манометр с трубкой бурдона что это
Трубка Бурдона: подробно простым языком
Трубка Бурдона — эластичный элемент в контрольно-измерительных приборах, позволяющий контролировать давления всех уровней, применяемых в промышленности. Она улавливает изменения давления и преобразуют эти изменения в механическое движение. Трубка Бурдона обычно подсоединена к манометру, с помощью которого и отображается изменение давления на градуированной шкале.
С-образная трубка Бурдона
Трубка Бурдона не является самостоятельным измерительным прибором, но вспомогательным элементом, который устанавливается в измерительный прибор. Она позволяет создать перепад давления, необходимый для измерения расхода потока жидкости, газа или пара. Манометры с трубкой Бурдона являются самыми распространенными измерительными приборами по причине своей низкой стоимости, универсальности и высокой надежности.
Изготавливается из различных металлов, в том числе из бронзы, латуни, нержавеющей стали. Выбора материала обусловлен средой применения и уровнем измеряемого давления: чем выше давление, тем прочней материал.
Принцип работы трубки Бурдона
Один конец С-образной трубки Бурдона открыт, второй, именуемый наконечником — закрыт. Открытый конец соединяется с муфтой, имеющей впускное отверстие внутрь трубки. Источник давления подсоединяется к муфте, таким образом давление идет от источника через впускное отверстие и попадает в трубку.
При приложении давления трубка Бурдона приходит в движение. В зависимости от конструкции элемента и вида приложенного давления трубка стремится либо выпрямиться, либо свернуться спиралью. Правда, смещение наконечника при приложении давления незначительно, в большинстве случаев оно составляет не более одного сантиметра. При этом величина смещения наконечника пропорциональна величине приложенного давления. Манометр, с которым соединен наконечник, преобразует это небольшое смещение наконечника в движение стрелки, которое может быть считано.
Виды трубок Бурдона
Помимо С-образной трубки Бурдона существует спиральная трубка Бурдона, принципиальное устройство которой то же, что и у С-образной, за исключением того, что трубка в данном случае имеет форму спирали.
Такая намотка делает возможным распрямление трубки в большей степени, чем С-образной. В конечном итоге смещение наконечника трубки при приложении давления больше, чем у С-образной. Поскольку для некоторых измерительных приборов требуется большее смещение, чем у С-образной трубки, такое увеличение с использованием спиральной трубки считается преимуществом.
Спиральная трубка Бурдона
Также существует винтовая трубка Бурдона, конструкция которой очень сходна с конструкцией С-образной и спиральной трубок. Одно основное отличие заключается в следующем: в винтовой трубке витки намотаны винтообразно вплотную друг к другу. Это делает конструкцию трубки значительно более компактной по сравнению с другими, она может использоваться в ограниченном пространстве. Так же, как и спиральная, винтовая трубка имеет большее смещение наконечника по сравнению с С-образной.
Винтовая трубка Бурдона
Energy
education
сайт для тех, кто хочет изучать энергетику
Метрология и автоматизация
Измерение давления
Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
3. Манометр с трубкой Бурдона
Манометр с трубкой Бурдона используется для измерения избыточного давления от 0.6 до 70 бар. Он относится к механическим средствам измерения давления и работает без электропитания.
Трубка Бурдона – это кольцеобразная трубка с овальным сечением. Давление измеряемой среды действует на внутреннюю поверхность трубки и вызывает перемещение незакрепленного конца трубки. Это движение является измерением давления и отображается посредством механизма. Это движение является мерой величины давления и отображается посредством механизма.
Один конец С-образной трубки Бурдона открыт, второй, именуемый наконечником — закрыт. Открытый конец соединяется с муфтой, имеющей впускное отверстие внутрь трубки. Источник давления подсоединяется к муфте, таким образом давление идет от источника через впускное отверстие и попадает в трубку.
При приложении давления трубка Бурдона приходит в движение. В зависимости от конструкции элемента и вида приложенного давления трубка стремится либо выпрямиться, либо свернуться спиралью. Правда, смещение наконечника при приложении давления незначительно, в большинстве случаев оно составляет не более одного сантиметра. При этом величина смещения наконечника пропорциональна величине приложенного давления. Манометр, с которым соединен наконечник, преобразует это небольшое смещение наконечника в движение стрелки, которое может быть считано.
