AKADEMIA

GÓRNICZO - HUTNICZA

WYDZIAŁ WIERTNICTWA, NAFTY I GAZU

Badanie i wzorcowanie manometrów oraz przetworników ciśnienia

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i zasadą działania laboratoryjnych manometrów obciążnikowo-tłokowych oraz z metodyką sprawdzania i wzorcowania manometrów sprężystych.

2. Wstęp teoretyczny

1. Różnica wskazań manometru badanego i wzorcowego w dowolnym miejscu skali

jest większa od odchyłki wynikającej z klasy dokładności manometru badanego (zarówno dla ciśnień rosnących, jak i malejących):

Dp_a = Dp_max ;

gdzie: Dp_a = p₀ – p_w – różnica wskazań manometru badanego i wzorcowego,

p₀ – ciśnienie odczytane z manometru badanego,

p_w – ciśnienie wzorcowe (rzeczywiste),

Dp_max – błąd charakterystyczny (graniczny) manometru badanego wynikający z klasy

dokładności:

$$p_{\max} = \frac{klasa*zakres}{100}$$

2.Histereza pomiarowa, tj. różnica wskazań odpowiadających tej samej poprawnej wartości ciśnienia, uzyskanej przy ciśnieniu wzrastającym i przy ciśnieniu malejącym, jest większa od błędu granicznego manometru badanego:

p_h > p_max

gdzie:

Dp_h = p_m. – p_r – histereza pomiarowa,

p_m. – ciśnienie odczytane z manometru badanego przy ciśnieniu malejącym,

p_r – ciśnienie odczytane z manometru badanego przy ciśnieniu wzrastającym,

3.Błąd tarciowy (tj. różnica wskazań dla tej samej wartości ciśnienia przed i po lekkim opukaniu badanego ciśnieniomierza) przekracza połowę bezwzględnej wartości błędu granicznego Dp_max.

4.Rozruch (tj. najmniejsza wartość ciśnienia, przy której wskazówka zaczyna odchylać się od położenia zerowego) jest większy od bezwzględnej wartości błędu charakterystycznego Dp_max.

5.Manometr nie zachowuje dokładności wskazania zerowego, tj. przy doprowadzaniu do elementu sprężystego ciśnienia równego ciśnieniu odniesienia, którym może być ciśnienie atmosferyczne, koniec wskazówki nie pokrywa się z zerową kreską podziałki.

B. Wyznaczanie klasy manometru sprężystego

Klasa manometru jest to liczba większa od maksymalnego błędu względnego

obliczanego ze wzoru:

$$\delta_{\max} = \ \frac{p_{\max}}{\text{zakres}}*100\%$$

Sposób wyznaczania dmax jest następujący: porównuje się wskazania manometru badanego (tj. tego, którego klasa ma być wyznaczana) ze wskazaniami manometru wzorcowego w całym jego zakresie, dla ciśnienia rosnącego i malejącego. Wyznacza się w ten sposób błędy bezwzględne pomiaru - Dp oraz błędy histerezy - Dp_h. Największa z wartości błędów D_p lub Dp_h stanowi Dp_max (maksymalny błąd bezwzględny). Do wyznaczania klasy manometru stosuje się manometry obciążnikowo-tłokowe lub hydrauliczne sprawdziany manometrów. W tych ostatnich przyrządach wzorcowym jest manometr sprężysty z rurką Bourdona odpowiednio wysokiej klasy dokładności. Tok postępowania przy wyznaczaniu klasy manometru sprężystego jest identyczny, jak w przypadku sprawdzania manometru.

