Medidas termotécnicas de Preobrazhensky. Información básica sobre medidas y dispositivos termotécnicos. Información general sobre instrumentos de medición

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UDC (075.8)

Preobrazhensky V.P. Mediciones y dispositivos termotécnicos: Un libro de texto para universidades en la especialidad "Automatización de procesos de calor y energía". - 3ª ed., revisada. - Moscú: "Energía", 1978. -704 p.

El libro analiza los principales métodos y medios de medición,Se utiliza para automatizar procesos de calor y energía. osweel método de medición de temperatura, presión, flujo y otros cantidades. Se consideran errores de medición, formas de reducirlos.soluciones, ventajas y desventajas de métodos y medios individuales demediciones. El material presentado en el libro va acompañado de ejemplos de cálculos. La segunda edición apareció en 1953. La tercera edición reelaborado

El libro es un libro de texto para el curso "Mediciones termotécnicasy dispositivos" para estudiantes de instituciones de educación superior que estudianen la especialidad "Automatización de procesos de calor y energía".

Editorial "Energía". 1978

Contenido del libro de texto Mediciones y dispositivos termotécnicos.

Prefacio
Introducción

SECCION UNO. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE MEDIDAS

Capítulo uno. Información general sobre las medidas
1-1. El concepto de medición, tipos y métodos de medición.
1-2. Información general sobre instrumentos de medición
1-3. Información general sobre la precisión de la medición y la incertidumbre de la medición
1-4. Evaluación y contabilización de errores en mediciones precisas
1-5. Información básica sobre las características metrológicas de los instrumentos de medida
1-6. Información general sobre características dinámicas instrumentos de medición
1-7. Evaluación y contabilización de errores en mediciones técnicas

SECCIÓN SEGUNDA. MEDICIÓN DE TEMPERATURA

Capitulo dos. Información general sobre la medición de temperatura
2-1. Comprender la temperatura y las escalas de temperatura
2-2. Prácticas escalas de temperatura

Capítulo tres. Termómetros basados en la expansión y el cambio de presión del medio de trabajo.
3-1. Termómetros de vidrio líquido
3-2. Termómetros manométricos
3-3. Termómetros dilatométricos y bimetálicos

Capítulo cuatro. Método de medición de temperatura termoeléctrica
4-1. Información general
4-2. Fundamentos de la teoría de los termómetros termoeléctricos.
4-3. Inclusión del dispositivo de medición en el circuito de un termómetro termoeléctrico.
4-4. Corrección por la temperatura de los extremos libres de un termómetro termoeléctrico
4-5. Determinación de la termo-emf de varios materiales en el estudio de sus propiedades termoeléctricas
4-6. Requisitos básicos para materiales de termoelectrodos
4-7. Información general sobre los termómetros termoeléctricos
4-8. El dispositivo de termómetros termoeléctricos.
4-9. Cables de termopar de extensión
4-10. Dispositivos para asegurar la constancia de temperatura de los extremos libres de termómetros termoeléctricos.
4-11. Milivoltímetros
4-12. Dispositivo KT y circuitos para conectar varios termómetros termoeléctricos a un milivoltímetro
4-13. Medición termo-emf con un milivoltímetro
4-14. Método de compensación para medir termo-emf
4-15. Elementos normales
4-16. Potenciómetros portátiles y de laboratorio
4-17. Información general sobre potenciómetros automáticos
4-18. Diagramas esquemáticos de potenciómetros automáticos.
4-19. Método para calcular la resistencia de resistencias en el circuito de medición de potenciómetros automáticos.
4-20. Conceptos básicos del amplificador
4-21. Comprender los acondicionadores de energía
4-22. El dispositivo de potenciómetros automáticos.
4-23. Potenciómetros automáticos sin cuerda

Capítulo cinco. Termómetros de resistencia e instrumentos de medición para ellos.
5-1. Información general
5-2. Información básica sobre termorresistencias y los metales utilizados para su fabricación
5-3. El dispositivo de los termómetros de resistencia de platino y cobre.
5-4. Termorresistencias de semiconductores
5-5. Método de compensación para medir la resistencia de un termómetro.
5-6. Medir la resistencia de un termómetro con un puente
5-7. Logómetros
5-8. Información general sobre ejes equilibrados automáticos
5-9. Principales esquemas de medida de puentes automáticos equilibrados
5-10. Diagrama esquemático de un puente balanceado automático
5-11. El dispositivo de puentes equilibrados automáticos.
5-12. Dispositivos de compensación automática para trabajar con termorresistencias de baja resistencia

Capítulo seis. Métodos para medir la temperatura por métodos de contacto, errores de medición y formas de tenerlos en cuenta y reducirlos.
6-1. Reglas generales
6-2. Errores metodológicos en la medición de temperaturas de gases debido a la influencia de la transferencia de calor por radiación
6-3. Errores metodológicos en la medida de la temperatura del medio, debido a la retirada o aportación de calor a través del receptor térmico
6-4. Instalación de receptores térmicos para medir la temperatura de gases, vapor y líquidos
6-5. Medición de temperatura de corrientes de gas de alta velocidad
6-6. Medición de la temperatura corporal superficial e interior

Capítulo siete. Medición de la temperatura de los cuerpos por su radiación térmica.
7-1. Información general
7-2. Fundamentos teóricos de los métodos para medir la temperatura de los cuerpos por su radiación térmica.
7-3. Pirómetros ópticos
7-4. Pirómetros fotoeléctricos
7-5. Pirómetros de relación espectral
7-6. Pirómetros de radiación total

SECCIÓN TERCERA. TRANSMISORES DE MEDIDA Y CIRCUITOS DE TRANSMISIÓN DE DISPLAY REMOTO

Capítulo ocho. Transductores de medida y esquemas para transmisión remota de lecturas
8-1. Información general
8-2. Transductores de reóstato y circuitos de transmisión remota
8-3. Medición de galgas extensométricas
8-4. Convertidores de transformadores diferenciales y circuitos de transmisión remota
8-5. Convertidores Ferrodinámicos y Circuitos de Transmisión Remota
8-6. Transmisores mecanoeléctricos
8-7. Transmisores con compensación magnética
8-8. Convertidores de energía eléctrica
8-9. Convertidores de frecuencia con vibrador de hilo
8-10. Convertidores de potencia neumáticos
8-11. Transmisores neumáticos
8-12. Convertidores electroneumáticos y neumoeléctricos
8-13. Transductores de normalización

SECCIÓN CUARTA. MEDICIÓN DE PRESIÓN Y PRESIÓN DIFERENCIAL

Capítulo nueve. Manómetros de líquido con nivel visible
9-1. Cubiertos en forma de U y de copa
9-2. Micromanómetros
9-3. Correcciones a lecturas de instrumentos líquidos
9-4. Barómetros de mercurio

Capítulo diez. Instrumentos de presión con elementos sensores elásticos
10-1. Información general y propiedades básicas de los elementos sensibles elásticos.
10-2. Elementos de detección elásticos
10-3. Manómetros de acción directa
10-4. Dispositivos de electrocontacto y presostatos
10-5. Dispositivos de presión con convertidores eléctricos y neumáticos

Capítulo Once. Dispositivos de presión eléctrica
11-1. Manómetros piezoeléctricos
11-2. Medidores de resistencia

Capítulo doce. Manómetros de presión diferencial
12-1. Información general
12-2. Manómetros de campana
12-3. Manómetros de anillo
12-4. Manómetros de presión diferencial de flotador
12-5. Manómetros diferenciales con elementos sensibles elásticos

Capítulo trece. Información básica sobre la técnica de medición de presión
13-1. Reglas generales
13-2. Medición de la presión casi atmosférica de medios gaseosos
13-3. Medición de presión de gases, líquidos y vapor
13-4. Separadores de líquido y membrana

SECCIÓN QUINTA. MEDIDA DE FLUJO Y CANTIDAD DE LÍQUIDOS, GAS, VAPOR Y CALOR

Capítulo catorce. Medida del caudal y cantidad de líquidos, gas y vapor por caída de presión en el orificio
14-1. Fundamentos de la teoría y ecuaciones de flujo
14-2. Dispositivos de constricción estándar
14-3. Coeficientes de flujo y factores de corrección para ellos.
14-4. Factor de corrección por dilatación media
14-5. Determinación de la densidad del medio medido
14-6. Fórmulas básicas de cálculo de consumos
14-7. Pautas para medir el caudal de líquidos, gases y vapor con caudalímetros con dispositivo restrictivo
14-8. Errores de medición de flujo
14-9. Información básica sobre el método para calcular los dispositivos de estrechamiento
14-10. Medición de flujo en la entrada o salida de una tubería
14-11. Medición de caudal con números de Reynolds bajos
14-12. Medición de caudal de líquidos y gases contaminados
14-13. Medición de caudal a relación de presión supercrítica

Capítulo quince. Medición de velocidades y caudales de líquidos y gases con tubos de presión
15-1. Información general sobre el método de medición de caudales
15-2. Disposición del tubo de presión
15-3. Definición velocidad media fluir y fluir

Capítulo dieciséis. Caudalímetros de presión diferencial constante
16-1. Información general
16-2. Fundamentos de la teoría de los rotámetros
16-3. Dispositivo rotámetro

Capítulo diecisiete. Caudalímetros y contadores de cantidad taquimétricos y caudalímetros electromagnéticos
17-1. Contadores de líquidos taquimétricos
17-2. Caudalímetros tacométricos para líquidos
17-3. Caudalímetros electromagnéticos

Capítulo dieciocho. Medición de la cantidad y el consumo de calor en sistemas de calefacción urbana
18-1. Información general
18-2. Información básica sobre el diseño de medidores de calor.

SECCIÓN SEXTA. MEDICIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS Y CUERPOS SÓLIDOS

Capítulo diecinueve. Medición de nivel de líquido
19-1. Información general
19-2. Medición del nivel de agua en el tambor de los generadores de vapor
19-3. Medida de nivel de líquidos en condensadores, calentadores y depósitos mediante manómetros diferenciales
19-4. Medición de nivel de líquidos con medidores de nivel de flotador y desplazador
19-5. Transmisores de nivel capacitivos
19-6. Indicadores de nivel acústicos y ultrasónicos

Capítulo Veinte. Medición de nivel de sólidos a granel
20-1. Información general
20-2. Interruptores de nivel de sólidos a granel
20-3. Dispositivos para medir el nivel de sólidos a granel

SECCIÓN SÉPTIMA. MÉTODOS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA COMPOSICIÓN DE GASES

Capítulo veintiuno. Métodos y medios para medir la composición de los gases.
21-1. Información general
21-2. Analizadores de gases químicos
21-3. Analizadores de gases térmicos
21-4. Analizadores magnéticos de gases
21-5. Analizadores ópticos de gases
21-6. Cromatógrafos de gases
21-7. Directrices para el muestreo de gas para análisis

SECCIÓN OCTAVA. MÉTODOS Y HERRAMIENTAS TÉCNICAS PARA EL CONTROL DE CALIDAD DE CONCENTRACIÓN DE AGUA, VAPOR, CONDENSADO Y SOLUCIÓN

Capítulo veintidós. Métodos y medios técnicos para monitorear la calidad del agua, vapor, condensado y concentración de soluciones.
22-1. Información general
22-2. Medición de la conductividad eléctrica específica de soluciones acuosas
22-3. Conductómetros líquidos con desgasificación y enriquecimiento de muestras
22-4. Analizadores de líquidos conductimétricos sin electrodos
22-5. Analizadores para la determinación de oxígeno disuelto en agua
22-6. Analizadores para determinación de hidrógeno disuelto en agua y vapor

Aplicaciones
Bibliografía
Índice de materias

Descargar un libro Preobrazhensky VP Teplotekhnicheskie izmereniya i priborov [Medidas e instrumentos teplotécnicos]. Libro de texto para universidades en la especialidad "Automatización de procesos de calor y energía". Editorial "Energía", Moscú, 1978

Introducción

1. Composición Papel a plazo

2. Elección de los medios técnicos de medición

3. Explicaciones para la parte gráfica

4. Explicaciones para la parte de cálculo

Literatura

INTRODUCCIÓN

El papel decisivo en la solución de los problemas de garantizar la eficiencia de producción, la fiabilidad y la seguridad de funcionamiento de los equipos tecnológicos pertenece a los sistemas de control de procesos automatizados (APCS). El sistema básico de cualquier sistema de control de procesos automatizado moderno es un sistema de control automático que permite obtener información de medición sobre los parámetros de régimen de los procesos tecnológicos. Los problemas de organización de mediciones, selección de instrumentos de medición y parámetros medidos están estrechamente relacionados con los detalles de los procesos tecnológicos y deben resolverse en la etapa de diseño de las instalaciones tecnológicas correspondientes, es decir, un ingeniero de energía térmica que participa en el diseño de un tecnológico La instalación debe tener un conocimiento apropiado de los métodos para medir varias cantidades físicas y las habilidades para usarlas.

Los futuros especialistas que estudian en la especialidad 140104 "Ingeniería de energía térmica industrial" reciben este conocimiento al estudiar la disciplina "Mediciones de ingeniería térmica". El trabajo de curso, previsto por el programa de trabajo de esta disciplina, contribuye a la consolidación, profundización y generalización de los conocimientos adquiridos por los estudiantes durante la formación, y la aplicación de estos conocimientos a solución completa tareas específicas de ingeniería para el desarrollo de esquemas de control térmico de centrales térmicas.

El trabajo del curso incluye el desarrollo de un canal de medición para monitorear uno de los parámetros de una unidad de proceso, la elección de instrumentos de medición, el cálculo de un dispositivo de estrechamiento o un circuito de medición de un dispositivo secundario, según la opción de tarea.

1. COMPOSICIÓN DEL TRABAJO DEL CURSO

El trabajo de curso sobre el diseño del canal de medida para el seguimiento del parámetro físico del proceso consta de una nota explicativa y una parte gráfica.

La parte de texto (nota explicativa) del trabajo del curso incluye las siguientes secciones principales:

· Introducción;

· Elección de los medios técnicos de medición;

· Cálculo del error del canal de medición;

· Cálculo del dispositivo de estrechamiento (circuito de medición del dispositivo secundario);

La parte gráfica del trabajo incluye:

· diagrama funcional del canal de medición desarrollado;

· dibujo del dispositivo de estrechamiento (dibujo de montaje de la instalación del convertidor primario en el equipo de proceso).

2. ELECCIÓN DE INSTRUMENTOS TÉCNICOS DE MEDIDA

Esta parte de la nota explicativa incluye una descripción del proceso tecnológico y la justificación para elegir un método para medir un parámetro físico dado. Las principales decisiones de diseño se toman con base en el análisis del proceso tecnológico y las regulaciones estatales y de la industria vigentes.

Los tipos específicos de instrumentos de medición se seleccionan teniendo en cuenta las características del proceso tecnológico y sus parámetros.

En primer lugar, tienen en cuenta factores como el riesgo de incendio y explosión, la agresividad y toxicidad del entorno, el rango de transmisión de la señal de información, la precisión y la velocidad requeridas. Estos factores determinan la elección de los métodos necesarios para medir los parámetros del proceso. funcionalidad instrumentos (indicación, registro, etc.), rangos de medida, clases de precisión, tipo de transmisión remota, etc.

Los dispositivos y transductores deben seleccionarse de acuerdo con la literatura de referencia, según las siguientes consideraciones:

Para controlar los mismos parámetros del proceso tecnológico, es necesario utilizar el mismo tipo de instrumentos de medición, producidos en serie;

En números grandes los mismos parámetros, se recomienda utilizar dispositivos multipunto;

La clase de precisión de los instrumentos debe cumplir con los requisitos tecnológicos;

Para controlar procesos tecnológicos con medios agresivos, es necesario prever la instalación de dispositivos especiales, y en el caso de utilizar dispositivos en su versión normal, deben estar protegidos.

Los tipos más comunes de dispositivos secundarios industriales incluidos en sistema Estatal Los instrumentos industriales y equipos de automatización (GSP) se presentan en la tabla 1.

tabla 1

Los dispositivos fotovoltaicos son dispositivos secundarios del sistema neumático "Start" y se utilizan para medir cualquier parámetro tecnológico previamente convertido en presión. aire comprimido(señal neumática unificada).

Los potenciómetros automáticos KSP, los puentes equilibrados KSM, los miliamperímetros KSU se utilizan para medir y registrar la temperatura y otros parámetros, cuyo cambio se puede convertir en un cambio en el voltaje de CC, la resistencia activa y la corriente de CC.

Los potenciómetros KSP-4, dependiendo de la modificación, pueden trabajar en conjunto con uno o más (si el dispositivo es multipunto) termopares de calibraciones estándar, o con una o más fuentes de voltaje de CC.

Los puentes balanceados KSM-4 funcionan con uno o más termómetros de resistencia de calibración estándar y los miliamperímetros KSU-4 con una o más fuentes de señal de CC.

Los dispositivos KSD secundarios funcionan junto con transductores de medición primarios equipados con sensores de transformador diferencial.

Cada tipo de instrumento mencionado anteriormente está disponible en varias modificaciones que difieren en tamaño, rangos de medición, número de señales de entrada, disponibilidad de dispositivos auxiliares, etc.

Al elegir uno u otro dispositivo en función de la funcionalidad, es necesario combinar la simplicidad y el bajo costo del equipo con los requisitos para monitorear y regular este parámetro. Los parámetros más importantes deben ser controlados por instrumentos de autorregistro, que son más complejos y costosos que los instrumentos indicadores. Los parámetros ajustables del proceso tecnológico también deben ser controlados por registradores, lo cual es importante para ajustar la configuración de los reguladores.

Al elegir dispositivos secundarios para trabajo conjunto con el mismo tipo de sensores de la misma calibración y con los mismos límites de medición, se debe tener en cuenta que los dispositivos KSP, KSM, KSD se producen con el número de puntos 3,6,12. Los dispositivos multipunto tienen un interruptor que conecta automáticamente y alternativamente el sensor al circuito de medición. La impresora, ubicada en el carro, imprime puntos en el diagrama con el número de serie del sensor.

Al elegir el tipo de señal unificada del canal de comunicación del sensor al dispositivo secundario, se tiene en cuenta la longitud del canal de comunicación. Con una longitud de hasta 300 m, se puede utilizar cualquier señal unificada si el proceso tecnológico automatizado no es peligroso para incendios y explosiones. En caso de riesgo de incendio y explosión y una distancia de no más de 300 m, es recomendable utilizar equipos de automatización neumática, por ejemplo, dispositivos del sistema "Start". Los instrumentos de medición eléctricos se caracterizan por un retraso mucho menor y superan a los instrumentos neumáticos en términos de precisión (la clase de precisión de la mayoría de los instrumentos neumáticos es 1.0, eléctrica - 0.5). El uso de medios eléctricos simplifica la introducción de ordenadores.

Al elegir sensores y dispositivos secundarios para la operación conjunta, se debe prestar atención para hacer coincidir la señal de salida del sensor y la señal de entrada del dispositivo secundario.

Por ejemplo, con una señal de salida de corriente del sensor, la señal de entrada del dispositivo secundario también debe ser actual, y el tipo de corriente y el rango de su cambio para el sensor y el dispositivo secundario deben ser los mismos. Si no se cumple esta condición, entonces se deben utilizar los conversores intermedios de una señal unificada a otra disponibles en el GSP (Tabla 2).

Tabla 2

Los convertidores GSP intermedios más comunes

El convertidor intermedio NP-3 se utiliza como convertidor de normalización para convertir la señal de salida de un convertidor de transformador diferencial en una señal de corriente unificada.

El convertidor EPP-63 realiza la transición del ramal eléctrico del GSP al neumático.

