Экзаменационные билеты для курсов подготовки машинистов энергоблоков (специализация по эксплуатации и обслуживанию ГТУ и ПГУ) (стр. 1 )

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ

для курсов подготовки машинистов энергоблоков (специализация по эксплуатации и обслуживанию ГТУ и ПГУ)

БИЛЕТ №10

2. Устройство и принцип работы различных типов приборов для измерения давления и разряжения. Способы проверки манометров. В каких случаях манометры не допускаются к эксплуатации.

Давление — наиболее распространенный измеряемый параметр. Без измерения давления сжигаемого газа невозможна безопасная работа газотопливного хозяйства. В котельных установках измеряют давление пара в барабане, по которому контролируют эффективность сжигания топлива и теплоотдачи к трубам в топке, а также безопасность работы котельного оборудования, давление перегретого первичного и вторичного пара для определения экономич­ности работы энергоблока, отложений солей на внутренней поверхности трубопроводов. Для оценки работоспособности насосов и вентиляторов измеряют давление питательной воды, пара для эжекторов и продувки форсунок, воздуха после воздухоподогревателя, т. е. во всех напорных линиях трубопроводов, и разрежение дымовых газов в верхней части топки, вакуум в конденсаторе турбины.

Давление как физическая величина определяется в виде энергии вещества (жидкость или газ), отнесенной к единице объема, и является наряду с температурой основным параметром его физического состояния. Воздействие давления вещества на внешний объект проявляется в виде силы F, действующей на единицу площади S, т. е. Р=F/S.

В СИ за единицу давления принят Паскаль (Па). Паскаль давление силы в один Ньютон на площадь в один квадратный метр (Па= 1 Н/м2). Широко применяют кратные единицы кПа и МПа.

При измерениях различают абсолютное, вакуумметрическое и избыточное давления. Под абсолютным давлением понимается полное давление, которое равно сумме атмосферного и избыточного Рабс=Р + Ратм. Вакуумметрическое давление ниже атмосферного РВ=Ратм — Рабс

Приборы давления в зависимости от измеряемой величины разделяют на манометры (для измерения избыточного или абсолютного давления), барометры (для измерения атмосферного давления), вакуумметры (для измерения вакуумметрического давления).

Манометры, предназначенные для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа), называют напоромероми, а предназначенные для измерения малых вакуумметрических давлений (до 40 кПа) — тягомерами. Приборы давления, которые имеют двустороннюю шкалу с пределами измерения ±20 кПа, называют тягонапоромерами (значение нуль на шкале соответствует атмосферному давлению). Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры (дифманометры).

По принципу действия чувствительного элемента приборы для измерения давления разделяют на жидкостные, деформационные, грузопоршневые и электрические. В качестве образцовых, по которым осуществляется поверка рабочих приборов, применяют грузопоршневые манометры.

Передача сигнала, получаемого от чувствительного элемента первичного преобразователя к вторичным автоматическим приборам, осуществляется либо механически в показывающих приборах, либо с помощью преобразователей дифференциально-трансформаторных, ферродинамических, с магнитной или силовой компенсацией и тензопреобразователей «Сапфир».

Жидкостные приборы давления

В жидкостных приборах давления измеряемая величина компенсируется столбом жидкости, отнесенным к единице его поперечного сечения. В основу действия таких приборов положен метод сообщающихся сосудов. Жидкостные приборы давления используют в качестве манометров для измерения давления неагрессивных газов вплоть до 0,1 МПа, тягомеров для измерения разрежения Рв до 7000 Па, вакуумметров для измерения вакуума Рв до 0,1 МПа и дифференциальных манометров для измерения раз­ности давлений неагрессивных жидкостей, паров и газов до 0,07 МПа. Их применяют в качестве приборов, устанавливаемых по месту эксплуатации отдельных узлов оборудования или на площадках об­служивания, а также в качестве образцовых при поверке рабочих приборов, рассчитанных на те же диапазоны измерения давления, разрежения или разности давлений.

Жидкостные приборы давления бывают двух видов: U-образные (двухтрубные) и чашечные (однотрубные) манометры.

Схема U-образного манометра показана на рис.1, а.

