что такое избыточное абсолютное барометрическое вакуумметрическое дифференциальное полное давления
Давление. Виды и способы его измерения
Давление — единица силы, действующая перпендикулярно на единицу площади.
Абсолютным называют давление, создаваемое на тело отдельно взятым газом без учета других атмосферных газов. Измеряют его Па (паскалях). Абсолютное давление представляет собой сумму атмосферного и избыточного давлений.
Барометрическим (атмосферным) называют давление гравитации на все находящиеся в атмосфере предметы. Нормальное атмосферное давление создается 760 мм столбом ртути при температуре 0°С.
Избыточным давлением называют положительную разность между измеряемым и атмосферным давлением.
Вакуумом называют отрицательную разность между измеряемым и атмосферным давлением.
С какой целью меряют давление? С целью непрерывного контроля и своевременного регулирования всех технологических параметров. Для каждого технологического процесса разрабатывается режимная карта. К чему может привести ее несоблюдение? Например, известны случаи, когда при бесконтрольном повышении давления многотонный барабан энергетического котла улетал, словно футбольный мяч, на несколько десятков метров, разрушая все на своем пути. Снижение давления не несет разрушений, но приводит к:
Преобразователи давления
Выходной неэлектрический сигнал большинства первичных преобразователей давления (дифманометр стрелочный) имеет вид перемещения или силы и объединен в одном корпусе с прибором измерения. Для передачи результатов измерений на расстояние используют промежуточный преобразователь для получения стандартизированного электрического или пневматического сигнала. Так происходит слияние первичного и промежуточного преобразователей в единый измерительный преобразователь.
Виды давления
Давление — действующая сила, находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях). Метрологи измеряют давление в единицах измерения – миллибар, которая равно 100 Па. Для обозначения типа в нашем каталоге в разделе датчики давления у каждого датчика существует специально поле «Тип измеряемого давления». Разберем какие бывают типы.
Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление — это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. В качестве примера датчика этого типа можете посмотреть прибор Агат-100М-ДИ.
Вакуум или по-другому вакуумметрическое давление — это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных. Например, датчик Агат-100М-ДВ, способный измерять вакуум. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами.
Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа.
Виды давления. максимальное избыточное давление воздуха
В классической физике, например, в термодинамике, давление измеряется в единицах абсолютного давления (большой выбор от dpva.ru) относительно абсолютного вакуума, но, говоря о давлении в технике, мы обычно имеем в виду т.н. приборное или избыточное давление (изредка его еще называют «действующим», и совсем редко «манометрическим»).
Все эти понятия связаны следующим нехитрым равенством: Абсолютное давление на планете земля, это суммарное давление, воздействующее на вещество, или другими словами это сумма атмосферного (барометрического) и избыточного давлений:
Разница между понятиями в том, что:
Имейте в виду, что в подавляющем большинстве случаев в инжнерной жизни говоря о давлении имеют в виду именно приборное (избыточное) давление. Но всегда можно и переспросить.
Единица давления psig — приборное (избыточное над атмосферным) давление в psi (фунтах на квадратный дюйм) — единица англосаксов. Единица давления psia — абсолютное в psi (фунтах на квадратный дюйм).
Измерение — абсолютное давление
Дистанционное измерение уровня в масляном баке.| Измерение уровня в баках и сосудах. |
Измерение абсолютного давления в конденсаторе только по вакууму может привести к существенным ошибкам.
Помимо измерения абсолютного давления манометром МП А-15 можно измерять избыточное давление ( положительное и отрицательное) и разность давлений.
Для измерения абсолютного давления применяют также поршневые системы с одним простым поршнем и двумя цилиндрами, каждый из которых содержит измерительные камеры: нижнюю — для сообщения с измеряемым абсолютным давлением, верхнюю — для подключения откачанной вакуумной системы. Вес грузов, необходимых для уравновешивания абсолютного давления, посредством нагрузочного устройства действует на среднюю часть поршня, к которой обеспечен доступ со стороны окружающей манометр среды. Приборы этого типа, например, грузо-поршневой манометр МАД-3, применяются как в государственных поверочных, так и в ведомственных метрологических службах.
Для измерения абсолютного давления применяют приборы, которые называются манометрами абсолютного давления. При отсутствии их измерение производят двумя приборами: если абсолютное давление больше атмосферного, — манометром и барометром, при абсолютном давлении меньше атмосферного — вакуумметром и барометром.
Помимо измерения абсолютного давления манометром МП А — 15 можно измерять избыточное давление ( положительное и отрицательное) и разность давлений.
