¿Qué es instrumento de medición de presión?

Instrumento de automatización industrial utilizado para medir la presión de gas o líquido, también conocido como manómetro o manómetro. La fuerza que actúa vertical y uniformemente sobre una unidad de área se llama presión, también conocida como presión.

El manómetro puede indicar y registrar el valor de presión y puede estar equipado con una alarma o un dispositivo de control. La presión medida por el instrumento incluye presión absoluta, presión atmosférica, presión positiva (generalmente llamada presión manométrica), presión negativa (generalmente llamada vacío) y presión diferencial.

La figura 1 muestra la relación entre varias presiones. La mayor parte de la tecnología de ingeniería medida es presión manométrica. La unidad internacional de presión es Pa (Pa). Otras unidades de presión incluyen: presión atmosférica de ingeniería (kgf / cm 2 ), bar (bar), columna de agua milimétrica ( mmH < 2 O), columna milimétrica de mercurio (mmHg) (es decir, Torr), etc.

La presión es un parámetro importante en la producción industrial. Si la presión de un recipiente de alta presión excede el valor nominal, no es seguro y debe medirse y controlarse. En algunos procesos de producción industrial, la presión también afecta directamente la calidad del producto y la eficiencia de la producción.

Por ejemplo, cuando se produce amoníaco sintético, no solo se deben sintetizar nitrógeno e hidrógeno bajo cierta presión, sino que la presión afecta directamente la producción. Además, bajo ciertas condiciones, la medición de la presión también puede obtener indirectamente parámetros como la temperatura, el flujo y el nivel del líquido.
Una breve historiaEn 1643, el italiano E. Torricelli midió por primera vez la presión atmosférica estándar como 760 mmHg, sentando las bases para el instrumento de medición de presión de columna de líquido.

En 1847, el manómetro de tubo Bourdon fabricado por el francés E. Bourdon, debido a su estructura simple y practicidad, ganó rápidamente una amplia aplicación en la industria y siempre ha sido un instrumento de medición de presión de uso común. En la primera mitad del siglo XX, aparecieron manómetros remotos y manómetros de contacto eléctrico para resolver los problemas de transmisión remota de valores de medición de presión y alarma y control de presión.

Después de la década de 1960, para cumplir con los requisitos del control industrial, la industria aeroespacial y las pruebas médicas, los instrumentos de medición de presión se han desarrollado gradualmente en la dirección de peso ligero, resistencia a altas temperaturas, resistencia al impacto, resistencia a vibraciones y pantalla digital.
Clasificación Elinstrumento de medición de presión se divide en tipo de columna de líquido, tipo elástico, tipo de carga y tipo de medición eléctrica según el principio de funcionamiento.
Instrumento de medición de presión de columna de líquido "amenudo se denomina manómetro de columna de líquido. Mide la presión basándose en el principio de que la presión generada por una cierta altura de la columna de líquido se equilibra con la presión medida. La mayor parte es un tubo de vidrio recto o en forma de U lleno de fluido de trabajo. Los más comunes son los manómetros de un solo tubo y los manómetros en forma de U. Los fluidos de trabajo comúnmente utilizados son agua destilada, mercurio y alcohol.

Debido a que la resistencia del tubo de vidrio no es alta y está limitada por lecturas, la presión medida generalmente no excede 0.3 MPa. Se caracteriza por una alta sensibilidad. El manómetro de columna de líquido se utiliza principalmente como instrumento de referencia de baja presión en el laboratorio para calibrar el instrumento de medición de presión para el trabajo. Dado que la gravedad del fluido de trabajo cambia cuando la temperatura ambiente y la aceleración gravitacional cambian, los resultados de la medición a menudo deben corregirse en términos de temperatura y aceleración gravitacional.
Instrumento de medición de presión elástica, un instrumento de medición de presión hecho del principio de que los elementos elásticos de diversas formas se deforman bajo presión. Los instrumentos de medición de presión elástica se dividen en manómetros de tubo de resorte, manómetros de diafragma, manómetros de fuelle y manómetros de fuelle según los diferentes elementos elásticos utilizados; según sus funciones se dividen en manómetros indicadores, manómetros de contacto eléctrico y manómetros a distancia. manómetro de transmisión, etc. Este tipo de instrumento se caracteriza por su estructura simple, robustez y durabilidad, y un amplio rango de medición (-0,1 1500 MPa), siendo el instrumento de medición de presión más utilizado.