Помимо С-образной трубки Бурдона существует спиральная трубка Бурдона, принципиальное устройство которой то же, что и у С-образной, за исключением того, что трубка в данном случае имеет форму спирали.
Такая намотка делает возможным распрямление трубки в большей степени, чем С-образной. В конечном итоге смещение наконечника трубки при приложении давления больше, чем у С-образной. Поскольку для некоторых измерительных приборов требуется большее смещение, чем у С-образной трубки, такое увеличение с использованием спиральной трубки считается преимуществом.
Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2021. All rights reserved.
Трубка Бурдона и одна более чем 160-летняя традиция измерения давления, которая сохранилась до настоящего времени
Поскольку инновационное колесо продолжает вращаться на более высоких скоростях, более 160 лет технология измерения давления жидкости продолжает использоваться сегодня. Трубка Бурдона, разработанная в 1849 году французским инженером Эженом Бурдоном и носящая его имя, остается наиболее распространенным методом измерения механического давления. Это наиболее часто используемые упругие элементы в механических датчиках, популярные сегодня благодаря их простой и надежной конструкции.
В 1849 году во время строительства паровой машины Бурдон заметил, что спиральная спираль трубы, используемой для конденсации пара, была сплющена. Чтобы это исправить, он заблокировал его на одном конце и под давлением на другом. Следовательно, катушка начала развиваться, когда трубка восстановила свое круглое поперечное сечение. Заинтригованный увиденным, Бердон провел многочисленные эксперименты, в результате которых был получен манометр, основанный на прогибе изогнутой трубки с эллиптическим поперечным сечением.
Простота трубок Бертона облегчает их эксплуатацию и поддержание в оптимальных рабочих условиях. Они по-прежнему могут работать в широком диапазоне давлений и обеспечивают высокую степень точности (смещение до 0,1%). Поскольку им не требуется внешний источник питания, они не чувствительны к колебаниям напряжения и перебоям в электроснабжении.
Имя изобретателя 19-го века, Well Burdon, обязательно связано с богатым наследием, сохранившимся до наших дней — классическим решением измерения давления с многочисленными преимуществами — трубкой Бурдона. «В 2005 году Bourdon Haenni стала частью Baumer Group и в настоящее время является высокотехнологичным центром по разработке механических измерительных приборов, чьи ценности и дух новаторства все еще живы. В 2016 году группа объединила сегмент контрольно-измерительных приборов под брендом Bourdon® », — сказал Senior Engineer.bg, который предлагает продукцию Baumer Group на болгарском рынке.
«Баумер, как и Бурдон, является новатором. «Таким образом, группа видит в каждой ситуации возможность открывать и разрабатывать новые и уникальные методы, технологии или процессы. Baumer продолжает выпускать продукцию мирового класса Bourdon, добавляя к процессу новые и современные методы производства и качества, которые обеспечивают значительные преимущества для широкого спектра промышленных областей », — сказала София. К ним относятся нефть и газ, военно-морской, пищевой, авиационный, распределение электроэнергии, очистка воды и очистки воды и т. Д.
Производственный цикл труб Burondon охватывает несколько этапов. Он начинается с гибочной машины, на которой металлические трубы приобретают характерную форму «С» и режутся по длине. Затем продукты проходят стадию сварки, частичную термообработку и цикл избыточного давления. Окончательные технологические операции включают в себя тщательную сборку прибора с последующей настройкой и калибровкой с использованием полуавтоматического оборудования.
Все измерительные приборы и решения ведущего производителя, включая манометры, датчики перепада давления, реле давления, реле перепада давления, термометры, термостаты, датчики давления, температуры, разделительные мембраны и др. Baumer предлагает болгарский рынок Sophia.
2.2.1. Принцип действия и конструкции
Большинство показывающих манометрических приборов (манометров, мановакуумметров и вакуумметров) с трубчатой пружиной – устройства прямого действия (преобразования), в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего устройства.
Трубчато-пружинным манометром называется деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина/16/.
м анометрические приборы с трубчатой пружиной появились в прошлом столетии. Автором изобретения считается, хотя имеются и другие претенденты, французский инженер Бурдон (см.п.2.1). Разновидностью трубки Бурдона является трубчатая пружина советского ученого А. Г. Нагаткина, выполненная из заготовки с различающейся по периметру толщиной стенки.
