Основні типи вимірювальних приладів

Основні типи вимірювальних приладів

Контрольно-вимірювальні прилади (КІП) відіграють ключову роль у сучасному світі, забезпечуючи точне вимірювання та контроль різних фізичних величин. Без КВП неможливо уявити ефективне функціонування промисловості, енергетики, наукових досліджень та багатьох інших сфер діяльності. Правильно підібрані вимірювальні прилади дозволяють оптимізувати технологічні процеси, підвищити якість продукції та забезпечити безпеку виробництва.

До основних типів КВП відносяться термометри для вимірювання температури, манометри для контролю тиску, термоманометри, що поєднують функції термометра і манометра, а також витратоміри, рівнеміри та датчики тиску. Кожен із цих приладів має свої особливості, сфери застосування та критерії вибору, які ми розглянемо далі на прикладі термометрів.

Термометри

Термометри - одні з найпоширеніших вимірювальних приладів, призначені вимірювання температури різних середовищ. Принцип роботи термометрів ґрунтується на залежності фізичних властивостей речовин від температури. При зміні температури середовища чутливий елемент термометра (термобалон або термобулка) змінює свій об'єм або електричний опір, що дозволяє визначити значення температури.

Існує кілька основних видів термометрів:

1. Рідинні термометри
2. Біметалічні термометри
3. Електронні термометри

Рідинні термометри в залежності від робочої рідини, що використовується, діляться на ртутні (діапазон вимірювань від -35°С до +600°С), спиртові (-100°С до +50°С) і наповнені органічними рідинами, такими як толуол і ксилол (до +200 ° С).

Біметалічні термометри бувають пружинними та дилатометричними. Вони здатні вимірювати температуру в діапазоні від -100 до +500°С.
Електронні термометри представлені термометрами опору (ТЗ), що працюють до +850°С, термоелектричними перетворювачами (термопарами) з діапазоном до +2500°З безконтактними пірометрами, здатними вимірювати температуру до +3000°С.

Термометри знаходять широке застосування різних галузях. У ЖКГ та побуті вони використовуються для контролю температури повітря в приміщеннях та теплоносія в системах опалення. В енергетиці термометри є незамінними для моніторингу температурних режимів роботи обладнання. Також ці прилади потрібні в хімічній, нафтохімічній промисловості, металургії, медицині, фармацевтиці та харчовій промисловості.

При виборі термометра необхідно враховувати діапазон температур, що вимірюються, точність вимірювань, умови експлуатації (агресивність середовища, вібрацію, запиленість), спосіб монтажу (занурювальний, накладний, безконтактний) і тип вихідного сигналу (шкальний, цифровий, аналоговий).

Манометри

Манометри – невід'ємна частина контрольно-вимірювальних приладів, призначена для вимірювання тиску рідин та газів. Принцип дії манометрів заснований на перетворенні тиску вимірюваного середовища в механічне переміщення або деформацію чутливого елемента, яке потім перетворюється на показання на шкалі або вихідний сигнал.

Найбільш поширені такі типи манометрів:

• Трубчасті пружинні манометри:
• Манометри Бурдону (діапазон вимірювань до 1000 МПа)
• Багатовиткові манометри (до 160 МПа)
• Мембранні манометри (діапазон вимірів до 25 МПа)
• Вантажопоршневі манометри (еталонні прилади, діапазон до 250 МПа)

Трубчасті пружинні манометри, такі як манометри Бурдона та багатовиткові манометри, відрізняються простотою конструкції, надійністю та широким діапазоном вимірювань. Вони застосовуються для контролю тиску в системах водо- та газопостачання, опалення, у технологічних процесах хімічної, нафтохімічної та інших галузей промисловості.

Мембранні манометри за рахунок великої площі мембрани забезпечують високу точність вимірів при невеликих тисках. Вони є незамінними у сферах з підвищеними вимогами до точності, таких як медицина, фармацевтика, харчова промисловість.

Вантажопоршневі манометри відносяться до еталонних приладів і використовуються для перевірки та калібрування інших засобів вимірювання тиску.

При виборі манометра слід враховувати:

• Діапазон вимірювань та клас точності
• Вид вимірюваного тиску (абсолютний, надлишковий, вакуумметричний)
• Робоче середовище (агресивні, в'язкі рідини, гази)
• Умови експлуатації (температура, вібрація)
• Конструктивне виконання (радіальне, осьове)

Термоманометри

Термоманометр - це поєднання манометра і термометра в одному корпусі, що дозволяє одночасно контролювати і тиск, і температуру робочого середовища. Застосування термоманометрів є доцільним у випадках, коли обидва параметри однаково важливі, наприклад, у системах опалення та гарячого водопостачання.