La Figura 2 es un manómetro de tubo de resorte, también conocido como manómetro de tubo de Bourdon. El extremo libre del resorte en el manómetro está cerrado e impulsa el engranaje de sector para girar a través de la varilla de tracción. Durante la medición de presión, el tubo de resorte se deforma bajo la presión a medir y el extremo libre del tubo de resorte se desplaza.

El desplazamiento es proporcional a la presión a medir, lo que desvía el puntero e indica el valor de presión en el dial. . Si hay atmósfera en la caja, la presión medida por el manómetro es positiva o negativa; si la caja está sellada y evacuada, la presión medida por el manómetro es presión absoluta. Cuando el manómetro de tubo de resorte está equipado con un dispositivo de aislamiento, aún puede medir la presión de medios de alta temperatura o corrosivos, viscosos, fáciles de cristalizar y polvorientos.

En los instrumentos de medición de presión elásticos con mayor precisión (como un nivel de 0,25 o más), los elementos elásticos están hechos principalmente de aleación elástica constante o incluso de vidrio de cuarzo. El orificio del eje del mecanismo de transmisión está incrustado con cojinetes joya o cojinetes de rodillos. La escala de la esfera es larga y algunas también se pueden mostrar digitalmente.

Instrumento de medición de presión de tipo carga "amenudo se denomina manómetro de presión de tipo carga". Se fabrica directamente de acuerdo con la definición de presión, y los más comunes son manómetro de pistón, manómetro de flotador y manómetro tipo campana. La figura 3 es un diagrama esquemático de la estructura de un manómetro de pistón. La gravedad del sistema de peso y pistón actúa sobre el medio de trabajo (aceite o gas), y la presión generada se transmite al manómetro según el principio de Pascal (ver hidrostática), y su valor es igual al sistema de peso y pistón. gravedad dividida por el área efectiva del pistón.

Ajuste el peso para obtener diferentes valores de presión. Debido a que los pistones y los pesos se pueden procesar y medir con precisión, este tipo de manómetro tiene errores muy pequeños y se usa principalmente como un instrumento de referencia de presión, con un rango de medición de decenas de Pa a 2500 MPa. El valor de presión estándar proporcionado es un valor intermitente, por lo que la operación es más complicada.

Cuando la precisión del manómetro del pistón es superior a 0,05, es necesario corregir el resultado de la medición. El contenido de la corrección incluye la influencia de los cambios en el área efectiva del pistón causados por cambios en la temperatura ambiente, la influencia de la flotabilidad del aire y la influencia de la diferencia de altura entre la parte inferior del pistón y el centro del pistón. medidor a calibrar. Cuando la presión es superior a 25 MPa, se debe considerar la corrección del error causado por la deformación del vástago del pistón a alta presión.

Instrumento eléctrico de medición de presión "Este tipo de instrumento utiliza las características físicas del metal o semiconductor para convertir directamente la presión en voltaje, señal de corriente o salida de señal de frecuencia, o convertir la deformación del cuerpo elástico en voltaje y salida de señal de corriente a través de medidores de tensión de resistencia. Los productos representativos incluyen instrumentos eléctricos de medición de presión compuestos por sensores de presión piezoeléctricos, piezorresistivos, de frecuencia de vibración, capacitivos y de tensión. La precisión puede alcanzar 0,02 y el rango de medición es de decenas de Pa a 700 MPa.
La figura 4 es un diagrama esquemático del principio de un sensor de presión piezorresistivo. Se fabrica utilizando el principio de que el cambio de resistividad del material semiconductor silicio después de la presión tiene una cierta relación con la presión.

Un conjunto de resistencias de deformación equivalentes se difunden en la dirección cristalina específica del diafragma de silicio monocristalino mediante tecnología de circuito integrado, y las resistencias se conectan en forma de puente. Cuando la presión cambia, el silicio monocristalino produce tensión, y la tensión hace que el valor de resistencia cambie en proporción a la presión medida, el puente pierde el equilibrio y se envía una señal de voltaje al medidor de pantalla.