Для измерения абсолютного давления применяют также поршневые системы с одним простым поршнем и двумя цилиндрами, каждый из которых содержит измерительные камеры: нижнюю — для сообщения с измеряемым абсолютным давлением, верхнюю — для подключения откачанной вакуумной системы. Вес грузов, необходимых для уравновешивания абсолютного давления, посредством нагрузочного устройства действует на среднюю часть поршня, к которой обеспечен доступ со стороны окружающей манометр среды. Приборы этого типа, например, грузо-поршневой манометр МАД-3, применяются как в государственных поверочных, так и в ведомственных метрологических службах.
Для измерения абсолютного давления газа ( воздуха) применяется бесшкальный мембранный электрический манометр типа МАДМЭ с магнитомодуляционным преобразователем. Этот прибор имеет в качестве чувствительного элемента замкнутую упругую мембранную коробку, изготовленную из медного сплава и помещенную в цилиндрический корпус, в который подводится измеряемое давление. Из полости коробки воздух полностью удален. Нижняя часть коробки закрепляется в корпусе неподвижно, а верхняя соединяется при помощи штока с магнитным плунжером.
Для измерения малых абсолютных давлений газов могут быть использованы разнообразные явления. Известны вакуумметры, действие которых основано на изменении вязкости, теплопроводности, степени ионизации и других свойств газа в связи с изменением его давления. В вязкостных датчиках регистрируются параметры движения твердого тела, подверженного вязкому взаимодействию с газом, давление которого измеряется. Например, оценка декремента затухания колебаний кварцевой нити или упругой пластины оптическими методами позволяет измерять разрежения порядка Ю-3-10 7 мм рт. ст. При снижении давления газа увеличивается длина свободного пробега молекул.
Для измерения малых абсолютных давлений порядка сотых и тысячных долей мм рт. ст. применяются различные типы манометров абсолютного давления, из которых к группе жидкостных приборов относится манометр сжатия, схема которого показана на фиг.
Схемы изготовления гофрированных мембран. а — рифление. б — термообработка в прокладках. |
При измерении абсолютного давления ( манометрами абсолютного давления, барометрами, высотомерами и др.) внутри коробки создается вакуум. Такие коробки называются анероид-ными в отличие от манометрических, внутренняя полость которых соединена с измеряемым давлением.
Схема автоматического многопредельного манометра. |
Классификация манометров по принципу работы
В наши дни работающие в условиях давления устройства используются практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Следовательно, вместе с ними применяются и манометры, дающие точную информацию о показателях давления. При этом измерительные приборы могут отличаться между собой по конструкции и принципу действия. Имеющиеся на рынке устройства делятся на такие виды:
Современные манометры также делятся между собой на механические и электронные устройства. Механический манометр для насоса или системы водоснабжения имеет простую конструкцию, однако не может достаточно точно измерить давление. В конструкцию электронного прибора входит контактный узел, который более точно измеряет давление рабочей среды.
По способу использования манометры делятся между собой на такие виды:
Каждый из перечисленных видов приборов нашел свое активное применение. Многие из современных моделей используются в системе отопления частного дома или в квартире, другие – применяются для обслуживания крупных промышленных предприятий.
Не знакомые с измерительными приборами люди часто не могут отличить манометр давления воды в системе водоснабжения от прибора, который используется для измерения давления воздуха и газа. Внешне оба эти устройства практически не отличаются друг от друга. Тем не менее, различие между ними все-таки есть.
Разница между манометром для воды и воздуха заключается в конструкции и принципе их действия. В приборах для воды роль чувствительного элемента играет мембрана и сосуд с жидкостью. В воздушных манометрах чувствительным элементом служит трубчатая пружина, которая при работе заполняется газом или воздухом.
Узнать показатели давления воды в трубопроводе можно без помощи манометра. Все, что для этого требуется – это использовать самодельное приспособление из прозрачного 2-метрового шланга, которое очень просто изготовить своими руками.
В основном, шланг применяется с целью получения замеров давления воды на выходе из крана. Чтобы узнать нужные показатели, один конец шланга вставляется в кран, а второй закупоривается пробкой. После этого в шланг нужно впустить немного воды.
Прежде, чем начать «эксперимент», потребуется выполнить 2 условия:
Нужно отметить, что собранное приспособление по принципу действия полностью повторяет обыкновенный жидкостный манометр.
Физические принципы
В чистых помещениях, операционных или системах розлива/дозировки необходимо поддерживать низкое дифференциальное давление в областях между помещениями/зонами во избежание проникновения загрязненного воздуха из внешней среды.
В этих целях осуществляется непрерывный мониторинг, измерение и регулировка низкого дифференциального давления (согласно стандарту для чистых помещений ISO 14644: 5 — 20 Па).
Данный стандарт также предусматривает предоставление годовых отчетов (относительно нулевого потенциала и прилегающих помещений).
