стрелка манометра показывает давление, как правило, в кгс/см². Эти манометры устанавливают на входе воды в водогрейный котел и на выходе воды из кот­ла (до запорной задвижки); на барабанах (паросборниках) паровых котлов; перед циркуляционными насосами и за ними; на трубопроводах питания кот­ла и подпитки тепловой сети.

Принцип действия пружинных манометров основан на использовании уп­ругой деформации специальных пружин, возникающей под действием из­меряемого давления. Величина этой деформации передается показывающей или самопишущей части прибора, градуированного в единицах давления.

Манометры могут быть с одно- и многовитковой трубчатой пружиной. Эти пружины представляют собой трубку с поперечным сечением в виде овала (эллипса) или сплюснутой окружности (трубка Бурдона). Под действием внутреннего давления предварительно изогнутая трубчатая пружина раскру­чивается благодаря изменению ее сечения, которое стремится принять фор­му круга.

Устройство показывающего манометра с одновитковой трубчатой пружи­ной и секторным передаточным механизмом показано на рис. 3.6.

Трубчатая пружина 5 эллиптического сечения одним концом жестко со­единена с держателем, укрепленным винтами в круглом корпусе манометра. Держатель имеет ниппель с резьбой, служащий для сообщения прибора с из­меряемой средой. Свободный конец пружины закрыт пробкой с шарнирной осью и запаян. Посредством поводка 6 он связан с секторным механизмом, состоящим из латунного зубчатого сектора 4, сцепленного с шестеренкой (трибкой), сидящей неподвижно на оси вместе со стрелкой прибора. Рядом с трибкой 2 расположена спиральная пружина (волосок), один конец которой соединен с трибкой, а другой — закреплен неподвижно на стойке, поддер­живающей передаточный механизм. Пружинка 3 постоянно прижимает триб- ку к одной стороне зубцов сектора, благодаря чему устраняется мертвый ход в зубчатом зацеплении секторного механизма.

При подведении к внутренней полости трубчатой пружины измеряемого давления пружина частично раскрутится и потянет за собой поводок, приво­дящий в движение секторный передаточный механизм и стрелку манометра, показывающую по шкале величину этого давления в кгс/см². Манометр имеет равномерную, концентрическую шкалу с центральным углом, равным 270°.

Обычно упругие деформации измерительной пружины незначительны (до 8-10°). Для искусственного повышения чувствительности прибора уста­навливается кинематический узел, позволяющий стрелке совершать пово­рот в зависимости от величины деформации от нуля до максимума шкалы. При отключении измеряемого давления упругая деформация пружины ис­чезнет, пружина восстанавливает свое первоначальное положение и стрелка прибора устанавливается на нулевую отметку шкалы.

В необходимых случаях манометр в зависимости от условий работы и свойств среды должен снабжаться сифонной трубкой или другими устрой­ствами, предохраняющими его от непосредственного воздействия среды, температуры и обеспечивающими его надежную работу. Сифонная трубка предназначена для накопления воды (конденсата). Водяной затвор в сифон­ной трубке предохраняет пружину манометра от воздействия высоких тем­ператур пара, от резких колебаний давления и гидравлических ударов при подключении манометра к котлу.

Между сифонной трубкой и манометром обычно устанавливается трех­ходовой кран с фланцем особой формы для контрольного манометра (рис. 3.7). На квадратной пробке крана должны быть нанесены риски, указывающие направление каналов в нем. На рис. 3.7 приведено пять различных положе­ний трехходового крана. На шкале манометра должна быть нанесена красная черта на уровне деления, соответствующего рабочему давлению.