Рис. 1. Схемы жидкостных манометров: а - U-образного, б — чашечного; 1 — трубки, 2 — шкала, 3 — жидкость, 4 дуга, 5, 7 - винты, 6 -. уровень, 8 - сосуд, 9 - вытеснитель

Прибор представляет собой изогнутую стеклянную трубку 1, заполненную до половины жидкостью 3 (вода, ртуть). Трубку закрепляют по отвесу вертикально на твердом основании и по ее высоте наносят шкалу 2 в миллиметрах. Измеряемая величина уравновешивается и определяется столбом h рабочей жидкости, равным сумме столбов h1 и h2 в обоих коленах трубки. При измерении давления или разрежения один конец трубки оставляют открытым, а другой соединяют с объектом измерения, а при измерении разности давлений к обоим концам трубки подводят измеряемые давления.

Результат измерения давления обычно выражается в миллиметрах водяного или ртутного столба. Для получения давления в Паскалях используют формулу Р=hgr, где g — местное ускорение свободного падения; r — плотность рабочей жидкости.

При измерении давления U-образным манометром возможны погрешности: из-за отклонения значений ускорения g и плотности р от расчетных; ошибок в считывании показаний h1 и h2 вследствие неправильного нанесения шкалы 2; неравномерности температурного расширения шкалы, стекла и рабочей жидкости.

Схема чашечного (однотрубного) манометра показана на рис. 1, б. Одна из трубок заменена широким сосудом 8, сообщающимся с измерительной стеклянной трубкой 1. Площадь сечения сосуда значительно больше, чем площадь сечения измерительной трубки.

При измерении давления или разности давлений большее из них подается в сосуд, а меньшее — в измерительную трубку.

Под действием измеряемого давления жидкость в трубке поднимается на высоту h1, a в сосуде опускается на h2, при этом высота столба жидкости, соответствующего измеряемой величине, равна сумме h1 и h2. Однако, если отношение площадей поперечных сечений сосуда и трубки, боль­ше 400, величиной h2 (изменением уровня в сосуде) можно пренебречь и отсчет вести только по уровню жидкости в трубке.

В этом случае ошибка считывания показаний по сравнению с U-образными приборами уменьшается в 2 раза, а остальные ошибки измерения давления те же, что и для U-образных приборов.

При измерении малых давлений, разрежений или разностей давлений применяют однотрубные микроманометры ММН с наклонной измерительной трубкой (рис. 1, б), которые являются более точными (класс точности 0,5 или 1), чем другие приборы, и применяются в лабораториях и промышленных условиях при испытаниях оборудования.

Показания микроманометра при измерениях определя­ют по длине столбика l рабочей жидкости трубки 1, имеющей угол наклона a. При этом жидкость поднимается на высоту h1=l sin α. Если прибор заполнен жидкостью с плотностью, указанной на нем, то давление в Паскалях P=lK=l p sin a (где К — постоянное значение прибора). Прибор ММН рассчитан на пять диапазонов измерения (О — 0,5; 0—0,75; О— 1; 0—1,5 и 0 — 2 кПа), которым соответствует определенное значение К, указанное рядом с отверстиями на установочной дуге 4. Прибор снабжен уровнем 7 и установочными винтами 5 и 6. Для установки на шкале нулевого значения давления в сосуде 8 имеется вытеснитель 9. Наклонная трубка 1 фиксируется с помощью дуги 4.

Разновидностью однотрубных манометров являются поплавковые дифманометры ДП. В отличие от рассмотренных выше приборов в широком сосуде дифманометра, куда подается большее давление, находится поплавок, который перемещается, следуя за изменением уровня рабочей жидкости. Основной недостаток этих приборов — необходимость передачи перемещений поплавка, расположенного внутри сосуда высокого давления, к отсчетному устройству.

В качестве образцовых или лабораторных средств изме­рений давления в диапазоне от 10-1 до 1023 Па используют грузопоршневые манометры МП (классов точности 0,02; 0,05), которые также работают по методу сообщающихся сосудов. Измеряемое давление в них уравновешивается силой тяжести поршня с грузами.

Высокая точность воспроизведения и измерения давления в этих манометрах определяется высокой точностью заданной массы грузов и площади поперечного сечения поршня.

Принцип действия барометров основан на уравновешивании атмосферного давления давлением ртутного столба, заключенного в барометрической: трубке. Погрешность считывания в этих приборах не превышает ±0,1 мм.

Приборы для измерения давления и разности давлений с упругой деформацией чувствительных элементов

Приборы для измерения давления, основанные на упругой деформации чувствительных элементов под действием измеряемой величины, широко применяют в диапазоне от 50 Па до 1000 МПа. Деформация или сила, пропорциональная давлению, преобразуется в показания прибо-

Рис. 2. Упругие чувствительные элементы приборов для изменения давления (а, б — мембраны, в — мембранная коробка, г — сильфон, д — трубчатая пружина) и их статические характеристики (е)