Нормальная работа производства в огромной мере зависит от надежности измерительных приборов, используемых эксплуатационным персоналом. Одна из первейших обязанностей прибористов заключается в том, чтобы каждый из приборов, применяемых для контроля технологических процессов, обеспечивал точные показания.
Стандартным методом обеспечения точности приборов, таких как манометры, является их поверка и калибровка.
Рекомендуем разобраться с тем, что такое давление и изучить каталог приборов для измерения давления.
Поверка манометров
Поверка — определение погрешностей средства измерений и установление его пригодности к измерению. Если погрешность средства измерений выше допустимой, оно для дальнейших измерений непригодно.
При поверке манометров образцовые приборы обеспечивают получение исходных показаний, с которыми сравнивают показания поверяемых приборов, т. е. производится непосредственное сличение поверяемого прибора с образцовым. Тремя наиболее распространёнными типами образцовых приборов являются: U-образные манометры, грузопоршневые манометры и образцовые деформационные манометры.
Использование для поверки U-образного манометра
U-образные манометры являются простыми, точными приборами для измерения давления. Измеряемая величина давления в U-образном манометре уравновешивается и определяется столбом рабочей жидкости, равным сумме столбов в обоих коленах трубки. Наиболее часто в манометрах в качестве жидкости используется вода, ртуть и приборное масло. Диапазон давлений, измеряемых манометром, определяется двумя факторами: высотой трубки манометра и типом жидкости в трубке. Различия жидкостей по весу обуславливает различие в давлении, создаваемом каждой жидкостью. Результат измерения давления обычно выражается в миллиметрах водяного или ртутного столба.
Поверочная установка с U-образным манометром
1 — калибруемый прибор, 2 — U-образный манометр, 3 — гибкая трубка; 4 — тройник
Гибкая трубка и тройник служат для соединения манометра с поверяемым прибором и источником давления, который в изображенном выше примере представляет систему сжатого воздуха КИП. Регулятор давления воздуха КИП регулирует давление, прилагаемое во время калибровочного процесса. Поскольку трубка, прикрепленная в регулятору воздуха, соединена с U-образным манометром и с прибором, на оба прибора подается одно давление.
Использование для поверки грузопоршневого манометра
Грузопоршневые манометры являются образцовыми приборами, которые используются для измерения давления, выраженного в основных единицах: силы и площади. Формула, используемая для определения давления (давление = сила / площадь), фактически, является описанием рабочих принципов грузопоршневого манометра. Сила в грузопоршневых манометрах обеспечивается грузами в виде металлических дисков. Площадь представляет собой площадь поршня. Принцип действия грузопоршневых манометров основан на уравновешивании усилия, развиваемого измеряемым давлением на поршне, силой тяжести груза, нагружающего поршень.
Грузопоршневой манометр может применяться в поверочных установках в качестве образцового измерительного прибора и как источник давления кроме точных показаний давления грузопоршневые манометры также создают или увеличивают давление с помощью пресса, который является частью конструкции грузопоршневого манометра.
Основные элементы стандартного грузопоршневого манометра
На рисунке выше показаны основные элементы стандартного грузопоршневого манометра. Они включают гидравлический пресс, рукоятку гидравлического пресса, резервуар с жидкостью, патрубок и корпус цилиндра, в котором находятся поршень и цилиндр. К поршню крепится держатель грузовой трубки, который является опорой для грузовой трубки. На рисунке также показан набор дисков разных размеров.
Поверочная установка с грузопоршневым манометром.
В резервуаре находится жидкость, в основе которой лежит или масло, или вода. В большинстве случаев тип жидкости, используемой в манометре, указывается или на корпусе манометра или в руководстве по использованию прибора, предоставляемого производителем. Пресс используется для закачки жидкости в цилиндр.
Подвижный поршень находится в цилиндре. Жидкость закачивается в цилиндр до тех пор, пока поршень не зависнет. Поршни маркируются в соответствии с площадью их поверхности Грузопоршневые манометры часто поставляются с несколькими поршнями. Смена поршней обеспечивает применение прибора для более широкого диапазона давлений. Держатель грузовой трубки прикреплен к верхней части поршня. Грузовая трубка сидит на держателе. Трубка пустотелая, открытая с одного конца. На нижнем конце трубки имеется фланец, на который опираются диски.
С помощью дисков на грузопоршневой манометр, к которому подсоединен поверяемый прибор, придается известная сила, определяемая массой дисков. На каждом диске указана его масса. Гравировка на корпусе указывает давление, достигаемое с помощью диска или дисков, представляющих данную массу, и поршня данной площади.
Патрубок является частью грузопоршневого манометра, к которому подсоединяется поверяемый прибор. Такое соединение позволяет прилагать давление, созданное в образцовом приборе, на поверяемый прибор.