Al elegir sensores e instrumentos, se debe prestar atención no solo a la clase de precisión, sino también al rango de medición. Cabe recordar que los valores nominales del parámetro deben estar en el último tercio del rango de medición del sensor o dispositivo. Si no se cumple esta condición, el error relativo de medición del parámetro excederá significativamente el error relativo reducido del sensor o dispositivo. Así, no es necesario seleccionar un rango de medida con un margen amplio (basta con tener un límite superior de medida no superior en un 25% al valor nominal del parámetro).

Si el medio medido es químicamente activo con respecto al material del sensor o dispositivo (por ejemplo, manómetro de resorte, manómetro de nivel hidrostático, manómetro diferencial para medir el caudal por el método de presión variable), entonces su protección se realiza mediante separación recipientes o sellos de diafragma.

El canal de medición desarrollado se representa en la figura en forma de diagrama funcional, realizado de acuerdo con GOST 21.404-85.

El diagrama funcional muestra una parte de la instalación tecnológica con un convertidor primario colocado sobre ella, un convertidor intermedio y un dispositivo de medición. Los instrumentos de medición seleccionados se introducen en la especificación del instrumento. En las Figuras 1-5 se muestran ejemplos de imágenes de canales de medición individuales.

201-1 Manómetro de resorte M-….

202-1 Transductor de presión primario neumático, límite de medida 0 ... 1,6 MPa, señal de salida 0,02 ... 0,1 MPa, marca MS-P-2 (manómetro de fuelle con salida neumática);

202-2 Manómetro de electrocontacto con lámpara de señalización EKM-1;

202-3 Lámpara de señales L-1.

204-1 Transductor de presión primario con salida de corriente estándar de 0…5 mA, marca MS-E (o Sapphire-22DI, etc.);

204-2 Miliamperímetro mostrando registro para 2 parámetros, marca A-542.

301-1 Marca de diafragma DK6-50-II-a/g-2 (diafragma de cámara, presión P y = 6 atm, diámetro D y = 50 mm);

301-2 Manómetro diferencial con salida neumática 0,02 ... 0,1 MPa, marca DS-P1 (para circuito neumático) o Sapfir-22DD (para circuito eléctrico);

302-1 Rotámetro RD-P (con salida neumática) o RD-E (con salida eléctrica).

Para medir el flujo de fluido, se instalan transductores primarios en la sección de la tubería, por lo tanto, en el diagrama, sus designaciones se representan como integradas en la tubería.

Cuando se utilizan dispositivos restrictivos, como diafragmas, la caída de presión a través de ellos se mide con manómetros de presión diferencial, por lo que los esquemas de automatización son similares a los esquemas de control de presión.

El diagrama funcional del control térmico es la base para elaborar una especificación personalizada de instrumentos de medición.

La especificación para todos los dispositivos y convertidores que se muestran en el diagrama funcional se elabora en forma de tabla. En la Tabla 3 se muestra un ejemplo de especificación para un fragmento del diagrama funcional de control de temperatura.

Tabla 3

Formulario de especificación del diagrama funcional (Fig. 1).

3. EXPLICACIÓN A LA PARTE GRÁFICA

Documentos gráficos desarrollados:

Ficha 1. Esquema de control térmico.

Ficha 2. Plano de instalación. Instalación del convertidor primario en el equipo de proceso.

Hoja 3. Un dibujo de un dispositivo de estrechamiento o un circuito de medición de un dispositivo secundario, según la variante de la tarea.

Todos los dibujos están hechos en el editor gráfico AUTOCAD en pleno cumplimiento de los requisitos de ESKD. Formatos de dibujo A4.

4. EXPLICACIONES A LA PARTE DE CÁLCULO

4.1 Cálculo del dispositivo de estrechamiento

Los diafragmas de orificio para la medición de flujo medio se pueden usar sin calibración preliminar en tuberías sección redonda con un diámetro de al menos 50 mm en m=d 2 /D 2 de 0,05 a 0,64 (d es el diámetro de la abertura del diafragma, D es el diámetro interior de la tubería) en el caso de una cierta longitud de tramos rectos antes y después de los diafragmas. El líquido debe llenar toda la sección, su estado de fase no debe cambiar. El caudal del medio se puede especificar en unidades de masa G - kg/s o en unidades de volumen Q - m 3 /s. Las fórmulas de cálculo para determinar el caudal del medio tienen la forma

donde a es el caudal; ε - factor de corrección para la expansión del medio (para medios gaseosos); F 0 - el área de la sección de flujo del diafragma, m 2; r es la densidad del medio frente al diafragma, kg/m 3 ; P 1 - P 2 \u003d ΔР - caída de presión a través del diafragma, Pa.

El diafragma debe elegirse de tal manera que para todos los valores del caudal esperado del medio, el coeficiente de flujo α sea un valor constante. El valor mínimo del criterio Re, con un mayor crecimiento del cual el coeficiente de descarga α permanece constante, se denomina valor límite del criterio de Reynolds.

A un caudal mínimo, el valor de Re debe ser mayor que Re anterior.

4.2 El orden de cálculo del dispositivo de aceleración.

1. Se establecen los siguientes valores iniciales:

a) medio medido;

b) parámetros del medio (presión, temperatura, composición);

c) máximo y gastos mínimos medioambiente;

d) pérdida de presión permisible a través del dispositivo de estrangulación o caída de presión a través del diafragma.

2. De acuerdo con el caudal máximo, el diámetro interior de la tubería está determinado por la fórmula

, m,

donde w es la velocidad promedio del medio en la tubería, m/seg.

Los valores de la velocidad de flujo promedio para el cálculo de tuberías se dan en la tabla 4.

Tabla 4

A menudo, el flujo de gas se establece en normal metros cubicos por unidad de tiempo (por ejemplo, m 3 n / s). En este caso, para ir a caudal másico, el caudal volumétrico debe multiplicarse por la densidad del gas en condiciones normales ρ n. Los valores de ρ n para gases combustibles y aire se dan en la tabla 5.

Tabla 5

Parámetros físicos de gases combustibles y aire.

De acuerdo con el valor calculado del diámetro, se selecciona el estándar más cercano de acuerdo con pautas especiales o, en ausencia de este último, se puede tomar de la tabla 7. Para tuberías con temperaturas superiores a 450 ° C, es posible tome para el cálculo el diámetro interior igual que para las tuberías con temperaturas de hasta 450 °C.

3. Seleccione un caudal de diseño que corresponda al límite superior del manómetro de presión diferencial del caudalímetro. El caudal máximo puede tomarse como el calculado.

4. Determinar el valor del criterio de Reynolds para el caudal de diseño aceptado (Re pac h) a partir de la expresión

donde f es el área de la sección transversal de la tubería, m 2.

Tabla 6

Coeficiente dinámico de viscosidad, μ 10 7 Pa × s, agua y vapor

Nota. Por encima de la línea - agua, por debajo de la línea - vapor.

Tabla 7

Valores de diámetros de tubería estándar.

Para gas combustible y aire, el coeficiente de viscosidad dinámica se proporciona en la tabla 5, para agua y vapor, en la tabla 6. Al determinar los valores numéricos del coeficiente de viscosidad dinámica, se debe usar la interpolación lineal. En una primera aproximación, podemos suponer que el coeficiente dinámico de viscosidad de los gases no depende de la presión, sino que está determinado por una sola temperatura.

5. Seleccione la presión diferencial de diseño máxima

ΔP \u003d P 1 -P 2.

Si se establece la pérdida de presión permitida Р v, entonces se puede tomar aproximadamente ΔР = 2Р v. El valor de ΔР está determinado por el tipo de manómetro-caudalímetro de presión diferencial.

6. Determine el diámetro de la tubería a la temperatura de operación t de acuerdo con la ecuación

donde a 0 - coeficiente promedio de expansión térmica lineal del material de la tubería; K t - factor de corrección por dilatación térmica. Los valores de K t se muestran en la Tabla 8.

Tabla 8

Factor de corrección K t para expansión térmica de la tubería y diafragmas

7. Determine el diámetro del orificio de la abertura d en la siguiente secuencia:

a) calcular los valores de mα a partir de las relaciones

El valor de ε se toma de la Tabla 9 según el valor calculado de ΔΡ/P 1 , suponiendo m = 0,3 (en primera aproximación).

Tabla 9

Valores del factor de corrección por la expansión del medio, ε

b) para el valor encontrado mα hallar el valor m.

Para encontrar el valor de m a partir del valor conocido mα, se traza una dependencia gráfica mα = f(m) para significado aceptado D. Para ello, según la Tabla 10, se toman cuatro valores correspondientes de m y mα y se traza una gráfica mα = f(m). Al determinar mα, es necesario interpolar si el diámetro de la tubería difiere del indicado en la tabla. Es deseable que de 4 puntos, dos tengan un valor de mα mayor y dos menor que lo que sucedió al calcular por la fórmula. De acuerdo con el gráfico construido, se determina el valor numérico de m. Se recomienda determinar el valor de m con el número de dígitos significativos correspondientes a un error del orden del 0,1%.

Tabla 10

Dependencia del producto mα en m y D

c) determinar el valor preliminar del diámetro interior del diafragma a una temperatura de +20°C a partir de la relación

8. Determine la pérdida de presión P v en el diafragma al caudal estimado a partir de la relación

, pa

El valor de K, que es una función de m, se toma de la Tabla 11.

9. Verifique la determinación del diámetro del orificio del orificio del diafragma d.

Tabla 11

Hay que tener en cuenta que el caudal se determina a partir de la relación

donde α u es el caudal inicial; K 1 - factor de corrección, que se introduce cuando el valor de Re es inferior al límite; K 2 - factor de corrección para la rugosidad relativa de las tuberías; K 3 - factor de corrección para la suavidad del borde de ataque.

a) Calcula el valor de α utilizando la fórmula. Para hacer esto, de acuerdo con el valor calculado de m, utilizando la tabla 12, determine α u con una precisión de al menos el tercer decimal (se usa la interpolación en el intervalo). Luego, de acuerdo con la tabla 13, se determina el producto K 2 × K 3 (mientras se conocen m y D). Al caudal calculado, Re debe ser mayor que Re antes, por lo tanto, K 1 =1.

b) determinar el valor exacto de ε a partir de los valores conocidos de m y ΔΡ/P 1 según la tabla 9 (con una estimación aproximada, m se tomó igual a 0,3).

c) determinar el caudal másico o volumétrico según las fórmulas

, m 3 / seg.

Tabla 12

Los valores del coeficiente de flujo inicial α u y los valores límite de los criterios de Reynolds (Re anterior)

Tabla 13

El producto de los factores de corrección K 2 × K 3, para aperturas normales

Si el caudal obtenido difiere del caudal calculado dentro de ±0,5%, entonces el cálculo es correcto. Si la discrepancia no supera el ±2%, se permite especificar el diámetro de apertura del diafragma utilizando las ecuaciones

donde G (Q) es el caudal estimado; G*(Q*) - caudal obtenido al verificar el diámetro interior del diafragma.

Para discrepancias superiores al 2%, se vuelve a realizar el cálculo.

10. Determine el caudal más bajo al que no es necesario ingresar el factor de corrección K 1 de las expresiones

o .

El valor límite Re se determina según la tabla 12 a partir del valor calculado de m.

4.3 Diseño del orificio

Para medir el caudal del medio, se han generalizado tres tipos de dispositivos de estrechamiento normalizados: un orificio de flujo, una boquilla de flujo y una boquilla Venturi, que tienen un orificio redondo en el medio. Empíricamente, para estos dispositivos de estrechamiento, se encontraron los valores exactos del coeficiente de flujo α, lo que permite su uso sin calibración preliminar.

Los dispositivos de estrechamiento normalizados se pueden usar en tuberías con un diámetro de al menos 50 mm con valores de m: 0,05-0,64 para diafragmas, 0,05-0,65 para boquillas y 0,05-0,6 para boquillas Venturi.

De acuerdo con el método de extracción de presión al manómetro diferencial, los diafragmas y boquillas de medición de flujo se dividen en cámara y sin cámara (con selección de punto, Fig. 1). Más avanzados de ellos son los dispositivos de cámara. El diámetro interior del cuerpo del diafragma es igual (con una tolerancia de +1%) al diámetro de la tubería D 20 .

En un diafragma de cámara, las presiones se transmiten al manómetro diferencial por medio de dos cámaras anulares de ecualización ubicadas en su cuerpo delante y detrás del disco con orificio, conectadas a la cavidad de la tubería por dos ranuras anulares o un grupo de orificios radiales. uniformemente espaciados alrededor de la circunferencia (al menos cuatro en cada lado del disco). La cámara anular en frente del disco se llama positiva, y detrás se llama negativa. La presencia de cámaras anulares en el diafragma permite promediar la presión sobre la circunferencia de la tubería, lo que proporciona una medición más precisa de la caída de presión. El área ab de la sección transversal de la cámara anular debe ser al menos la mitad del área del espacio anular o un grupo de orificios, el área de cada uno de los cuales es igual a 12-16 mm 2 . El espesor h de la pared interna de la cámara anular se toma como mínimo dos veces el ancho de la ranura anular.

La presión diferencial en el diafragma sin cámara se toma de dos orificios separados en su cuerpo o en las bridas de la tubería por delante y por detrás del disco. En este caso, la caída de presión medida es menos representativa que con cámaras anulares.

El ancho desde la ranura anular y el diámetro de una abertura separada para la toma de presión en diafragmas de cámara y sin cámara a m £ 0,45 no supera los 0,03 D 20 y a m > 0,45 se encuentra entre 0,01 y 0,02 D 20 . Al mismo tiempo, el tamaño c no debe pasar de 1 a 10 mm.

El grosor E del disco de diafragma no supera los 0,05 D 20 . El agujero en él con un diámetro de d 20 es el valor calculado. En el lado de la entrada de flujo, tiene un borde de entrada afilado en un ángulo de 90°, detrás del cual hay una parte cilíndrica de longitud e, que es 0.005-0.02 D 20 . Cuando el espesor del disco es E > 0,02 D 20, la parte cilíndrica del orificio termina en la salida del chorro con una expansión cónica en un ángulo φ igual a 30-45°. Para m > 0,5, el valor de e es aproximadamente igual a 1/3 E.

La precisión de la medición del flujo con diafragmas depende del grado de nitidez del borde de entrada del orificio, lo que afecta el valor del coeficiente de flujo α. El borde no debe tener redondeos, rebabas ni muescas. En d 20< 125 мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал от нее отражения.

El desplazamiento permitido del eje de la apertura de los dispositivos de estrechamiento en relación con el eje de la tubería no debe exceder de 0,5 a 1 mm.

Para la fabricación de la parte de caudal de diafragmas y boquillas se utilizan materiales resistentes a la corrosión y erosión, es decir acero inoxidable, y en algunos casos latón o bronce.

En el borde del dispositivo de constricción o en la placa de identificación adjunta se suelen aplicar: designación del tipo de dispositivo y número de serie; diámetros d 20 y D 20; una flecha que indica la dirección del flujo; marca de material; signos "+" y "-", respectivamente, desde el lado de la entrada y salida del flujo. Además, se adjunta un certificado de graduación al dispositivo de estrechamiento, que indica: el nombre y los parámetros de diseño del medio que se mide; valores obtenidos en el cálculo del dispositivo de estrechamiento (m, α, ε, d 20, etc.); la fórmula mediante la cual se verificó la exactitud del cálculo; las principales características del dispositivo de estrechamiento y manómetro diferencial.

Se producen los siguientes diafragmas normalizados: tipo de cámara DK para presión nominal hasta 10 MPa para tuberías con un diámetro de 50-500 mm y tipo sin cámara DB para presión hasta 32 MPa para diámetros de 50-3000 mm.

En la fig. 10 muestra un diafragma sin cámara tipo DB instalado entre bridas de tubería.

4.4 Cálculo del circuito de medida del potenciómetro automático

Se recomienda calcular el circuito de medida de un potenciómetro automático en la siguiente secuencia. El circuito de medición del potenciómetro automático se muestra en la fig. once.

Arroz. 11. Circuito de medición de potenciómetro automático

Se aceptan las siguientes designaciones en el esquema y fórmulas de cálculo: R 1 - rheocord; R 2 - derivación de reocorda, que sirve para ajustar la resistencia de la reocorda a valor estandar RP = 90, 100, 300 ohmios; R PR - resistencia reducida del circuito de acordes; R 3 - resistencia para establecer el valor inicial de la escala del instrumento; R 5 - resistencia para configurar el rango de escala del instrumento; R 4 y R 6 - resistencias de ajuste, R 4 \u003d R 6 \u003d 1 Ohm; R 9: resistencia de cobre utilizada para compensar los cambios de temperatura en los extremos libres del termopar; R 8 , R 11 - resistencia en el circuito de alimentación; λ - secciones que no funcionan del acorde, R 8 \u003d 790 Ohm; t = 20 °С; λ= (0,02...0,35); E(t H, t 0) - EMF del termopar a la temperatura del extremo de trabajo t H (comienzo de la escala) y la temperatura calculada de los extremos libres t 0 ; E(t K, t 0) - EMF del termopar a la temperatura del extremo de trabajo t K (final de escala) y la temperatura calculada de los extremos libres t 0 ; I 1 - el valor nominal de la corriente en la rama superior del circuito de medición, I 1 = 3×10 -3 A; I 2 valor nominal de la intensidad del tono en la rama inferior del circuito de medida, I 2 = 2×10 -3 A; R - resistencia del circuito de medición del dispositivo, R uc = 1000 Ohm.

El cálculo del circuito de medida se realiza sin tener en cuenta las resistencias de corte R 4 y R 6 .

Reducción de la resistencia del circuito del acordeón.

. (2)

Dado que , determine el valor de resistencia de la resistencia R 5

. (3)

El valor de resistencia de la resistencia R 10 debe determinarse a partir de la condición de que la caída de tensión en la resistencia R 10 sea igual a la FEM de un elemento normal:

. (4)

Si el circuito de medición del dispositivo está equilibrado al comienzo de la escala (punto a), de acuerdo con la ley de Kirchhoff obtenemos la siguiente ecuación:

Cuando el circuito de medida está en equilibrio al final de la escala, podemos escribir la ecuación

De las ecuaciones (5) y (6) puede obtener una expresión para determinar las resistencias R 3 y R 7:

; (7)

. (8)

Para determinar la resistencia de la resistencia R 9, es necesario escribir la ecuación (5) para dos valores de la temperatura ambiente t H \u003d 0 ° С y t Н \u003d 20 ° С. En este caso, despreciamos el cambio en la corriente I 2:

La diferencia entre las ecuaciones (9) y (10) da:

Teniendo en cuenta que la resistencia de la resistencia de cobre R 9 cambiará con el cambio de temperatura ambiente de acuerdo con la dependencia:

, (12)

donde α = 4,26×10 -3 K -1 - coeficiente de temperatura de la resistencia del cobre.

De las ecuaciones (11) y (12) obtenemos:

. (13)

En (13) t 1 \u003d 20 ° С, el valor

representa la sensibilidad en el rango de temperatura 0...20°C. En condiciones reales, para el rango de temperatura de 0...100°C, se acostumbra considerar

, (14)

donde es el EMF del termopar a una temperatura final de trabajo de 100 y extremos libres a 0 °C. La resistencia de la resistencia R 9 debe ser considerada para las graduaciones XK 68, XA 68, PP 68. Para las graduaciones PP 30/6 68, RK y PC, se supone que la resistencia de la resistencia R 9 es de 5 ohmios y está hecha de manganina.

Determinemos la resistencia del circuito de medición del dispositivo en relación con los puntos c-d:

. (15)

Entonces, teniendo en cuenta (15), obtenemos

. (16)

Por lo general, la resistencia de la resistencia R 8 se toma igual a 790 ohmios, y la resistencia de la resistencia R 11 se determina a partir de la dependencia:

. (17)

La resistencia de las resistencias de corte R 4 y R 6 se toma igual a 1 ohm, y la resistencia de las resistencias R 3 y R 5 debe reducirse en 0,5 ohmios, y los 0,5 ohmios restantes son adicionales. Teniendo esto en cuenta, es necesario corregir los valores obtenidos de las resistencias de las resistencias R 3 y R 5 .