Основні типи термоманометрів:

• Радіальні термоманометри:
• Стрілецькі (діапазон тиску до 1,6 МПа, температури до +150°С)
• Корозійностійкі для агресивних середовищ
• Осьові термоманометри (що показують, що показують-сигналізують)

Термоманометри поєднують у собі переваги манометрів і термометрів - компактність, універсальність, точність вимірів. Як термометрична система в них зазвичай використовуються біметалічні або газові термометри, а манометрична частина представлена ​​трубчастою пружиною.
Завдяки своїй багатофункціональності термоманометри знаходять широке застосування у теплотехніці, енергетиці, нафтохімії, харчовій промисловості та інших галузях.

При виборі термоманометра, окрім параметрів, характерних для манометрів та термометрів, особливу увагу варто приділити конструктивному виконанню приладу (радіальне або осьове розташування штуцера) та матеріалу корпусу (пластик, сталь, нержавіюча сталь).

Інші типи КВП

Крім термометрів, манометрів і термоманометрів, до основних типів контрольно-вимірювальних приладів відносяться витратоміри, рівнеміри та датчики тиску. Ці прилади вирішують специфічні завдання вимірювання та контролю у різних галузях промисловості та комунального господарства.

Витратоміри призначені для вимірювання об'ємної або масової витрати рідин, газів та сипучих матеріалів. За принципом дії витратоміри поділяються на:

• Тахометричні (турбінні, крильчасті, ультразвукові)
• Електромагнітні
• Вихрові
• Коріолісові
• Теплові

Застосування витратомірів актуальне в системах водо- та теплопостачання для обліку споживання ресурсів, у нафтогазовій галузі для контролю видобутку та транспортування вуглеводнів, у хімічній промисловості для дозування реагентів.
Рівноміри використовуються для контролю рівня рідин та сипучих середовищ у резервуарах, технологічних апаратах та відкритих водоймах.

Найбільш поширені такі типи рівнемірів:

• Поплавкові
• Гідростатичні
• Ультразвукові
• Радарні
• Ємнісні
• Хвильоводні

Рівноміри незамінні в системах автоматизації виробничих процесів, резервуарних парках нафтобаз і АЗС, в очисних спорудах і каналізаційних насосних станціях.

Датчики тиску перетворять тиск на електричний сигнал і передають його на вторинні прилади - контролери, реєстратори, системи управління.

За принципом дії датчики тиску бувають:

• Тензометричні
• Ємнісні
• П'єзорезистивні
• Індуктивні

Датчики тиску широко застосовуються в системах автоматичного управління та регулювання, у тому числі у водопостачанні та водовідведенні, теплоенергетиці, у нафтогазовій та хімічній промисловості.

Вимірювальні прилади у системах водопостачання

Системи водопостачання – одна з ключових сфер застосування контрольно-вимірювальних приладів. КВП відіграють важливу роль у забезпеченні безперебійної та ефективної роботи водопровідних мереж, насосних станцій та очисних споруд.

Основні параметри, що підлягають контролю в системах водопостачання:

• Тиск води у трубопроводах
• Витрата води
• Рівень води в резервуарах та водонапірних вежах
• Температура води

Для вимірювання тиску у водопровідних мережах використовуються манометри та датчики тиску. Манометри встановлюються у ключових точках трубопроводів для візуального контролю тиску. Датчики тиску підключаються до систем диспетчеризації для безперервного моніторингу та архівації даних.

Облік витрати води здійснюється за допомогою витратомірів. У квартирах та приватних будинках застосовуються крильчаті лічильники з номінальною витратою до 3 м3/год. На магістральних водоводах та насосних станціях використовують електромагнітні витратоміри з діапазоном вимірів до 100 м³/год і більше.

Контроль рівня води в резервуарах чистої води, водонапірних вежах та накопичувальних ємностях здійснюється рівнемірами. Поплавкові рівнеміри надійні та прості в експлуатації. Ультразвукові рівнеміри забезпечують безконтактне вимірювання з високою точністю в діапазоні від 0,5 до 20 м.

Для вимірювання температури води в системах гарячого водопостачання застосовуються термометри та термоперетворювачі опору. Біметалеві термометри підходять для візуального контролю температури до 150 °С. Термоперетворювачі з чутливим елементом PT1000 забезпечують дистанційну передачу даних про температуру.