При использовании грузопоршневого манометра в качестве образцового прибора, проверяемый прибор подсоединяется к патрубку манометра, а давление, которое нужно создать, определяется по диаграмме на корпусе манометра. Для получения требуемого давления выбирается нужный поршень или диск (диски). После установки поршня на держатель устанавливается грузовая трубка, а затем добавляются диски.
Поверочная установка с грузопоршневым манометром
1 — калибруемый прибор, 2 — патрубок 3 -грузовая трубка, 4 — съемные диски (грузы)
Грузопоршневые манометры обычно используются для измерения давления свыше 15 psi. Давление в грузопоршневом манометре создается с помощью гидравлического пресса, который увеличивает количество жидкости в корпусе манометра. Эта жидкость держит как поршень, так и диски. Диски и поршень остаются на месте до тех пор, пока давление, оказываемое на жидкость в корпусе манометра, ниже усилия, прилагаемого дисками, надетыми на грузовую трубку. Но как только давление жидкости становится равным силе, прилагаемой сложенными друг на друга дисками, поршень и диски поднимаются и зависают. В этом момент давление, показанное поверяемым прибором, сравнивается с показанием грузопоршневого манометра, которое представляет общую силу, прилагаемую дисками и держателем груза на поршень. Например, если два диска, представляющие 5 и 20 psi, были бы установлены на поршень, то грузопоршневой манометр показал бы 25 psi плюс еще 5 psi с учетом поршня и держателя трубки, т.е. 30 psi. Каждый поршень и держатель имеют свою массу, указываемую в табличке грузов на корпусе прибора.
Использование для поверки образцового деформационного манометра
Принцип действия образцовых деформационных манометров и мановакуумметров аналогичен рабочим манометрам и вакуумметрам. Отличительным элементом конструкций образцовых приборов является корректор нуля и арретир. Они являются очень чувствительными, высокоточными приборами, специально предназначенными для поверки рабочих манометров. Образцовые деформационные манометры отличаются от U-образных манометров и грузопоршневых манометров тем, что их необходимо периодически калибровать для поддержания их точности. Грузопоршневые манометры обычно применяются для поверки образцовых деформационных манометров. Процесс поверки образцового деформационного манометра, в сущности, подобен процессу поверки любого манометра.
Поверочная установка с образцовым деформационным манометром
1- калибруемый прибор; 2- задатчик давления воздуха КИП; 3 — образцовый манометр
Образцовый манометр и поверяемый прибор подсоединены к одному задатчику давления воздуха КИП с тем, чтобы одно и тоже давление прилагалось на каждый прибор. В результате калибровки показания рабочего прибора должны совпадать с показаниями образцового манометра в каждой точке шкалы прибора.
Поверочная установка с образцовым деформационным манометром и грузопоршневым манометром в качестве источнике давления
1 — образцовый манометр; 2 -поверяемый прибор
В поверочной установке с образцовым деформационным манометром, в которой источником давления является грузопоршневой манометр образцовый манометр и поверяемый прибор подсоединены к патрубку грузопоршневого манометра с тем, чтобы обеспечить приложение одинакового давления на каждый прибор. В данном случае грузопоршневой манометр функционирует в качестве пресса для создания давления, а не в качестве рабочего эталона. Образцовый манометр обеспечивает известные входные величины, с которыми сравниваются показания поверяемого прибора.
Портативная поверочная установка
1 — образцовый деформационный манометр, 2 — регуляторы давления воздуха, 3 — манифольд со штуцерами
Калибровка может проводится в производственных условиях или в цехе КИП. Портативная поверочная пневматическая установка, подобная показанная на рисунке выше, может быть использована для калибровки приборов на месте. Кроме самой портативной поверочной установки портативный набор еще включает регуляторы давления и манифольд со штуцерами, к которому подсоединяют проверяемый прибор. Регулируемый источник воздуха подсоединяется по месту к переносной портативной поверочной установке для создания давления, обеспечивающего проведение поверки.
Калибровка манометров
Процесс калибровки можно, в целом, разделить на два основных этапа: поверка показаний прибора по известному эталону или входным данным, и регулировка прибора до тех пор, пока его показания не будут равны или пропорциональны известным входным данным. Сама калибровка состоит из ряда поверок и регулировок. Когда прибор откалиброван, это значит, что он может точно давать действительное значение измеряемого параметра.
Основное оборудование, требуемое для калибровки большинства манометров, включает образцовый прибор, регулируемый источник давления, средства подсоединения манометра к источнику давлению и образцовому прибору, а также инструменты, необходимые для регулировки механизмов манометра.
Образцовые средства измерений (измерительные приборы) предназначены для передачи размеров единиц физических единиц от эталонов рабочим измерительным приборам. Они служат для поверки и градуировки по ним других средств измерений.
Рабочие средства измерений (измерительные приборы) предназначены для измерений в промышленности. По точности эти средства разделяют на лабораторные (повышенной точности) и технические.