; (18)

. (19)

La resistencia de las resistencias del circuito de medición debe calcularse con una precisión: R 3, R 5, R 9 - ± 0,05 Ohm; R 10, R 7, R 11 - ± 0,5 ohmios.

4.5 Cálculo del circuito de medida del puente automático

El esquema de medición del puente automático se muestra en la Figura 12.

Figura 12. Esquema de medición del puente automático.

En la figura y en las fórmulas de cálculo, se aceptan las siguientes designaciones: R 1 - rheochord; R 2 - derivación de acordeón, que sirve para ajustar la resistencia del acordeón al valor estándar R P = 90.100, 300 Ohm; R PR - resistencia impulsada del circuito de acordeón; R 3 y R 4: resistencias para establecer el valor inicial de la escala del puente; R 5 y R 6: resistencias para establecer el valor superior de la escala del instrumento; R 4 y R 5: ajuste las resistencias, R 4 = R 5 = 4 ohmios (el cálculo de ohema se realiza si los controles deslizantes de las resistencias R 4 y R 5 están en la posición central); R 7 , R 9 , R 10 - resistencias de circuito de puente; R 8 - resistencia para limitar la corriente en el circuito de potencia; R l - resistencia para ajustar la resistencia de la línea externa; R t - termómetro de resistencia; ~ 6,3 V - tensión de alimentación; λ - secciones que no funcionan del rheocord, λ= 0.020...0.035.

Con un diagrama de conexión de tres cables de un termómetro de resistencia que se muestra en la Figura 12, la resistencia total del cable de conexión R cn y la resistencia de corte R l es

, (20)

donde R ext es la resistencia del circuito externo del puente, Ohm.

La fuerza de la corriente I 1 que fluye a través del termómetro de resistencia debe seleccionarse de acuerdo con GOST 6651-84 del rango: 0.1; 0,2; 0,5; 1,0; 2.0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 50,0 mA. En este caso, el cambio en la resistencia del termómetro a 0°C debido al calor liberado no debe exceder el 0,1%. La fuerza actual se indica en las especificaciones técnicas para un tipo particular de termorresistencia. En las medidas técnicas se suelen utilizar termorresistencias con característica estática nominal NSH 50 P, gr 21, 50 M, gr 23, para las cuales la intensidad de corriente debe tomarse igual a 5 o 10 mA.

Para los límites de medición de temperatura dados t n y t in según GOST 6651-84, determinamos W tv y W t n en W 100 \u003d 1.3910 para platino y W 100 \u003d 1.4280 para termómetros de cobre.

Las resistencias del termómetro correspondientes a la t n inicial y t final en las marcas de la escala se calculan mediante la fórmula

(21)

donde R 0 es la resistencia del termómetro a 0°C, Ohm.

La resistencia de la resistencia R 7 debe ser tal que un cambio en la resistencia del termómetro con un cambio de temperatura de t n a t c provoque un cambio en la corriente I 1 en una cantidad que no exceda el 10 ... 20%, es decir

, (22)

donde I 1 min y I 1 max: la intensidad de corriente en el circuito del termómetro con su resistencia correspondiente a las marcas R t in final e inicial R t n de la escala del puente, respectivamente, mA; η - coeficiente igual a 0,8...0,9.

La caída de tensión entre los puntos a y b con la resistencia del termómetro correspondiente a las marcas inicial y final de la escala del puente es:

La solución de las ecuaciones (22) - (24) le permite obtener una fórmula para determinar la resistencia de la resistencia R 7:

La suma de las resistencias (R 3 + R 4 / 2) se toma como un promedio de 5 ohmios en el cálculo.

En la fórmula (25) se desconoce R PR y, dado que la resistencia R 7 se calcula primero de las resistencias del circuito puente, la fórmula de cálculo se simplifica considerando

. (26)

El valor resultante de R 7 generalmente se redondea a un múltiplo de 10 ohmios.

Para encontrar el valor de la resistencia de la resistencia R 10, anotamos la condición de equilibrio del circuito del puente de medición en cualquier punto de la escala;

. (27)

Tras transformar la expresión (27), obtenemos

Para que un cambio en la resistencia de la línea de comunicación con cambios en la temperatura ambiente no afecte las lecturas del dispositivo, es necesario seleccionar las resistencias del circuito de tal manera que en la última ecuación los términos que contienen R l en las partes izquierda y derecha son iguales y reducidas:

Dado que el error relativo aumenta hacia el comienzo de la escala, se recomienda lograr una compensación completa del error de temperatura en la posición inicial del control deslizante del acorde (η = 0). Entonces

Considerando que los puentes de brazos iguales en pares tienen la mayor sensibilidad, la igualdad (29) también satisface este requisito.

Compongamos las ecuaciones de equilibrio para el circuito de medición del puente para dos valores de la resistencia del termómetro:

Como resultado de la solución conjunta de las ecuaciones (30) y (31), obtenemos

. (32)

Para determinar la resistencia de la resistencia R 9, es necesario sustituir el valor obtenido de R PR en la ecuación (30). Después de las transformaciones, obtenemos lo siguiente ecuación cuadrática:

. (34)

La resistencia reducida del acorde como la resistencia de un circuito paralelo es

, (35)

. (36)

Determinemos el valor de la corriente I 0 en el circuito de alimentación:

;

. (37)

Conociendo la corriente I 0, puede determinar la resistencia de la resistencia R 8:

Para verificar la exactitud del cálculo, es necesario verificar el valor del coeficiente η de acuerdo con la fórmula

. (39)

La resistencia de las resistencias del circuito de medida debe calcularse con una precisión: R 3 , R 6 - ±0,05 Ohm; R 7, R 8, R 9, R 10 - ± 0,5 ohmios.

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Introducción

1. La composición del trabajo de curso

2. Elección de los medios técnicos de medición

3. Explicaciones para la parte gráfica

4. Explicaciones para la parte de cálculo

4.1 Cálculo del dispositivo de estrechamiento

4.2 El orden de cálculo del dispositivo de aceleración.

4.3 Diseño del orificio

4.4 Cálculo del circuito de medida del potenciómetro automático

4.5 Cálculo del circuito de medida del puente automático

Literatura

INTRODUCCIÓN

Los futuros especialistas que estudian en la especialidad 140104 "Ingeniería de energía térmica industrial" reciben este conocimiento al estudiar la disciplina "Mediciones de ingeniería térmica". El trabajo de curso, previsto por el programa de trabajo de esta disciplina, contribuye a la consolidación, profundización y generalización de los conocimientos adquiridos por los estudiantes durante la formación, y la aplicación de estos conocimientos a la solución integrada de problemas específicos de ingeniería para el desarrollo de esquemas para el control térmico de centrales térmicas.

1. COMPOSICIÓN DEL TRABAJO DEL CURSO

El trabajo de curso sobre el diseño del canal de medida para el seguimiento del parámetro físico del proceso consta de una nota explicativa y una parte gráfica.

La parte de texto (nota explicativa) del trabajo del curso incluye las siguientes secciones principales:

· Introducción;

· Elección de los medios técnicos de medición;

· Cálculo del error del canal de medición;

· Cálculo del dispositivo de estrechamiento (circuito de medición del dispositivo secundario);

La parte gráfica del trabajo incluye:

· diagrama funcional del canal de medición desarrollado;

· dibujo del dispositivo de estrechamiento (dibujo de montaje de la instalación del convertidor primario en el equipo de proceso).

2. ELECCIÓN DE INSTRUMENTOS TÉCNICOS DE MEDIDA

Los tipos específicos de instrumentos de medición se seleccionan teniendo en cuenta las características del proceso tecnológico y sus parámetros.

En primer lugar, tienen en cuenta factores como el riesgo de incendio y explosión, la agresividad y toxicidad del entorno, el rango de transmisión de la señal de información, la precisión y la velocidad requeridas. Estos factores determinan la elección de métodos para medir parámetros tecnológicos, la funcionalidad requerida de los instrumentos (indicación, registro, etc.), rangos de medición, clases de precisión, tipo de transmisión remota, etc.

Los dispositivos y transductores deben seleccionarse de acuerdo con la literatura de referencia, según las siguientes consideraciones:

Para controlar los mismos parámetros del proceso tecnológico, es necesario utilizar el mismo tipo de instrumentos de medición, producidos en serie;

Con una gran cantidad de parámetros idénticos, se recomienda utilizar dispositivos multipunto;

La clase de precisión de los instrumentos debe cumplir con los requisitos tecnológicos;

Los tipos más comunes de dispositivos industriales secundarios incluidos en el sistema estatal de dispositivos industriales y equipos de automatización (SGP) se presentan en la tabla 1.

tabla 1

Los puentes balanceados KSM-4 funcionan con uno o más termómetros de resistencia de calibración estándar y los miliamperímetros KSU-4 con una o más fuentes de señal de CC.

Los dispositivos KSD secundarios funcionan junto con transductores de medición primarios equipados con sensores de transformador diferencial.

Al elegir dispositivos secundarios para operación conjunta con el mismo tipo de sensores de la misma calibración y con los mismos límites de medición, se debe tener en cuenta que los dispositivos KSP, KSM, KSD se producen con un número de puntos de 3,6,12 . Los dispositivos multipunto tienen un interruptor que conecta automáticamente y alternativamente el sensor al circuito de medición. La impresora, ubicada en el carro, imprime puntos en el diagrama con el número de serie del sensor.

Tabla 2

Los convertidores GSP intermedios más comunes

El convertidor intermedio NP-3 se utiliza como convertidor de normalización para convertir la señal de salida de un convertidor de transformador diferencial en una señal de corriente unificada.

El convertidor EPP-63 realiza la transición del ramal eléctrico del GSP al neumático.

Mediciones térmicas

1. El concepto de medida

La medición es el proceso de obtener empíricamente una relación numérica entre el valor medido y parte de su valor, tomado como unidad de comparación.

Valor numérico del valor medido

El número que expresa la relación entre la cantidad medida y la unidad de medida se denomina valor numérico de la cantidad medida; puede ser entero o fraccionario, pero es un número abstracto. El valor de una cantidad tomada como unidad de medida se denomina tamaño de esta unidad.

Cuanto menor sea la unidad seleccionada, mayor será el valor numérico de la cantidad medida. El resultado de cualquier medida es un número con nombre. Como resultado, para la precisión de escribir el resultado de la medición, junto al valor numérico de la cantidad medida, se coloca la designación abreviada de la unidad aceptada. Al elegir las unidades de medida, es necesario tener en cuenta el factor de "conveniencia": el resultado de la medición, si es posible, debe expresarse en un número "conveniente": ni demasiado grande ni demasiado pequeño.

Si la unidad de medida se presenta en forma de muestra específica, denominada medida, entonces el proceso de medida se reduce a una comparación directa del valor medido con la medida, como expresión material de la unidad de medida.

En aquellos casos en los que una comparación directa es imposible o difícil de realizar, el valor medido se convierte en alguna otra cantidad física que está únicamente relacionada con el valor medido y más conveniente para la medición. Por ejemplo, la medición de temperatura con un termómetro de vidrio líquido se reduce a determinar la longitud de la columna de líquido, expresada en divisiones de escala, y la medición de temperatura con un termómetro de resistencia se reduce a determinar la resistencia eléctrica, etc.

Mediciones directas

Según el método para obtener el valor numérico del valor deseado, las mediciones se pueden dividir en dos tipos: directas e indirectas.

Las mediciones directas son aquellas cuyos resultados se obtienen directamente de datos experimentales. En este caso, el valor de la cantidad deseada se obtiene por comparación directa con las medidas, o por medio de instrumentos de medida graduados en las unidades apropiadas. Con mediciones directas, el resultado se expresa directamente en las mismas unidades que el valor medido. Las mediciones directas son un tipo muy común de mediciones técnicas. Estos incluyen medidas de longitud - con un metro, temperatura - con un termómetro, presión - con un manómetro, etc.

Mediciones indirectas

Las mediciones indirectas incluyen aquellas cuyo resultado se obtiene sobre la base de mediciones directas de varias otras cantidades asociadas con el valor deseado por una cierta dependencia.

Las mediciones indirectas incluyen la determinación del caudal de líquido, gas y vapor a partir de la caída de presión en el dispositivo de estrechamiento, etc.

Las mediciones indirectas se utilizan en la ingeniería y la investigación científica en los casos en que el valor deseado no puede medirse o es difícil de medir directamente mediante medición directa o cuando la medición indirecta arroja resultados más precisos.

Métodos de medición

El método de medición se entiende como un conjunto de métodos para utilizar los principios y medios de medición.

El principio de medida se entiende como un conjunto de fenómenos físicos en los que se basan las medidas, por ejemplo, medida de temperatura mediante el efecto termoeléctrico, medida del caudal de líquidos por caída de presión en un dispositivo de estrechamiento.

El proceso de medición, los métodos para llevarlo a cabo y los medios de medición con los que se lleva a cabo dependen de la cantidad medida, los métodos existentes y las condiciones de medición.

En la práctica metrológica, además de los tipos de mediciones considerados, se utilizan tipos de mediciones acumulativas y conjuntas.

Dependiendo del propósito y la precisión requerida para ellos, las mediciones se dividen en laboratorio (precisas) y técnicas.

Al realizar mediciones termotécnicas, se utilizan ampliamente el método de evaluación directa, el método de comparación con la medida y el método cero.

El método de evaluación directa se entiende como un método de medición en el que el valor de la cantidad medida se determina directamente desde el dispositivo de lectura de un instrumento de medición directa, por ejemplo, medición de presión con un manómetro, medición de temperatura con un termómetro, etc. Es el más común, especialmente en entornos industriales.

Método de comparación con una medida - un método en el que el valor medido se compara con el valor de una medida reproducible, por ejemplo, medición e. ds termómetro termoeléctrico o tensión continua en el compensador en comparación con p. ds elemento normal. A menudo se lo denomina compensatorio.

El método nulo es aquel en el que el efecto de la cantidad medida se equilibra completamente con el efecto de la cantidad conocida, por lo que su acción mutua se reduce a cero. El dispositivo utilizado en este caso solo sirve para establecer el hecho de que se ha logrado el equilibrio, y en este momento la lectura del dispositivo se vuelve igual a cero. El instrumento utilizado en el método nulo, por sí mismo, no mide nada y, por lo tanto, comúnmente se lo denomina instrumento nulo. El método cero tiene una alta precisión de medición. Cero dispositivos utilizados para la implementación este método debe tener alta sensibilidad. El concepto de precisión no es aplicable a los instrumentos cero. La precisión del resultado de medición producido por el método cero está determinada principalmente por la precisión de la medida ejemplar utilizada y la sensibilidad del instrumento cero.

Información general sobre instrumentos de medición

Los instrumentos de medición se denominan medios técnicos utilizados en las mediciones y que tienen características metrológicas normalizadas: características de las propiedades de los instrumentos de medición que afectan los resultados y los errores de medición.

Tipos de instrumentos de medida

Los principales tipos de instrumentos de medición son medidas, instrumentos de medición, transductores de medición y dispositivos de medición.

Medida - un instrumento de medida diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño dado. Por ejemplo, un peso es una medida de masa; resistencia de medición - una medida de resistencia eléctrica; lámpara de temperatura - una medida de brillo o temperatura de color.

Un dispositivo de medición es un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma accesible a la percepción directa de un observador.

Un dispositivo de medición cuyas lecturas son una función continua de los cambios en la cantidad medida se denomina dispositivo de medición analógico. Si las lecturas de un dispositivo que genera automáticamente señales discretas de información de medición se presentan en formato digital, dicho dispositivo se denomina digital.

Un dispositivo de medición indicador es un dispositivo que permite solo la lectura de indicaciones. Si el instrumento de medición proporciona lecturas de registro, entonces se llama instrumento de registro.

Un dispositivo de medición de autorregistro es un dispositivo de registro en el que las lecturas se registran en forma de diagrama. El dispositivo de registro, que permite imprimir lecturas en forma digital, se denomina dispositivo de impresión.

Un dispositivo de medición de acción directa es un dispositivo en el que se proporcionan una o más conversiones de la señal de información de medición en una dirección, es decir, sin el uso de retroalimentación, por ejemplo, indicador de presión, termómetro de vidrio de mercurio.

Un dispositivo de medición en el que el valor de entrada se integra con respecto al tiempo u otra variable independiente se denomina dispositivo de medición integrador.

Un transductor de medición es un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma conveniente para la transmisión, transformación posterior, procesamiento y (o) almacenamiento, pero no susceptible de percepción directa por parte de un observador. Los transductores de medición, según su propósito y funciones, se pueden dividir en primarios, intermedios, transmisores, de escala y otros.

El convertidor primario es el convertidor de medida, al que se conecta el valor medido, es decir, el primero en la cadena de medición. Los ejemplos incluyen termómetro termoeléctrico, termómetro de resistencia, dispositivo de constricción de medidor de flujo. El transductor de medida, que ocupa un lugar en el circuito de medida después del primario, se denomina intermedio.

Un transductor de medición transmisor es un transductor de medición destinado a la transmisión remota de una señal de información de medición.

Un transductor de medición de escala es un transductor de medición diseñado para cambiar un valor un número determinado de veces, por ejemplo, un transformador de corriente de medición, un divisor de voltaje, un amplificador de medición, etc.

Los dispositivos de medición se denominan instrumentos de medición y consisten en instrumentos de medición y transductores de medición. Los dispositivos de medición, según su propósito y funciones, se pueden dividir en dispositivos (dispositivos) de medición primarios e intermedios.

Debajo del dispositivo de medición primario (dispositivo primario) entienda el instrumento de medición, que resumió el valor medido. Un dispositivo de medición intermedio (dispositivo intermedio) es un instrumento de medición al que se conecta la señal de salida del convertidor primario (por ejemplo, la caída de presión creada por el dispositivo de estrechamiento). Los dispositivos primarios e intermedios equipados con convertidores de transmisión se pueden fabricar con dispositivos de lectura o sin ellos.

Los dispositivos de medición secundarios (dispositivos secundarios) son instrumentos de medición que están diseñados para funcionar en conjunto con dispositivos primarios o intermedios, así como con algunos tipos de convertidores primarios e intermedios.

Además de los instrumentos de medición considerados, se utilizan dispositivos de medición de acción automática más complejos, los denominados sistemas de información de medición. Dichos sistemas se entienden como dispositivos con medición automática multicanal (en muchos puntos) y, en algunos casos, procesamiento de información de acuerdo con algún algoritmo dado.

Cabe señalar que una de las características importantes de los nuevos desarrollos de instrumentos de medición y elementos para dispositivos de automatización (control automático, regulación y control) es la unificación de las señales de salida y entrada de convertidores, dispositivos primarios, intermedios y secundarios. La unificación de las señales de salida y entrada garantiza la intercambiabilidad de los instrumentos de medición, reduce la variedad de dispositivos de medición secundarios. Además, los dispositivos y elementos unificados aumentan significativamente la confiabilidad de la operación de los dispositivos de automatización y abren amplias perspectivas para el uso de computadoras de información.

Dependiendo del propósito y, al mismo tiempo, del papel que desempeñan varios instrumentos de medición (medidas, instrumentos de medición y transductores) en el proceso de medición, se dividen en tres categorías:

1) medidas de trabajo, instrumentos de medición y transductores;

2) medidas ejemplares, instrumentos de medición y transductores;

3) normas.

