Mjerenje Pritiska

Mjerenje Pritiska I PROTOKAStudent:Eldar Matoruga

UVODPritisak je jedna od najee mjerenih veliina u tehnici i industriji uopte.Tanost mjerenja pritiska u pojedinim postrojenjima je od izuzetnog znaaja pa se stoga mjeraima pritiska odnosno njihovim karakteristikama mora posvetiti naroita panja.DEFINICIJA PRITISKAPritisak predstavlja djelovanje normalne sile svedene na jedinicu povrine.

P=F/A

Razlikuju se:Stvarni pritisak (p)Zaustavni pritisak (pt)Mjerne jediniceOznaka za pritisak je p, a osnovna SI jedinica je Pa (Pascal). Prema definiciji pritisak od jednog Pa je djelovanje sile od 1 N (Newtona) na povrinu od jednog kvadratnog metra.Jedinica Pascal (Pa) je mala po iznosu tako da se u tehnici vrlo esto koristi jedinica 1 bar koja je 105 vea od Pa.Mjerenje pritiskaRazlikuju se tri kategorije mjerenja pritiska:mjerenje apsolutnog pritiska mjerenje atmosferskog (barometarskog) pritiskamjerenje diferencijalnog pritiska

Mjerni ureaji za mjerenje pritiskaMjerni ureaji za mjerenje pritiska nazivaju se manometri.Prema principu rada manometri se mogu podijeliti na tri osnovne grupe:Hidrostatiki,Mehaniki,Elektronski manometri.

Podjela mjernih ureaja za pritisak prema mediju koji se koristi za rad manometara: Tekuinski manometri, Deformacijski manometri, Vakuumetri.Hidrostatski manometriHidrostatiki manometri su apsolutni manometri jer oni direktno pokazuju pravu vrijednost pritiska. . U grupu hidrostatikih manometara ubrajaju se: U-cijev, Obrnuta U-cijev, U-cijev sa jednim sa jednim zatvorenim krakom, Manometar sa posudom, Kosi manometar, Nagnuta U-cijev, Prstenasta vaga, Betzov manometarU-cijevni manometriDiferencijalni manometar Manometar u obliku (U-cijev) obrnute U-cijevi

Kosi manometarManometar sa nagnutom cijevi

Prstenasta vaga

Elektronski manometri

Za industrijsku primjenu, naroito u procesnoj tehnici, esto je potrebno da se mjerni signali sa mjeraa protoka direktno koriste za automatiku procesa i raunarsku obradu. . Prema nainu pretvaranja deformacije (sile) u elektrini izlaz razlikuju se: elektromagnetni (indukcioni),piezoelektrinikapacitivni piezorezistivni mjerai pritiska.Indukcioni manometriElektromagnetni mjerai pritiska a)indukcioni b)diferencijalni indukcioni c) LVDT mjera pritiska.[6]

Piezoelektrini mierai pritiska

Piezoelektrini mjera pritiska a) standardna izvedba b) piezoelektrik kao rezonator c) odziv gredice na pritisak

Kapacitivni mjerai pritiska

Princip rada kapacitivnih mjeraa pritiska a) mjera pritiska b) mjera diferencijalnog pritiska

Piezorezistivni mjerai pritiska

Praktina izvedba piezorezistivnog mjeraa pritiska

Mehaniki manometri

U grupu mehanikih manometara spadaju manometri sa: cijevnom oprugom, membranskom oprugom, nabranom oprugom.

Manometar sa cijevnom i membranskom oprugom

Deformacioni manometri

Deformacioni manometri rade na osnovu elastine deformacije materijala koja nastaje pod djelovanjem razlike pritiska. Dijele se na: Bourdonove cijevi, membrane, mjehove

Kalibriranje manometaraNajee se za kalibriranje manometara primjenjuje hidrauliki ureaj za kalibriranje.

Senzori pritiska

Klasini senzori sa Bourdonovom cevi ili sa membranom su najee u upotrebi, jer odlino rade, ali imaju jednu manu, zbog koje se vie ne ugrauju na vanim mjernim mjestima. Hodovi pretvarakih elemenata kod njih iznose od 1 do 3 milimetara, za razliku od deformacija kod modernih senzorskih mjeraa pritiska koji ne prelaze nekoliko mikrona. Ovi minimalni pomaci omoguuju prednosti: veliku brzinu odziva (standardno oko 2 ms. ), visoku linearnost, otpornost na preoptereenja i dugotrajnost bezotkaznog rada.