Трубчатая пружина в показывающих манометрических приборах малого и среднего давления имеет вид 3/4 окружности. Для измерений давлений выше 6 МПа применяют 1,5-и 2,5-витковую пружину. В последних вариантах исполнения значительно увеличивается надежность прибора, снижается влияние гистерезиса на его класс точности.
Рис. 2.4. Принципиальная схема чувствительного элемента манометра в виде одновитковой трубчатой пружины: 1 – пружина; 2 – держатель
Рис.2.5. Схема изменения геометрии чувствительного элемента пружинного манометра
Рис. 2.6. Упрощенные схемы передаточных механизмов пружинных манометров:
а – секторный, б – рычажный; 1 – трубчатая пружина; 2 – тяга (поводок); 3 – зубчатый сектор; 4 – трибка; 5 – стрелка
Принцип работы зубчатого механизма состоит в следующем (рис. 2.6,а). Перемещение свободного конца трубчатой пружины через тягу 2 передается зубчатому сектору 3, который посредством зубчатого зацепления приводит во вращение трибку 4 с закрепленной на ней стрелкой 5. Соответственно величина перемещения свободного конца чувствительного элемента преобразуется в перемещение стрелки.
Для устранения «свободного хода» передаточного механизма трибка подпружинена с помощью спиральной волосковой пружины.
Основной целью регулировки прибора является установление близкой к линейной зависимости хода зубчатого сектора – трибки – указательной стрелки от измеряемого давления, а также соответствия начального и конечного значений шкалы задаваемому диапазону измерения давления. Это достигается путем варьирования длины тяги, соединяющей ЧЭ с сектором, и длины рычага зацепления этой тяги на зубчатом секторе. Такая регулировка достаточно трудоемка и требует специальных навыков.
Класс точности манометрического прибора в основном определяется упругими характеристиками трубчатой пружины и качеством зубчатой передачи трибко-секторного механизма. Таким образом, чем выше упругие свойства ЧЭ, качественнее выполнено зубчатое зацепление, тем более высокий класс точности измерителя может быть достигнут.
Зубчатая передача является одним из наиболее уязвимых звеньев манометра с трубчатой пружиной, особенно при пульсирующем давлении, когда его подъемы и падения имеют высокую скорость и частоту. Такие экстремальные условия эксплуатации приводят к быстрому износу- выработке зубьев как трибки, так и сектора и соответственно к недостоверности показаний измерителя, а зачастую к его выходу из строя. Это наиболее часто наблюдается при измерении давления на выходе сжатого воздуха из компрессоров, питательных насосах котов.
К пульсирующему согласно ГОСТ 2405-88/4/ отнесено давление, многократно возрастающее и убывающее по любому периодическому закону со скоростью свыше 10% диапазона показаний в секунду. Для измерения пульсирующего давления рекомендуется применять демпферы и демпферные устройства (см.п.8.2).
Замена зубчатого сектора в эксплуатационных условиях затруднительна для многих импортных приборов, в которых соединения передаточного механизма часто выполнены неразъемными. Отечественные производители предусматривают возможность замены трибко-секторного передаточного механизма контрольных и эталонных приборов.
Рис. 2.7. Формы сечения одновитковой трубчатой пружины:
а – эллиптический; б – плоскоовальный тонкостенный; в – плоскоовальный сдавленный; г – плоскоовальный толстостенный; д – с эк c центриче- ским каналом; е – толстостенная круглая трубка с лыской
Пружина эллиптического сечения отличается повышенной чувствительностью, так как при ее разгибании меньше противодействующих профилей. Такие пружины применяются, большинством производителей, для измерения давлений до 0,1-0,16 МПа, а плоскоовальные – для измерения давления 0,16-6 МПа.
Пружины с плоскоовальным сдавленным профилем (рис. 2.7,в) отличаются повышенной прочностью и могут применяться для измерения высокого давления.
При изготовлении манометров для измерения более высоких давлений могут использоваться плоскоовальные толстостенные пружины (рис. 2.7,г), которые, как и плоскоовальные тонкостенные, под действием давления изменяют форму поперечной формы сечения и соответственно радиус изгиба трубчатой пружины.