Los instrumentos de medición de trabajo son todas las medidas, dispositivos y convertidores destinados a mediciones prácticas cotidianas en todos los sectores de la economía nacional. Se dividen en instrumentos de medición de mayor precisión (laboratorio) y técnicos.

Son ejemplares las llamadas medidas, instrumentos y convertidores primarios (por ejemplo, termómetros termoeléctricos, termómetros de resistencia), diseñados para la verificación y calibración de medidas de trabajo, instrumentos de medición y convertidores. El límite superior de medición del instrumento de referencia debe ser igual o mayor que el límite superior de medición del instrumento bajo prueba. El error permisible del instrumento o dispositivo de medición de ejemplo, en el caso de que no se tengan en cuenta las correcciones de sus lecturas, debe ser significativamente menor (4-5 veces) que el error permisible del instrumento probado.

Las medidas de trabajo, los instrumentos de medición y los transductores se verifican en los institutos de medidas e instrumentos de medición y en los laboratorios de control del sistema del Comité Estatal de Normas, Medidas e Instrumentos de Medición.

Las medidas ejemplares, los instrumentos de medición y los transductores primarios destinados a la verificación de los trabajadores se verifican en los Institutos Estatales de Medidas e Instrumentos de Medición y en los Laboratorios Estatales de Control de la 1ra categoría para medidas ejemplares, instrumentos y transductores aún más precisos, es decir. instrumentos de medición ejemplares de una categoría superior (por ejemplo, los instrumentos ejemplares de la 2ª categoría se verifican por comparación con instrumentos ejemplares de la 1ª categoría). Las medidas, instrumentos y transductores ejemplares de la categoría más alta (primera categoría) en este campo de medición se verifican en los Institutos Estatales de Medidas e Instrumentos de Medición de acuerdo con las normas de trabajo relevantes,

Se denominan medidas, instrumentos de medida y transductores primarios que sirven para reproducir y almacenar unidades de medida con la mayor precisión (metrológica) alcanzable en un determinado nivel de ciencia y tecnología, así como para verificar medidas, instrumentos y transductores de la más alta categoría. estándares

Error de medición

Al medir cualquier cantidad, por muy cuidadosamente que hagamos la medición, no es posible obtener un resultado libre de distorsiones. Las razones de estas distorsiones pueden ser diferentes. Las distorsiones pueden ser causadas por la imperfección de los métodos de medición aplicados, los instrumentos de medición, la variabilidad de las condiciones de medición y otras razones. Las distorsiones que resultan de cualquier medición causan el error de medición: la desviación del resultado de la medición del valor real de la cantidad medida.

El error de medición se puede expresar en unidades del valor medido, es decir en forma de error absoluto, que es la diferencia entre el valor obtenido durante la medición y el valor real de la cantidad medida. El error de medición también se puede expresar como un error de medición relativo, que es la relación con el valor real de la cantidad medida. Estrictamente hablando, el verdadero valor de la cantidad medida siempre permanece desconocido; solo se puede encontrar una estimación aproximada del error de medición.

El error del resultado de la medición da una idea de qué cifras en el valor numérico de la cantidad obtenida como resultado de la medición son dudosas. Es necesario redondear el valor numérico del resultado de la medición de acuerdo con el dígito numérico de la cifra significativa del error, es decir el valor numérico del resultado de la medición debe terminar con un dígito del mismo dígito que el valor del error. Al redondear, se recomienda utilizar las reglas de cálculo aproximado.

Tipos de error de medición

Los errores de medida, dependiendo de la naturaleza de las causas que provocan su aparición, se suelen dividir en: aleatorios, sistemáticos y groseros.

El error aleatorio es un error de medición que cambia aleatoriamente con mediciones repetidas de la misma cantidad. Son causados por causas que no pueden determinarse por medición y no pueden ser influenciadas. La presencia de errores aleatorios solo puede detectarse repitiendo mediciones de la misma cantidad con el mismo cuidado.

Los errores de medición aleatorios no son constantes en valor y signo. No se pueden determinar por separado y provocan imprecisiones en el resultado de la medición. Sin embargo, con la ayuda de la teoría de la probabilidad y los métodos estadísticos, los errores de medición aleatorios pueden cuantificarse y caracterizarse en su totalidad, y cuanto más fiables, mayor es el número de observaciones.

Un error sistemático se entiende como un error de medición que permanece constante o cambia regularmente durante mediciones repetidas del mismo valor. Si se conocen los errores sistemáticos, es decir, tienen un significado específico y un signo específico, pueden ser suprimidos por enmienda.

Por lo general, se distinguen los siguientes tipos de errores sistemáticos: instrumentales, métodos de medición, subjetivos, instalaciones, metodológicos.

Los errores instrumentales se entienden como errores de medida que dependen de los errores de los instrumentos de medida utilizados.

Se entiende por error del método de medida el error resultante de la imperfección del método de medida.

Los errores subjetivos (que ocurren en mediciones no automáticas) son causados caracteristicas individuales observador, por ejemplo, retraso o avance en el registro del momento de cualquier señal, interpolación incorrecta al leer lecturas dentro de una división de la escala, de paralaje, etc.

Los errores de instalación ocurren debido a una instalación incorrecta de la flecha del instrumento de medición en la marca inicial de la escala o una instalación descuidada del instrumento de medición, por ejemplo, no en una plomada o nivel, etc.

Los errores metodológicos de medición son aquellos errores que están determinados por las condiciones (o metodología) para medir una cantidad (presión, temperatura, etc. de un objeto dado) y no dependen de la precisión de los instrumentos de medición utilizados. Un error metodológico puede ser causado, por ejemplo, por la presión adicional de una columna de líquido en línea de conexión si el dispositivo de medición de presión está instalado debajo o encima del grifo de presión. Al realizar mediciones, especialmente las precisas, debe tenerse en cuenta que los errores sistemáticos pueden distorsionar significativamente los resultados de la medición. Por lo tanto, antes de proceder con la medición, es necesario averiguar todas las posibles fuentes de errores sistemáticos y tomar medidas para excluirlos o determinarlos. En las mediciones no automáticas, mucho depende del conocimiento y la experiencia del experimentador.

Es necesaria una instalación cuidadosa y correcta de los instrumentos de medición para eliminar errores de instalación tanto en mediciones precisas como técnicas.

12. Precisión de medición

Según el propósito y los requisitos para la precisión de la medición, las mediciones se dividen en precisas (laboratorio) y técnicas. Las mediciones precisas, por regla general, se llevan a cabo repetidamente y con la ayuda de instrumentos de medición de mayor precisión. Al repetir las mediciones, se puede debilitar la influencia de los errores aleatorios en su resultado y, en consecuencia, se puede aumentar la precisión de la medición. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que incluso en condiciones favorables, la precisión de la medición no puede ser superior a la precisión de verificación de los instrumentos de medición utilizados.

Al realizar mediciones técnicas que son ampliamente utilizadas en la industria y, a veces, en condiciones de laboratorio, se utilizan instrumentos de medición en funcionamiento, que no se suministran con correcciones durante su verificación.

Al realizar mediciones precisas, utilizan instrumentos de medición de mayor precisión y, al mismo tiempo, se utilizan métodos de medición más avanzados. Sin embargo, a pesar de esto, debido a la inevitable presencia de errores aleatorios en cualquier medida, el verdadero valor de la cantidad medida permanece desconocido y en su lugar tomamos algún promedio. valor aritmético, respecto del cual, con un gran número de medidas, como muestran la teoría de la probabilidad y la estadística matemática, tenemos una confianza razonable para considerar que es la mejor aproximación al valor verdadero. Por medidas técnicas de valores prácticamente constantes, muy utilizadas en la industria y en condiciones de laboratorio, se entienden medidas realizadas una sola vez con la ayuda de instrumentos de medida de trabajo (técnicos o de mayor precisión) graduados en las unidades apropiadas. Al realizar mediciones técnicas directas, se toma una sola lectura de las lecturas en la escala o diagrama del dispositivo de medición como resultado final de medir esta cantidad. La precisión del resultado de la medición directa cuando se utiliza un instrumento de medición de acción directa se puede estimar por el error máximo (o límite) aproximado,

Al realizar mediciones técnicas, los errores aleatorios en la mayoría de los casos no determinan la precisión de la medición y, por lo tanto, no es necesario realizar múltiples mediciones ni calcular la media aritmética del valor medido, ya que los resultados de las mediciones individuales coincidirán dentro de los errores permisibles. de instrumentos de medida en funcionamiento. También debe tenerse en cuenta que las medidas técnicas permiten medir varias cantidades con menor costo medios y fuerzas, en el menor tiempo posible y con suficiente precisión.

13. Información general sobre la temperatura

La temperatura es uno de los parámetros más importantes de los procesos tecnológicos. Tiene unas características fundamentales, lo que hace necesaria la utilización de un gran número de métodos y medios técnicos para su medición.

La temperatura se puede definir como un parámetro de estado térmico. El valor de este parámetro está determinado por la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas de un cuerpo dado. Cuando dos cuerpos entran en contacto, por ejemplo, los gaseosos, la transferencia de calor de un cuerpo a otro se producirá hasta que los valores de la energía cinética media del movimiento de traslación de las moléculas de estos cuerpos sean iguales. Con un cambio en la energía cinética promedio del movimiento de las moléculas del cuerpo, el grado de su calentamiento cambia y, al mismo tiempo, también cambian las propiedades físicas del cuerpo. A una temperatura dada, la energía cinética de cada molécula individual del cuerpo puede diferir significativamente de su energía cinética promedio. Por lo tanto, el concepto de temperatura es estadístico y es aplicable solo a un cuerpo que consta de un número suficientemente grande de moléculas; cuando se aplica a una sola molécula, no tiene sentido.

Se sabe que con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el concepto de "temperatura" se está expandiendo. Por ejemplo, al estudiar el plasma a alta temperatura, se introdujo el concepto de "temperatura de los electrones", que caracteriza el flujo de electrones en el plasma.

Escalas de temperatura

La capacidad de medir la temperatura con un termómetro se basa en el fenómeno del intercambio de calor entre cuerpos con diferentes grados de calentamiento y en los cambios en las propiedades termométricas (físicas) de las sustancias cuando se calientan. En consecuencia, para crear un termómetro y construir una escala de temperatura, parece posible elegir cualquier propiedad termométrica que caracterice el estado de una sustancia y, con base en sus cambios, construir una escala de temperatura. Sin embargo, no es tan fácil hacer tal elección, ya que la propiedad termométrica debe cambiar inequívocamente con la temperatura, ser independiente de otros factores y permitir que la medición de sus cambios sea relativamente simple y manera conveniente. De hecho, no existe una sola propiedad termométrica que pueda satisfacer completamente estos requisitos en todo el rango de temperaturas medidas.

Usemos, por ejemplo, para medir la temperatura por la expansión volumétrica de los cuerpos cuando se calientan, y tomemos los termómetros de mercurio y alcohol del tipo usual. Si sus escalas entre los puntos correspondientes a las temperaturas del agua hirviendo y el hielo derritiéndose a la presión atmosférica normal se dividen en 100 partes iguales (contando como 0 el punto de fusión del hielo), entonces es obvio que las lecturas de ambos termómetros -mercurio y alcohol - será el mismo en los puntos 0 y 100, porque estos puntos de temperatura se tomaron como puntos de referencia para obtener el intervalo de escala principal. Si estos termómetros miden la misma temperatura de cualquier medio que no esté en estos puntos, entonces sus lecturas serán diferentes, ya que los coeficientes de expansión térmica volumétrica del mercurio y el alcohol dependen de manera diferente de la temperatura.

En los termómetros de vidrio líquido que se usan actualmente, uno no tiene que lidiar con tal discrepancia en las lecturas, ya que todos los termómetros modernos tienen una sola escala práctica internacional de temperatura, que se basa en un principio completamente diferente (el método para construir esta escala se describe a continuación). abajo).

Nos encontraríamos con las mismas dificultades si tratáramos de implementar una escala de temperatura sobre la base de alguna otra cantidad física, por ejemplo, la resistencia eléctrica de los metales, etc.

Por lo tanto, al medir la temperatura en una escala construida sobre la suposición arbitraria de una relación lineal entre una propiedad de un cuerpo termométrico y la temperatura, aún no logramos una medición numérica inequívoca de las temperaturas. Por lo tanto, la temperatura medida de esta manera (es decir, por la expansión volumétrica de algunos líquidos, por la resistencia eléctrica de los metales, etc.) suele llamarse condicional, y la escala en la que se mide. - escala condicional.

Cabe señalar que entre las antiguas escalas de temperatura condicional, la escala de temperatura centígrados Celsius, cuyo grado es igual a una centésima parte del intervalo de temperatura principal, es la más utilizada. Los puntos principales de esta escala son el punto de fusión del hielo (0) y el punto de ebullición del agua (100) a presión atmosférica normal.

Con el fin de mejorar aún más la escala de temperatura condicional, se trabajó en el estudio de la posibilidad de utilizar un termómetro de gas para medir temperaturas. Para la fabricación de termómetros de gas, utilizaron gases reales (hidrógeno, helio y otros) y, al mismo tiempo, gases que, en sus propiedades, difieren relativamente poco del ideal.

La forma de crear una escala de temperatura unificada, no asociada con ninguna propiedad termométrica particular y adecuada para un amplio rango de temperatura, se encontró en el uso de las leyes de la termodinámica. Independiente de las propiedades de la sustancia termométrica es la escala basada en la segunda ley de la termodinámica. Fue propuesta a mediados del siglo pasado por Kelvin y se denominó escala termodinámica de temperatura.

La escala de temperatura termodinámica Kelvin fue la escala inicial para construir escalas de temperatura que no dependieran de las propiedades de la sustancia termométrica. En esta escala, el intervalo entre el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua (para mantener la continuidad con la escala de temperatura de cien grados Celsius) se dividió en 100 partes iguales.

D.I. Mendeleev en 1874 por primera vez comprobó científicamente la conveniencia de construir una escala de temperatura termodinámica no por dos puntos de referencia, sino por uno. Tal escala tiene ventajas significativas y permite determinar la temperatura termodinámica con mayor precisión que una escala con dos puntos de referencia.

Sin embargo, la escala de temperatura termodinámica, que es puramente teórica, no abrió el camino para su uso práctico ni siquiera al principio. Para ello, fue necesario establecer una conexión entre la escala termodinámica y los instrumentos reales para medir temperaturas. De los medidores de temperatura, los termómetros de gas merecen la mayor atención, cuyas lecturas pueden relacionarse con la escala de temperatura termodinámica al introducir el concepto de una escala de gas ideal. La escala termodinámica, como es sabido, coincide con la escala de un gas ideal, si a presión atmosférica normal tomamos el punto de fusión del hielo como 0 y el punto de ebullición del agua como 100. A esta escala se le dio el nombre de escala de temperatura termodinámica centígrada. .

Sin embargo, los termómetros de gas se pueden utilizar para reproducir la escala termodinámica de temperatura centígrada solo hasta temperaturas que no excedan los 1200°C, lo que no puede cumplir con los requisitos modernos de la ciencia y la tecnología. El uso de termómetros de gas para temperaturas más altas se encuentra con grandes dificultades técnicas, actualmente insuperables. Además, los termómetros de gas son dispositivos bastante voluminosos y complejos y son muy inconvenientes para los propósitos prácticos cotidianos. Como resultado, para reproducir más convenientemente la escala termodinámica de temperatura centígrada, se adoptó una escala práctica en 1927, que se denominó Escala Internacional de Temperatura de 1927 (ITS-27).

El Reglamento sobre ITS-27, adoptado por la Séptima Conferencia General de Pesos y Medidas como provisional, luego de algunas aclaraciones, fue finalmente adoptado en 1933 por la Octava Conferencia General de Pesos y Medidas. En la URSS, MTSh-27 fue introducido el 1 de octubre de 1934 por el estándar de toda la Unión (OST VKS 6954).

En los años siguientes, se trabajó en la revisión del ITS-27 para lograr una concordancia más precisa con la escala termodinámica en la forma en que se adoptó, pero con algunas mejoras basadas en datos experimentales refinados y recién obtenidos. Como resultado del trabajo realizado por el Comité Asesor de Termometría, se elaboró un proyecto de Reglamento sobre la Escala Práctica Internacional de Temperatura de 1948 (IPTS-48), aprobado por la novena Conferencia General de Pesos y Medidas.

Para una escala con un punto de referencia, es necesario asignar un cierto valor numérico a su único punto realizado experimentalmente. El punto cero absoluto servirá entonces como el límite inferior del intervalo de temperatura.

El error máximo en la reproducción del punto de ebullición del agua es de 0,01°C, el punto de fusión del hielo es de 0,001°C. El punto triple del agua, que es el punto de equilibrio del agua en las fases sólida, líquida y gaseosa, se puede reproducir en recipientes especiales con un error marginal de no más de 0,0001 °C.

Con todo esto en mente, y habiendo considerado cuidadosamente todos los resultados numéricos obtenidos en varios laboratorios metrológicos en varios países, el Comité Asesor de Termometría ha reconocido que el mejor valor para la temperatura del punto triple del agua, que se encuentra por encima del punto de fusión punto de hielo por 0,01 ° C, es un valor de 273,16 K. La Décima Conferencia General sobre Pesos y Medidas en 1954 basado en esto estableció una escala de temperatura termodinámica con un punto de referencia - el punto triple del agua.

La nueva definición de la escala de temperatura termodinámica se reflejó en el "Reglamento sobre IPTS-48. Edición 1960", adoptado por la Undécima Conferencia General de Pesos y Medidas. Esta escala prevé el uso de dos escalas de temperatura: la escala de temperatura termodinámica y la escala de temperatura práctica. La temperatura en cada una de estas escalas se puede expresar de dos formas: en grados Kelvin (K) y en grados Celsius (°C), dependiendo del origen (posición cero) en la escala.

En la literatura extranjera, junto con la expresión de temperatura en Kelvin (K) y grados Celsius (°C), a veces se utilizan grados Fahrenheit (°P) y grados Rankine (°Ka). Hay que tener en cuenta que antes el grado Fahrenheit era característico de las escalas de los termómetros de vidrio y mercurio, y ahora, al igual que el grado Celsius, significa que la temperatura se expresa según el IPTS, pero con un valor numérico diferente.

La unidad kelvin se define como 1/273,16 de la temperatura termodinámica de un punto plano de agua. Celsius es igual a Kelvin. Las diferencias de temperatura (intervalos) se expresan en Kelvin, pero también se pueden expresar en grados Celsius en lugar del grado utilizado anteriormente.

Termómetros de vidrio líquido

Información básica. Los termómetros de vidrio para líquidos se utilizan para medir temperaturas en el rango de -200 a +750 C. A pesar de que, además de los termómetros de vidrio para líquidos, existen otros dispositivos de medición de temperatura que cumplen con los requisitos de la tecnología moderna de control de procesos para En gran medida, los termómetros de vidrio se han generalizado tanto en el laboratorio como en la práctica industrial debido a su facilidad de manejo, precisión de medición suficientemente alta y bajo costo.

El principio de funcionamiento de los termómetros de líquido en vidrio se basa en la expansión térmica del líquido termométrico contenido en el termómetro. En este caso, obviamente, las lecturas de un termómetro de líquido dependen no solo del cambio de volumen del líquido termométrico, sino también del cambio de volumen del recipiente de vidrio en el que se encuentra este líquido. Así, el cambio observado (visible) en el volumen del líquido es subestimado por un tamaño correspondientemente igual al aumento en el volumen del depósito (y en parte del capilar).

Mercurio, tolueno, alcohol etílico, queroseno, éter de petróleo, pentano, etc. se utilizan para llenar termómetros líquidos. El alcance de su aplicación, así como los valores de los coeficientes de expansión real y aparente de los líquidos se dan en la Tabla 3-1-1.

