поверка манометров лабораторная. Лабораторная. Лабораторная работа 6 поверка технических манометров цель работы ознакомление с техническими манометрами и методами их поверки
 Скачать 220.54 Kb.
|
|
Лабораторная работа №6 ПОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКИХ МАНОМЕТРОВ Цель работы: ознакомление с техническими манометрами и методами их поверки. ОПИСАНИЕ МАНОМЕТРОВ Приборы для измерений давлений классифицируют в зависимости от вида измеряемого давления, принципа действия и назначения. По виду измеряемого давления приборы подразделяются на манометры абсолютного давления, барометры, манометры, вакуумметры, мановакуумметры, дифференциальные манометры. Барометры предназначаются для измерения атмосферного давления, манометры избыточных давлений, дифманометры – перепада давлений. Все приборы для измерения давления, независимо от его вида, можно разделить по принципу действия на жидкостные, пружинные, грузовые, электрические и прочие. По назначению манометры делят на манометры масла, бензина или другого жидкого топлива, воды, пара, воздуха, кислорода, ацетилена и т.д. Среди большого разнообразия приборов, применяемых для измерения давления, простейшими и вместе с тем самыми точными являются U-образные жидкостные манометры, основные разновидности которых представлены на рис.1. Верхним пределом разности давлений (P1-P2) измеряемой U-образными манометрами с визуальным отсчетом показаний считается величина 1,96·105 Н/м2 (2 кг/см2).  Рис.1 Эта величина определяется прочностью стеклянных трубок, условиями получения герметичности в соединениях стекла с металлом или резиной. U-образный манометр (рис.1а) представляет собой две сообщающиеся трубки, заполненные до половины затворной жидкостью (вода, ртуть, спирт, трансформаторное масло). Отсчет производят по шкале, имеющей нулевую отметку в равновесном состоянии. Разность уровней H определяет измеряемое избыточное давление P1.  где, j – удельный вес затворной жидкости. Основным недостатком U-образных манометров является необходимость снятия при каждое замере двух отсчетов. Этот недостаток частично устранен в чашечном манометре (рис.1б), состоящем из сосудов разного диаметра. Измеряемое давление подается к широкому сосуду, а тонкая трубка сообщается с атмосферой. Разность уровней H2 в чашечном манометре в основном определяется перемещением мениска в тонкой трубке. Действительно разность уровней  ( 1 )где, h1 и h2 – соответственно перемещение менисков в широком и узком колене. Учитывая, что  , где S1 и S2 – площади поперечного сечения соответственно широкого, и узкого колен, выражение ( 1 ) можно записать в форме Так как  , то  и  ( 2а ).Это позволяет при замерах ограничиваться только одним отсчетом по тонкой (измерительной) трубке.При точных измерениях небольших избыточных давлений и разряжений применяют специальные чашечные манометры с наклонной измерительной трубкой (рис. 1в). Линейное перемещение мениска в измерительной трубке такого манометра связано с величиной h соотношением:  ( 2б )где,  – угол наклона измерительной трубки. Так как  , то  , благодаря чему увеличивается точность отсчета. Минимальный угол наклона трубки 8-10°.Работа пружинных приборов основана на уравновешивании давления среды силами, возникающими при упругой деформации специальных элементов. Пружинные манометры и вакуумметры отличаются простотой устройства, надежностью действия, широким измерительным диапазоном и достаточно высокой точностью. Пружинные приборы давления можно классифицировать по виду пружины, преобразующей давление или усилие в перемещение. По этому признаку можно разделить пружинные приборы давления на следующие группы: 1. Приборы с трубчатой манометрической пружиной (рис. 2а; 2б). 2. Мембранные приборы, в которых преобразование давления в перемещение осуществляется упругой мембраной (рис. 2в), анероидной или манометрической мембранной коробкой (рис. 2г; 2д), блоком анероидных или манометрических коробок (рис. 2е, 2ж). 3. Сильфонные приборы, где упомянутое преобразование осуществляется сильфоном (рис. 2з). 4. Приборы, в которых импульсное давление преобразуется в усилие, действующее на стержневую пружину того или иного типа. Из числа распространенных приборов к этой группе относятся: а) пружинно-поршневые (рис. 2и); б) пружинно-мембранные приборы с гибкой мембраной (рис. 6.2к); в) пружинно-колокольные (рис. 2л), г) пружинно-сильфонные приборы (рис. 2м). В одновитковых и многовитковых пружинных манометрах измеряемое давление подается во внутреннюю полость пружины. Один конец пружины, соединенный с нипелем, неподвижен, а другой, запаянный – свободен и соединен с показывающей системой. Пружины изготавливаются из латуни и других медных сплавов, а для высоких давлений – из стали. Поперечное сечение пружины представляет собой эллипс, большая ось которого "a" перпендикулярна к плоскости витка пружины. При повышении давления поперечное сечение пружины "округляется" и при этом малая ось "b" эллипса увеличивается, а угол закручивания пружины уменьшается. Изменения этих величин  и  связаны между собой отношением ( 3 )Таким образом, изменение угла закручивания пружины пропорционально начальному значению угла и деформации малой оси сечения трубки.  