Пневмогидравлические схемы передачи давления в технологических объектах
Автор: Тихомиров В.В., главный метролог
1. Способы отбора давления из технологических объектов.
Все известные способы отбора давления и построение пневмогидравлической схемы (ПГС) передачи давления от объекта к датчику, рассмотрены на примере горизонтально трубопровода (объекта).
Другое пространственное расположение объекта не меняет состав ПГС, но потребует частичного изменения взаимного расположения элементов ПГС, передающих давление от объекта к датчику.
Но принципы построения ПГС для различных сред остаются неизменными. Способы отбора давления, в зависимости от измеряемой среды (ИС) - газ, пар или жидкость, показаны на рисунках 1…11.
К названным трем типам сред сводится большинство встречаемых на практике. Но есть свои особенности измерения агрессивных, вязких, высокотемпературных, низкотемпературных, «грязных» сред,
в воздухопроводах, дымоходах, пылепроводах и т.д.
1.1. Измеряемая среда - газ. Отбор давления производится вертикально вверх или под углом не более 45° относительно вертикали с удобной стороны трубопровода (рис. 1а, 1б).
На рис. 1а отбор давления производится через отрезок трубы длиной L ≈ 200 мм, Ø ≥ 30 мм. Он вварен в трубопровод и заканчивается
запорным вентилем. На рис. 1б такой же отрезок трубы заканчивается фланцем и запорным вентилем.
1.2. Измеряемая среда - водяной пар или другие конденсирующиеся среды. Отбор давления производится горизонтально или выше горизонтали под углом не более 45°
к ней с удобной стороны трубопровода (рис. 2).
1.3. Измеряемая среда - любая «чистая» жидкость. Отбор давления производится горизонтально или ниже горизонтали под углом не более 45°
к ней с удобной стороны трубопровода (рис. 3).
1.4. Измеряемая среда - «легкая» (плотностью меньше 103 кГ/м3), вязкая жидкость, загрязненная мелкими твердыми частицами, солями, парафинами
(например, сырая нефть, мазут и т.д.) Отбор давления таких сред должен производиться по схеме рис. 3. Далее, чтобы исключить попадание «грязи» в импульсные линии датчика и в его измерительную полость,
необходимо использовать одно из технических решений, широко используемых на практике:
разделительную мембрану, устанавливаемую сразу после запорного вентиля В1 (рис. 4);
датчик давления с фронтальной (открытой) мембраной (рис. 5);
1.5. Измеряемая среда - дым топки котелен, газ пылепроводов с высоким содержанием мелких твердых частиц. Отбор давления таких сред должен производиться под углом 45°
к направлению потока через циклотрон (пылесборник), расположенный в непосредственной близости (≈ 200 мм) от стенки пылепровода (дымохода) (рис. 6).
1.6. Измеряемая среда - агрессивный газ. Отбор давления агрессивных газовых сред по отношению контактирующим с ней деталям датчика должен производиться
по одному из ниже перечисленных способов:
через разделительную мембрану (рис. 7);
через разделительный сосуд с жидкостью (рис. 18 и 19),
причем, детали разделительной мембраны и разделительного сосуда должны быть коррозийностойкими,
а разделительная жидкость (РЖ) не должна вступать в реакцию с измеряемой средой.
1.7. Измеряемая среда - агрессивная «легкая» жидкость. Отбор давления жидких агрессивных сред по отношению к контактирующим со средой деталям датчика должен производиться по одному из ниже перечисленных способов:
через разделительную мембрану (рис. 4);
через разделительный сосуд с жидкостью (рис. 20 и 21),
причем, детали разделительного сосуда и разделительной мембраны должны быть коррозийностойкими по отношению к измеряемой агрессивной среде.
Кроме того, плотность измеряемой среды (ρис) должна быть меньше плотность разделительной жидкости (ρрж), т.е. измеряемая среда должна плавать на поверхности
разделительной жидкости и не вступать с ней в химическую реакцию.
1.8. Измеряемая среда - горячий газ, пар или жидкость с параметрами: P ≤ 10 МПа, t ≥ 70°C (рис. 8 и 9). Отбор давления должен производиться через одновитковую специальную импульсную трубку для охлаждения измеряемой среды до температуры, близкой к окружающей.
За витком устанавливается вентильный блок и датчик давления, если условия позволяют установить датчик вблизи горячего трубопровода.
Если таких условий нет, то вместо вентильного блока устанавливается запорный вентиль, а от него до приемлемого рабочего места прокладывают импульсную трубку,
заканчивающуюся вентильным блоком и датчиком давления. Врезка в трубопровод спиральной импульсной трубки в зависимости от измеряемой среды должна производиться
по одной из схем, показанных на рис. 1, 2 и 3.
1.9. Измеряемая среда - перегретый газ, пар или жидкость с рабочими параметрами: 10 МПа ≤ P ≤ 40 МПа, t ≥ 120°C
(рис. 10 и 11).
Отбор давления измеряемой среды должен производиться по одной из схем, изображенных на рис. 1, 2 и 3. Но, в отличие от предыдущего случая, сразу после врезки
устанавливается запорный вентиль, а далее один виток импульсной трубки для охлаждения измеряемой среды. В остальном конфигурация импульсной линии и подключение
датчика давления аналогично предыдущему пункту.
Диаметр витка импульсной трубки для понижения температуры измеряемой среды зависит от местных условий (схемы технологической обвязки, сопутствующего оборудования,
установки датчиков давления и регистрирующих устройств). Возможно, что при каких-то условиях достаточно проложить с уклоном импульсную трубку, устранив возможность
накопления в ней конденсата и газовых пузырей.