Los termómetros de mercurio son los termómetros de líquidos más utilizados. Tienen una serie de ventajas debido a las ventajas significativas del mercurio, que no humedece el vidrio, es relativamente fácil de obtener en forma químicamente pura y permanece líquido a presión atmosférica normal en un amplio rango de temperatura (de -38,87 a +356,58 ° C). También se debe tener en cuenta que la presión de vapor saturado del mercurio a una temperatura superior a 356,58 °C es pequeña en comparación con la presión de vapor saturado de otros líquidos. Esto hace posible, mediante un aumento relativamente pequeño de la presión sobre el mercurio en el capilar, aumentar notablemente su punto de ebullición y, al mismo tiempo, ampliar el rango de temperatura para el uso de termómetros de mercurio.

Entre las deficiencias del mercurio desde el punto de vista de la termometría se encuentra un coeficiente de expansión relativamente pequeño (ver tabla).

Al medir la temperatura con termómetros llenos de líquidos orgánicos, se debe tener en cuenta que mojan el vidrio y, como resultado, la precisión de la lectura disminuye.

Los termómetros, según el propósito y el rango de las mediciones de temperatura, están hechos de vidrio de varios grados.

Líquidos termométricos

líquido	Posibles aplicaciones, o C	Coeficiente medio de dilatación térmica volumétrica, K -1
		válido


Etanol

éter de petróleo

Notas:

El coeficiente de expansión aparente del mercurio en el vidrio de borosilicato termométrico es de 0,000164 K-1 y en el de cuarzo de 0,00018 K-1.

Bajo el coeficiente de dilatación térmica volumétrica aparente se entiende la diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica volumétrica del líquido termométrico y del vidrio.

Medición de nivel de líquido. Instrumentos para medir el nivel de líquido.

La medición de nivel de líquidos juega un papel importante en la automatización de procesos en muchas industrias. Estas mediciones son especialmente importantes en los casos en que mantener un cierto nivel constante, por ejemplo, el nivel de agua en el tambor del generador de vapor, el nivel de líquido en tanques, aparatos y otros dispositivos, está asociado con las condiciones para la operación segura del equipo. Los medios técnicos que se utilizan para medir el nivel de un líquido se denominan indicadores de nivel. Los dispositivos diseñados para señalar los niveles límite de líquidos se denominan interruptores de nivel. Los medidores de nivel también se usan ampliamente en varias industrias para medir el nivel de la cantidad de líquido en tanques, tanques y otros dispositivos.

Los indicadores de nivel, diseñados para medir el nivel de un líquido con el fin de mantenerlo constante, tienen una escala de dos caras. Las escalas y el papel cuadriculado de estos indicadores de nivel están calibrados en centímetros o metros, y los instrumentos utilizados para medir el nivel del agua en el tambor del generador de vapor están calibrados en milímetros.

Los indicadores de nivel utilizados para medir el nivel de la cantidad de líquido en tanques, tanques y otros dispositivos tienen una escala unilateral. Las escalas y el papel cuadriculado de estos indicadores de nivel están graduados en centímetros y metros y, a veces, en porcentajes.

Los indicadores de nivel utilizados para medir el nivel del líquido con el fin de mantenerlo constante dentro de ciertos límites están equipados con un dispositivo para señalar las desviaciones máximas del nivel con respecto al valor establecido.

Para detectores de nivel de líquido, el dispositivo de contacto se activa en un valor de nivel dado para un objeto dado.

Dependiendo de los requisitos para la automatización de procesos tecnológicos, se utilizan varios métodos para medir el nivel de líquido. Si no hay necesidad de transmisión remota de lecturas, el nivel de líquido se puede medir con suficiente precisión y confiabilidad utilizando lentes de índice o mostrando diferencial. medidores de nivel

La medición del nivel de líquido con vasos índice se basa en el principio de los vasos comunicantes. El diseño de los accesorios y el material de los vidrios indicadores dependen de la presión y temperatura del líquido, cuyo nivel debe ser controlado.

Para la medición remota del nivel de líquidos bajo presión atmosférica, vacío o sobrepresión, se utiliza el método de medición de la diferencia de presión usando presión diferencial. manómetros. Muchas industrias también usan el método de controlar el nivel de líquidos usando un flotador (o desplazador).

En la industria química, petroquímica y otras industrias, además de los métodos anteriores para medir el nivel de líquidos, se utilizan medidores de nivel capacitivos, ultrasónicos, acústicos y de radioisótopos. Los medidores de nivel piezométricos se utilizan para medir el nivel de líquidos y lodos cristalizantes agresivos en contenedores abiertos.

Medición del nivel de agua en el tambor de los generadores de vapor. Tipos de indicadores de nivel.

El funcionamiento normal de los generadores de vapor de tambor solo se puede llevar a cabo si el nivel del agua en el tambor se mantiene estrictamente dentro de ciertos límites permitidos. Por lo tanto, medir el nivel del agua en el tambor, especialmente en los generadores de vapor modernos y potentes con un suministro de agua muy limitado, es una tarea importante y responsable durante su funcionamiento.

El control del nivel de agua en el tambor de los generadores de vapor con baja producción de vapor y baja presión de vapor en el tambor se realiza mediante la observación directa del nivel utilizando un medidor de agua suministrado con el generador de vapor. En algunos casos, para mayor confiabilidad, se instala adicionalmente un indicador de nivel de agua reducido en el tambor directamente en el generador de vapor. En este caso, se utiliza el diferencial de visualización. indicadores de nivel o un indicador de nivel Igema reducido.

Los generadores de vapor con una capacidad de 35 t / hy más, junto con los dispositivos indicadores de agua en el tambor, que se suministran junto con ellos, también están equipados con diferencial. medidores de nivel Los instrumentos secundarios de indicación y autorregistro de indicadores de nivel están instalados en el panel de control del generador o unidad de vapor. Estos dispositivos suelen estar equipados con un dispositivo de contacto para señalar un cambio inaceptable en el nivel del agua en el tambor del generador de vapor.

En los generadores de vapor modernos y potentes de las centrales térmicas, además de los indicadores de nivel para medir el nivel del agua en el tambor, se instala un diferencial adicional. medidores de nivel con dispositivos indicadores secundarios equipados con un dispositivo de contacto. Con la ayuda de estos indicadores de nivel, se realiza una protección tecnológica cuando el generador de vapor se sobrellena de agua y cuando se pierde el nivel en su tambor. En este caso, los contactos de los dispositivos secundarios de los indicadores de nivel se incluyen en el dispositivo de protección según el esquema "dos de dos" o "dos de tres".

Los diferenciales se utilizan ampliamente como indicadores de nivel. manómetros de membrana del tipo DM completos con dispositivos secundarios del sistema de transformador diferencial o manómetros de presión diferencial-medidores de nivel del tipo DME con una señal de salida de corriente continua, que funcionan junto con dispositivos secundarios del tipo KSU,

KPU, etc., así como con reguladores automáticos, máquinas de información - informática y control.

Arroz. 19-2-1. Esquema para medir el nivel de agua en el tambor con un manómetro diferencial utilizando un recipiente de compensación de dos cámaras.

Para conectar un diferencial Los indicadores de nivel, los recipientes de nivelación especiales de varios diseños se utilizan para el tambor de los generadores de vapor. Cálculo del diferencial de escala. Los indicadores de nivel o sus dispositivos secundarios generalmente se fabrican para la presión de vapor de trabajo (nominal) en el tambor, teniendo en cuenta el tipo de recipiente de compensación.

En la fig. 19-2-1 muestra el esquema para medir el nivel de agua en el tambor del generador de vapor diferencial. manómetro utilizando un recipiente de compensación estándar de dos cámaras (no se muestra el aislamiento térmico en la superficie exterior del recipiente). En la parte ancha del recipiente conectada al espacio de vapor del tambor, el nivel de agua (condensado) se mantiene constante. En la tubería 2 conectada al espacio de agua del tambor, el nivel del agua cambia a medida que cambia el nivel del agua en el tambor. Al instalar una válvula de cierre en la tubería que conecta el espacio de vapor del tambor con el recipiente de ecualización, es necesario que su eje esté en posición horizontal. De lo contrario, se puede formar un bloqueo de agua, lo que puede provocar un funcionamiento inestable del diferencial. manómetro.

Todo tipo de vasos de compensación utilizados para medir el nivel de agua en el tambor de los generadores de vapor usando dif. manómetro, le permite proporcionar un control confiable del mismo en un amplio rango (de +315 a - 315 mm) solo a un valor nominal de presión de vapor, sujeto a ciertas condiciones. Los indicadores de nivel que funcionan con estos recipientes de compensación a presión de vapor variable en el tambor del generador de vapor en un amplio rango (desde el valor nominal hasta 0,2 MPa) tienen un error limitado solo en la región de un valor de nivel fijo.

Medición de nivel de agua en condensadores de turbinas de vapor

La medición del nivel de condensado (agua) en el condensador de la turbina ha importancia durante su funcionamiento. Un aumento en el nivel del agua en el condensador conduce a la inundación de las filas inferiores de tuberías de enfriamiento, lo que provoca un sobreenfriamiento del condensado. Una disminución significativa en el nivel de condensado perjudica el funcionamiento de la bomba de condensado debido a una disminución en la contrapresión de la tubería de succión de la bomba.

Para mayor confiabilidad, el nivel de agua en el condensador de la turbina se monitorea local y remotamente. El control de nivel local se lleva a cabo utilizando un indicador de nivel de agua o un indicador de nivel, instalado en el primer caso directamente en el condensador, y en el segundo, cerca de él. Para medir remotamente el nivel de agua en el condensador, se utilizan medidores de nivel diferencial. manómetros equipados con un convertidor con una señal eléctrica de salida. Los instrumentos indicadores secundarios de los medidores de nivel están instalados en el panel de control de la turbina o unidad. Los instrumentos indicadores deben estar equipados con un dispositivo de contacto para señalar un aumento y disminución en el nivel en el condensador.

Desviación de los parámetros de los valores nominales para los que se calculó la escala diferencial. manómetro, conduce a un cambio en las lecturas de los indicadores de nivel, así como al medir el nivel del agua en el tambor de los generadores de vapor.

Medida del nivel de líquidos en depósitos, aparatos y depósitos.

Para medir el nivel de líquidos en tanques, aparatos y depósitos, se usa ampliamente el método de medir la diferencia de presión usando diferencial. manómetro. Dependiendo de los requisitos para la automatización de procesos tecnológicos, aplicar Varios tipos diferencia manómetros. Si no hay necesidad de transmisión remota de lecturas de nivel, entonces es recomendable usar diferencial. manómetros con dispositivo de lectura. Estos difieren. los manómetros pueden equiparse con un dispositivo de contacto para señalar los valores límite del nivel. Para la medida de nivel a distancia se puede utilizar dif. manómetros con señal de salida eléctrica o neumática, completos con el instrumento secundario apropiado.

Dado que el líquido a medir puede estar bajo presión atmosférica, de vacío o manométrica, esto debe tenerse en cuenta al elegir el tipo y modelo de diferencial. manómetro, ya que se fabrican para diferentes sobrepresiones de funcionamiento máximas admisibles. Presión diferencial nominal límite dif. El manómetro se selecciona en función del rango de medición de nivel.

Para conectar un diferencial manómetro a un tanque u otro dispositivo, se utilizan varios tipos de recipientes de compensación. Este recipiente debe tener un tamaño tal que sea posible despreciar el error adicional de la diferencia. manómetro.

El método para medir el nivel de un líquido neutro no viscoso en un tanque, depósito o aparato presurizado es, en principio, similar al método para medir el nivel de agua en un tambor generador de vapor. Para conectar un manómetro diferencial a un tanque oa otro dispositivo, se suele utilizar un recipiente de nivelación de una sola cámara y, con menos frecuencia, recipientes de otros tipos. Si en este caso es necesario utilizar recipientes de separación, se instalan adicionalmente en las líneas diferenciales. manómetro en la marca de nivel bajo.

Si, al medir el nivel de un líquido, su densidad puede variar dentro de pequeños límites, entonces el cálculo de la escala diferencial. manómetro o su dispositivo secundario, es aconsejable producir para el valor medio de la densidad de este líquido.

Si las propiedades del líquido cuyo nivel se desea medir no permiten la conexión de un dif. manómetro, es necesario utilizar recipientes de separación o dispositivos de separación de otros tipos en lugar de un recipiente de compensación, que debe ubicarse en las líneas de conexión lo más cerca posible del tanque o tanque.

Las dimensiones de los recipientes de ecualización y separación generalmente se eligen según el volumen de las cámaras positiva y negativa del diferencial. manómetro. Cuando se utilicen dispositivos separadores de otro tipo, es necesario tener en cuenta el posible cambio en las lecturas del indicador de nivel.

Medición de nivel de líquidos con medidores de nivel de flotador y desplazador

La herramienta técnica más simple para medir el nivel de líquido en los tanques es un indicador de nivel de flotador. El nivel en este caso se juzga por la posición del puntero unido al contrapeso, conectado al flotador con un cable tirado sobre los bloques. Este método de medición le permite controlar el nivel de líquido en el tanque bajo presión atmosférica, en el caso de que el objeto se encuentre relativamente cerca del puesto de observación.

Para la medición remota del nivel de un líquido bajo presión atmosférica, vacío o sobrepresión, los medidores de nivel desplazados con una señal de salida de CC unificada 0-5 son ampliamente utilizados en diversas industrias; 0-20 mA del tipo UB-E o neumática con una presión de 0,2-1 kgf/cm 2 (0,02-0,1 MPa) del tipo UB-P. La acción de los indicadores de nivel UB-E y UB-P, respectivamente, se basa en el principio de compensación eléctrica o neumática de la fuerza desarrollada por el elemento sensible (desplazador) de la unidad de medida del indicador de nivel, sumergido en el líquido, cuyo nivel se mide. Los transmisores de nivel del tipo UB-E utilizan un transductor lineal con compensación de potencia eléctrica PLE, y los transmisores de nivel UB-P utilizan un transductor con compensación de potencia neumática.

Arroz. 19-4-1. Esquema del dispositivo del indicador de nivel de boya.

Además de los medidores de nivel considerados UB-E y UB-P, también se utilizan otros tipos de medidores de nivel desplazados con una señal de salida neumática e indicadores de nivel con un convertidor de transformador diferencial de la clase de precisión.

Los medidores de nivel de flotador con un dispositivo adicional se utilizan para la medición remota del nivel del agua en depósitos abiertos, la presión creada por la diferencia en los niveles de las piscinas superior e inferior y la posición de varios tipos de compuertas. En los indicadores de nivel de este tipo y en sus dispositivos secundarios, los sincronizadores se utilizan como transductores de medida.

Para señalar los valores límite del nivel de líquido en tanques o tanques, se utilizan interruptores de nivel de flotador de varios tipos.

Transmisores de nivel capacitivos

Los medidores de nivel capacitivos son ampliamente utilizados para la señalización y medición remota del nivel de líquidos homogéneos en varios objetos en las industrias química, petroquímica y otras. Los indicadores de nivel capacitivos se pueden utilizar para medir el nivel de líquidos bajo presión de hasta 25-60 kgf / cm 2 (2,5-6,0 MPa) y con una temperatura de -40 a 200 C. Estas limitaciones se deben a la fiabilidad del aislamiento. utilizado para la fabricación de convertidores primarios industriales generales de indicadores de nivel capacitivos.

Los indicadores de nivel capacitivos no se pueden utilizar para medir el nivel de líquidos viscosos (más de 0,980 Pa-s), formadores de película, cristalizantes y precipitantes, así como entornos explosivos.

La acción de los indicadores de nivel considerados se basa en medir la capacitancia eléctrica del convertidor primario, la cual varía en proporción al cambio en el nivel controlado del líquido en el tanque. El transductor primario, que convierte el cambio en el nivel del líquido en un cambio proporcional en la capacitancia, es, por ejemplo, un capacitor cilíndrico, cuyos electrodos están dispuestos coaxialmente. Para cada valor de nivel de líquido en el depósito, la capacidad del transductor primario se define como la capacidad de dos condensadores conectados en paralelo, uno de los cuales está formado por una parte de los electrodos del transductor y el líquido cuyo nivel se mide, y el segundo por el resto de electrodos del transductor y aire o vapor líquido.

Cuando se utilizan indicadores de nivel capacitivos, se debe tener en cuenta que el nivel de líquido medido está funcionalmente relacionado con la constante dieléctrica de las sustancias. Por lo tanto, al medir el nivel de un líquido con un indicador de nivel capacitivo, se debe tener en cuenta que el valor de la constante dieléctrica de un líquido cambia con un cambio en su temperatura.

Dependiendo de las características eléctricas del líquido, cuyo nivel se mide por el método capacitivo, se dividen en no conductor y eléctricamente conductor. Tal división de dieléctricos líquidos tiene cierta convencionalidad, pero es conveniente en la práctica.

Algunos tipos de indicadores de nivel capacitivos se utilizan para la señalización y la medición remota del nivel de sólidos a granel con humedad constante.

Los transmisores de nivel capacitivos realizan mediciones cilíndricas y tipo lamelar, así como en forma de varilla rígida o cable. En este último caso, la pared metálica del tanque sirve como segundo electrodo. Para asegurar la constancia de las características del transductor y mejorar la precisión de la medida de nivel, es recomendable utilizar transductores con varilla o cable ubicado en un tubo de acero, que es el segundo electrodo del transductor.

Indicadores de nivel acústicos y ultrasónicos

En medidores de nivel acústicos y ultrasónicos, se implementa un método basado en el uso del efecto de reflexión de vibraciones ultrasónicas desde la interfaz entre dos medios con diferentes impedancias acústicas.

Los indicadores de nivel, denominados acústicos, utilizan el método de localización del nivel de líquido a través de un medio gaseoso. La ventaja de este método es que la energía acústica enviada al objeto para medir el nivel del líquido se propaga a través del medio gaseoso. Esto proporciona versatilidad para medir una variedad de líquidos, así como alta confiabilidad para sensores de contacto no líquidos.

En los medidores de nivel llamados ultrasónicos, se utiliza un método basado en la reflexión de vibraciones ultrasónicas desde la interfaz entre medios en el lado líquido.

Dependiendo del parámetro de onda sonora que se utilice para medir el nivel del líquido, existen métodos de frecuencia, fase y pulso para medir el nivel, así como algunas combinaciones de ellos, como pulso-frecuencia, etc. Cada uno de estos métodos, teniendo un méritos de medición método acústico (ultrasónico), tiene sus ventajas y desventajas.

Los medidores de nivel acústicos se utilizan ampliamente para la medición remota del nivel de líquidos en varios objetos en las industrias química, papelera, alimentaria y otras. Los indicadores de nivel de este tipo se pueden utilizar para medir el nivel de varios líquidos (homogéneos y no homogéneos, viscosos, agresivos, cristalizantes, precipitantes) bajo una presión de hasta 40 kgf/cm2 (4 MPa) y con una temperatura de 5 a 80 °C Los indicadores de nivel acústicos no se pueden utilizar para medir el nivel de líquidos bajo alta sobrepresión y presión de vacío. Si el líquido, cuyo nivel debe medirse, estará bajo una presión de vacío de hasta 0,5 kgf/cm2 (0,05 MPa), se pueden utilizar indicadores de nivel acústicos.

Los medidores de nivel ultrasónicos solo se pueden usar para medir el nivel de líquidos homogéneos y no se usan mucho en la industria. Sin embargo, los transmisores de nivel ultrasónicos pueden medir el nivel de líquidos homogéneos bajo alta sobrepresión.

En el indicador de nivel acústico ECHO-1, el generador 9 genera pulsos eléctricos con una cierta tasa de repetición, que se convierten en pulsos ultrasónicos mediante un transductor acústico 1 instalado en la tapa del tanque. Al propagarse a lo largo del camino acústico, los pulsos ultrasónicos se reflejan desde el plano de interfaz y caen sobre el mismo transductor 1.