Для участка пропорциональности одной из главных задач при изготовлении трубчатой пружины является достижение идеального вида зависимости изменения хода конца пружины от воздействующего давления. Идеальный вариант – строгая линейность. На практике, к сожалению, существует ряд факторов, которые приводят к отклонению от желаемой зависимости. К таким факторам для пружин плоскоовального профиля относятся: не оптимальный выбор геометрии, не одинаковая толщина стенки по всей длине чувствительного элемента, не однородный химический состав металла, не оптимальный термический режим обработки трубчатой пружины и другие параметры как технологического процесса изготовления непосредственно заготовки (трубки), так и чувствительного элемента.
Технология изготовления чувствительного элемента включает термический отжиг трубки, ее профилирование и изгиб (последние операции могут быть совмещены) и обязательную последующую температурную нормализацию, предназначенную для снятия напряжений после механических деформаций.
Некоторые производители для предотвращения необратимого изменения профиля пружины при предельном давлении устанавливают по внешнему ее радиусу ограничитель предельного разгибания.
Один из основных недостатков трубчато-пружинных приборов – существование остаточных деформаций. Так, при повышении и понижении давления при одном действительном значении давления измеритель будет показывать разные значения. Это объясняется, в значительной мере, наличием гистерезиса, который при работе в ограниченном диапазоне давления по прошествии определенного времени исчезает. Снижение влияния гистерезиса на результат измерения достигается несколькими способами. Наиболее распространенным является выбор металла с наиболее упругими свойствами и оптимального температурного режима обработки как заготовки, так и изогнутой трубчатой пружины.
Известен также способ устранения деформационных последствий посредством обработки чувствительного элемента циклическими нагрузками, так называемым физическим «старением» металла.
Рис. 2.8. Вид многовитковой пружины показывающего манометра
Методика расчета подобных чувствительных элементов разработана недостаточно.
Как манометр обеспечивает безопасность технологического процесса
Рубрика: Технологии и решения
Безопасность на рабочем месте – вопрос номер один на промышленных предприятиях. На заводах, нефтеперерабатывающем или химическом, внедрены специальные протоколы, которые предписывают постоянный мониторинг систем и ношение сотрудниками средств индивидуальной защиты (СИЗ). При этом оборудование на технологических установках также должно иметь ряд функций безопасности: автоматическая световая или звуковая сигнализация, наличие предохранительных клапанов.
Уровень безопасности на предприятии зависит, в том числе, от:
В этой статьей разбираем, как устроен безопасный манометр и как его конструкция защищает оператора в случае разрыва трубки Бурдона. Также показываем уникальное решение французского производителя манометров, рассказываем, какому стандарту соответствуют безопасные манометры, и приводим выдержки из ANSI/ASME B40.100-2013 для лучшего понимания проблемы.
Материал будет полезен всем, кто непосредственно связан с параметрическими типами отказов: технологам, операторам технологических процессов, начальникам цехов. А также руководителям заводов, как работодателям, и специалистам по закупкам.
Почему безопасный манометр – это важно?
Манометр – прибор, который измеряет давление жидкости или газа. Это простой механический инструмент для технологов и персонала, который обслуживает систему непосредственно в цеху. По сути, манометр дублирует измерительную функцию датчика давления. С той разницей, что он не передает сигнал на контроллер, а показывает текущее значение.
Взрыв манометра – часто встречающаяся проблема на промышленных производствах, которая приводит к несчастным случаям: при взрыве манометра опасная среда и осколки самого прибора могут попасть в оператора.
Сократить число взрывов и, главное, производственных травм может использование безопасных манометров и правильное их применение: корректный выбор диапазона и отсутствие скачков давления, усталости и сильных вибраций.
Манометр стандартный
Конструкция стандартного манометра состоит из корпуса, защитного стекла, трубки Бурдона, вентиляционной пробки, трибко-секторного механизма, циферблата, присоединения к процессу и ограничительного винта.
Манометр выдержит давление, заданное в зависимости от цели и условий использования. Избыточное же давление, которое возникает, например, при пуско-наладке, может разорвать трубку Бурдона и, как следствие, разрушить манометр.
Трубка Бурдона после взрыва
Опасность стандартной конструкции манометра в том, что разрыв трубки приведет к выбросу потенциально горячей или коррозийной среды вместе с осколками стекла и внутренних деталей манометра во всех направлениях и привести к травмам.
