Основные типы измерительных приборов

Основные типы измерительных приборов

Контрольно-измерительные приборы (КИП) играют ключевую роль в современном мире, обеспечивая точное измерение и контроль различных физических величин. Без КИП невозможно представить эффективное функционирование промышленности, энергетики, научных исследований и многих других сфер деятельности. Правильно подобранные измерительные приборы позволяют оптимизировать технологические процессы, повысить качество продукции и обеспечить безопасность производства.

К основным типам КИП относятся термометры для измерения температуры, манометры для контроля давления, термоманометры, совмещающие функции термометра и манометра, а также расходомеры, уровнемеры и датчики давления. Каждый из этих приборов имеет свои особенности, сферы применения и критерии выбора, которые мы рассмотрим далее на примере термометров.

Термометры

Термометры - одни из самых распространенных измерительных приборов, предназначенные для измерения температуры различных сред. Принцип работы термометров основан на зависимости физических свойств веществ от температуры. При изменении температуры среды чувствительный элемент термометра (термобаллон или термобулка) меняет свой объем или электрическое сопротивление, что и позволяет определить значение температуры.

Существует несколько основных видов термометров:

1. Жидкостные термометры
2. Биметаллические термометры
3. Электронные термометры

Жидкостные термометры в зависимости от используемой рабочей жидкости делятся на ртутные (диапазон измерений от -35°С до +600°С), спиртовые (-100°С до +50°С) и наполненные органическими жидкостями, такими как толуол и ксилол (до +200°С).

Биметаллические термометры бывают пружинными и дилатометрическими. Они способны измерять температуру в диапазоне от -100°С до +500°С.

Электронные термометры представлены термометрами сопротивления (ТС), работающими до +850°С, термоэлектрическими преобразователями (термопарами) с диапазоном до +2500°С и бесконтактными пирометрами, способными измерять температуру до +3000°С.

Термометры находят широкое применение в различных отраслях. В ЖКХ и быту они используются для контроля температуры воздуха в помещениях и теплоносителя в системах отопления. В энергетике термометры незаменимы для мониторинга температурных режимов работы оборудования. Также эти приборы востребованы в химической, нефтехимической промышленности, металлургии, медицине, фармацевтике и пищевой промышленности.

При выборе термометра необходимо учитывать диапазон измеряемых температур, точность измерений, условия эксплуатации (агрессивность среды, вибрацию, запыленность), способ монтажа (погружной, накладной, бесконтактный) и тип выходного сигнала (шкальный, цифровой, аналоговый).

Манометры

Манометры - неотъемлемая часть контрольно-измерительных приборов, предназначенная для измерения давления жидкостей и газов. Принцип действия манометров основан на преобразовании давления измеряемой среды в механическое перемещение или деформацию чувствительного элемента, которое затем преобразуется в показания на шкале или выходной сигнал.

Наиболее распространены следующие типы манометров:

• Трубчатые пружинные манометры:
• Манометры Бурдона (диапазон измерений до 1000 МПа)
• Многовитковые манометры (до 160 МПа)
• Мембранные манометры (диапазон измерений до 25 МПа)
• Грузопоршневые манометры (эталонные приборы, диапазон до 250 МПа)

Трубчатые пружинные манометры, такие как манометры Бурдона и многовитковые манометры, отличаются простотой конструкции, надежностью и широким диапазоном измерений. Они применяются для контроля давления в системах водо- и газоснабжения, отопления, в технологических процессах химической, нефтехимической и других отраслей промышленности.

Мембранные манометры за счет большой площади мембраны обеспечивают высокую точность измерений при небольших давлениях. Они незаменимы в сферах с повышенными требованиями к точности, таких как медицина, фармацевтика, пищевая промышленность.

Грузопоршневые манометры относятся к эталонным приборам и используются для поверки и калибровки других средств измерения давления.

При выборе манометра следует учитывать:

• Диапазон измерений и класс точности
• Вид измеряемого давления (абсолютное, избыточное, вакуумметрическое)
• Рабочую среду (агрессивные, вязкие жидкости, газы)
• Условия эксплуатации (температура, вибрация)
• Конструктивное исполнение (радиальное, осевое)

Термоманометры

Термоманометры - это сочетание манометра и термометра в одном корпусе, позволяющее одновременно контролировать и давление, и температуру рабочей среды. Применение термоманометров целесообразно в случаях, когда оба параметра одинаково важны, например, в системах отопления и горячего водоснабжения.