Определенная разница давлений между чистыми и граничащими с ними помещениями гарантирует качество
Положительное давление в цехах розлива помогает поддержать надлежащий уровень гигиены процессов розлива и дозировки в пищевой промышленности и фармацевтике
В больницах и научно-исследовательских лабораториях поддержание разности давлений предотвращает распространение бактерий и пыли
Автоматическая настройка нулевой точки гарантирует высочайшую, не зависящую от температуры точность и долгосрочную стабильность.
Стабильность нулевой точки трансмиттеров дифференциального давления играет важную роль при измерении низких давлений (в диапазоне 10…50 Па). В то время как для большинства стандартных трансмиттеров дифференциального давления требуется ручная настройка нулевой точки, новые трансмиттеры Testo оснащены функцией автоматической настройки нулевой точки, регулируемой микропроцессором. Низкая степень зависимости сенсора давления от температуры обеспечивает высокую точность и долгосрочную стабильность. При автоматической настройке нулевой точки магнитный клапан сбрасывает воздух по обеим сторонам от сенсора давления с определенной цикличностью, что обеспечивает высочайшую точность процессов в чистых помещениях/
Принцип автоматической настройки нулевой точки трансмиттера дифференциального давления Testo
Давление (P) — соотношение силы (F), действующей на площадь (А).
Производной единицей давления согласно системе единиц является Паскаль: 1 Па = 1 Н/м2, где 1 бар = 100 000 Па.
Атмосферное давление (= давление окружающей среды) – тип давления, играющий критически важную роль для жизни на Земле. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Воздушный слой простирается в высоту прибл. На 500 км. Давление уменьшается по мере увеличения высоты (абсолютное давление в космическом пространстве Pабс. = 0). Атмосферное давление находится под воздействием климатических условий. Среднее Pатм. на уровне моря составляет 1013.25 гектопаскалей (гПа) или миллибар (мбар). Данный уровень может варьироваться на +/- 5% в зависимости от зон высокого или низкого давления.
Под абсолютным давлением подразумевается давление безвоздушного космического пространства (нулевое давление) или (искусственно) созданного вакуума. Абсолютное давление указывается с помощью индекса “абс”.
Дифференциальное давление (ΔP)
Под дифференциальным давлением подразумевается разница между давлением p1 и давлением p2 (Δp= p1-p2).
Относительное давление указывает на уровень абсолютного давления (Pабс.) по отношению к уровню атмосферного давления (Pатм.); Pотн. =Pабс. — Pатм.. Положительное относительное давление называется избыточным давлением, в то время как отрицательное относительное давление подразумевает под собой вакуум.
Testo 63xx демонстрируют действительно высокий уровень быстродействия, исчисляемый в миллисекундах. Данное преимущество обеспечивает возможность оптимального контроля во многих областях применения. Тем не менее, в некоторых случаях не требуется такое быстрое срабатывание сигнала (например, отдельные пики давления не должны инициировать сигнал тревоги в чистых помещениях). Для достижения этого необходимо увеличить время срабатывания путем установки времени задержки сигнала. Задержка сигнала прибавляется ко времени отклика сенсора и указывает на усреднение значений на выбранном временном интервале. Временной интервал выбирается в диапазоне от 1 c (нет задержки) до макс. 15 c.
Установка времени задержки сигнала с помощью ПО P2A
Виды давления. Абсолютное, избыточное и вакууметрическое давление
В самых разнообразных областях техники и науки, в самых разных технических приборах и сооружениях требуется проводить измерения давления жидкостей или газов. В зависимости от назначения инженеры должны иметь возможность проводить измерения давления и использовать соответствующие единицы для точного отображения этих показаний, а также уметь правильно или оперировать.
Единицы измерения давления
Абсолютное значение
Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от абсолютного нуля давления (абсолютного вакуума).
Избыточное давление
Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением pа называется избыточным давлением и обозначается ризб:
hп в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой избыточного давления.
На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p0. Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное давление в точке А.
Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и ати.
Вакууметрическое давление
Вакуумметрическое давление, или вакуум, — недостаток давления до атмосферного (дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением:
где hвак — вакуумметрическая высота, т. е. показание вакуумметра В, подключенного к резервуару, показанному на рисунке ниже. Вакуум выражается в тех же единицах, что и давление, а также в долях или процентах атмосферы.
Из выражений последних двух выражений следует, что вакуум может изменяться от нуля до атмосферного давления; максимальное значение hвак при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) равно 10,33 м вод. ст.
Инфографика для лучшего запоминания и понимания.
Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Тема: Типы давления
Опции темы
Отображение
— какими датчиками ОВЕН каждое из давлений измеряется?
— применение преобразователей давления в различных процессах промышленности (и не только)
Автор: Антон Колеров, продукт-менеджер по датчикам давления
Ниже та же статья для тех, кто хочет почитать ее прямо здесь
Что такое давление?
