что такое теплотехнические измерения

Глава первая. Основные принципы теплотехнических измерений

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

1-1. ЕДИНИЦЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерением называется определение значения физической величины опытным путем с помощью специаль­ных технических средств. Измерение любой физической величины заключается в сравнении ее с другой однородной величиной, условно принятой за единицу. Следовательно, результат измерения U показывает численное соотноше­ние между измеряемой величиной Q и единицей измерения q, т. е. выражается равенством

Сопоставляя уравнения (1-1) и (1-2), получаем;

Для измерения физических величин служат различные средства измерений, которые подразделяются на меры, предназначенные для вещественного воспроизведения при­нятых единиц физических величин (метр, килограмм, литр и т. п.), и измерительные приборы, предназначенные

для сравнения измеряемых величин с единицами измере­ний и выработки соответствующей измерительной инфор­мации (сигнала) в форме, доступной для наблюдения (манометр, термометр, весы и пр.).

а) Международная система единиц физических вели­чин

До последнего времени в СССР, так же как и в других странах, все еще применяются различные системы единиц физических величин.

Основные единицы системы СИ:

килограмм (кг)- масса, равная массе международного прототипа килограмма;

моль (моль)- количество вещества, содержащее столь­ко же молекул (атомов, частиц), сколько атомов содер­жится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг.

В качестве дополнительных единиц при­няты:

Наравне с единицами системы СИ допускается также использование наиболее распространенных в настоящее время единиц других систем. Кроме того, некоторые системные и внесистемные единицы допускаются к при­менению временно, впредь до их изъятия.

Важнейшие производные единицы системы СИ из числа применяемых в энергетике приведены в табл. 1-1.

Источник

Теплотехнические измерения

Общие сведения о теплотехнических измерениях и метрологии. Принцип действия и строение разных типов приборов для измерения теплотехнических величин и для специальных измерений. Особенности вычисления погрешностей измерений и класса точности прибора.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Общие сведения о теплотехнических измерениях и метрологии

1. Значение теплоэнергетических измерений в энергетической отрасли.

2. Понятие об измерении.

3. Единицы и методы измерения.

4. Международная система единиц (СИ).

5. Классификация измерительных приборов.

6. Характеристика элементов и свойства приборов.

Теплотехнические измерения служат для определения ряда физических величин, связанных с процессами выработки и потребления тепловой энергии топлива. Они включают определение как чисто тепловых величин (температуры, энтальпии, теплоты сгорания, теплопроводности и пр.), так и некоторых других (давления, количества и расхода, состава газов, уровня и пр.), играющих важную роль в теплоэнергетике.

Теплотехнические измерения применяются во многих отраслях народного хозяйства: в теплоэнергетике, металлургии, химии и др. В энергетической промышленности они используются для повседневного контроля и наблюдения за работой и состоянием установленного на электростанциях оборудования. Наряду с этим теплотехнические измерения необходимы при изучении и дальнейшем совершенствовании способов производства электрической и тепловой энергии и методов потребления тепла. Большую роль эти измерения играют и в устройствах автоматизации тепловых электростанций (автоматического управления и регулирования, тепловой защиты, сигнализации), где они осуществляются специальными измерительными органами (тепломеханическими реле и датчиками).

Большинство современных теплотехнических измерительных приборов основано на применении электрических принципов измерения неэлектрических величин (температуры, давления, расхода и пр.). Указанный принцип измерения, построенный на количественных соотношениях между некоторыми электрическими и неэлектрическими величинами, повышает точность и надежность измерений, упрощает устройство приборов и обеспечивает возможность передачи их показаний на расстояние.

Широкое применение для теплотехнических измерений получили электронные измерительные приборы, обладающие по сравнению с приборами других типов более простым устройством, высокой чувствительностью и быстродействием.

Измерением называется процесс получения опытным путем числового соотношения между измеряемой величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением измеряемой величины; оно может быть целым или дробным, но является отвлеченным числом. Значение величины, принятое за единицу измерения, называется размером этой единицы.

Уравнение называют основным уравнением измерения. Из этого уравнения следует, что значение А зависит от размера выбранной единицы измерения и. Чем меньше выбранная единица, тем больше для данной измеряемой величины будет числовое значение. Результат всякого измерения является именованным числом. Вследствие этого для определенности написания результата измерения рядом с числовым значением измеряемой величины ставится сокращенное обозначение принятой единицы.

При выборе единиц измерения необходимо учитывать фактор «удобства»— результат измерений по возможности должен выражаться «удобным» числом: не слишком большим и не слишком малым.

Если единица измерения представлена в виде конкретного образца, называемого мерой, то процесс измерения сводится к непосредственному сравнению измеряемой величины с мерой, как материальным выражением единицы измерения.

В тех же случаях, когда непосредственное сравнение невозможно или трудно осуществить, измеряемая величина преобразуется в некоторую другую физическую величину, однозначно связанную с измеряемой и более удобную для измерения. Например, измерение температуры жидкостно-стеклянным термометром сводится к определению длины жидкостного столбика, выраженной в делениях шкалы, а измерение температуры с помощью термометра сопротивления к определению электрического сопротивления и т. п.

По способу получения числового значения искомой величины измерения можно разделить на два вида: прямые и косвенные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных. При этом значение искомой величины получается либо путем непосредственного сравнения ее с мерами, либо посредством измерительных приборов, градуированных в соответствующих единицах.

При прямых измерениях результат выражается непосредственно в тех же единицах, что и измеряемая величина. Измеряемая величина х и результат ее непосредственного измерения z связаны простым соотношением

К косвенным измерениям относятся те, результат которых получается на основании прямых измерений нескольких других величин, связанных с искомой величиной определенной зависимостью.

К косвенным измерениям относится определение расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве.

Косвенные измерения применяются в технике и научных исследованиях в тех случаях, когда искомую величину невозможно или сложно измерить непосредственно путем прямого измерения или когда косвенное измерение позволяет получить более точные результаты.

В зависимости от назначения и от предъявляемой к ним точности измерения делятся на лабораторные (точные) и технические. Способы оценки точности лабораторных и технических измерений будут рассмотрены ниже.

Под принципом измерения понимается совокупность физических явлений, на которых основаны измерения, например измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта, измерение расхода жидкостей по перепаду давления в сужающем устройстве. Под методом измерений понимается совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Процесс измерения, способы проведения его и средства измерений, при помощи которых он осуществляется, зависят от измеряемой величины, существующих методов и условий измерения. При выполнении теплотехнических измерений широко применяют

— метод непосредственной оценки;

— метод сравнения с мерой;

Под методом непосредственной оценки понимается метод измерения, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например измерение давления манометром, измерение температуры термометром и т. п. Он является самым распространенным, особенно в промышленных условиях.

Нулевым называется метод, при котором эффект действия измеряемой величины полностью уравновешивается эффектом известной величины, так что в результате их взаимное действие сводится к нулю. Применяемый при этом прибор служит только для установления факта достижения уравновешивания и в этот момент показание прибора становится равным нулю. Прибор, применяемый при нулевом методе, сам по себе ничего не измеряет и поэтому его обычно называют нулевым. Нулевой метод обладает высокой точностью измерения. Нулевые приборы, применяемые для осуществления данного метода, должны обладать высокой чувствительностью. Понятие точность к нулевым приборам неприложимо. Точность же результата измерения, производимого по нулевому методу, определяется в основном точностью применяемой образцовой меры и чувствительностью нулевого прибора.

Основными видами средств измерений являются меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи и измерительные устройства.

Измерительным прибором называют средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Главными узлами измерительного прибора являются: измерительный механизм, непосредственно осуществляющий измерение при помощи чувствительного элемента, и отсчетное устройство, показывающее, записывающее или суммирующее значение измеряемой величины. Устройство измерительных механизмов приборов весьма различно и зависит от рода измеряемой величины (давление, температура и т. д.) и принципа действия прибора (механический, электрический и пр.)’. В большинстве случаев измерительный механизм состоит из подвижной и неподвижной частей. Перемещение подвижной части происходит под воздействием измеряемой величины на чувствительный элемент прибора. Описание измерительных механизмов дано в последующих главах книги.

Отсчетное устройство в зависимости от характера показаний приборов выполняется в виде: шкалы и указателя (показывающие приборы), записывающего приспособления и диаграммной бумаги (самопищущие приборы) и счетного механизма (суммирующие приборы).

Измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины, называют аналоговым измерительным прибором. Если показания прибора, автоматически вырабатывающего дискретные сигналы измерительной информации, представлены в цифровой форме, прибор называют цифровым.

Показывающим измерительным прибором называют прибор, допускающий только отсчитывание показаний. Если в измерительном приборе предусмотрена регистрация показаний, то его называют регистрирующим.

Самопишущим измерительным прибором называют регистрирующий прибор, в котором предусмотрена запись показаний в форме диаграммы. Регистрирующий прибор, в котором предусмотрено печатание показаний в цифровой форме, называют печатающим.

Измерительным прибором прямого действия называют прибор, в котором предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении, т. е. без применения обратной связи, например, показывающий манометр, ртутно-стеклянный термометр.

Измерительный прибор, в котором подводимая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной, называют интегрирующим измерительным прибором.

Измерительным преобразователем называют средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительные преобразователи в зависимости от их назначения и функций могут быть подразделены на первичные, промежуточные, передающие, масштабные и другие.

Первичным преобразователем называют измерительный преобразователь, к которому подведена измеряемая величина, т. е. первый в измерительной цепи. В качестве примера можно привести термоэлектрический термометр, термометр сопротивления, сужающее устройство расходомера. Измерительный преобразователь, занимающий в измерительной цепи место после первичного, называют промежуточным.

Передающим измерительным преобразователем называют измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации.

Масштабным измерительным преобразователем называют измерительный преобразователь, предназначенный для изменения величины в заданное число раз, например, измерительный трансформатор тока, делитель напряжения, измерительный усилитель и т. п.

Измерительными устройствами называют средства измерений, состоящие из измерительных приборов и измерительных преобразователей. Измерительные устройства в зависимости от их назначения и функций, могут быть подразделены на первичные и промежуточные измерительные устройства (приборы).

Под первичным измерительным устройством (первичным прибором) понимают средство измерений, к которому подведена измеряемая величина. Промежуточным измерительным устройством (промежуточным прибором) называют средство измерений, к которому подведен выходной сигнал первичного преобразователя (например, перепад давления, создаваемый сужающим устройством). Первичные и промежуточные приборы, снабженные передающими преобразователями, могут быть выполнены с отсчетными устройствами или без них.

Вторичными измерительными устройствами (вторичными приборами) называют средства измерений, которые предназначены для работы в комплекте с первичными или промежуточными приборами, а также с некоторыми видами первичных и промежуточных преобразователей.

Следует отметить, что одним из важных признаков новых разработок средств измерений и элементов для устройств автоматизации (автоматического контроля, регулирования и управления) является унификация выходных и входных сигналов преобразователей, первичных, промежуточных и вторичных приборов. Унификация выходных и входных сигналов обеспечивает взаимозаменяемость средств измерений, позволяет сократить разновидность вторичных измерительных устройств. Кроме того, унифицированные приборы и элементы существенно повышают надежность действия устройств автоматизации и открывают широкие перспективы применения информационно-вычислительных машин.

В нашей стране создание унифицированных средств измерений реализуется в Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Эта система строится по блочно-модульному принципу и делится на три ветви, объединяющие приборы с пневматическим, электрическим постоянного и переменного тока и электрическим частотным выходным и входным сигналами.

В зависимости от назначения, а вместе с тем и от той роли, которую выполняют различные средства измерений (меры, измерительные приборы и преобразователи) в процессе измерения, они делятся на три категории:

рабочие меры, измерительные приборы и преобразователи;

образцовые меры, измерительные приборы и преобразователи;

Рабочими средствами измерений называются все меры, приборы и преобразователи, предназначенные для практических повседневных измерений во всех отраслях народного хозяйства. Они подразделяются на средства измерений повышенной точности (лабораторные) и технические.

Образцовыми называются меры, приборы и первичные преобразователи (например, термоэлектрические термометры, термометры сопротивления), предназначенные для поверки и градуировки рабочих мер, измерительных приборов и преобразователей. Верхний предел измерений образцового прибора должен быть равен или более верхнего предела измерений поверяемого прибора. Допускаемая погрешность образцового прибора или измерительного устройства в том случае, когда поправки к его показаниям не учитываются, должна быть значительно меньше (в 4—5 раз) допускаемой погрешности испытуемого прибора.

Образцовые меры, измерительные приборы и первичные преобразователи, предназначенные для поверки рабочих, поверяются в Государственных институтах мер и измерительных. Меры, измерительные приборы и первичные преобразователи, служащие для воспроизведения и хранения единиц измерения с наивысшей (метрологической) точностью, достижимой при данном уровне науки и техники, а также для поверки мер, приборов и преобразователей высшего разряда, называются эталонами.

В зависимости от назначения и устройства применяемые в теплоэнергетике теплотехнические измерительные приборы разделяются на ряд групп.

Основной классификацией является деление приборов по роду измеряемых величин. Условно приняты следующие наименования приборов, предназначенных для измерения:

количества и расхода—расходомеры, счетчики количества вещества я весы;

Дополнительно к основной классификации указанные приборы подразделяются на следующие группы:

Системы единиц величин. Международная система единиц (СИ).

Совокупность основных и производных единиц называется системой физических величин. Для унификации единиц физических величин в международном масштабе создана Международная система единиц СИ.

Приведенные определения довольно сложны технически и требуют определенного уровня знаний. Но они дают представление о природном, естественном происхождении принятых единиц, а толкование их усложняется по мере развития науки и благодаря новым высоким достижениям теоретической и практической физики, механики, математики и других фундаментальных областей знаний. Это дает возможность представить основные единицы как достоверные и точные, что является главным условием того, чтобы система единиц стала международной.

На сегодняшний день система СИ является международной, поскольку она используется в большей части стран мира, а также системе международных стандартов серии ИСО. В СССР система СИ официально была принята путем введения в 1963 г. соответствующего государственного стандарта, причем следует учесть, что в то время все государственные стандарты имели силу закона и были строго обязательными для выполнения.

Тема: Принцип действия и строение разных типов приборов для измерения теплотехнических величин и для специальных измерений

1. Методы измерения температуры и температурные шкалы.

2. Классификация приборов для измерения температуры.

3. Общая характеристика приборов для измерения температуры: термометры расширения, манометровые термометры, термоэлектрические термометры, магнитоэлектрические миливольтметры, потенциометры, пирометры.

4. Единицы и виды давления.

5. Классификация приборов для измерения давления.

6. Жидкостные манометры, деформационные манометры, тяго- и напоромеры вакууметры и мановакууметры, барометры.

7. Общие понятия расхода и количества вещества. Основные виды приборов для измерения затраты.

8. Приборы для определения количества вещества.

9. Определение уровня.

10. Приборы для контроля состава дымовых газов и качества питательной воды, пара и конденсата.

1. Температурой называется степень нагретости вещества. Это представление о температуре основано на явлении теплообмена между двумя телами, находящимися в тепловом контакте. Тело, более нагретое, отдающее тепло, имеет и более высокую температуру, чем тело, воспринимающее это тепло. При отсутствии передачи тепла от одного тела к другому, т. е. в состоянии их теплового равновесия, температуры тел равны.

Процесс перехода тепла от одного тела к другому указывает на зависимость температуры тел от количества их внутренней энергии, носителями которой являются молекулы вещества. Согласно молекулярно-кинетической теории сообщаемая телу тепловая энергия, вызывающая повышение его температуры, преобразуется в энергию движения молекул.

Измерить температуру какого-либо тела непосредственно, т. е. так, как измеряют другие физические величины, например длину, вес, объем или время, не представляется возможным, ибо в природе не существует эталона или образца единицы этой величины. Следовательно, температура не может быть выражена в абсолютных единицах измерения. Определение температуры вещества производят посредством наблюдения за изменением физических свойств другого, так называемого термометрического (рабочего) вещества, которое, будучи приведено в соприкосновение с нагретым телом, вступает с ним через некоторое время в тепловое равновесие. Такой метод измерения дает не абсолютное значение температуры нагретой среды, а лишь разность температур относительно исходной температуры рабочего вещества, условно принятой за нуль.

Вследствие изменения при нагреве внутренней энергии вещества практически все физические свойства последнего в большей или меньшей степени зависят от температуры, но для ее измерения выбираются по возможности те из них, которые однозначно меняются с изменением температуры, не подвержены влиянию других факторов и сравнительно легко поддаются точному измерению. Этим требованиям наиболее полно соответствуют такие свойства рабочих веществ, как объемное расширение, изменение давления в замкнутом объеме, изменение электрического сопротивления, возникновение термоэлектродвижущей силы и интенсивность излучения, положенные в основу устройства приборов для измерения температуры.

Изменение агрегатного состояния химически чистого вещества (плавление или затвердевание, кипение или конденсация), как известно, протекает при постоянной температуре, значение которой определяется составом вещества, характером его агрегатного изменения и давлением. Значения этих температур равновесия между твердой и жидкой или жидкой и газообразной фазами различных веществ при нормальном абсолютном давлении, равном 101325 н/м 2 (1,0332 кгс/см 2 ), называются постоянными точками.

Если принять в качестве основного интервал температур между постоянными точками плавления льда и кипения воды, обозначив их соответственно 0 и 100, в пределах этих температур измерить величину объемного расширения какого-либо рабочего вещества, например ртути, находящейся в узком цилиндрическом стеклянном сосуде, и разделить на 100 равных частей изменение высоты ее столба, то в результате будет построена так называемая температурная шкала.

При построении указанной температурной шкалы была произвольно принята пропорциональная зависимость объемного расширения ртути от температуры, что, однако, не соответствует действительности, особенно при температурах выше 100°, Поэтому при помощи такой шкалы можно точно измерить температуру только в двух исходных точках 0 и 100°, тогда как результаты измерения во всем остальном диапазоне, шкалы будут неточны. То же явление наблюдалось бы и при построении температурной шкалы с использованием других физических свойств рабочего вещества, как, например, изменения электрического сопротивления проводника, возбуждения термоэлектродвижущей силы и т. п.

Пользуясь вторым законом термодинамики, английский физик Кельвин в 1848 г. предложил совершенно точную и равномерную, не зависящую от свойств рабочего вещества шкалу, получившую название термодинамической температурной шкалы. Последняя основана на уравнении термодинамики для обратимого процесса (цикла Карно), имеющем вид:

Позднее было установлено, что термодинамическая шкала совпадает со шкалой газового термометра, заполненного идеальным (воображаемым) газом, обладающим пропорциональным изменением давления (или объема) в зависимости от температуры, если при построении этих шкал принять одинаковые значения исходных постоянных точек. Близкими по своим свойствам к идеальному газу являются водород, гелий и азот, которые и применяются для построения температурной шкалы.

2. Классификация приборов для измерения температур

Область измерения температуры условно делится на две части: термометрию, включающую определение температур до 500—600° С приборами, называемыми термометрами, и пирометрию, охватывающую измерение более высоких температур приборами, называемыми пирометрами.

Приборы для измерения температуры разделяются в зависимости от физических свойств, положенных в основу их построения, на следующие группы с пределами применения:

Термоэлектрические пирометры…………—50- 800° С

Термометры расширения основаны на свойстве тел изменять под действием температуры объем, а следовательно, и линейные размеры.

Электрические термометры сопротивления основаны на свойстве проводников и полупроводников изменять в зависимости от нагрева величину их электрического сопротивления.

Термоэлектрические пирометры построены на ценном свойстве разнородных металлов и сплавов образовывать в паре (спае) термоэлектродвижущую силу, зависящую от температуры спая.

Пирометры излучения работают по принципу измерения излучаемой нагретыми телами энергии, изменяющейся в зависимости от температуры этих тел.

3.1. Термометры расширения.

Физическое свойство тел изменять свой объем в зависимости от нагрева широко используется для измерения температуры. На этом принципе основано устройство жидкостных стеклянных и механических термометров. Термометры этого типа появились раньше других приборов для измерения температуры и послужили для создания первых температурных шкал.

Жидкостные стеклянные термометры являются местными показывающими приборами и состоят из резервуара с жидкостью, капиллярной трубки, шкалы (циферблата) и защитной оболочки.

3.2. Манометрические термометры.

Действие манометрических термометров основано на изменении давления жидкости, газа или пара в замкнутом объеме (системе) в зависимости от температуры. Указанные термометры являются техническими показывающими или самопишущими приборами и предназначаются для измерения температуры в пределах до 600° С. Класс точности их 1—2,5.

В зависимости от заключенного в системе рабочего вещества манометрические термометры разделяются на газовые, жидкостные и парожидкостные. Выбор рабочего вещества производится исходя из заданных пределов измерения и требуемой чувствительности прибора.

Термоэлектрические пирометры широко применяются в энергетических установках для измерения температуры перегретого пара, дымовых газов, металла труб котлов и других частей оборудования и т. п. Положительными свойствами их являются: большой предел измерения, высокая чувствительность, незначительная инерционность, отсутствие постороннего источника тока и легкость осуществления дистанционной передачи показаний благодаря электрическому принципу действия.

Термоэлектрические пирометры изготовляются различных классов точности и бывают показывающими и самопишущими. Последние чаще всего являются многоточечными приборами.

3.4. Пирометры излучения.

Пирометры излучения применяются для измерения температуры нагретых тел в пределах 100—6 000° С. Действие этих приборов основано на измерении излучаемой телом энергии, зависящей от его температуры и физико-химических свойств. В отличие от других типов пирометров первичный прибор пирометра излучения при измерении не подвергается вредному влиянию высокой температуры и не искажает температурного поля, так как находится вне измеряемой среды.

При измерении давления различают: барометрическое, избыточное и абсолютное давления.

Барометрическое (атмосферное) давление Р_б создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменную величину, зависящую от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий (погоды).

Величина превышения давления среды над барометрическим называется избыточным (манометрическим) давлением Р. Подавляющее большинство приборов, измеряющих давление, показывают именно избыточное давление.

Абсолютное (полное) давление среды Р_а может быть больше или меньше барометрического. В первом случае абсолютное давление равно сумме барометрического и избыточного давлений:

5. Используемые в теплоэнергетике приборы для измерения давления и разрежения в зависимости от назначения делятся на следующие группы:

Существующие виды манометров по принципу действия разделяются на жидкостные стеклянные, пружинные, грузопоршневые и электрические.

6. Приборы для измерения давления.

6.1. Тяго- и напоромеры.

Для измерения небольших разрежений и избыточных давлений газа (воздуха) применяются тягомеры (для разрежения), напоромеры (для давления) и тягонапоромеры (для разрежения и давления). Эти приборы, широко используемые для определения давления, разрежения и разности давлений в топке, газоходах и воздуховодах котлоагрегата, имеют одностороннюю (тягомеры и напоромеры) или двустороннюю (тягонапоромеры) шкалу, градуированную в кгс/м 2 или мм вод. ст.

Так как между тягомерами, напоромерами и тягонапоромерами нет существенного различия, в дальнейшем они для простоты изложения называются тягонапоромерами. По принципу действия тягонапоромеры разделяются на жидкостные стеклянные, мембранные, колокольные и кольцевые. Наибольшее распространение получили мембранные приборы.

6.2. Вакуумметры и мановакууметры.

Вакуумметры применяются для измерения значительных разрежений (вакуума) в конденсаторах паровых турбин, во всасывающих линиях насосов и т. п. Величина вакуума V, выраженная в процентах, широко используется для оценки эффективности работы конденсационных устройств турбин. Она подсчитывается по формуле

Мановакуумметры применяются в тех случаях, когда абсолютное давление измеряемой среды может принимать значение выше или ниже атмосферного. Эти приборы имеют двустороннюю шкалу.

По своему устройству вакуумметры и мановакуумметры бывают ртутные стеклянные и пружинные.

6.3. Барометры и баровакууметры.

Измерение атмосферного (барометрического) давления, производимое при помощи барометра, необходимо для точного определения абсолютного давления любой среды. Так, например, для определения по показаниям вакуумметра абсолютного давления отработавшего в турбине пара необходимо согласно равенству одновременно измерить и барометрическое давление.

7. Общие понятия расхода и количества. Основные приборы.

Переход от объемных единиц измерения расхода к массовым и обратно производится по формуле

К приборам, измеряющим количество, относятся счетчики и весы, С их помощью определяется суммарное количество вещества, прошедшее за известный промежуток времени, для чего отсчитываются показания прибора в начале и конце периода измерения и вычисляется разность этих показаний.

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. В зависимости от рода измеряемого вещества они делятся на водомеры, паромеры, мазутомеры и пр. Расходомеры показывают или записывают мгновенное значение измеряемого количества, отнесенное к единице времени. Часто расходомер снабжается встроенным в него суммирующим счетным механизмом (интегратором).

Для определения количества и расхода жидкости, газа, пара и сыпучих тел обычно применяются следующие методы измерения: дроссельный, скоростной, объемный и весовой.

В отдельных случаях измерение расхода производится также электрическими методами. В соответствии с указанными методами измерения количества и расхода вещества измерительные приборы разделяются на следующие группы:

скоростные счетчики и расходомеры;

индукционные и ультразвуковые расходомеры;

7.1. Дроссельные расходомеры.

Для измерения расхода жидкости, газа и пара, протекающих по трубопроводам, весьма широкое применение получили дроссельные расходомеры. Принцип действия этих приборов основан на изменении потенциальной энергии вещества при протекании через искусственно суженное проходное сечение трубопровода.

Дроссельный расходомер состоит из сужающего устройства, устанавливаемого в трубопроводе и служащего для местного сжатия струи (первичный прибор), дифференциального манометра, предназначенного для измерения разности статических давлений протекающей среды до и после сужающего, устройства (вторичный прибор), и соединительных линий (двух трубок), связывающих между собой оба прибора.

Сужающее устройство обычно имеет круглое отверстие, расположенное концентрично относительно стенок трубы, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубопровода.

Дифференциальный манометр (дифманометр) выполняется показывающим или самопишущим и дополнительно может иметь интегратор. Шкала дифманометра градуируется в объемных или массовых единицах расхода.

Дроссельный расходомер с дистанционной передачей показаний содержит, как правило, бесшкальный дифманометр с электрическим датчиком, соединенный проводами со вторичным прибором. Дроссельные расходомеры пригодны для измерения протекающего по трубопроводу вещества при условии заполнения им всего поперечного сечения трубы и установленного в нем сужающего устройства.

7.2. Скоростные счетчики и расходомеры.

Скоростной метод определения количества и расхода жидкости и газа положен в основу ряда конструкций счетчиков и расходомеров, обладающих весьма простым устройством и значительным диапазоном измерений. Принцип действия этих приборов заключается в измерений средней скорости потока, связанной с объемным расходом вещества. По конструкции и назначению скоростные счетчики и расходомеры разделяются на скоростные счетчики для жидкости, напорные трубки и анемометры.

— Скоростные счетчики для жидкости

Скоростные счетчики для жидкости чаще всего применяются для измерения количества воды и поэтому называются скоростными водомерами или водосчетчиками. Чувствительным элементом их является вертушка с лопастями, приводимая во вращение потоком измеряемой жидкости. Ось вертушки при помощи передаточного механизма, уменьшающего число оборотов, связана со счетным механизмом прибора.

7.3. Объемные счетчики.

Принцип действия объемных счетчиков основан на отмеривании определенного объема проходящего через прибор вещества и суммировании результатов этих измерений. К числу таких устройств относятся: мерные баки, объемные счетчики для жидкости и объемные счетчики для газа.

Мерный бак является наиболее простым и в то же время точным измерительным устройством, применяемым для определения расхода жидкости при поверке счетчиков и расходомеров, а также при испытаниях соответствующих установок.

Источник