Измерение давления

Давление - величина, характеризующая интенсивность сил действующих на поверхность тела по направлениям, перпендикулярным к этой поверхности.

За единицу давления в СИ принят паскаль (Па).

Паскаль - давление силы в 1 Ньютон на площадь в 1 квадратный метр.

Па = 1 Н/м²

В технических измерениях допускаются единицы давления:

- килограмм - сила на метр квадратный (кгс/м²),

- килограмм - сила на сантиметр квадратный (кгс/см²),

- техническая атмосфера (ат),

- стандартная атмосфера 1атм,

- миллиметр водяного столба (мм вод. ст.).

1 кгс/см² = 1ат = 10 м вод. ст. = 98066,5 Па

1 атм =101,325 кПа

1 Па = 1 Н/м² = 1,02 х 10^-5 кгс/см² =0,102 кгс/м² =0,102 мм вод.ст.

Необходимо различать давление абсолютное и избыточное.

Абсолютное давление - сумма избыточного и атмосферного давлений, то есть давление в сосуде, плюс давление окружающей среды (атмосферы).

Это давление отсчитывают от нуля (полного вакуума). Единица абсолютного давления «ата».

Избыточное давление - давление в сосуде, закрытом от атмосферы (баллон, котлы и т. п.), без учёта давления окружающей среды (атмосферы).

Единица избыточного давления «ати».

Часто избыточное давление называют манометрическим.

Средства измерений давления подразделяются на:

- манометры - приборы, измеряющие давление выше атмосферного (избыточное давление);

- вакуумметры - приборы, измеряющие давление ниже атмосферного (разреженное состояние газов);

- мановакуумметры - приборы,   измеряющие   как избыточное давление так и разряжение    (измеряют абсолютное давление). Приборы

имеют шкалу с нулем посередине.

- напоромеры - приборы, измеряющие низкие величины избыточных давлений примерно 25 кПа (2500 мм вод.ст.);

- тягомеры - приборы, измеряющие малые разряжения до 25 кПа (2500 мм вод. ст.);

- тягонапоромеры - приборы, измеряющие как давление, так и разряжение. Приборы имеют шкалу с нулем посередине.

По принципу действия приборы для измерений давления разделяются на следующие группы:

- пружинные;

- жидкостные;

- электрические;

- грузопоршневые.

Наибольшее распространение в эксплуатации имеют манометры, мановакуумметры и вакуумметры с одновитковой трубчатой пружиной, которые отличаются надежностью, простотой устройства, большой и хорошо видимой шкалой.

В таблицах 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6 настоящего документа приведены типы средств измерений давления с одновитковой трубчатой пружиной и радиальным расположением штуцера из числа наиболее распространенных.

Выбор типа и класса прибора для измерений давления должен производиться в зависимости от:

- измеряемой среды;

- измеряемого давления (избыточное, разряжение);

- расположения присоединительного штуцера (осевое, радиальное);

- предела допускаемой погрешности измерений;

- условий эксплуатации приборов.

Предел допускаемой основной погрешности показаний должен выражаться:

- в процентах от верхнего предела измерений для манометров и вакуумметров;

- в процентах от суммы предельных значений шкалы без учёта знака для мановакуумметров.

Зависимость предела допускаемой основной погрешности от класса точности прибора представлена в таблице 8.1

Таблица 8.1

Пределы измерения и погрешность средств измерений давления следует определять одним из двух способов:

- расчётным - для постоянных или переменных (плавно изменяющихся) величин;

- по таблицам для измерений быстро изменяющихся величин. При измерении быстро изменяющихся величин предельные значения шкалы средств измерений должны быть такими, чтобы измеряемая величина находилась во второй трети шкалы.

Пример - Необходимо выбрать манометр для измерений давления

6_-0,5^-0,3 кгс/см²

Определяем:

наибольшее предельное значение давления

б кгс/см² - 0,3 кгс/см² =5,7 кгс/см²;

наименьшее предельное значение давления

6 кгс/см² - 0,5 кгс/см² = 5,5 кгс/см²;

допуск

5,7 кгс/см² - 5,5 кгс/см² = 0,2 кгс/см².

Расчетный способ.

Определяем:

основную допустимую абсолютную погрешность средства измерений (по формуле (7.1))

0,33 х 0,2 кгс/см² = I0,066I кгс/см²;

нижний предел рабочей части шкалы (по формуле (7.2))

Н_ди < 5,5 кгс/см² - 0,066 кгс/см² = 5,434 кгс/см²;

верхний предел рабочей части шкалы (по формуле (7.3))

В_ди.> 5,7 кгс/см² + 0,066 кгс/см² = 5,766 кгс/см².

В соответствии с определенными значениями Н_ди и В_ди  выбираем манометр с верхним пределом измерений 6 кгс/см².

Определяем основную приведенную погрешность выбранного манометра (по формуле (7.10)):

По найденному значению основной приведенной погрешности выбираем манометр класса точности 1.

Способ с использованием таблицы.

Пределы измерений средств измерений давления в связи с этим рассчитаны для значений измеряемого давления, находящихся во второй трети шкалы.

В боковике таблицы находим строку с диапазоном значений измеряемого давления от 4,5 до 7,5 кгс/см².

Во второй графе колонки на этой же строке находим значение верхнего предела измерений манометра. Этим значением является 10 кгс/см². На этой же строке в графах колонки находим меньшее бли­жайшее значение допуска по отношению к заданному. Этим значением является 0,18 кгс/см² .

В оглавлении таблицы по значению допуска 0,18 кгс/см² находим соответствующий ему класс точности 0,6.

Вывод:

1. Для измерений плавно меняющихся значений давления

(6_-0,5^-0,3) кгс/см² выбираем манометр класса точности 1 с верхним пределом измерений 6 кгс/см².

2. Для измерений быстроменяющихся значений давления

(6_-0,5^-0,3) кгс/см² выбираем манометр класса точности 1 с верхним пределом измерений 6 кгс/см².

Таблица 8.2 - Технические характеристики манометров и вакуумметров образцовых типа МО и ВО 

 Пример условного обозначения в документации манометра образцового типа МО, с условной шкалой, диаметром корпуса 160 мм, верхним пределом измерений 25 кгс/см², класса точности 0,4:

Манометр образцовый (0...25) кгс/см² кл.0,4.

Таблица 8.3 - Технические характеристики манометров, мановаку-умметров и вакуумметров показывающих пружинных для точных изме-рений типа МТИ (ВТИ) 

Пример условного обозначения в документации мановакуумметра для точных измерений с пределами измерений от -1 до 15 кгс/см², класса точности 0,6:

* Мановакуумметр (-1...0...15) кгс/см², кл. 0,6.

Таблица 8.4 – Технические характеристики манометров показывающих общего назначения в корпусе диаметром 60 мм.

Пример условного обозначения в документации манометра технического МТ-1 с верхним пределом измерений от 0 до 4 кгс/см², класса точности 4:

Манометр (0…4) кгс/см² , кл.4

Таблица 8.5 – Технические характеристики мановакуумметров и вакуумметров показывающих пружинных

Пример условного обозначения в документации вакуумметра показывающего пружинного типа ОБВ1-160 с пределами измерений от –1 до 0 кгс/см². класса точности 1,5:

Вакуумметр (-1…0) кгс/см², кл.1,5

Таблица 8.6 - Технические характеристики манометров показывающих пружинных 

Пример условного обозначения - Манометр показывающий пружинный типа ОБМ1-160 с пределами измерений от 0 до 25 кгс/см², класс точности 1,5:

Манометр (0...25) кгс/см² , кл. 1,5.