Измерение давления, расхода жидкостей и газов | Единицы измерения | Средства измерения, манометры

Рекомендации по выбору измерительного устройства.

Рекомендации по выбору устройства, поскольку более подходящее устройство, выбранное с самого начала, облегчит его практическое применение. В данном разделе приведены некоторые общие указания.

Сначала рассмотрим некоторые общие вопросы, а затем рекомендации по отдельным классам приборов. Нужно заметить, что неполная информация по конкретным приборам не подразумевает, что они не важны, но имеется в виду, что нужно руководствоваться общими указаниями, которые обычно достаточны.

• Правильные измерения – измерения следует проводить так, чтобы удовлетворять согласованным и установленным требованиям

• Правильные средства – измерения нужно проводить с использованием оборудования и методов, которые показали свое соответствие назначению

• Правильные специалисты – персонал, занимающийся измерениями, должен быть компетентным, соответственно квалифицированным и хорошо информированным

• Правильные процедуры – наличие хорошо определенных процедур, соответствующих национальным или международным стандартам

• Явная совместимость – измерения должны быть воспроизводимы

• Систематическая оценка – должна проводится оценка технических характеристик измерительных средств и состояния процедур с участием внутренних или независимых экспертов

Ряд общих факторов, влияющих на измерение давления, описаны далее. С учетом большого разнообразия средств измерения давления, не все приведенное ниже будет соответствовать каждому конкретному случаю.

1. Вибрация или пульсации

Вибрация всего измерительного прибора и пульсации барических сред являются двумя самыми распространенными причинами отказа манометров с механическим отклонением (например, трубчатые манометры и мембранные манометры), хотя эти проблемы широко известны. Мембранные манометры могут быть повреждены под воздействием пульсаций барической среды, даже при низкой амплитуде колебаний, если она совпадет с частотой собственных колебаний датчика, что вынуждает его резонировать (или «звонить»). Конструкции на основе маслонаполненных полостей и изолирующих мембран или использование демпфирующих объемов или устройств, которые ограничивают расход, могут обеспечить защиту от пульсаций. Вибрации лучше всего устраняются в месте их возникновения, если это возможно, или иногда с помощью гибких сильфонов.

2. Температура

Многие манометры используют гибкий элемент, свойства которого изменяются под воздействием температуры и приводят к ошибочным показаниям величины давления. Часто можно применить температурную компенсацию в определенных пределах, хотя в более экстремальных случаях может потребоваться какое-то местное охлаждение или нагрев, или отделение датчика от источника экстремальных температур. Электронные схемы, встроенные во многие приборы, работают только в указанных температурных пределах и отличаются для конкретных типов приборов.

Для очень важных лабораторных измерений нужно учитывать воздействие прямых солнечных лучей.

1.  
   1.  

      3. Защита от высоких давлений

Манометры могут выдерживать воздействие давлений несколько выше их рабочего диапазона измерений. Однако приборы значительно отличаются по своим характеристикам и такие допуски имеют свои пределы (очень близкие к рабочему диапазону), поэтому можно рекомендовать установку запорных клапанов.

4. Взвешенные частицы

В случае прилипания твердых частиц к измерительному элементу могут возникать ошибки. Фильтры помогают справиться с этой проблемой.

При измерениях в жидкостях твердые частицы могут создать проблемы при осаждении в местах, где жидкость неподвижна, такие как каналы давления датчиков или «мертвые колена» труб, ведущих к датчику. Это осаждение может привести к забиванию трубы или каналу давления датчика или к быстрой местной коррозии вследствие точечной коррозии в местах прилипания частиц. Тщательный монтаж может снизить этот эффект, если известна плотность твердых частиц. Если твердые вещества сами являются смесями, в которых твердые частицы различаются по величине плотности от менее плотности воды до больших значений, как в случае со сточными водами, то следует предусмотреть возможность продувки чистой водой для регулярного удаления накопленных твердых веществ.

1.  
   1.  

      5. Фазовые переходы

Некоторые материалы могут создавать проблемы с фазовыми переходами, такие как затвердение, вследствие температурных изменений. Это особенно заметно, когда вода замерзает в датчике и приводит к выходу из строя прибора. Важно предотвратить появление фазовых переходов, возможно, с помощью дополнительных нагревателей. Кристаллизация также может создать проблемы.

1.  
   1.  

      6. Вязкость

Тогда как переменная вязкость может не приводить к ошибкам измерений в статических системах, более высокая вязкость может повлиять на частотную характеристику прибора. Это может оказаться желательным , если нужно усреднить быстрые флуктуации вокруг статического значения. И наоборот, это может оказаться нежелательным, если нужно определить эти самые флуктуации. Нужно указать, что температура сильно влияет на вязкость и следует принимать соответствующие меры при выполнении измерений. Один манометр, а именно, вакуумметр с вращающимся ротором используется для измерения вязкости, чтобы определить давление в вакууме.

1.  
   1.  

      7. Изменения давления окружающей среды и сквозняки

Манометры могут подвергаться воздействию атмосферного давления, которое в ряде случаев может быть большим. Сквозняки, включая потоки воздуха от систем кондиционирования, могут привести к случайным показаниям чувствительных манометров низкого давления и к отрицательному воздействию на некоторые чувствительные приборы, такие как грузопоршневой манометр.

1.  
   1.  

      8. Назначение

Ряд измерений давления направлены на косвенное измерение других величин, при этом давление является удобной величиной для выполнения таких измерений. Даже, если измерение величины давления проведено очень хорошо, это не обязательно будет означать, что другая величина будет определена так же хорошо, если при этом имеются другие факторы, влияющие на эту связь. Например, если ныряльщик захочет узнать, насколько глубоко он погрузился и будет использовать давление для определения глубины, то без учета переменной плотности воды это скажется на точности полученных результатов.

1.  
   1.  

      9. Ориентация и наклон

Некоторые приборы чувствительны к их ориентации или пространственному положению. Грузопоршневой манометр особенно чувствителен и не будет правильно работать, если поршень не будет выставлен строго вертикально. Чувствительные мембранные манометры нужно также устанавливать в правильное положение для обеспечения воспроизводимых результатов.

10. Ускорение силы тяжести

Для выполнения точных измерений с помощью грузопоршневых манометров и U-образных жидкостных манометров нужно знать величину ускорения силы тяжести g. Ее можно найти путем измерений на месте, вычислений или интерполяции измеренных значений. Колебания значений g на поверхности Земли равны, примерно, 0,5 % в зависимости от широты местности плюс, примерно, 0,003 % на каждые 100 м высоты. Небольшое влияние могут также оказывать местные топографические условия и приливные силы. Кей и Лэйби [35] приводят уравнение для расчета значения g в зависимости от широты и высоты. Альтернативой вычислениям может быть получение местного значения g в Великобритании по данным Британской геологической съемки (БГС). БГС выполнила измерения g по всему Соединенному Королевству (так же как это делает государственная высотная съемка Великобритании для получения реперных точек высот над уровнем моря). После этого нужно лишь ввести небольшие поправки в ускорение силы тяжести на высоту и широту в месте производства измерений.