Исправность действия котловых манометров должна проверяться у кот­лов с рабочим давлением до 14 кгс/см² включительно — не реже одного раза в смену, свыше 14 кгс/см² до 40 кгс/см² включительно — не реже одного раза в сутки, кроме котлов, установленных на тепловых электростанциях, для которых проверка устанавливается в соответствии с графиком, утвержден­нымглавным инженером. Проверку следует производить и в тех случаях, когда стрелка манометра долго находится в одном и том же положении или когда она не дошла еще до красной черты, а предохранительные клапаны поднялись и выпускают рабочую среду в атмосферу

 

 

Проверку исправности манометра котла (проверку на нуль) выполняют в следующем порядке:

1) замечается и запоминается показание манометра в рабочем положении;

2)  медленным поворотом пробки трехходового крана влево (рис. 3.7) на четверть оборота манометр отключается от котла и соединяется с атмосфе­рой; при этом стрелка манометра должна быстро, но плавно вернуться к нулю;

3)  поворотом пробки крана вправо на четверть оборота манометр снова соединяется с котлом; при этом стрелка должна быстро и плавно вернуться в прежнее положение; это будет означать, что манометр работает исправно, точность же его показаний может быть подтверждена только показаниями контрольного манометра.

В случаях, когда при проверке исправности действия манометра обнаружи­вается, что стрелка манометра не становится на нуль при сообщении манометра с атмосферой или спадает неплавно, рывками, это значит, что засорился штуцер манометра и трехходовой кран. Необходимо немедленно продуть сифонную труб­ку и трехходовой кран, для этого трехходовой кран поворачивают так, чтобы риска была в нижнем положении. В этом случае из сифонной трубки должны выхо­дить вначале накопившаяся вода (конденсат), а затем пар из котла.

После продувки сифонной трубки трехходовой кран следует поставить в нейтральное положение (повернуть на 1/8 оборота); это делается для того, чтобы в сифонной трубке образовалась вода (конденсат), после чего трехходо­вой кран устанавливают в рабочее положение, т. е. манометр сообщается с па­ровым пространством котла.

При проверке манометра могут обнаружиться следующие неисправности:

а) при отключении манометра от котла и соединении его с атмосферой стрелка не становится на нуль: разогнулась трубчатая пружина (большей

частью вследствие нагревания) — манометр подлежит замене, как неправильно показывающий;

б)  при отключении манометра от котла и соединении его с атмосферой стрелка спадает неплавно, рывками, это значит:

засорился штуцер манометра и трехходовой кран — следует продуть трех­ходовой кран и, если явление не устранено, отвернуть манометр, прочистить штуцер и повторить проверку;

испорчен механизм манометра — заменить манометр;

в) запотевают шкала и стекло манометра: пропускает трубчатая пружина, обычно в месте припайки ее к штуцеру, — манометр подлежит замене;

г) течь в соединениях трехходового крана с сифонной трубкой или мано­метром; течь через отверстие фланца для контрольного манометра. Если течь не устраняется подтягиванием резьбовых соединений, — сменить манометр;

д) пропуск пара через резьбовые соединения — устранить пропуски под­моткой льняной пряжи на сурике;

е) сбита стрелка с оси, шестеренка соскочила с сектора, стрелка заскочила за шпенек из-за быстрого поворачивания трехходового крана в рабочее по­ложение из положения, когда манометр был соединен с атмосферой, — сме­нить манометр (трехходовой кран при проверке манометра необходимо по­ворачивать плавно и медленно);

ж) отсутствует пломба, нет красной черты на шкале — заменить манометр.

Проверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 мес. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев должна производиться дополнительная проверка рабочих мано­метров контрольным манометром (рис. 3.8) с записью результатов в журнал контрольных проверок. При отсутствии контрольного манометра допускается дополнительную проверку производить проверенным рабочим манометром, имеющим с проверяемым манометром одинаковую шкалу и класс точности. Независимо от указанных сроков проверку манометра надо производить каж­дый раз при возникновении сомнений в правильности его показаний.

 

Электроконтактные манометры (ЭКМ). Манометры типа ЭКМ приме­няют в системах автоматического контроля, сигнализации и регулирования. В две специальные стрелки, устанавливаемые на минимальное и максималь­ное значение давления в' пределах шкалы, вмонтированы контакты электри­ческой цепи. Замыкание подвижной стрелкой одного из контактов вызывает подачу сигнала или соответствующее действие системы, в которую включен манометр (рис. 3.9).

Требования «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» к манометрам

1. На каждом паровом котле должен быть установлен манометр, показы­вающий давление пара.

На паровых котлах паропроизводительностыо более 10 т/ч и водогрей­ных котлах теплопроизводительностью более 21 ГДж/ч (5 Гкал/ч) обяза­тельна установка регистрирующего манометра.

