Особенности монтажа приборов измерения давления (манометры)

     ИПД различаются, кроме того, по видам  измеряемого  давления , используемым единицам  измерения  и ряду основных технических параметров (ГОСТ 22520-85): диапазону измеряемого  давления  (выбирается для каждой модели из стандартного ряда  давлений ), пределу основной допускаемой погрешности (определяется при нормальной температуре +25°С от верхнего предела диапазона  измерения  и включает в себя, как правило, погрешности от гистерезиса ЧЭ, его линейности и воспроизводимости результатов измерения), пределу дополнительной температурной погрешности (этот предел задается от изменения температуры относительно нормальной на каждые 10 или 28°С или на весь температурный диапазон работы), допустимому рабочему диапазону температур окружающей среды (иногда дополнительно указывают допустимый диапазон температур технологического процесса или измеряемой среды и корпуса  прибора ), динамическому диапазону  измерения   давлений  (отношению максимального значения измеряемого давления к минимальному), стабильности метрологических характеристик во времени (как процент от верхнего предела диапазона измерения в течение 6 или 12 месяцев), устойчивости к вибрациям, защите от высокочастотных помех, климатическим и взрывозащищенным исполнениям (ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 14254-96), требованиям к источнику питания и по другим параметрам. 

Таблица 1.2 Характеристики наиболее распространённых моделей общепромышленных ИПД 

Установка и использование  измерительных преобразователей давления 

     Установка конкретного ИПД для  измерения   давления  в напорном трубопроводе должна производиться таким образом, чтобы исключить или свести к минимуму влияние на процесс  измерения  и эксплуатации  прибора  таких дестабилизирующих и опасных факторов, как а) высокие температуры среды энергоносителя и внешней окружающей среды, б) вибрации трубопровода, в) химическая агрессивность среды энергоносителя, г) взрывоопасность среды энергоносителя и внешней среды, д) электромагнитные помехи и радиация. С учетом предельных характеристик ИПД и конкретных условий окружающей среды преобразователи устанавливаются и закрепляются либо непосредственно на трубе в месте  измерения   давления , либо дистанционно на настенной панели с подводкой к измеряемой среде посредством соединительных трубок (рукавов) и, если необходимо, разделителей мембранных (РМ) или сосудов уравнительных и уравнительных конденсационных. Кроме того, как в первом, так и во втором случаях подключение ИПД осуществляется, как правило, через вентильный (клапанный) блок, позволяющий, вопервых, отключить через запорный вентиль  прибор  от точки  измерения , во-вторых, с целью контроля и поверки  прибора  в рабочих условиях подключить параллельно прибору через уравнительный вентиль другой контрольный (образцовый) прибор или другую среду (например, атмосферный воздух), в-третьих, через спусковой (продувочный или дренажный) вентиль удалить скопившийся газ или конденсат из измерительной полости прибора или соединительной трубки.

     При  измерении   давления  химически агрессивных сред необходимо либо использовать ИПД с соответствующими защитными характеристиками (например, с защитным фторопластовым слоем наружной стороны измерительной мембраны или со встроенной внутренней защитно-разделительной мембраной из коррозионно-стойкого материала типа, например, титана или тантала), либо применять внешние выносные РМ, которые могут соединяться с ИПД непосредственно через штуцер прямым  монтажом  или капиллярным монтажом через соединительную трубку. Использование внешних РМ позволяет применять обычные ИПД в условиях, превышающих их защитные характеристики: в агрессивной среде, при наличии в среде твердых осадков и абразивов, в вязкой среде (например, мазуте), при повышенных санитарно-гигиенических требованиях к процессу измерения (среды медицинских или пищевых продуктов). Внешние разделители содержат, как правило, замкнутую полость между двумя разделительными мембранами, наполненную инертной жидкостью (например силиконовым маслом). Передача давления от РМ к измерительной мембране ИПД через соединительные трубки также осуществляется посредством жидкости, заполняющей эти трубки.

     На  практике часто вместо РМ используются устаревшие безмембранные разделительные сосуды, в которых часть сосуда заполняется измеряемой средой, а другая часть со стороны ИПД и соединительной трубки - передаточной, или разделительной жидкостью. Такое решение при  измерении  жидких сред может со временем привести к смешиванию в результате диффузии измеряемой и разделительной сред, то есть утрате самой разделительной функции с соответствующими последствиями, а при  измерении  газовых сред - к диффузии газа в разделительную среду с переводом ее в двухфазное состояние с потерей функции несжимаемости, что ведет к росту погрешности  измерения   давления .

