Теплотехнические измерения и инновационные измерительные технологии, страница 29

Преобразователь представляет собой стеклянную манометрическую лампу, содержащую катод 1 внутри анодной сетки 2 в окружении внешнего коллектора 3. Электроны с раскаленного катода ускоряются положительным напряжением, приложенным между анодом и катодом. Электроны ионизируют молекулы разреженного газа. В результате положительные ионы попадают на отрицательно заряженный коллектор 3. При постоянстве анодного напряжения и электронной эмиссии величина коллекторного тока I_к зависит от измеряемого давления. Нижний предел измерения этих приборов ограничен фоновым током, вызываемым мягким рентгеновским излучением анода и фотоэлектронной эмиссией коллектора. Поэтому для понижения предела измерения до 10^–10 Па применяют электроразрядные манометры с холодным катодом и внешним магнитным полем для формирования траектории потока электронов: вакуумметр ВМБ-2,3 с манометрическим преобразователем ММ-8, ММ-3М4, или вакуумметр ВИМ с преобразователем ММ-14М.

Тепловые датчики. Для измерения давления в диапазоне 1 ¸ 10⁴ Па (10^–2 ¸ 10² мм рт. ст.) применяют тепловые датчики, которые, как и ионизационные, содержат чувствительный элемент и измерительный блок. Измерительная схема преобразователя приведена на рис. 5.47.

Схема представляет собой неуравновешенный мост, питающийся от стабилизационного источника ИП. Три плеча моста – это постоянные резисторы R₁, R₂, R₃, а четвертое плечо выполняется в виде нагретой до 200 °C воьлфрамовой нити, находящейся в камере, куда подается давление.

Указанный диапазон измеряемого давления представляет собой среду с достаточно сильным разрежением. Стало быть, в такой среде концентрация молекул снижается, и теплоемкость ее линейно зависит от понижения давления. Ограничение нижнего предела измерения наступает, когда в разреженном пространстве теплообмен излучением начинает играть главную роль. Этот предел равен 10^–1 Па.

5.3.5.  Методика измерения давления и требования правил безопасной эксплуатации теплоэнергетического оборудования

Погрешность измерения давления зависит от инструментальной погрешности измерительного прибора, условий эксплуатации манометров и датчиков давления, способов отбора давления и его передачи к приборам.

При выборе пределов измерения манометра следует руководствоваться не только их значениями, но и характером изменения давления. Если давление стабильно или изменяется в узком диапазоне, то прибор выбирается таким, чтобы измеряемое давление соответствовало 3/4 его верхнего предела. В случае переменного давления оно должно соответствовать 2/3 предельного значения шкалы. Для исключения создания взрывообразных ситуаций манометры для измерения давления кислорода, водорода, аммиака по стандарту окрашивают соответственно в голубой, темно-зеленый, желтый цвета.

Отбор давления осуществляется с помощью трубок, подсоединяемых к трубопроводу или внутреннему пространству объекта, где производится измерение давления. Трубка должна быть выполнена заподлицо с внутренней стенкой, чтобы у выступающей части не создавалось торможение потока и, в связи с этим, искажение показаний. Не следует отбор давления производить из нижних и верхних точек трубопровода, чтобы в импульсные трубки не попадали газы, шлам или конденсат. Если манометр установлен выше или ниже точки отбора импульса, то наличие столба жидкости в импульсной трубке будет создавать систематическую погрешность с отрицательным или положительным знаком.

При измерении давления в вакуумных системах часто используются манометры, заполненные ртутью. Для исключения попадания токсичных паров ртути на входе манометра ставят ловушку, как показано на рис. 5.48. Здесь пары ртути на выходе из манометра при соприкосновении с охлажденной поверхностью колбы 1 конденсируются и стекают в манометр. Колба 1 заполняется жидким азотом 2.

При измерении напоров и разрежений в газоходах, воздуховодах, пылепроводах перед манометрами ставят дроссели для сглаживания пульсаций. На рис. 5.49 показана установка циклона 1 на линии отбора давления из пылепровода 2. Трубка 4 одним концом скреплена с металлической стенкой 3 пылепровода, а другим подведена тангенциально к циклону. К прибору подходит отсепарированная среда по отводу 5 из центральной части циклона. Последний периодически очищается через отверстие 6.