Mjerenje protoka- Mjerenje protoka vrlo je vaan dio svakog industrijskog procesa- Volumetrijski protok: volumen fluida koji prolazi neku toku u jedinici vremena - Maseni protok: masa fluida koja prolazi neku toku u jedinici vremena - Brzina protoka: brzina kojom fluid prolazi neku promatranu toku- Mjerenje protoka je najee mjerenje nekoga svojstva fluida- Fluidi iji se protok najee mjeri su: tekuine, plinovi i mjeavine tekuina i krutnina- Najlake je mjeriti tekuine jer su one nestlaive, dok mjerenje plinova zahtjeva korekciju tlakova i temperatura jer plinovi imaju svojstvo stlaivosti

- Mjeavine tekuina i krutnina su tekuine s rasprenim krutim esticama u njima i te mjeavine mogu varirati od npr. blata do relativno prozirnih tekuina s velikim esticama krutih tvari u njima

- Postoji nekoliko naina mjerenja protoka:

- MJERAI PROTOKA DIFERENCIJALNOG TLAKA - TURBINSKI MJERAI PROTOKA - ELEKTROMAGNETSKI MJERAI PROTOKA - ULTRAZVUNI MJERAI PROTOKAMjerai protoka diferencijalnog tlaka- Kada se u cijevi kroz koju protjee neka tekuina na odreenom mjestu nalazi suenje, razliiti tlak e se javiti u dijelu suenja cijevi, a taj tlak ovisi o volumetrijskom protoku tekuine- Najpoznatiji predstavnici mjernih ureaja diferencijalnog tlaka su prigunice, Dallove i Venturijeve cijevi te Pitotova cijev

Osnova rada mjeraa protoka diferencijalnog pritiska

Prigunica- Najee se sastoji od krune ploe ubaene izmeu prirubnica dvije cijevi

- Kruna ploa ima otvor manjeg promjera nego su to promjeri cijevi te na taj nain suava povrinu protoka fluida

- Suavanje presjeka izaziva razlike u tlaku prije i iza prigunice, tj. izaziva pad tlaka iza prigunice a pad tlaka moe iznositi i do 50%

- Na prigunicama osim glavnog manjeg promjera postoji i jo manji pomoni otvor koji slui za prolaz zaostalog zraka ili plinova , odnosno ukapljene tekuine

- Prigunice se moraju vrlo paljivo izraivati da se izbjegnu dodatni nepotrebni gubici u cijevovodimaMjerenje protoka s prigunicamaa)izvedba, b)protok tekuina, c)protok plinova

Dallove i Venturijeve cijevi- Poto prigunice izazivaju veliki pad tlaka (do 50%) u sluajevimja kada to nije prihvatljivo koriste se Dallove i Venturijeve cijevi

- Kod ovih mjernih ureaja pad tlaka iznosi od 5 10 % , ali je i diferencijalni tlak smanjen

- Izlazni signal iz Venturijeve cijevi je svega 30% snage signala kod prigunice za iste uvjete dok je kod Dallove cijevi oko 60%

- Iako su Dallove i Venturijeve cijevi bolje od prigunica s teoretskog stajalita, ipak postoje praktini problemi kod ugradnje

- Skuplje su za proizvesti (npr. Venturijeva cijev bi trebala biti preko 2m duga kad bi imala suenje dugo 25 cm i promjera 15cm)

- Izvedba suenja Dallove cijevi najee se ugrauje u postojee cijevi, ali moe biti i posebna izvedba cijevi sa suenjem a) Venturijeva cijevb) Dallova cijevc) Dallova cijev - fotografija

Turbinski mjerai protoka- Sastoje se od male turbine (najee s 4 krila) koja je smjetena kao na slici ispod.- Brzina okretaja turbine proporcionalna je brzini protoka fluida- Krila turbine izraena su od feromagnetinog metala i prolaskom kraj magnetskog detektora induciraju magnetski tok (fluks)- Magnetski detektor djeluje kao pretvornik promjenljivog magnetskog toka koji se dalje pomou Schmitovog prekidaa i pretvornika frekvencije u napon transferira u izlazni napon koji je proporcionalan brzini protoka fluida- Preciznost turbinskog mjeraa protoka je oko 0.5%- Pri malom protoku javljaju se problemi s trenjem na rotoru pa je odreeno koliki malen protok se moe efikasno mjeriti- Turbinski mjerai protoka su dosta skupi te budui da imaju rotor kao pokretni dio vie su podloni oteenjima nego mjerai protoka diferencijalnog tlakaTurbinski mjera protoka

Elektromagnetski mjera protokaKod ovoga tipa sam fluid djeluje kao vodi napona, a na stijenkama cijevi su postavljene dvije elektrode (izolirane od same cijevi)

Elektromagnetski mjera protoka

- Magnetski tok B se nanosi okomito na protok te se javlja napon E koji prelazi s elektroda i koji iznosi:E = BDv