Манометр должен быть установлен на барабане котла, а при наличии у кот­ла пароперегревателя — и за пароперегревателем, до главной задвижки.

На прямоточных котлах манометр должен быть установлен за пароперег­ревателем, перед запорным органом.

Установка манометра на жаротрубных котлах и котлов вертикального типа не обязательна.

2. У каждого парового котла должен быть установлен манометр на пита­тельной линии перед органом, регулирующим питание котла водой.

Если в котельной будет установлено несколько котлов паропроизводитель­ностыо менее 2,5 т/ч каждый, допускается установка одного манометра на общей Питательной линии.

3. При использовании водопроводной сети взамен второго питательного насоса в непосредственной близости от котла на этой водопроводной сети должен быть установлен манометр.

4. На отключаемом по воде экономайзере манометры должны быть уста­новлены на входе воды, до запорного органа и предохранительного клапана и на выходе воды — до запорного органа и предохранительного клапана.

При наличии манометров на общих питательных линиях до экономайзе­ров установка их на входе воды в каждый экономайзер не обязательна.

5. На водогрейных котлах манометры устанавливаются на входе воды в ко­тел и на выходе нагретой воды из котЛа до запорного органа, на всасывающей и нагнетательной линиях циркуляционных насосов с расположением на одном уровне по высоте, а также на линиях питания котла или подпитки теплосети.

6. Класс точности манометров должен быть не ниже:

• 2,5 — при рабочем давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см²);

•  1,5 — при рабочем давлении более 2,5 до 14 МПа (25 до 140 кгс/см²);

•  1,0 — при рабочем давлении более 14 МПа (140 кгс/см²).

7. Шкала манометра выбирается исходя из условия, что при рабочем давлении стрелка манометра должна находиться в средней трети шкалы.

8. На шкале манометра должна быть нанесена красная черта на уровне деления, соответствующего рабочему давлению для данного элемента с уче­том добавочного давления от веса столба жидкости.

Взамен красной черты допускается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластинку, окрашенную в красный цвет и плотно прилегаю­щую к стеклу манометра²⁹.

9. Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были от­четливо видны обслуживающему персоналу, при этом шкала его должна быть расположена вертикально или с уклоном вперед до 30° для улучшения види­мости показаний.

Номинальный диаметр манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за манометром, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 5 м — не менее 160 мм, на высоте более 5 м—не менее 250 мм. При установке манометра на высоте более 5 м должен быть установлен сни­женный манометр в качестве дублирующего.

10. Перед каждым манометром должен быть установлен трехходовой кран или другое аналогичное устройство для продувки, проверки и отключения ма­нометра; перед манометром, предназначенным для измерения давления пара, кроме того, должна быть сифонная трубка условным диаметром не менее 10 мм.

На котлах с давлением 4 МПа (40 кгс/см²) и выше вместо трехходового крана должны устанавливаться вентили, позволяющие отключать манометр от котла, обеспечивать сообщение его с атмосферой и производить продувку сифонной трубки.

11. Манометры не допускаются к применению в следующих случаях:

• если на манометре отсутствует пломба или клеймо с отметкой о прове­дении поверки;

•  если истек срок поверки манометра;

• если стрелка манометра при его отключении не возвращается к нулевой отметке шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погреш­ности для данного манометра;

• если разбито стекло или имеются другие повреждения манометра, кото­рые могут отразиться на правильности его показаний.

12. Проверка исправности действия манометров должна проводиться в следующие сроки:

• для котлов с рабочим давлением до 1,4 МПа (14 кгс/см²) включительно — не реже одного раза в смену;

• для котлов с рабочим давлением свыше 1,4 МПа (14 кгс/см²) до 4 МПа (40 кгс/см²) включительно — не реже одного раза в сутки (кроме котлов, установленных на тепловых электростанциях);

• для котлов, установленных на тепловых электростанциях, — в соответ­ствии с графиком, утвержденным главным инженером.

О результатах проверки делается запись в сменном журнале.

13. Проверка исправности манометра производится с помощью трехходо­вого крана или заменяющих его запорных вентилей путем установки стрел­ки манометра на нуль.