Arroz. 19-6-1. Esquema del indicador de nivel acústico ECHO-1.

Medidor de nivel ultrasónico. El indicador de nivel ultrasónico utiliza un método de medición de nivel pulsado basado en el reflejo de las vibraciones ultrasónicas de la interfaz entre los medios en el lado líquido. Una medida del nivel de líquido en este caso es también el tiempo de paso de las vibraciones ultrasónicas desde el transductor piezométrico (emisor) al plano de la interfaz entre los medios (líquido - gas) y de regreso al receptor. El límite de error básico permisible del indicador de nivel ultrasónico no supera el 2,5 % del rango de medición del nivel de líquido,

23. Medición de nivel de sólidos a granel

La medición del nivel de sólidos a granel en búnkeres y otros dispositivos es significativamente diferente de la medición del nivel de líquidos, ya que la naturaleza de la ubicación del material en el objeto no nos permite hablar de su nivel como una superficie horizontal. . La amplia variedad de materiales que deben medirse en los sectores energético e industrial requieren diferentes métodos y diseños de indicadores de nivel.

En las plantas de energía térmica, se necesitan medidores de nivel para medir el nivel de carbón grumoso (crudo) y polvo de carbón en los búnkeres. En la industria, los indicadores de nivel se utilizan para medir el nivel de carga, carbón, roca y diversos materiales en polvo. Al medir el nivel de sólidos a granel, en particular combustible sólido, es necesario conocer la naturaleza del movimiento del material en el objeto (búnker) y la forma del objeto. Al elegir los medios técnicos para el control automático del nivel, es necesario tener en cuenta la posible explosividad del material, cuyo nivel se va a medir.

Los búnkeres para combustible grumoso y pulverizado en las centrales térmicas en la mayoría de los casos tienen la forma de una pirámide truncada con la parte superior dirigida hacia abajo. Están hechos de hormigón armado o acero. Esta forma del búnker tiene un cierto efecto sobre la naturaleza del movimiento del combustible. Con una altura de búnker de 8-10 m, la capa de combustible está sujeta a una compresión horizontal suficientemente grande, lo que provoca un deterioro notable en sus propiedades a granel. En este sentido, en el búnker de cualquier capacidad en la zona de máxima presión, es posible la aparición de cuelgues y formación de arcos. Debido a la posibilidad de estos fenómenos, no debe haber salientes en la superficie interna de la tolva (especialmente en la zona de máximas presiones) que puedan distorsionar la naturaleza del movimiento del combustible.

Por lo general, en el búnker, el combustible se encuentra parcialmente en las paredes internas en forma de capas de varios espesores. A medida que actúan las capas centrales de combustible, también disminuye el espesor de la capa sobre las paredes del búnker. Como resultado, la capacidad real del búnker se reduce en un 20-25 % en comparación con la capacidad nominal. El tamaño de la capa de combustible en las paredes depende del ángulo de inclinación de las paredes de la tolva, el contenido de humedad del combustible y el coeficiente de fricción interna. Para eliminar los atascos de combustible en el búnker, se utilizan varios dispositivos de espeleología.

En los búnkeres con combustible grumoso, el punto más bajo del embudo desde el lado de la cubierta del búnker se toma convencionalmente como el nivel. El polvo de carbón, debido a su alta fluidez, se ubica en forma de una capa más o menos uniforme horizontal, sin embargo, cuando el polvo de carbón pierde sus propiedades fluidas y se apelmaza, el nivel decrece con distorsiones, acompañado de la formación de embudos, "pozos". y pegado de una capa de polvo en las paredes del búnker.

Para automatizar la carga de búnkeres u otros objetos, es necesario al menos proporcionar, mediante indicadores de nivel de señalización, control automático de la presencia de material en dos secciones a lo largo de la altura en la parte inferior de cada búnker: recibir una señal para girar. en los dispositivos de carga y en la parte superior - para recibir una señal para apagar los dispositivos de carga.

Para garantizar una mayor confiabilidad del proceso, a menudo es necesario monitorear continuamente el nivel en los búnkeres u otros objetos. En este caso, para la medición remota del nivel de sólidos a granel en objetos tecnológicos, se utilizan indicadores de nivel, equipados con dispositivos secundarios, que deben tener un dispositivo de contacto para señalar los valores límite de nivel. El dispositivo de contacto de los dispositivos secundarios también se puede utilizar para automatizar la carga de tolvas u otros objetos.,

Los medios técnicos destinados a medir y señalizar el nivel de sólidos a granel se dividen en electromecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos, radioactivos y de peso. Actualmente, la gama de dispositivos de señalización y medidores de nivel producidos en masa para su uso en las TPP es limitada, algunos tipos de ellos se han introducido de forma experimental, pero no se producen en masa. Los medidores de nivel radiactivo, neumáticos y medidores de peso en centrales térmicas no han recibido distribución.

Interruptores de nivel de sólidos a granel

Para señalar los niveles límite de sólidos a granel y automatizar la carga de búnkeres y otros contenedores, se utilizan varios tipos de dispositivos de señalización.

En la industria química se utilizan interruptores de nivel con elementos transductores sensibles que perciben la presión de los sólidos a granel, cuyo nivel se controla. Este grupo de dispositivos electromecánicos incluye indicadores de nivel de membrana y de péndulo. EN Industria de alimentos Los interruptores de nivel de membrana se utilizan, están disponibles comercialmente y se utilizan en sistemas de control para el suministro de harina, granos y otros materiales a granel para evitar la acumulación accidental de material en los flujos de gravedad de entrada y salida de las máquinas de procesamiento de granos.

La experiencia operativa en centrales térmicas de detectores de membrana del nivel de polvo de carbón en búnkeres ha demostrado que no proporcionan un control de nivel fiable debido a la formación de capas de polvo en las paredes. Por la misma razón, los dispositivos de señalización tipo péndulo no pueden recomendarse para monitorear el polvo de carbón.

Cabe señalar que para garantizar un control y una automatización confiables de la carga de búnkeres con carbón y polvo en las centrales térmicas, se deben crear indicadores de nivel más avanzados.

Dispositivos para medir el nivel de sólidos a granel

Para la medición remota continua del nivel de sólidos a granel, se utilizan indicadores de nivel equipados con dispositivos secundarios. Entre los dispositivos discutidos anteriormente para la medición remota del nivel de sólidos a granel con humedad constante, se utilizan indicadores de nivel capacitivos electrónicos EIU-2. Para medir el nivel de sólidos a granel, también se fabrican otros tipos de indicadores de nivel capacitivos. Tenga en cuenta que los dispositivos capacitivos en las centrales térmicas no brindan la confiabilidad necesaria para medir el nivel de carbón y polvo en los búnkeres y no se han utilizado ampliamente.

En algunas industrias, en particular la industria química, se utilizan medidores de peso para el nivel o la masa de material a granel en un búnker. Como transductor en estos indicadores de nivel se utiliza una dosis másica, que es el apoyo de una de las patas de la tolva. La dosis de desorden tiene un cuerpo de acero con un pistón sellado con una membrana de metal. La dosis de masa, la línea de conexión y la cavidad interna del resorte tubular del manómetro están llenas de líquido. La presión medida en la dosis de masa con un manómetro es igual a la gravedad de la tolva con el material en ella, dividida por el área del pistón.

En los medidores de nivel de pesaje, además de la dosis másica, también se utilizan transductores magnetoelásticos más avanzados, que proporcionan una mayor precisión de medición. Para convertir la fuerza gravitacional de la tolva con el material que la llena en una señal eléctrica, se instalan transductores magnetoelásticos debajo de sus soportes. La acción de estos transductores se basa en el cambio de la permeabilidad magnética de la placa de acero del transductor durante la deformación mecánica elástica.

error de indicador de nivel de medición termotécnica

de principios diagrama de circuito El indicador de nivel de peso para medir la masa de material en el búnker utilizando transductores magnetoelásticos se muestra en la fig. 20-3-1.

Instrumentos para medir la composición del gas.

Los instrumentos de medición diseñados para cuantificar la composición de un gas se denominan analizadores de gases y cromatógrafos de gases. Estos medios técnicos, según su finalidad, se dividen en portátiles y automáticos. Los analizadores y cromatógrafos de gases portátiles se utilizan en condiciones de laboratorio para la determinación cuantitativa de la composición del gas en trabajos de investigación, así como en estudios especiales, pruebas y ajustes de diversas instalaciones industriales de ingeniería térmica (generadores de vapor, hornos, etc.). Los instrumentos de este tipo se utilizan ampliamente para probar analizadores automáticos de gases.

Analizadores automáticos de gases diseñados para la medición automática continua del porcentaje de volumen de un analito en mezcla de gases, son ampliamente utilizados en diversas industrias, en particular la energía. Los modernos analizadores automáticos de gases permiten determinar el contenido de dióxido de carbono (CO), oxígeno (0 2), monóxido de carbono e hidrógeno (CO + H 2), CO, H 2, metano (CH 4) y otros gases en un mezcla de gases

Los analizadores automáticos de gases se utilizan ampliamente para controlar el proceso de combustión en los dispositivos de combustión de generadores de vapor, hornos y otras unidades, para analizar mezclas tecnológicas de gases, para determinar el contenido de hidrógeno en sistemas de refrigeración de hidrógeno para devanados de generadores de turbinas, etc.

Para el correcto mantenimiento del modo de combustión, es necesario mantener una cierta relación entre las cantidades de combustible y aire suministradas al horno del generador de vapor (u horno). Una cantidad insuficiente de aire conduce a una combustión incompleta del combustible y al arrastre de productos no quemados hacia la chimenea. Una cantidad excesiva de aire asegura una combustión completa, pero requiere una gran cantidad de combustible para calentar el volumen adicional de aire. En ambos casos, la producción de calor útil del horno generador de vapor disminuye. La relación aire-combustible necesaria depende de varios factores y principalmente en el tipo de combustible. Para varios tipos de combustible, se establece el valor óptimo del coeficiente de exceso de aire, lo que garantiza un funcionamiento económico de la instalación.

El control continuo del régimen de combustión en condiciones de funcionamiento en las centrales térmicas modernas se lleva a cabo mediante analizadores automáticos de gases según el contenido de 0 2 en los productos de combustión (gases de combustión). En la industria y en los generadores de vapor de baja potencia, el proceso de combustión a veces se controla analizando el contenido de CO 2 de los productos de combustión. El contenido de CO 2 en los productos de combustión completa es una función inequívoca del exceso de aire solo para un cierto tipo de combustible con una composición constante.

En combustión incompleta el contenido de CO 2 en los productos de combustión no es una función inequívoca incluso con una composición de combustible constante. Cuando se quema una mezcla de dos tipos de combustible, no se puede realizar el control de los productos de combustión por CO 2 , ya que un pequeño cambio en la relación de la mezcla de estos combustibles provoca un cambio en el valor óptimo de CO 2

Cuando el proceso de combustión está controlado por O2, los cambios en la composición del combustible o en la relación cuantitativa de la mezcla de diferentes tipos de combustible prácticamente no tienen efecto sobre el contenido de O2 en los productos de combustión. Para controlar el modo de combustión cuando se quema fuel oil y gas con pequeños excesos de aire, es necesario utilizar analizadores automáticos de gases con un rango de medición de 0 a 2% 0 2 .

Para una mayor fiabilidad, junto con el contenido de O 2 en los productos de combustión, también es recomendable controlar el contenido de CO, H 2 y CH 4; es deseable controlar adicionalmente la densidad del humo usando un medidor de humo. El control de la densidad del humo también es necesario por razones sanitarias para garantizar la pureza del aire atmosférico. Sin embargo, actualmente los medidores de humo no se fabrican en masa.

Los analizadores de gases generalmente se calibran como un porcentaje por volumen. Este método de calibración de la escala de los analizadores de gases es conveniente, ya que el porcentaje de componentes individuales en el volumen total permanece sin cambios cuando cambian la presión y la temperatura de la mezcla de gases.

Analizadores de gases químicos

Los analizadores de gases químicos, pertenecientes al grupo de los dispositivos mecánicos, se basan en medir la reducción del volumen de una muestra de gas tomada después de la eliminación del componente analizado. La eliminación del componente se lleva a cabo mediante métodos de absorción selectiva o postcombustión por separado.

Entonces, por ejemplo, de una muestra de gas tomada, el dióxido de carbono es absorbido por una solución acuosa de potasa cáustica, que tiene la capacidad de absorber selectivamente CO 2:

KOH + CO 2 \u003d K 2 C0 3 + H 2 0.

El residuo no absorbido del gas analizado ingresa al medidor de gas, donde se mide la disminución de volumen correspondiente al CO 2 absorbido.

Este método se utiliza tanto en analizadores de gas manuales portátiles del tipo GKhP2 y GKhPZ (GOST 6329-52), a menudo llamados dispositivos Orsa, como en analizadores de gas automáticos.

El método de absorción selectiva en combinación con el método de postcombustión separada de los componentes combustibles de la muestra de gas analizada permite determinar el porcentaje de los siguientes componentes de la mezcla de gases CO 2 (S0 2), 0 2, CO, H 2 , C m H n (la suma de los hidrocarburos insaturados), la cantidad de metano CH 4 y otros hidrocarburos saturados. Este método se utiliza en un analizador de gases portátil del tipo VTI-2 (GOST 7018-54).

Los analizadores automáticos de gases químicos no se utilizan actualmente en las TPP. La principal desventaja de estos analizadores de gases es que son dispositivos intermitentes, dando 20-30 análisis por hora.

Analizadores ópticos de gases

Los analizadores ópticos de gases se basan en el uso de la dependencia de un cambio en una u otra propiedad óptica de la mezcla de gases analizada en un cambio en la concentración del componente medido.

Los analizadores de gases basados en la absorción de rayos infrarrojos son ampliamente utilizados en diversas industrias y se utilizan para determinar la concentración de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2), metano (CH 4), amoníaco (CH 3) en gas complejo mezclas, así como otros gases. Esto se explica por el hecho de que en la región infrarroja del espectro, los gases tienen bandas de absorción muy intensas que difieren entre sí en su posición en el espectro.

Los analizadores de gases fotocolorimétricos, basados en la absorción de rayos en la región visible del espectro, se dividen en líquido y cinta. Los analizadores de gases líquidos son dispositivos con absorción directa (directa) de radiación por parte del componente determinado durante la interacción del componente analizado con un reactivo líquido. En los analizadores de gases del segundo tipo, la absorción de luz se mide por la superficie de una cinta de papel o textil, previamente impregnada o humedecida con un reactivo apropiado. Los analizadores de gases fotocolorimétricos se utilizan ampliamente para medir la microconcentración de varios gases en ambiente de aire y mezclas complejas de gases. Estos analizadores de gases también se usan ampliamente para determinar la concentración tóxica de varios gases y vapores dañinos para los humanos en el aire. Los analizadores de gases fotocolorimétricos no se utilizan para determinar concentraciones altas. Cabe señalar que el método fotocolorimétrico es ampliamente utilizado para el análisis de líquidos, en particular para el análisis de agua en centrales térmicas.

Los analizadores espectrofotométricos de gases basados en el método de análisis espectral de emisión de una mezcla de gases se utilizan para analizar argón, helio, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno.

Los analizadores de gases basados en la absorción de rayos ultravioleta se utilizan en la industria química, petrolera y alimentaria. Debido a su alta sensibilidad, son ampliamente utilizados para determinar las concentraciones tóxicas y explosivas de varios gases en el aire de empresas industriales. Los analizadores de gases de este tipo permiten determinar el contenido de vapor de mercurio, cloro y otros gases y vapores tanto en el aire como en mezclas tecnológicas de gases.

Cromatógrafos de gases

Los cromatógrafos de gases diseñados para el análisis cuantitativo de mezclas de gases son ampliamente utilizados como instrumentos de laboratorio en diversas industrias (química, gas, petroquímica, energía, etc.). En los últimos años, en nuestro país y en el extranjero, se ha prestado gran atención a la creación de cromatógrafos de gases industriales. El uso de estos dispositivos en la industria química y petroquímica para el control y automatización de procesos tecnológicos ha permitido mejorar la calidad de los productos y lograr una mayor eficiencia económica.

En la industria energética, los cromatógrafos de laboratorio se utilizan para el análisis periódico de los productos de combustión de varios tipos de combustible, cuando se realizan investigaciones sobre el proceso de combustión en dispositivos de horno y se prueban generadores de vapor; Los cromatógrafos con un dispositivo adicional se utilizan para determinar la cantidad de hidrógeno disuelto en agua y vapor, así como el contenido de humedad del hidrógeno en sistemas de refrigeración para devanados de generadores de turbinas.

Los cromatógrafos se utilizan para el análisis periódico de los productos de combustión de varios combustibles en generadores de vapor industriales, hornos y otras instalaciones. Además, se pueden utilizar cromatógrafos para determinar la concentración impurezas nocivas(CO, CH 4, etc.) en el aire de naves industriales. Aquí, la cromatografía se usa para separar mezclas de gases por métodos físicos basados en la distribución de uno o más componentes de la mezcla entre dos fases. Una de estas fases, fijada sobre el adsorbente (la superficie de un cuerpo sólido o una fina capa de líquido), es lavada por la fase móvil (el gas portador junto con el gas analizado) moviéndose en el espacio libre no ocupado por la estacionaria. fase. En este caso, se produce la repetición repetida de actos elementales de adsorción y desorción. Dado que los componentes individuales de la mezcla de gases son absorbidos y retenidos por este adsorbente de manera diferente, la distribución de los componentes entre las dos fases y, al mismo tiempo, su movimiento entre sí, se lleva a cabo en una secuencia determinada a una velocidad característica. de cada componente. Esto permite determinar uno por uno la concentración de cada componente de la mezcla de gases.

El método de separación cromatográfica de sustancias mediante adsorbentes fue descubierto por primera vez en 1903 por el científico ruso M.S. Color y aplicado por él en el estudio de los pigmentos que intervienen en la fotosíntesis de las plantas. Durante la investigación M.S. El color se ocupaba de las sustancias coloreadas y, por lo tanto, llamó cromatografía al método de separación que utilizó. En la actualidad, los métodos cromatográficos también se utilizan para la separación de sustancias incoloras, pero el nombre de los métodos sigue siendo el mismo.

La cromatografía de gases como método de análisis cualitativo y análisis cuantitativo diversas sustancias se ha vuelto ampliamente conocido en los últimos años. El desarrollo de la cromatografía de gases se vio facilitado en gran medida por el método de cromatografía gas-líquido propuesto en 1952 por A. Martin y A. James.

La cromatografía de gases se divide en adsorción de gas y líquido-gas.

El método de adsorción de gases para separar los componentes de una mezcla de gases se basa en la diferente capacidad de adsorción de los componentes por adsorbentes sólidos, que son sustancias porosas con una gran superficie. Los adsorbentes ampliamente utilizados en la cromatografía de adsorción de gases son los carbones activados, los geles de sílice, los geles de aluminio y los tamices moleculares (zeolitas). También se utilizan otros adsorbentes, como vidrios finamente porosos.

En la cromatografía gas-líquido, la separación de mezclas complejas de sustancias se basa en la diferencia de solubilidad de los componentes de la mezcla analizada en una fina capa de líquido depositada sobre la superficie de un soporte sólido químicamente inerte. El soporte sólido no participa directamente en el proceso de adsorción, sino que solo sirve para crear la superficie de disolvente necesaria. La elección del líquido (fase estacionaria) está determinada por la naturaleza de la mezcla de sustancias a separar. Se utilizan varios líquidos para separar sustancias, por ejemplo, aceite de vaselina (una mezcla de parafinas líquidas de alta pureza), aceite de silicona (DS-200, DS-703), aceite de aviación de alto punto de ebullición, polietilenglicol de varios grados, etc. Una variedad de cromatografía gas-líquido es la cromatografía de gases capilar, propuesta en 1957 g.M. Ve-aprende. En la cromatografía capilar, se utilizan tubos capilares largos como soporte sólido de la fase estacionaria, cuya superficie interior está cubierta con una capa delgada y uniforme de líquido no volátil. La cromatografía capilar proporciona una separación más clara de los componentes de la mezcla de gases.