Давление – это физическая величина, равная отношению силы давления движущихся молекул вещества к площади поверхности. Разделяют давление твёрдых и текучих сред. И именно для измерения давления сплошных текучих сред (жидкостей и газов) используются преобразователи (датчики) давления.
Особенности измерения давления текучих сред
Давления текучих сред измеряются относительно двух различных уровней (опорных точек):
• уровень абсолютного вакуума – состояние среды, из которого удалены все молекулы и атомы (состояние вещества в космосе);
• уровень текущего атмосферного (барометрического) давления – давление на открытом воздухе в данной местности. Этот уровень постоянно меняется из-за метеорологических процессов.
Типы давлений в измеряемых датчиками процессах
Давление абсолютное (ДА) – это давление, отсчитываемое от точки абсолютного нуля («космического» вакуума). Измеряется крайне редко в силу сложной технической реализации, как правило, в лабораторных или сверхвысокоточных установках.
Примеры точек измерения ДА:
· установка по верификации авиационных двигателей;
· сублимационная сушка;
· узел коммерческого учёта газа.
Для измерения абсолютного давления в подобных процессах обычно используют преобразователи давления ОВЕН ПД100И-ДА модели 1х1. Наиболее применяемая модификация – ОВЕН ПД100И-ДА1,0-111-0,25.
Давление избыточное (ДИ) – это давление, отсчитываемое от текущего атмосферного давления в сторону увеличения. Избыточное давление указывает, насколько давление внутри процесса больше атмосферного. Избыточное давление – самое распространённое.
Примеры точек измерения ДИ:
· давление в подающем трубопроводе в ИТП, ЦТП, котельной;
· давление воды после насоса «подъёма» воды на водоканале;
· давление до и после редуктора в газораспределительном узле ГРП / ГРЩ.
Для измерения избыточного давления в гидро- и пневмосистемах, системах водоподготовки, котельной автоматике и объектах газового хозяйства применяются датчики ОВЕН ПД100-ДИ модели 1х1, которые характеризуются повышенной точностью измерения и устойчивостью к гидроударам. Наиболее востребованная модификация – ОВЕН ПД100-ДИ1,0-111-0,5.
Давление дифференциальное (ДД) или «перепад» – это разница давлений между двумя произвольными точками (местами) в измеряемом процессе, как правило, отсчитываемое от точки с меньшим абсолютным давлением в сторону большего.
Примеры точек измерения ДД:
· уровень жидкостей в герметичных ёмкостях с избыточным давлением;
· засорение вентиляционного фильтра и контроль работы вентилятора;
· контроль износа подшипника ротационного счётчика газа.
Для измерения перепада давления или расхода измеряемой среды применяются преобразователи давления ОВЕН ПД200-ДД модели 155. Наиболее востребованная модификация ОВЕН ПД200-ДД0,007-155-0,1-2-Н.
Давление вакуумметрическое (ДВ) или «разрежение» («тягометрия») – это давление, отсчитываемое от текущего атмосферного давления в сторону уменьшения.
Примеры точек измерения ДВ:
· разрежение в топке котла котельной;
· давление в испытательной вакуум-камере.
Для данных измерений применяют преобразователи ОВЕН ПД100И-ДВ модели 121 с высокочувствительным сенсором. Присоединение «торцевая мембрана» позволяет производить измерение сильнозагрязнённых и вязких сред. Наиболее востребованная модификация – ОВЕН ПД100И-ДВ0,1-121-0,5.
Давление избыточно-вакуумметрическое (ДИВ) или «тягонапорометрия» – это давление, средняя точка (12 мА) характеристики которого соответствует текущему атмосферному давлению. Одним датчиком измеряется как разрежение (4 мА), так и избыточное давление (20 мА) относительно средней точки.
Примеры точек измерения ДИВ:
· давление в дымоходе котельной;
· дымосос литейной печи;
· давление в «чистом» помещении.
Для данных измерений применяют преобразователи ОВЕН ПД100И-ДИВ модели 811. Они измеряют низкие давления неагрессивных газов, в том числе печных и горючих. Самая востребованная модификация ОВЕН ПД100И-ДИВ0,0005-811-1,5.
Давление гидростатическое (ДГ) – это избыточное давление столба жидкости над точкой погружения датчика, отсчитываемое от текущего атмосферного.
Примеры точек измерения ДГ:
· уровень воды над насосом в скважине водозабора;
· уровень воды в сточной ёмкости водоканала;
· уровень воды в водонапорной башне Рожновского.
Для измерений уровня жидкости используют датчики ОВЕН ПД100И-ДГмодели 167 с измерительной мембраной из нержавеющей стали и встроенным гидрометрическим кабелем. Данная модель имеет степень пылевлагозащиты IP68. Самая применяемая модификация ОВЕН ПД100И-ДГ0,04-167-0,5.10.