Основные типы термоманометров:

• Радиальные термоманометры:
• Стрелочные (диапазон давления до 1,6 МПа, температуры до +150°С)
• Коррозионностойкие для агрессивных сред
• Осевые термоманометры (показывающие, показывающие-сигнализирующие)

Термоманометры сочетают в себе достоинства манометров и термометров - компактность, универсальность, точность измерений. В качестве термометрической системы в них обычно используются биметаллические или газовые термометры, а манометрическая часть представлена трубчатой пружиной.

Благодаря своей многофункциональности термоманометры находят широкое применение в теплотехнике, энергетике, нефтехимии, пищевой промышленности и других отраслях.

При выборе термоманометра, помимо параметров, характерных для манометров и термометров, особое внимание стоит уделить конструктивному исполнению прибора (радиальное или осевое расположение штуцера) и материалу корпуса (пластик, сталь, нержавеющая сталь).

Другие типы КИП

Помимо термометров, манометров и термоманометров, к основным типам контрольно-измерительных приборов относятся расходомеры, уровнемеры и датчики давления. Эти приборы решают специфические задачи измерения и контроля в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства.

Расходомеры предназначены для измерения объемного или массового расхода жидкостей, газов и сыпучих материалов. По принципу действия расходомеры делятся на:

• Тахометрические (турбинные, крыльчатые, ультразвуковые)
• Электромагнитные
• Вихревые
• Кориолисовы
• Тепловые

Применение расходомеров актуально в системах водо- и теплоснабжения для учета потребления ресурсов, в нефтегазовой отрасли для контроля добычи и транспортировки углеводородов, в химической промышленности для дозирования реагентов.

Уровнемеры используются для контроля уровня жидкостей и сыпучих сред в резервуарах, технологических аппаратах и открытых водоемах. Наиболее распространены следующие типы уровнемеров:

• Поплавковые
• Гидростатические
• Ультразвуковые
• Радарные
• Емкостные
• Волноводные

Уровнемеры незаменимы в системах автоматизации производственных процессов, в резервуарных парках нефтебаз и АЗС, в очистных сооружениях и канализационных насосных станциях.

Датчики давления преобразуют давление в электрический сигнал и передают его на вторичные приборы - контроллеры, регистраторы, системы управления. По принципу действия датчики давления бывают:

• Тензометрические
• Емкостные
• Пьезорезистивные
• Индуктивные

Датчики давления широко применяются в системах автоматического управления и регулирования, в том числе в водоснабжении и водоотведении, теплоэнергетике, в нефтегазовой и химической промышленности.

Измерительные приборы в системах водоснабжения

Системы водоснабжения - одна из ключевых сфер применения контрольно-измерительных приборов. КИП играют важную роль в обеспечении бесперебойной и эффективной работы водопроводных сетей, насосных станций и очистных сооружений.

Основные параметры, подлежащие контролю в системах водоснабжения:

• Давление воды в трубопроводах
• Расход воды
• Уровень воды в резервуарах и водонапорных башнях
• Температура воды

Для измерения давления в водопроводных сетях используются манометры и датчики давления. Манометры устанавливаются в ключевых точках трубопроводов для визуального контроля давления. Датчики давления подключаются к системам диспетчеризации для непрерывного мониторинга и архивации данных.

Учет расхода воды осуществляется при помощи расходомеров. В квартирах и частных домах применяются крыльчатые счетчики с номинальным расходом до 3 м³/ч. На магистральных водоводах и насосных станциях используют электромагнитные расходомеры с диапазоном измерений до 100 м³/ч и более.

Контроль уровня воды в резервуарах чистой воды, водонапорных башнях и накопительных емкостях осуществляется уровнемерами. Поплавковые уровнемеры надежны и просты в эксплуатации. Ультразвуковые уровнемеры обеспечивают бесконтактное измерение с высокой точностью в диапазоне от 0,5 до 20 м.

Для измерения температуры воды в системах горячего водоснабжения применяются термометры и термопреобразователи сопротивления. Биметаллические термометры подходят для визуального контроля температуры до 150 °С. Термопреобразователи с чувствительным элементом PT1000 обеспечивают дистанционную передачу данных о температуре.