Такой прибор никак не защищает пользователя, тем более, если это манометр с открытым фронтом.
Манометр стандартной конструкции после разрушения
Одним из факторов, определяющих силу взрыва при экспоненциальном росте избыточного давления, будет объем, содержащийся в трубке Бурдона. Перед разрывом трубка искажается и становится больше в объеме. Этот объем сжатого газа содержит энергию, пропорциональную давлению разрыва. И чем больше объем, тем больше энергии выделяется при разрыве трубки Бурдона.
Стандартные манометры поставляют, как правило, только с вентиляционным клапаном в виде резиновой заглушки. Через него манометр будет безопасно сбрасывать давление в корпусе в случае медленной утечки. Но избыточное давление при серьезном отказе клапан не выдержит. Поэтому такой манометр не будет работать как манометр с безопасной конструкцией.
Манометр безопасный
Что делает конструкцию манометра безопасной? Ответ на этот вопрос заключается в 3-х деталях.
Безопасный манометр усилен приварной пластиной из нержавеющей стали, которая отделяет циферблат от внутренней части прибора с трубкой Бурдона и трибко-секторным механизмом. При взрыве пластина перенаправляет освобождаемую энергию на заднюю часть манометра, а не переднюю. И тем самым опасная среда и детали манометра вылетят не в сторону оператора, а от него.
Задняя выдуваемая стенка не приварена, а герметично спрессована. И в случае избыточного давления она отстреливает и перенаправляет энергию опять же в сторону от оператора.
Конструкция безопасного манометра
Ламинированное и многослойное стекло, которое закрывает циферблат, также предотвратит несчастный случай. Оно лопнет из-за взрыва, но не разлетится на осколки.
Уникальное решение для безопасности манометров предлагает французский производитель Bourdon: компенсационную мембрану в выдуваемой стенке.
Принцип действия мембраны в том, что она снижает пик давления в корпусе манометра и тем самым уменьшает импульс, который передается на выдуваемую стенку. Этот новый элемент конструкции обеспечивает дополнительную защиту прибора и безопасность персонала, который в момент взрыва может находиться перед манометром или за ним.
Отличить безопасный манометр можно по маркировке на циферблате в виде обведенной в круг латинской буквы S (от английского слова safety – «безопасность»).
Маркировка на циферблате безопасного манометра
Стандарты безопасности
Основным международным стандартом, которым руководствуются производители манометров, является ANSI/ASME B40.100-2013 «Манометры и способы их установки». С появлением этого документа безопасные манометры стали использовать на современных технологических установках по всему миру.
ASME – независимая некоммерческая организация. Одна из самых уважаемых организаций по разработке стандартов в мире.
ANSI – американский национальный институт стандартов. Член Международной организации по стандартизации США.
В России регламентирующим документом является ГОСТ Р 8.905-2015 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Манометры показывающие. Рабочие средства измерений. Метрологические требования и методы испытаний», который указывает, что:
«…безопасность оператора зависит от прочности узла чувствительного элемента, который должен выдерживать многократную перегрузку избыточным давлением, или установкой защиты из специального стекла или металлической сетки, перекрывающей лицевую поверхность манометра…».
В отличие от национального стандарта, международный ANSI/ASMЕ В40.100-2013 четко описывает конструкцию безопасного манометра:
4.3.6.1 «Сплошная приварная стенка корпуса. Общепринято, что прочная передняя часть уменьшит вероятность выброса деталей вперед. Исключением является отказ из-за взрыва».
4.2.7.2 «Сбой из-за избыточного давления. Общепринято, что манометры со сплошной передней перегородкой в корпусе и с выдуваемой задней стенкой снизят вероятность того, что в случае отказа детали могут быть выброшены вперед».
4.2.6 «Серьёзные последствия. Пожар и взрывы в системе давления могут привести к выходу из строя элемента давления с очень серьёзными последствиями вплоть до полного разрушения или расплавления манометра. Можно ожидать, что отказ в системе со сжатым газом приведет к трагичным последствиям».
Выдержки из ANSI/ASME B40.100-2013 демонстрируют, что стандарт признает существование некоторых типов отказов, которые невозможно включить ни в один из случаев. При этом можно уверенно сказать, что защитная перегородка корпуса и другие элементы конструкции безопасного манометра с большей вероятностью защитят оператора.