Рис 2. Шкала пружинного манометра равномерная, так как пружина работает в зоне пропорциональности между напряжением и деформацией. Перемещение свободного конца одновитковой пружины невелико (менее 5-8 мм), поэтому для увеличения угла поворота стрелки манометра применяют передаточные механизмы — рычажный или зубчатый (секторный). Манометры с одновитковой пружиной изготавливаются образцовые, контрольные и технические; классы точности от 0,2 до 4. Их помещают в корпусах диаметром 60, 80, 100, 150, 200 и 500 мм. Пределы измерения от 1 до 10.000кг/см2. На базе одновитковых пружинных манометров выпускаются вакуумметры и мановакуумметры. Многовитковая трубчатая пружина представляет собой последовательное соединение 6-9 одновитковых пружин, благодаря чему она имеет сравнительно большое перемещение свободного конца и развивает значительное усилие. В связи с этим многовитковые пружины широко применяются в самопишущих манометрах. В лабораторных манометрах упругим элементом является упругая металлическая мембрана, мягкая мембрана (например, резиновая) с дополнительной пружиной. Мембранные манометры применяются для измерения давлений агрессивных и вязких сред; и этом случае упругая мембрана защищается прокладкой. Недостатками мембранных манометров являются малая чувствительность системы, трудность регулировки, изменение характеристик во времени из-за "усталости" мембраны. Гармоникообразная мембрана обладает высокой чувствительностью, в связи с чем она широко применяется в технических приборах (сильфонные манометры типа МС, вторичные приборы в пневматической агрегатной системе АУС). Сильфонные манометры типа МС применяются для измерений давлений до 5 кг/см2, класс точности 1,5 для манометров и 2,5 для вакуумметров и мановакуумметров. Принцип действия поршневых манометров основан на уравновешивании измеряемого давления калиброванным грузом.  Рис. 3 Они применяются для измерения высоких давлений (до 10000кг/см2 и в качестве образцовых и контрольных приборов, классы точности приборов 0,02; 0,05; 0,2. Применение поршневых манометров для технических измерений крайне ограничено. Устройство образцового нанометра с простым неуплотненным поршнем показано на рис. 3. В цилиндрическом канале колонки 1 находится стальной поршень 2, на верхнем конце которого имеется площадка 3 для съемных грузов 4. Канал колонки сообщается с полостью цилиндра винтового пресса 8 и с двумя штуцерами 6. Канал колонки и штуцер снабжены запорными угольчатыми вентилями 7. Сливной канал запирается вентилем 9. Каналы манометра заполняют рабочей жидкостью обычно трансформаторным или вазелиновым маслом. Рабочее давление в сосуде определяется выбором величины груза 4:  ( 4 )где, G – вес груза и поршня S – сумма площади поршня и половины площади зазора. Описанные методы и приборы пригодны для измерения быстро меняющихся и очень высоких давлений и разряжений. В этом случае прибегают главным образом к использованию электрических приборов, работа которых основана на зависимости электрических характеристик чувствительного элемента от давления. К числу таких приборов следует отнести пьезоэлектрические манометры, емкостные и индуктивные манометры ионизационные и электрические вакуумметры с термосопротивлением. У пьезоэлектрического манометра при приложении давления на металлических обкладках, соприкасающихся с кварцевыми пластинами (либо с пластинами изсегнетовой соли или турмалина), возникает заряд q , величина которого связана с давлением Р соотношением:  ( 5 )Уде, S -площадь пластинки; К – пьезоэлектрическая постоянная, для кварца К=2,1 • 10-11к/кг. Измерительный прибор подключают к зажимам пьезоэлектрического манометра через электронный усилитель. Достоинством пьезоэлектрического манометра является малая инерционность Действие электрического манометра сопротивления основано на зависимости электропроводности некоторых сплавов от давления среды, окружающей проводник. В качестве материала проводника обычно применяется манганин. Сопротивление проводника в зависимости от давления изменяется по линейному закону:  ( 6 )где,  сопротивление проводника при нормальном атмосферном давлении; – сопротивление проводника при избыточном давлении Р;К – пьезокоэффициент, для манганина в пределах от  до  см2/кг.Периодичность поверки технических манометров с одновитковой трубчатой пружиной – 1 раз в год, мембранных, сильфонных – 1 раз в два года. Поверка должна проводиться при температуре окружающего воздуха 30˚С. Результаты измерений(табл. 1) Таблица 1
Строим калибровочный график для прямого и обратного хода в одной системе координат:  | ||||||||