     Соединительные  трубки (металлические) используются прежде всего с целью снижения температуры измерительной или передаточной среды до допустимого температурного диапазона работы конкретного ИПД. Для этого трубки выполняются без тепловой изоляции, а их длина выбирается таким образом, чтобы в месте установки прибора температура среды не превышала допустимого значения. При длинной соединительной трубке (обычно ее длина не превышает нескольких десятков метров) у места ее присоединения к трубопроводу устанавливается дополнительный запорный вентиль для отключения трубки в случае аварии. Трубки не должны вносить дополнительные погрешности в  измерение   давления , и с этой целью их надлежит заполнять однофазной несжимаемой передаточной средой, а также присоединять к трубопроводу и прокладывать так, чтобы исключить образование в них двухфазных сред - газовоздушных пузырей («газовых мешков») при  измерении   давления  жидких сред или конденсата при  измерении   давления  газовых сред (рис. 1.7, 1.8). Это достигается подключением трубок к горизонтальному трубопроводу с середины его профиля при  измерении   давления  жидких сред и сверху - при  измерении  газовых сред, а также прокладкой соединительных трубок с уклоном в сторону, обеспечивающую удаление газов (уклон вниз) или конденсата (уклон вверх) в измеряемую среду трубопровода. В этих же целях необходимо размещать ИПД для жидких сред ниже уровня отбора давления, а для газовых сред - выше этого уровня. Если такие условия трудновыполнимы, то в соединительных линиях предусматривают газосборники со спусковыми клапанами (их функцию в ряде случаев могут выполнять уравнительные клапаны) или конденсатосборники с дренажными клапанами (вентилями) для периодического удаления побочной среды. Соединительные трубки должны быть защищены от переменных воздействий внешних источников тепла или холода (за исключением естественного постоянного теплообмена с окружающей средой).

   
 
 
Условные обозначения: ЗК - запорный клапан, УК - уравнительный клапан, СК - спусковой клапан, ДК - дренажный клапан, КС - конденсационный сосуд, ЖД - жидкость.  
Рис. 1.7 - Схемы установки ИПД (ДИ/ДА) на трубопровод для  измерения   давления  газа, жидкости и пара при размещении ИПД ниже (а, в, д) или выше (б, г, е) уровня отбора давления 
 
 
Условные обозначения: ЗК - запорный клапан, ПК - продувочный клапан, УК - уравнительный клапан, СУ - сосуд уравнительный.  
Рис. 1.8 - Схема установки ИПД (ДД) на трубопровод для  измерения   давления  пара при размещении ИПД ниже уровня отбора давления 

     При  измерении   давления  водяного пара с использованием соединительных трубок невозможно избежать образования двухфазной среды в процессе охлаждения пара и передачи его давления через трубки на удалённый ИПД. Поэтому здесь ставится задача резкого перехода от пара к конденсату, который становится несжимаемой передающей разделительной средой. С этой целью передача  давления  осуществляется либо через трубку с сифоном (U-образным или кольцевым), в котором скапливается охлаждающийся конденсат, играющий роль водяного затвора, или через трубку с уравнительным конденсационным сосудом, который поддерживает постоянным уровень конденсата в системе передачи  давления  пара (рис. 1.7 д, е). Особенно важно поддержание постоянства и равенства уровней конденсата в соединительных трубках при  измерении  дифманометром перепада  давления  пара на сужающем устройстве (диафрагме) в расходомерах переменного перепада давления (рис. 1.8).

     В АСКУЭ  измерение   давлений  энергоносителей необходимо производить как в расчетных, так и в и технологических целях. Так, согласно российским «Правилам учета тепловой энергии и теплоносителей», действует требование регистрации давления сетевой (теплофикационной) воды в подающем и обратном трубопроводах на узле учета потребителя, причем это требование не связано с точностью учета теплоносителя (при обычном давлении вода несжимаема), а носит технологический характер - контроль режима теплопотребления и обязательств энергоснабжающей организации. Аналогичные цели преследует  измерение   давления  в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, в мазутопроводах. Вместе с тем  измерение   давления  в трубопроводах газо- и пароснабжения принципиально важно, в первую очередь, для учета расхода и количества энергоносителя, а также соответствующего тепла (при учете перегретого пара без  измерения   давления  не обойтись, а при учете насыщенного пара можно выбрать на альтернативной основе  измерение  либо  давления , либо температуры). Типовые величины давлений, измеряемых в рамках АСКУЭ промпредприятия, обычно принадлежат диапазону 0...20 ати (0...2 МПа). 