3. Pomiary

L.p	Manometr sprężysty	Przetwornik ciśnienia
	Obciążenie prasy manometrycznej	Wskazania manometru przy obciążeniu rosnącym
1	0,1MPa	0,4kg/cm^2
2	0,2 MPa	1,4 kg/cm^2
3	0,3 MPa	3,7 kg/cm^2
4	0,4 MPa	4,7 kg/cm^2
5	0,5 MPa	4,7 kg/cm^2
6	0,6 MPa	6,7 kg/cm^2
7	0,7 MPa	7,7 kg/cm^2
8	0,8 MPa	8,8 kg/cm^2
9	0,9 MPa	9,8 kg/cm^2
10	1,4 MPa	14,9kg/cm^2
11	1,9 MPa	20 kg/cm^2
12	2,4 MPa	25,2kg/cm^2
13	2,9 MPa	30,2kg/cm^2
14	3,4 MPa	35,3kg/cm^2

Niestety wyszły nam zawyżone wyniki ponieważ w przypadku pomiaru nr 3 dla wskazania manometru przy obciążeniu rosnącym zapisaliśmy wyniki z pomiaru numer 4. W wyniku popełnionego błędu nie zgadza się również obciążenie prasy manometrycznej, ponieważ zapisane wartości od pomiaru nr 3 są zaniżone o 0,1 MPa. Dla obciążenia prasy manometrycznej dla pomiaru nr 3. zakładamy że jest to 2,7 kg/cm²

Przy tym założeniu karta pomiarów wygląda tak:

L.p	Manometr sprężysty	Przetwornik ciśnienia
	Obciążenie prasy manometrycznej	Wskazania manometru przy obciążeniu rosnącym
1	0,1MPa	0,4kg/cm^2
2	0,2 MPa	1,4 kg/cm^2
3	0,3 MPa	2,7 kg/cm^2
4	0,4 MPa	3,7 kg/cm^2
5	0,5 MPa	4,7 kg/cm^2
6	0,6 MPa	4,7 kg/cm^2
7	0,7 MPa	6,7 kg/cm^2
8	0,8 MPa	7,7 kg/cm^2
9	0,9 MPa	8,8 kg/cm^2
10	1,0 MPa	9,8 kg/cm^2
11	1,5 MPa	14,9kg/cm^2
12	2,0 MPa	20 kg/cm^2
13	2,5 MPa	25,2kg/cm^2
14	3,0 MPa	30,2kg/cm^2
15	3,5 MPa	35,3kg/cm^2

4. OBLICZENIA.

Obliczamy różnicę wskazań manometru badanego i wzorcowego p_a z wzoru: pa = p₀ – p_w

gdzie:

p₀ - ciśnienie odczytane z manometru badanego

p_w - ciśnienie wzorcowe (rzeczywiste)

p_a- różnica wskazań manometru badanego i wzorcowego

Wyniki przy obciążeniu rosnącym

L.p	pw [bar]
1	1
2	2
3	3
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10	10
11	15
12	20
13	25
14	30
15	35

Wyniki przy obciążeniu malejącym

L.p	pw [bar]	p0 [bar]	pa [bar]	ph [bar]
1	1	0,5	-0,5	0,1
2	2	1,4	-0,6	0
3	3	2,6	-0,4	-0,1
4	4	3,7	-0,3	0
5	5	4,8	-0,2	0,1
6	6	5,8	-0,2	0,1
7	7	6,9	-0,1	0,2
8	8	7,8	-0,2	0,1
9	9	8,9	-0,1	0,1
10	10	9,8	-0,2	0
11	15	14,7	-0,3	-0,2
12	20	19,7	-0,3	-0,3
13	25	25,1	0,1	-0,1
14	30	30,1	0,1	-0,1
15	35	35,2	0,2	-0,1

Wyznaczanie klasy manometru sprężystego ze wzoru:

$$\delta_{\max} = \ \frac{p_{\max}}{\text{zakres}}*100\%$$

p_max = 0, 6 bar

zakres pomiarowy = 40 bar

$$\delta_{\max} = \ \frac{0,6}{40}*100\% = \mathbf{1},\mathbf{5}\%$$

Klasa badanego manometru sprężystego wynosi 1,5 %.

Badanie przetworników ciśnienia

zależność wartości sygnału do obciążenia prasy manometrycznej

5. Wnioski

Udało się ustalić klasę badanego manometru sprężystego przy założeniu że dla obciążenia prasy manometrycznej równej 0,3 MPa - manometr wskazywałby 2,7 kg/cm² przy obciążeniu rosnącym. Klasa ta wynosi 1,5%