Cabe señalar que recientemente se han comenzado a utilizar adsorbentes modificados en cromatografía de gases. En este caso, la fase móvil es un gas y la fase estacionaria es un adsorbente sólido modificado con una pequeña cantidad de líquido. Cuando se utiliza un adsorbente de este tipo, la separación de los componentes de la mezcla de gases se produce tanto por adsorción en un soporte sólido como por solubilidad en un líquido. Aquí, los métodos de adsorción de gas y gas-líquido se utilizan simultáneamente.

El proceso cromatográfico puede realizarse por uno de los siguientes métodos: revelado, frontal o desplazamiento. En el método de desarrollo de adsorción de gas y cromatografía gas-líquido, un gas portador que no absorbe fluye continuamente a lo largo de la capa adsorbente, y una dosis de la mezcla de gas analizada se inyecta periódicamente en el flujo. Este método ha sido ampliamente utilizado con fines analíticos. No se encontraron métodos frontales y de desplazamiento. aplicación amplia para fines analíticos y no serán considerados.

Además de estos métodos para implementar el proceso cromatográfico, se utiliza el método de desarrollo de análisis con un aumento de temperatura programado a lo largo de toda la columna de separación. El método termodinámico se puede utilizar para analizar microimpurezas en gases que son inertes con respecto al adsorbente.

En la cromatografía de gases, el helio, el argón, el hidrógeno, el nitrógeno, el aire y otros gases se utilizan comúnmente como gases portadores.

El desarrollo de la cromatografía de adsorción de gases se usa ampliamente en la ingeniería energética y otras industrias para separar mezclas de sustancias de bajo punto de ebullición que forman parte de los productos de combustión (H 2 , 0 2 , CO, CH 4 , N 2 , etc.); el método de cromatografía gas-líquido no proporciona una buena separación de estas sustancias debido a su escasa solubilidad en la fase líquida. Recientemente, el método de adsorción de gas también se ha utilizado para el análisis de sustancias de alto punto de ebullición y gases de hidrocarburos ligeros.

La cromatografía gas-líquido se usa para separar sustancias de alto punto de ebullición, que incluyen la mayoría de los hidrocarburos. Los métodos cromatográficos permiten el análisis de mezclas de gases, sustancias líquidas y sustancias sólidas no disueltas en un líquido. En este último caso, la columna de separación del cromatógrafo está equipada con un dispositivo para evaporar el líquido analizado.

Métodos y medios técnicos para monitorear la calidad del agua, vapor, condensado y concentración de soluciones.

La introducción generalizada de unidades de potencia potentes para parámetros altos y supercríticos en el sector energético ha llevado a la necesidad de organizar un control químico continuo y periódico automático confiable del régimen hídrico de las centrales eléctricas y la operación de las plantas de tratamiento de agua y condensados. La importancia de la automatización de los procesos de tratamiento de agua también ha aumentado.

Los métodos manuales de control químico de algunos indicadores de calidad utilizados en muchas centrales eléctricas no cumplen con los crecientes requisitos modernos. Estos métodos requieren mucho tiempo, tienen una precisión insuficiente de los resultados del análisis y no son adecuados para el control operativo del régimen del agua y la automatización de los procesos de preparación del agua.

El uso de instrumentos de medición automáticos (analizadores de líquidos) en las centrales eléctricas aumenta la confiabilidad del monitoreo químico de los indicadores de calidad del agua de alimentación del generador de vapor, vapor y condensado, y los procesos de desalinización química del agua de alimentación y purificación del condensado de la turbina.

Para controlar el régimen hídrico de las centrales eléctricas y el funcionamiento de las plantas de tratamiento de agua y condensados, es necesario medir varios indicadores de calidad de los medios que difieren en su composición química. Estos medios están bajo diferentes sobrepresiones, tienen diferentes temperaturas, difieren en la cantidad de impurezas mecánicas y de otro tipo. Como resultado, en muchos casos, para reducir la presión y la temperatura, así como para eliminar las impurezas mecánicas o los gases disueltos de una muestra de un ambiente controlado, es necesario instalar dispositivos especiales adicionales frente al convertidor primario. Se utilizan varios dispositivos de muestreo para tomar una muestra representativa del medio. El uso de estos dispositivos adicionales le permite crear las mismas condiciones de funcionamiento normales para los transductores de medición primarios y, al mismo tiempo, mejorar la precisión de las mediciones.

Medición de la conductividad eléctrica específica de soluciones acuosas

La medición de la conductividad eléctrica específica de las soluciones acuosas se ha generalizado en la práctica de laboratorio, con control químico automático del régimen del agua de las centrales eléctricas de vapor, la eficiencia de las plantas de purificación de agua y el intercambio de calor industrial y otras instalaciones, así como varios indicadores de calidad. caracterización de procesos químicos y tecnológicos.

Los medios técnicos diseñados para medir la conductividad eléctrica específica de las soluciones acuosas se denominan comúnmente analizadores de líquidos conductimétricos. La escala de instrumentos secundarios de conductómetros líquidos (de laboratorio e industriales) para medir la conductividad eléctrica está graduada en unidades de Siemens por centímetro (S-cm-1) o micro-Siemens por centímetro (µS-cm-1). Los conductómetros de líquidos, que se utilizan en condiciones industriales para medir indicadores de calidad que caracterizan el contenido de sal en el vapor, el condensado y el agua de alimentación de los generadores de vapor, generalmente se denominan medidores de sal. La escala de los instrumentos secundarios de los medidores de sal se calibra (para el contenido condicional de estas sales en una solución) en las siguientes unidades: miligramo por kilogramo (mg/kg), microgramo por kilogramo (mcg/kg) o miligramo por litro (mg /l) y microgramo por litro (mcg/l). Los conductómetros de líquidos utilizados para medir la concentración de soluciones de sales, ácidos, álcalis, etc. a menudo se denominan medidores de concentración. La escala de los dispositivos secundarios de los concentradores se calibra como un porcentaje del valor de concentración de masa. Los analizadores de líquidos conductimétricos también se utilizan como dispositivos de señalización.

Con mayores requisitos para la calidad del agua de alimentación, el vapor y el condensado, es necesario medir valores bajos de conductividad eléctrica, que no superen los 5-6 μS-cm-1

En el condensado de vapor y el agua de alimentación de los generadores de vapor, además de una pequeña cantidad de sales, suelen estar presentes gases disueltos: amoníaco (CH 3) y dióxido de carbono(C0 2) - e hidracina. La presencia de gases disueltos e hidracina cambia la conductividad eléctrica del condensado y el agua de alimentación, y las lecturas del conductómetro de líquido (medidor de sal) no corresponden inequívocamente al contenido de sal condicional, es decir el valor del residuo seco obtenido por evaporación de condensado o agua de alimentación. Esto lleva a la necesidad de realizar correcciones en las lecturas del instrumento o utilizar un dispositivo adicional para eliminar los gases disueltos y la hidracina de la muestra.

Un dispositivo adicional en forma de desgasificador para eliminar los gases disueltos de la muestra no excluye el efecto sobre las lecturas del analizador conductimétrico de hidracina. El filtro utilizado actualmente lleno de intercambiador de cationes KU-2 permite eliminar el efecto del amoníaco y la hidracina en las lecturas del instrumento.

Transductores conductimétricos de electrodos. Los transductores de electrodos que se utilizan para medir la conductividad eléctrica de las soluciones se fabrican para estudios de laboratorio de varias soluciones y para mediciones técnicas. Las mediciones en condiciones de laboratorio se realizan en corriente alterna. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que el método conductimétrico de medición de corriente alterna sigue siendo generalmente aceptado en la práctica diaria de laboratorio. Las mediciones técnicas de la conductividad eléctrica de las soluciones que utilizan transductores de electrodos generalmente se realizan en corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz.

El dispositivo, las dimensiones y, en consecuencia, la constante de los transductores de electrodos dependen en gran medida del valor medido de la conductividad eléctrica de la solución. En medidas técnicas, los transductores con electrodos cilíndricos coaxiales y, en menor medida, planos son los más comunes. El dispositivo de transductores con electrodos coaxiales cilíndricos se muestra esquemáticamente en la Fig. 22-2-2. Para el transductor que se muestra en la figura 22-2-2, a, el electrodo cilíndrico exterior también es su cuerpo. El segundo transductor (Fig. 22-2-2, b) también tiene un cilindro1 y electrodos coaxiales de metal, pero están ubicados en su caja de acero, a la que se suelda un electrodo.

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7.5. Caudalímetros de inducción y ultrasónicos.

Los métodos anteriores para medir la cantidad y el flujo de líquido, vapor y gas (aire) se caracterizan por el hecho de que el elemento sensible de los dispositivos se encuentra directamente en el medio que se mide, es decir, está sujeto a sus efectos mecánicos y químicos. y provoca una pérdida improductiva de presión de flujo. La influencia continua del medio medido en el elemento sensible del medidor de flujo tiene un efecto negativo con el tiempo en la precisión de las lecturas, la confiabilidad de la operación y la vida útil del dispositivo.

Para medir el caudal de líquidos químicamente agresivos (ácidos, álcalis), abrasivos (pulpa) y otros líquidos que destruyen el material de las partes del caudalímetro en contacto con ellos, los métodos y dispositivos descritos son generalmente inadecuados.

Existen una serie de dispositivos para medir el caudal, cuyo elemento sensible no tiene contacto directo con la sustancia medida, lo que permite su uso en ambientes agresivos. Tales dispositivos incluyen inducción y medidores de flujo ultrasónicos.

8. Dispositivos para medir la cantidad de una sustancia.

La forma más precisa y común de medir la cantidad de combustible sólido es pesando. El principal instrumento utilizado para este fin es una balanza de palanca (viga) que determina la masa del combustible pesado comparándola con la masa de las pesas calibradas (pesas).

Tipos de saldos

Hay dos tipos de básculas de palanca: manual y automático, mientras que las escalas de mano se dividen en peso, escala, dial y mezclado.

9. Definiciones de nivel.

Indicadores de nivel.

En potentes tambores modernos calderas de vapor hay un suministro de agua muy limitado (la cantidad de agua en el espacio entre las posiciones límite del nivel en el tambor), por lo que, cuando la caldera se apaga con agua, el nivel en ella puede caer más allá del marca de límite inferior en 1-2 minutos . Esto demuestra lo importante que es controlar el nivel de agua en el tambor.

Por lo general, en las calderas de vapor se utilizan vidrios indicadores para controlar el nivel del agua, que forman parte de sus accesorios. Las grandes calderas, debido a su considerable altura, también están equipadas con indicadores de nivel instalados en los puntos de control para el funcionamiento de las unidades.

Indicadores de nivel de líquido en depósitos.

El dispositivo más simple para medir el nivel de un líquido en un tanque es un indicador de vidrio. Sin embargo, si el tanque está ubicado alto o bajo en relación con el punto de observación, es difícil usar el indicador de vidrio. En tales casos, se utilizan indicadores de nivel especiales.

10. Dispositivos para monitorear la composición de los gases de combustión y la calidad del agua de alimentación, vapor y condensado.

10.1. Monitoreo de gases de combustión

La eficiencia de la operación de la caldera se ve afectada principalmente por las pérdidas de calor debido a la incompletitud química de la combustión del combustible y con los gases de escape. El tamaño de estas pérdidas depende del caudal de aire suministrado al horno de la caldera.

La reducción del suministro de aire conduce a un aumento de las pérdidas por combustión química incompleta debido a la falta de oxígeno. Cada combustible para su combustión necesita una cierta cantidad de aire, y esta cantidad es mayor cuanto mayor es el contenido de partes combustibles en el combustible: carbono e hidrógeno. En combustión completa El dióxido de carbono forma dióxido de carbono, y cuando se quema hidrógeno, se forma vapor de agua. La combustión incompleta del carbono está asociada con la formación de monóxido de carbono y una disminución en la liberación de calor de casi 3 veces.

Un aumento del caudal del aire suministrado al horno provoca un aumento de las pérdidas con los gases de salida, ya que parte del calor se gasta inútilmente en calentar el aire adicional. Además, un suministro excesivo de aire conduce a una disminución de la temperatura en el horno, lo que se asocia con un deterioro de las condiciones de intercambio de calor.

Para cada caso particular, caracterizado por el tipo de unidad de caldera, su carga y el tipo de combustible quemado, existe una relación económicamente más ventajosa entre el consumo de combustible y aire requerido para la combustión. Donde flujo óptimo aire, la pérdida de calor total de la combustión química incompleta y con gases de escape es el valor más pequeño.

Mantener el modo de operación óptimo del horno de la caldera requiere un monitoreo continuo de la composición cuantitativa de los gases de combustión, y lo más importante es la determinación del contenido de oxígeno o dióxido de carbono en ellos, caracterizando la relación lograda entre el consumo de combustible y aire.

Los instrumentos para el análisis cuantitativo de gases se denominan analizadores de gases Para determinar la composición de los gases de combustión, se alimenta al dispositivo una muestra de gas tomada de la chimenea de la caldera. El contenido de componentes individuales en él se mide mediante un analizador de gases en unidades de volumen, expresado como un porcentaje del volumen total de la mezcla de gases.

Con la combustión completa del combustible, los gases de combustión contienen nitrógeno (N 2), oxígeno (O 2), dióxido de carbono (CO 2), vapor de agua (H 2 O) y, si el combustible contiene azufre (S), azufre dióxido (SO2) . Con la combustión incompleta, los gases combustibles aparecen adicionalmente en los gases de combustión: monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H 2) y metano (CH 4).

Clasificación de los analizadores de gases

Existir

- manual;

- analizadores automáticos de gases.

Los primeros se utilizan para control y medidas de laboratorio, y los segundos para análisis continuo de gases en instalaciones industriales.

Analizadores de gas portátiles son dispositivos portátiles de control y laboratorio. Debido a su alta precisión de medición, son ampliamente utilizados en la prueba y puesta en marcha de unidades de calderas, así como para la verificación de analizadores automáticos de gases.

Analizadores automáticos de gases son dispositivos técnicos. Se realizan por visualización y autograbación y cuentan con transmisión remota de lecturas.

De acuerdo con el principio de funcionamiento, los analizadores de gases utilizados en las centrales eléctricas se dividen en químicos, cromatográficos, magnéticos y eléctricos.

Las escalas de los analizadores de gases se calibran como un porcentaje del contenido de volumen de los componentes individuales en la mezcla de gases.

Para Los analizadores de gas portátiles incluyen Instrumentos químicos y cromatográficos portátiles. Los analizadores de gases químicos se utilizan ampliamente como dispositivos muy precisos, simples y confiables. Recientemente, muchas industrias han comenzado a utilizar analizadores cromatográficos de gases para mediciones de laboratorio, cuyo uso también es prometedor para las centrales eléctricas. Los analizadores de gases químicos según su finalidad se dividen en analizadores de gases para abreviar ycompleto (total)análisis de gases De estos, los analizadores de gases para análisis reducido son especialmente utilizados.

Los analizadores de gases químicos determinan los componentes individuales de una mezcla de gases mediante la absorción selectiva (absorción) de sus respectivos reactivos químicos. La disminución en el volumen de la mezcla de gases caracteriza el contenido del componente deseado en ella.

10.2. Métodos para determinar la calidad del agua y del vapor.

La calidad del agua de alimentación consumida por las calderas, caracterizada por su salinidad, dureza, contenido de oxígeno disuelto, concentración de iones de hidrógeno y una serie de otros factores que causan la formación de incrustaciones, precipitación de lodos y corrosión de metales en las calderas, tiene un impacto significativo en la operación de una central térmica.

El vapor saturado producido por las calderas, a pesar de la presencia de dispositivos de separación, es siempre; contiene algo de humedad. La humedad del vapor empeora su calidad, ya que las sales contenidas en él son arrastradas con el agua, cuya deposición sobre secciones separadas la trayectoria del vapor provoca el desgaste de las tuberías del sobrecalentador, el atasco de las válvulas de control de la turbina, una disminución de la potencia y la eficiencia de las unidades de la turbina debido a la deriva de los álabes de la turbina, etc.

Para garantizar un funcionamiento fiable y eficiente de los equipos de la central eléctrica, es necesario un control continuo de la calidad del vapor, el condensado y el agua de alimentación. En operación, para este propósito, se utilizan una serie de instrumentos de medición en funcionamiento permanente, a saber:

Para determinar la salinidad del vapor, la caldera y el agua de alimentación -- medidores de sal,

- Dureza del agua -- medidores de dureza,

- concentraciones de iones de hidrógeno en el agua -- concentradores(medidores de pH).

Determinación de la salinidad de la muestra seleccionada de vapor (condensado) o agua en el laboratorio químico de la central por evaporación 3--5 . yo el agua para obtener un residuo seco no puede servir como método de control operativo, ya que lleva demasiado tiempo (duración del análisis de hasta 2 días). También es laboriosa la determinación del contenido de oxígeno y otras sustancias disueltas en agua en el laboratorio.

La precisión en la determinación del contenido de sal del vapor saturado proveniente de la caldera al sobrecalentador depende en gran medida del método de toma de una muestra promedio, que debería caracterizar más completamente la calidad del vapor que pasa a través de la tubería. Este último tiene una distribución desigual de velocidades y humedad sobre la sección de la tubería. Por lo tanto, el dispositivo de muestreo de vapor debe tomar muestras a lo largo de todo el diámetro de la tubería de vapor.

Para el muestreo de vapor, se utilizan tubos de muestreo de vapor (sondas) con varios orificios a lo largo de la generatriz, instalados horizontalmente en secciones verticales rectas de la tubería de vapor con un flujo de vapor descendente. Como excepción, se permite instalar la tubería de muestreo de vapor en tramos verticales con flujo ascendente.

La precisión de la selección de la muestra promedio está influenciada no solo por el método de instalación del tubo de muestreo de vapor, sino también por su diseño, así como por las dimensiones de la tubería de vapor.

Salímetros.

La determinación automática de la salinidad del vapor (condensado) y del agua de alimentación se realiza mediante el método conductimétrico, es decir, midiendo su conductividad eléctrica.

La conductividad eléctrica de una solución (electrolito) es el recíproco de su resistencia eléctrica, expresada en Ohm -1.

Para determinar la dureza del agua se utiliza un método de análisis fotocolorimétrico, basado en medir la intensidad de la luz absorbida por una solución coloreada. Bajo la condición de monocromaticidad de la luz absorbida, la concentración de sustancias disueltas en agua se caracteriza por su densidad óptica D, que, según la ley de Lambert-Beer, es igual al logaritmo de la relación de la intensidad de la luz antes y después absorción por la solución o es proporcional a la concentración de la sustancia coloreada y al espesor de la capa de solución. Los medidores de dureza basados en el método de medición fotocolorimétrico tienen un dispositivo relativamente simple, son altamente sensibles y permiten medir pequeñas concentraciones de sales de dureza disueltas en agua. Una fotorresistencia o fotocélula sirve como elemento sensible de un dispositivo que convierte la energía luminosa en energía eléctrica. Los rigidómetros suelen utilizar un esquema diferencial de fotocolorimetría, en el que la densidad óptica del agua estudiada se compara con la densidad óptica de una solución de concentración exactamente conocida y, en función de la calibración preliminar del dispositivo, se determina la dureza del agua requerida.