Кроме указанной проверки администрация обязана не реже 1 раза в б ме­сяцев проводить проверку рабочих манометров контрольным рабочим мано­метром, имеющим одинаковые с проверяемым манометром шкалу и класс точности, с записью результатов в журнал контрольной проверки.

Не реже 1 раза в 12 месяцев манометры должны быть проверены с уста­новкой клейма или пломбы в порядке, предусмотренном Госстандартом России.

4.Приборы для измерения температуры

 

Приборы для измерения температуры классифицируются следующим образом

I. Термометры для измерения температуры контактным методом:

•   термометры расширения, использующие принцип теплового расшире­ния жидкости (жидкостные) или твердого тела (дилатометрические);

•   термопреобразователи сопротивления, использующие изменение элек­трического сопротивления веществ от температуры;

•   термоэлектрические преобразователи (термопары), использующие за­висимость между термоэлектродвижущей силой (термоЭДС), развиваемой термопарой (спаем) из двух различных проводников и разностью темпера­тур спая и свободных концов термометра;

•    манометрические термометры, использующие зависимость между тем­пературой и давлением газа или паров жидкости, а также между температу­рой и объемом жидкости в замкнутой термосистеме.

II. Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом:

•   яркостные пирометры, измеряющие яркость нагретого тела в данной длине волны;

•   радиационные пирометры, измеряющие температуру по тепловому из­лучению накаленного тела во всем спектре длин волн.

 

Диапазон измерения температуры, °С

 

Термометры расширения ……………………………………от-100 до 650

Манометрические термометры……………………………...от-100 до 600

Термометры сопротивления…………………………………от-260 до 1000

Термоэлектрические преобразователи ……………………..от -50 до 2500

Пирометры …………………………………………………...от -300 до 6000

Требования «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» к приборам для измерения температуры

 

1. У котлов, имеющих пароперегреватель, на каждом паропроводе до глав­ной задвижки должен быть установлен прибор для измерения температуры перегретого пара. У котлов с промежуточным перегревом пара приборы для измерения температуры должны устанавливаться на входе и выходе пара.

2. У котлов с естественной циркуляцией с перегревом пара паропроизво- дительностью более 20 т/ч, прямоточных котлов паропроизводительностью более 1 т/ч, кроме показывающих приборов, должны устанавливаться при­боры с непрерывной регистрацией температуры перегретого пара.

3. На пароперегревателях с несколькими параллельными секциями, по­мимо приборов для измерения температуры пара, устанавливаемых на об­щих паропроводах перегретого пара, должны быть установлены приборы для периодического измерения температуры пара на выходе из каждой сек­ции, а для котлов с температурой пара выше 500 °С — на выходной части змеевиков пароперегревателя, по одной термопаре (датчику) на каждый метр ширины газохода.

Для котлов паропроизводительностью более 400 т/ч приборы для изме­рения температуры пара на выходной части змеевиков пароперегревателей должны быть непрерывного действия с регистрирующими устройствами.

4. При наличии на котле пароохладителя для регулирования температу­ры перегрева пара до пароохладителя и после него должны быть установле­ны приборы для измерения температуры пара.

5. На входе воды в экономайзер и на выходе из него, а также на питатель ных трубопроводах паровых котлов без экономайзеров должны быть уста новлены приборы для измерения температуры питательной воды.

6. Для водогрейных котлов приборы для измерения температуры воды должны быть установлены на входе и выходе воды.

Допустимая температура горячей воды должна быть отмечена на шкале термометра красной чертой.

Для котлов теплопроизводительностью более 1,16 МВт (1 Гкал/ч) прибор для измерения температуры на выходе из котла должен быть регистрирующим.

7. При работе котлов на жидком топливе на топливопроводе в непосред­ственной близости от котла должен быть установлен термометр для измере­ния температуры топлива перед форсунками.

Допускается дистанционный контроль этой температуры с установкой вторичного прибора на щите управления котлом.

8. Для контроля за температурой металла и предупреждения повышения ее сверх допустимых значений при растопках, остановках и маневренных ре­жимах котла должны быть предусмотрены приборы для измерения темпера­туры стенки его элементов: барабанов, трубных решеток и др. Необходимость установки приборов, их количество и размещение должны определяться орга­низацией, проектирующей котел.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: