Подробные знания — Измерительный прибор для измерения давления
В процессе химического производства давление влияет не только на баланс и скорость реакции, но и на важные параметры материального баланса системы. В промышленных производственных процессах некоторые процессы требуют высокого давления, значительно превышающего атмосферное, например, полимеризация полиэтилена под высоким давлением (150 МПа), а другие — отрицательного давления, значительно ниже атмосферного. Например, вакуумная дистилляция на нефтеперерабатывающих заводах. Давление пара высокого давления на химическом заводе по производству ПТА составляет 8,0 МПа, а давление подачи кислорода — около 9,0 МПа. Измерения давления настолько частые, что оператор должен строго соблюдать правила использования различных приборов измерения давления, проводить ежедневное техническое обслуживание, и любая халатность или небрежность могут привести к огромным убыткам и потерям, препятствуя достижению целей высокого качества, высокой производительности, низкого расхода и безопасного производства.
Первый раздел посвящен основным понятиям измерения давления.
- Определение стресса
В промышленном производстве давление, обычно называемое силой, представляет собой силу, действующую равномерно и вертикально на единицу площади, а её величина определяется площадью, на которую воздействует сила, и величиной вертикальной силы. Математически это выражается следующим образом:
P = F/S, где P — давление, F — вертикальная сила, а S — площадь приложения силы.
- Единица измерения давления
В инженерно-технической сфере в моей стране используется Международная система единиц (СИ). Единицей измерения давления является Па (Па), 1 Па — это давление, создаваемое силой в 1 Ньютон (Н), действующей вертикально и равномерно на площадь 1 квадратный метр (М²), которое выражается как Н/м² (Ньютон/квадратный метр). Помимо Па, единицами измерения давления могут быть также килопаскали и мегапаскали. Соотношение между ними: 1 МПа = 10³ кПа = 10⁶ Па.
В силу многолетней традиции, атмосферное давление до сих пор используется в машиностроении. Для облегчения взаимного преобразования в процессе эксплуатации, соотношения преобразования между несколькими широко используемыми единицами измерения давления приведены в разделе 2-1.
| блок давления | Инженерная атмосфера кг/см2 | мм рт. ст. | мм вод. ст. | банкомат | Па | бар | 1б/дюйм² |
Кгс/см2 | 1 | 0,73×10³ | 104 | 0.9678 | 0,99×10⁵ | 0,99×10⁵ | 14.22 |
Мм рт. ст. | 1,36×10⁻³ | 1 | 13.6 | 1,32×10² | 1,33×10² | 1,33×10⁻³ | 1,93×10⁻² |
МмH2о | 10-4 | 0,74×10⁻² | 1 | 0,96×10⁻⁴ | 0,98×10 | 0,93×10⁻⁴ | 1,42×10⁻³ |
Банкомат | 1.03 | 760 | 1,03×10⁴ | 1 | 1,01×10⁵ | 1.01 | 14.69 |
Па | 1,02×10⁻⁵ | 0,75×10⁻² | 1,02×10⁻² | 0,98×10⁻⁵ | 1 | 1×10-5 | 1,45×10⁻⁴ |
Бар | 1.019 | 0,75 | 1,02×10⁴ | 0,98 | 1×105 | 1 | 14.50 |
Ib/in2 | 0,70×10⁻² | 51.72 | 0,70×10³ | 0,68×10⁻² | 0,68×10⁴ | 0,68×10⁻² | 1 |
- Способы выражения стресса
Существует три способа выражения давления: абсолютное давление, избыточное давление, отрицательное давление или вакуум.
Давление в условиях абсолютного вакуума называется абсолютным нулем, а давление, выраженное на основе абсолютного нуля, называется абсолютным давлением.
Манометрическое давление — это давление, выраженное в пересчете на атмосферное давление, поэтому оно ровно на одну атмосферу (0,01 МПа) отличается от абсолютного давления.
То есть: P таблица = P абсолютно - P большая (2-2)
Отрицательное давление часто называют вакуумом.
Из формулы (2-2) видно, что отрицательное давление является избыточным давлением, когда абсолютное давление ниже атмосферного.
Взаимосвязь между абсолютным давлением, избыточным давлением, отрицательным давлением или вакуумом показана на рисунке ниже:
В большинстве отраслей промышленности используются манометры, показывающие избыточное давление, то есть значение, отображаемое манометром, представляет собой разницу между абсолютным давлением и атмосферным давлением, следовательно, абсолютное давление — это сумма избыточного и атмосферного давления.
Раздел 2. Классификация приборов для измерения давления.
Диапазон измеряемых давлений в химическом производстве очень широк, и каждое из них имеет свои особенности в различных технологических условиях. Это требует использования приборов для измерения давления с различной конструкцией и принципами работы для удовлетворения различных производственных требований.
В зависимости от принципа преобразования, приборы для измерения давления можно условно разделить на четыре категории: манометры с измерением давления в столбе жидкости; упругие манометры; электрические манометры; поршневые манометры.
- манометр давления в жидкостном столбе
Принцип работы манометра для измерения давления в столбе жидкости основан на принципе гидростатики. Измерительный прибор, выполненный по этому принципу, имеет простую конструкцию, удобен в использовании, обладает относительно высокой точностью измерения, недорог и может измерять малые давления, поэтому он широко используется в производстве.
В зависимости от конструкции, манометры для измерения давления в столбе жидкости можно разделить на U-образные, однотрубные и наклонные трубчатые.
- Упругий манометр
Упругий манометр широко используется в химической промышленности благодаря следующим преимуществам: простая конструкция, прочность и надежность, широкий диапазон измерений, простота использования, легкость считывания показаний, низкая цена, достаточная точность, а также простота передачи и дистанционного управления, автоматическая запись и т.д.
Упругий манометр изготавливается с использованием различных упругих элементов разной формы, создающих упругую деформацию под измеряемым давлением. В пределах упругости выходное смещение упругого элемента находится в линейной зависимости от измеряемого давления. Поэтому его шкала однородна, а для различных упругих компонентов диапазон измерения давления также различен. Например, гофрированная диафрагма и сильфонные компоненты обычно используются при низком давлении и в условиях низких давлений. Пружинная трубка с одной витком (сокращенно пружинная трубка) и многовитковая пружинная трубка используются для измерения высокого, среднего давления или вакуума. Среди них пружинная трубка с одной витком имеет относительно широкий диапазон измерения давления, поэтому она наиболее широко используется в химической промышленности.
- Датчики давления
В настоящее время на химических заводах широко используются электрические и пневматические датчики давления. Это приборы, которые непрерывно измеряют давление и преобразуют его в стандартные сигналы (давление воздуха и ток). Они могут передавать данные на большие расстояния, а давление может отображаться, записываться или регулироваться в центральной диспетчерской. В зависимости от диапазона измерения их можно разделить на датчики низкого, среднего, высокого и абсолютного давления.
Раздел 3. Введение в приборы измерения давления на химических заводах.
На химических заводах для измерения давления обычно используются манометры с трубкой Бурдона. Однако в зависимости от производственных требований и требований к материалам также применяются диафрагменные, гофрированные и спиральные манометры.
Номинальный диаметр манометра, устанавливаемого на месте, составляет 100 мм, материал корпуса — нержавеющая сталь. Он подходит для работы в любых погодных условиях. Манометр оснащен конусным соединением 1/2HNPT, защитным стеклом и вентиляционной мембраной, индикация и контроль на месте эксплуатации осуществляются с помощью пневматической системы. Его точность составляет ±0,5% от полной шкалы.
Электрический датчик давления используется для дистанционной передачи сигнала. Он характеризуется высокой точностью, хорошими рабочими характеристиками и высокой надежностью. Его точность составляет ±0,25% от полной шкалы.
В системе сигнализации или блокировки используется реле давления.
Раздел 4. Установка, использование и техническое обслуживание манометров.
Точность измерения давления зависит не только от точности самого манометра, но и от того, насколько правильно он установлен, корректен ли он, а также от способа его использования и обслуживания.
- Установка манометра
При установке манометра следует обратить внимание на соответствие выбранного метода измерения давления и места установки, поскольку это напрямую влияет на срок его службы, точность измерений и качество контроля.
Требования к точкам измерения давления: помимо правильного выбора конкретного места измерения давления на производственном оборудовании, во время монтажа внутренняя торцевая поверхность трубы, вставляемой в производственное оборудование, должна быть заподлицо с внутренней стенкой точки подключения производственного оборудования. Не должно быть никаких выступов или заусенцев, чтобы обеспечить правильное измерение статического давления.
Место установки легко контролировать, при этом необходимо избегать воздействия вибрации и высоких температур.
При измерении давления пара следует установить конденсатоотводящую трубу, чтобы предотвратить прямой контакт высокотемпературного пара с компонентами, и одновременно изолировать эту трубу. Для агрессивных сред следует установить изоляционные баки, заполненные нейтральной средой. Вкратце, в зависимости от различных свойств измеряемой среды (высокая температура, низкая температура, коррозия, загрязнение, кристаллизация, осаждение, вязкость и т. д.) следует принять соответствующие меры по защите от коррозии, замерзания и засорения. Между портом отбора давления и манометром также следует установить запорный клапан, чтобы при ремонте манометра запорный клапан был установлен рядом с портом отбора давления.
В случае проверки на месте и частой промывки импульсной трубки запорный клапан может представлять собой трехпозиционный переключатель.
Катетер для измерения давления не должен быть слишком длинным, чтобы уменьшить замедление получения показаний давления.
- Использование и техническое обслуживание манометра
В химической промышленности манометры часто подвергаются воздействию измеряемой среды, например, коррозии, затвердевания, кристаллизации, вязкости, пыли, высокого давления, высокой температуры и резких колебаний, что часто приводит к различным поломкам манометра. Для обеспечения нормальной работы прибора, снижения частоты поломок и продления срока службы необходимо проводить качественное техническое обслуживание и плановый осмотр перед запуском производства.
1. Техническое обслуживание и осмотр перед запуском производства:
Перед запуском производства обычно проводят испытания технологического оборудования, трубопроводов и т. д. под давлением. Испытательное давление, как правило, примерно в 1,5 раза превышает рабочее давление. Во время испытаний под давлением клапан, подключенный к прибору, должен быть закрыт. Откройте клапан на измерительном устройстве и проверьте наличие утечек в соединениях и сварных швах. При обнаружении утечек их следует своевременно устранить.
После завершения испытания под давлением. Перед началом производства необходимо проверить, соответствуют ли технические характеристики и модель установленного манометра требуемому давлению измеряемой среды; имеется ли у калиброванного манометра сертификат, и при наличии ошибок их следует своевременно исправить. Жидкостный манометр необходимо заполнить рабочей жидкостью и скорректировать нулевую точку. Манометр, оснащенный изолирующим устройством, необходимо долить изолирующую жидкость.
2. Техническое обслуживание и осмотр манометра во время движения:
Во время запуска производства, при измерении давления пульсирующей среды, во избежание повреждения манометра из-за мгновенного удара и избыточного давления, клапан следует открывать медленно и соблюдать рабочие условия.
При использовании манометров для измерения давления пара или горячей воды конденсатор следует заполнить холодной водой перед открытием клапана на манометре. При обнаружении утечки в приборе или трубопроводе клапан на устройстве для измерения давления следует своевременно перекрыть и устранить утечку.
3. Ежедневное техническое обслуживание манометра:
Прибор, находящийся в эксплуатации, следует регулярно осматривать ежедневно, чтобы поддерживать его в чистоте и проверять его исправность. При обнаружении проблемы ее необходимо своевременно устранить.