Рекомендации  по выбору оборудования для  измерения   давления 

1. Выбор  первичных (измерительных преобразователей   давления  или цифровых манометров с унифицированным электрическим сигналом) средств  измерения   давления  и вторичных средств АСУ ТП или АСКУЭ предприятия должен производиться не случайным, фрагментарным, а системным образом в рамках единого и полного проекта, учитывающего как существующее, ранее смонтированное оборудование, так и установку нового.

2. Выбор  первичных средств  измерения   давления  должен осуществляться в зависимости от их применения для коммерческого или технического учета энергоносителей, а также от их использования для  измерения   давления  в расчетных или технологических целях. В случае коммерческого учета следует выбирать приборы более высокого класса по точности, надежности и стабильности, чем в случае технического и тем более технологического контроля.

3. Выбор  или модернизация первичных средств   измерения   давления  должен обязательно выполняться с учетом их совместимости (информационной, электрической, сетевой) с устройствами среднего уровня АСУ ТП или АСКУЭ (контроллерами, многофункциональными преобразователями).

4. Выбор  первичных средств  измерения   давления  должен производиться с учетом соответствия их характеристик конкретным задачам, условиям и особенностям эксплуатации (вид среды, предполагаемый диапазон давления и температуры, требуемая точность, наличие дестабилизирующих факторов, необходимый тип выходного сигнала и т.п.). Следует особое внимание уделять анализу характеристик надёжности и помнить, что самый дорогой путь - это выбор устройства по минимальной стоимости.

5.  Монтаж  первичных средств  измерения   давления  должен производиться с учетом всех дестабилизирующих факторов и с использованием, если необходимо, дополнительных средств: вентильных блоков, разделителей мембранных, сосудов уравнительных, соединительных трубок и т.д.  
 

Устройство  и принцип работы преобразователей давления 

     Преобразователи давления - это аналоговые или электронные устройства, основной функцией которых является постоянное и непрерывное преобразование физического показателя давления в унифицированный выходной сигнал электрического тока. В основном  прибор  используется для таких типов  давления , как абсолютное или избыточное  давление ,  давление  разрежения, гидростатического  давления , а также для  измерения  разности  давлений  для нейтральной и агрессивной среды.

     Преобразователи давления в основном используются в  промышленности на автоматизированном производстве, для постоянного автоматического  контроля и регулирования давления различных жидкостей и газов, необходимых для нормальной работы, а также для передачи сигнала  о состоянии того или иного  газа (или жидкости) в центр автоматической системы управления.

     Данные  приборы остро необходимы даже в  таких опасных отраслях промышленности, как взрывоопасная нефтедобывающая  и нефтеперерабатывающая промышленности, и в энергетике (в атомных электростанциях).

     Преобразователи  давления  выпускаются для  измерения  относительного (избыточного) или абсолютного  давления . Разница - относительное не учитывает давление атмосферы. То есть в помещении, на улице, в баке без давления он будет показывать 0 бар. Абсолютное давление - в таких же условиях будет показывать 1 атмосферу. Наиболее часто используются преобразователи  давления  для  измерения  относительного  давления .

     Преобразователи давления очень просты в конструктивном исполнении, следствием чего и является их надежность, точность измеряемых показаний  и дешевизна. Датчик пpедставляет собой единую констpукцию состоящую из пеpвичного мембpанного тензопpеобpазователя давления 1 (тензопpеобpазователя) и электpонного блока 2. Измеpяемое давление воздействует непосpедственно чеpез мембpану на тензопpеобpазователь. Электpический сигнал тензопpеобpазователя пеpедается в электpонный блок, в котоpом он пpеобpазуется в унифициpованный токовый выходной сигнал.

 
1 - Тензопреобразователь  
2 - Электронный блок  
3 - Штуцер  
4 - Разъем  
5 - Корректор нуля "0"  
6 - Корректор диапазона "Δ"  
7 - Задвижка  
8 - Винт крепления разъема

Рисунок 1.9 - Типовая  схема устройства малогабаритного  преобразователя давления 

Особенности монтажа приборов на технологических  трубопроводах и  оборудовании 

     Манометры общего назначения серий ОБМ, ОБВ, ОБМВ и технические манометры серии  МТ (приборы в корпусе без борта) устанавливаются непосредственно на технологическое оборудование (аппараты) и трубопроводы. В местах, удобных для обзора, не удаленных от мест наблюдения, устанавливаются приборы с диаметром корпуса 80, 100, а иногда даже 40 мм (серии М19). В местах удаленных от мест наблюдения, могут предусматриваться установки приборов с корпусами диаметром 160 мм. Устанавливать непосредственно на трубопроводах или технологическом оборудовании приборы, имеющие контактные устройства или датчик, не рекомендуется. Наиболее характерные схемы установки технических манометров на технологических трубопроводах и оборудовании приведены в табл. 8.7.