Los medidores de dureza basados en el método de medición fotocolorimétrico tienen un dispositivo relativamente simple, son altamente sensibles y permiten medir pequeñas concentraciones de sales de dureza disueltas en agua. Una fotorresistencia o fotocélula sirve como elemento sensible de un dispositivo que convierte la energía luminosa en energía eléctrica. Los rigidómetros suelen utilizar un esquema diferencial de fotocolorimetría, en el que la densidad óptica del agua estudiada se compara con la densidad óptica de una solución de concentración exactamente conocida y, en función de la calibración preliminar del dispositivo, se determina la dureza del agua requerida.

medidores de oxigeno .

El grado de solubilidad de cualquier gas en agua depende de su presión parcial en el medio gaseoso sobre el agua, independientemente de la presencia de otros gases en este medio. En consecuencia, si sobre la superficie del agua que contiene oxígeno disuelto hay una atmósfera gaseosa libre de él, entonces se liberará oxígeno del agua hasta que se produzca un estado de equilibrio entre las concentraciones de O 2 en el medio gaseoso y el agua. Por lo tanto, cuanto más O2 contenga el agua, mayor será su cantidad liberada en el entorno gaseoso circundante. Por el contrario, al disminuir la concentración de O 2 en el agua, parte del mismo, previamente liberado, será reabsorbido por el agua hasta alcanzar un nuevo equilibrio.

Tema: Cálculo de errores de medición y clase de precisión del instrumento

1. Información general sobre la precisión y los errores de medición.

2. Estimación y contabilización de errores.

3. Características metrológicas de los instrumentos de medida.

Literatura: S. 13-56.

1. Al medir cualquier cantidad, no importa cuán cuidadosamente hagamos la medición, no es posible obtener un resultado libre de distorsión. Las razones de estas distorsiones pueden ser diferentes. Las distorsiones pueden ser causadas por la imperfección de los métodos de medición aplicados, los instrumentos de medición, la variabilidad de las condiciones de medición y otras razones. Las distorsiones que resultan de cualquier causa de medición Error de medición -- desviación del resultado de la medición del valor real del valor medido.

El error de medición se puede expresar en unidades de la cantidad medida, es decir, en la forma error absoluto , cual es la diferencia entre el valor medido y el valor real de la cantidad medida. El error de medición también se puede expresar como error relativo medida, que es relación con el valor verdadero de la cantidad medida. Estrictamente hablando, el verdadero valor de la cantidad medida siempre permanece desconocido; solo se puede encontrar una estimación aproximada del error de medición.

El error del resultado de la medición da una idea de qué cifras en el valor numérico de la cantidad obtenida como resultado de la medición son dudosas. Es necesario redondear el valor numérico del resultado de la medición de acuerdo con el dígito numérico del dígito significativo del error, es decir, el valor numérico del resultado de la medición debe terminar con un dígito del mismo dígito que el valor del error. Al redondear, se recomienda utilizar las reglas de cálculo aproximado.

Los errores de medida, dependiendo de la naturaleza de las causas que provocan su aparición, se suelen dividir en aleatorio, sistemático y bruto.

Por debajo error al azar comprender el error de medición, que cambia aleatoriamente con mediciones repetidas de la misma cantidad. Son causados por causas que no pueden determinarse por medición y no pueden ser influenciadas. La presencia de errores aleatorios solo puede detectarse repitiendo mediciones de la misma cantidad con el mismo cuidado. Si, al repetir las mediciones, se obtienen los mismos valores numéricos, esto no indica la ausencia de errores aleatorios, sino la precisión y sensibilidad insuficientes del método o instrumento de medición.

Por debajo error sistematico comprender el error de medición, que permanece constante o cambia regularmente durante mediciones repetidas de la misma cantidad. Si los errores sistemáticos son conocidos, es decir, tienen cierto valor y cierto signo, pueden eliminarse mediante enmiendas.

Enmienda llaman al valor de la cantidad del mismo nombre que la medida, sumado al valor de la cantidad obtenida durante la medición para eliminar el error sistemático. Tenga en cuenta que la corrección introducida en las lecturas del instrumento de medición se denomina corrección de la lectura del instrumento; la corrección añadida al valor nominal de la medida se denomina corrección al valor de la medida. En algunos casos se utiliza un factor de corrección, entendiendo por este último el número por el que se multiplica el resultado de la medida para eliminar el error sistemático. Se suelen distinguir los siguientes tipos de errores sistemáticos:instrumental, método de medida, subjetivo, instalaciones, metódico.

Por debajo errores instrumentales comprender los errores de medición que dependen de los errores de los instrumentos de medición utilizados. Cuando se utilizan instrumentos de medición de mayor precisión, los errores instrumentales causados por la imperfección de los instrumentos de medición pueden eliminarse introduciendo correcciones. No se pueden excluir los errores instrumentales de los instrumentos de medida técnicos, ya que estos instrumentos de medida no se suministran con correcciones durante su verificación.

Por debajo error del método de medición comprender el error resultante de la imperfección del método de medición. Surge comparativamente a menudo en la aplicación de nuevos métodos, así como en la aplicación de ecuaciones de aproximación, que a veces representan una aproximación inexacta a la dependencia real de las cantidades entre sí. El error del método de medición debe tenerse en cuenta al evaluar el error del instrumento de medición y, en particular, la instalación de medición y, en ocasiones, el error del resultado de la medición.

errores subjetivos (que ocurren en mediciones no automáticas) son causados por las características individuales del observador, por ejemplo, retraso o avance en el registro del momento de una señal, interpolación incorrecta al leer lecturas dentro de una división de la escala, de paralaje, etc. Paralaje el error se entiende como un componente del error de lectura, que se produce debido al avistamiento de una flecha situada a cierta distancia de la superficie de la escala, en una dirección no perpendicular a la superficie de la escala.

Errores de instalación surgen debido a una instalación incorrecta de la flecha del instrumento de medición en la marca inicial de la escala o una instalación descuidada del instrumento de medición, por ejemplo, no en una plomada o nivel, etc.

Errores metodológicos las mediciones son errores que están determinados por las condiciones (o metodología) para medir una cantidad (presión, temperatura, etc. de un objeto dado) y no dependen de la precisión de los instrumentos de medición utilizados. Un error metodológico puede ser causado, por ejemplo, por la presión adicional de una columna de líquido en la línea de conexión, si el dispositivo de medición de presión está instalado por debajo o por encima del punto de toma de presión, y al medir la temperatura con un termómetro termoeléctrico completo con un medidor. dispositivo.

Al realizar mediciones, especialmente las precisas, debe tenerse en cuenta que los errores sistemáticos pueden distorsionar significativamente los resultados de la medición. Por lo tanto, antes de proceder con la medición, es necesario averiguar todas las posibles fuentes de errores sistemáticos y tomar medidas para excluirlos o determinarlos. Sin embargo, es prácticamente imposible dar reglas exhaustivas para encontrar y eliminar errores sistemáticos, ya que los métodos para medir varias cantidades son demasiado diversos. Además, en las mediciones no automáticas, mucho depende del conocimiento y la experiencia del experimentador. A continuación se muestran algunos trucos generales exclusión y detección de errores sistemáticos. Para identificar posibles cambios en los errores instrumentales debidos a determinadas disfunciones de los instrumentos de medida utilizados oa su desgaste y otras razones, todos ellos deben ser objeto de verificación periódica.

Es necesaria una instalación cuidadosa y correcta de los instrumentos de medición para eliminar errores de instalación tanto en mediciones precisas como técnicas. Si el error es causado por perturbaciones externas (temperatura, movimiento del aire, vibración, etc.), entonces su influencia debe eliminarse o tenerse en cuenta.

Por debajo error bruto de medición se entiende como un error de medida significativamente mayor de lo esperado en unas condiciones dadas.

Al medir una variable en el tiempo, el resultado de la medición puede resultar distorsionado, además de los errores discutidos anteriormente, por otro tipo de error que ocurre solo en el modo dinámico y, como resultado, ha recibido el nombre de dinámico. error del instrumento de medida. Al medir una variable en el tiempo, puede ocurrir un error dinámico debido a una elección incorrecta de un instrumento de medición o una falta de coincidencia del dispositivo de medición con las condiciones de medición. Al elegir un instrumento de medición, es necesario conocer sus propiedades dinámicas, así como la ley de cambio del valor medido.

2. Evaluación y contabilización de errores en mediciones precisas

Por lo general, además de los errores aleatorios, los errores sistemáticos pueden afectar la precisión de la medición. Las mediciones deben llevarse a cabo de tal manera que no haya errores sistemáticos. En el futuro, al aplicar las propuestas y conclusiones que surgen de la teoría de errores y procesar los resultados de la observación, supondremos que la serie de mediciones no contiene errores sistemáticos, y también se excluyen los errores graves.

Formas de expresión numérica de los errores de los instrumentos de medida.

Error absoluto instrumento de medición se determina por la diferencia entre la indicación del instrumento y el valor real de la cantidad medida. Si un? es el error absoluto, X- lectura del instrumento, X PERO -- el valor real de la cantidad medida, entonces

? = xx PERO.

El error absoluto de la medida es igual a la diferencia entre el valor nominal de la medida y el valor real del valor reproducido por ella y se determina mediante una fórmula similar.

Error absoluto de la entrada del transductor-- la diferencia entre el valor del valor en la entrada del convertidor, determinado por el valor real del valor en su salida usando la característica de calibración asignada al convertidor, y el valor real del valor en la entrada del convertidor .

Error absoluto de la salida del convertidor de medida-- la diferencia entre el valor real del valor en la salida del convertidor, que muestra el valor medido, y el valor del valor en la salida, determinado por el valor real del valor en la entrada utilizando la característica de calibración asignada al convertidor.

Al evaluar la calidad de las medidas y los instrumentos de medición, a veces utilizan errores relativos , expresado en fracciones (o porcentajes) del valor real de la cantidad medida:

El error relativo también se puede expresar en fracciones (o porcentaje) del valor nominal de la medida o lectura del instrumento.

Los límites de errores básicos y adicionales permisibles de los instrumentos de medida para cada una de las clases de precisión se establecen en forma de errores absolutos o reducidos. Los errores básicos y adicionales se expresan de la misma manera.

El error absoluto se expresa:

1) un valor

donde? - el límite de error absoluto permisible; un-- número constante;

2) en forma de dependencia del error máximo permisible del valor nominal, indicación o señal X, expresado por una fórmula de dos términos

donde b-- número constante;

3) en forma de tabla de límites de errores permisibles para diferentes valores nominales, indicaciones o señales.

El error reducido está determinado por la fórmula

Enmienda. Se entiende por corrección el valor de la cantidad del mismo nombre que la medida, sumado al valor de la cantidad obtenida durante la medición para eliminar el error sistemático.

La corrección añadida al valor nominal de la medida se denominacorrección al valor de las medidas ; la corrección introducida en las lecturas del instrumento de medición se llamaenmienda para lectura del instrumento . Corrección introducida en las lecturas del instrumento X PAG, permite obtener el valor real de la cantidad medida X yo.

Si c es una corrección expresada en unidades del valor medido, entonces según la definición

es decir, la corrección es igual al error absoluto del dispositivo de medición, tomado con el signo opuesto.

En algunos casos, para eliminar el error sistemático, se utiliza un factor de corrección, que es un número por el que se multiplica el resultado de la medición.

Al verificar los instrumentos de medición, solo se suministran con enmiendas instrumentos de medición ejemplares, así como instrumentos de medición de trabajo de mayor precisión. Los instrumentos de medición industriales (técnicos) no se suministran con enmiendas durante su verificación, ya que están destinados a usarse sin enmiendas. Si, como resultado de la verificación de instrumentos de medición industriales, se establece que sus errores no van más allá de los límites de los errores básicos y adicionales permisibles, entonces se reconocen como aptos para su uso.

3. Información básica sobre las características metrológicas de los instrumentos de medida.

A la hora de evaluar la calidad y propiedades de los instrumentos de medida, es de gran importancia conocer sus características metrológicas, que permiten evaluar errores al operar tanto en modo estático como dinámico.

Clase de precisión y errores permisibles. La clase de precisión de los instrumentos de medición es su característica generalizada, determinada por los límites de errores básicos y adicionales permisibles, así como otras propiedades de los instrumentos de medición que afectan la precisión. Los límites de errores básicos y adicionales permisibles se establecen en las normas para ciertos tipos instrumentos de medición. Debe tenerse en cuenta que la clase de precisión de los instrumentos de medición caracteriza sus propiedades en relación con la precisión, pero no es un indicador directo de la precisión de las mediciones realizadas con estos instrumentos, ya que la precisión también depende del método de medición y las condiciones para su implementación.

Los límites de errores básicos y adicionales permisibles de los instrumentos de medida para cada una de las clases de precisión se establecen en forma de errores absolutos y reducidos.

A los instrumentos de medición, cuyos límites de errores permisibles se expresan en unidades de la cantidad medida, se les asignan clases de precisión, indicadas por números de serie, y a los instrumentos de medición con un gran valor de errores permisibles se les asignan clases de un número de serie mayor. En este caso, la designación de la clase de precisión del instrumento de medición no está relacionada con el valor del error máximo permitido, es decir, es condicional.

A los instrumentos de medición, cuyos límites del error básico permisible se dan en forma de errores reducidos (relativos), se les asignan clases de precisión seleccionadas de la serie (GOST 13600-68):

K \u003d (1; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0; 4.0; 5.0; 6.0) * 10 n; n=1; 0; -uno; -2...

Las clases de precisión específicas se establecen en las normas para ciertos tipos de instrumentos de medición. Cómo menos número, que denota la clase de precisión del instrumento de medición, cuanto más bajos sean los límites del error básico permisible. Las clases de precisión de los instrumentos de medida, normalizadas según los errores dados, están relacionadas con un valor específico del límite de error.

Los instrumentos de medición con dos o más rangos (o escalas) pueden tener dos o más clases de precisión.

Error básico instrumento de medida se denomina error del instrumento de medida utilizado en condiciones normales. Bajo el límite de error básico permisible se entiende el error básico más grande (sin tener en cuenta el signo) de un instrumento de medición, en el que puede reconocerse como apto y permitido para su uso. Para abreviar, este error a menudo se conoce como el error básico permisible.

Se entiende por condiciones normales para el uso de instrumentos de medición aquellas condiciones en las que las magnitudes de influencia (temperatura del aire ambiente, presión barométrica, humedad, tensión de alimentación, frecuencia de corriente, etc.) tienen valores normales o se encuentran dentro del rango normal de valores. Para los instrumentos de medida, las condiciones normales de uso son también su determinada posición espacial, la ausencia de vibraciones, campos eléctricos y magnéticos externos, excepto el campo magnético terrestre.

Como valores normales o el rango normal de valores de las cantidades que influyen, por ejemplo, se toma una temperatura ambiente de 20±5°C (o 20±2°C); presión barométrica 760±25 mm Hg. Arte. (101,325±3,3 kPa); tensión de alimentación 220 V, frecuencia 50 Hz, etc. Los valores estándar dados como ejemplos o rangos normales de magnitudes de influencia no son obligatorios para todos los instrumentos de medición. En cada caso particular, en las normas o especificaciones técnicas para instrumentos de medida de este tipo se establecen valores normales o rangos normales de valores de las magnitudes influyentes, en los que el valor del error básico permisible no supera los límites establecidos. .

Las condiciones normales especificadas para el uso de instrumentos de medición no suelen ser condiciones de trabajo para su uso. Por lo tanto, para cada tipo de instrumentos de medida, las normas o especificaciones establecen un rango extendido de valores de la cantidad influyente, dentro de los cuales el valor del error adicional (cambio en las lecturas de los instrumentos de medida) no debe exceder los límites establecidos.

Como rango ampliado de valores de magnitudes influyentes, por ejemplo, temperatura del aire ambiente de 5 a 50 °C (o de I-50 a + 50 °C), humedad relativa del aire de 30 a 80 % (o de 30 a 98%) , tensión de alimentación de 187 a 242 V, etc. En algunos casos, al normalizar los límites de errores adicionales permisibles de los instrumentos de medición, se da una dependencia funcional del error adicional permisible de los cambios en la cantidad de influencia.

Un cambio en las lecturas del instrumento (error adicional de una medida, transductor por entrada o salida) se entiende como un cambio en el error del instrumento (medida, transductor) debido a un cambio en su valor real, causado por la desviación de uno de las cantidades que influyen desde el valor normal o van más allá del rango normal de valores.

El límite de error adicional permisible (cambio en las indicaciones) se entiende como el mayor error adicional (sin tener en cuenta el signo) (cambio en las indicaciones) causado por un cambio en la cantidad de influencia dentro del área extendida en la que el instrumento de medición puede ser reconocido como apto y permitido para su uso.

Cabe señalar que los términos errores básicos y adicionales corresponden a los errores reales de los instrumentos de medición que se producen en determinadas condiciones.

También observamos que los términos de los límites del error adicional permisible (o, respectivamente, el principal) corresponden a los errores de contorno dentro de los cuales los instrumentos de medición, de acuerdo con los requisitos técnicos, pueden considerarse aptos y permitidos para su uso. Todos los límites de errores permisibles se establecen para los valores de las cantidades medidas que se encuentran dentro del rango de medición del dispositivo, y para los transductores de medición I-- dentro del rango de conversión.

También se debe tener en cuenta que en condiciones de operación, pueden ocurrir fenómenos externos, cuyo impacto no se expresa en un efecto directo sobre las lecturas del dispositivo o la señal de salida del transductor, pero pueden causar daños y mal funcionamiento de la medición. unidad, mecanismo, transductor, etc., por ejemplo, los dispositivos y convertidores pueden verse afectados por gases agresivos, polvo, agua, etc. Los dispositivos y convertidores están protegidos de estos factores mediante fundas protectoras, cubiertas, etc.

Además, los instrumentos de medición pueden verse afectados por fuerzas mecánicas externas (vibraciones, sacudidas y golpes), lo que puede provocar la distorsión de las lecturas del instrumento y la imposibilidad de contar durante estos impactos. Los impactos más fuertes pueden causar daños o incluso la destrucción del instrumento y el transmisor. Instrumentos de medición y transductores diseñados para operar en condiciones de impactos mecánicos de diferente intensidad y otras características, proteger contra acciones destructivas con dispositivos especiales o aumentar su resistencia.

Según el grado de protección contra influencias externas y la resistencia a ellas, los dispositivos y transductores se dividen (GOST 2405-63) en ordinario, resistente a vibraciones, a prueba de polvo, a prueba de salpicaduras, hermético, a prueba de gas, a prueba de explosiones, etc. Esto hace posible elegir instrumentos de medición en relación con las condiciones de trabajo.

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documento final, agregado el 12/03/2013

Clasificación de los instrumentos de medida y determinación de sus errores. Repaso de las leyes de Newton. Características de las interacciones fundamentales, fuerzas gravitatorias y de equilibrio. Descripción de los nombramientos de gravímetros, dinamómetros, instrumento para medir la fuerza de compresión.

documento final, agregado el 28/03/2010

Medidas basadas en efectos magnetorresistivos, tensorresistivos, termorresistivos y fotorresistivos. Fuentes de errores que limitan la precisión de las mediciones. Consideración de ejemplos de dispositivos técnicos basados en el efecto resistivo.

trabajo final, agregado el 20/05/2015

directo y tipos indirectos Mediciones de magnitudes físicas. Errores medios absolutos, relativos, sistemáticos, aleatorios y aritméticos, desviación estándar del resultado. Evaluación del error en los cálculos realizados por calibres.

prueba, añadido el 25/12/2010

Determinación de los errores del instrumento de medición, la implementación del dispositivo en el entorno de software National Instruments, Labview. Lista de características metrológicas básicas del instrumento de medida. Multímetro Ts4360, su apariencia. Implementación del instrumento virtual.