báo cáo áp kế pít tông môn học đo lường năng lượng

Áp kế Áp kế được sử dụng để đo áp suất của chất lỏng hoặc chất khí.. Khi áp suất được áp dụng lên chất lỏng hoặc khí bên dưới piston, piston sẽ di chuyển lên và giảm thể tích của chất lỏ

BỘ GI ÁO D ỤC V À Đ ÀO T ẠO

KHOA CƠ KHÍ ĐỘ NG L C Ự



MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG NĂNG LƯỢNG

GVHD: Nguy n V ễ ăn Trung

SVTH: M SSV

Nguyễn Hữu Duy Đức 21154009

M ã lớ : ENME220434_22_2_01 p

Tp H Chí Minh, tháng 5 ồ năm 2023

ĐIỂM SỐ

NHẬN XÉT

Ký tên

TIÊU CHÍ NỘI DUNG TRÌNH BÀY TỔNG

ĐIỂM

DANH SÁCH THÀNH VI ÊN

THỨ T Ự HỌ T ÊN KẾT QUẢ KÝ TÊN

DANH M C HỤ ÌNH ẢNH

Hình 1: Thang đo áp suất 1 Hình 2: Áp k ki u lò xo 2 ế ể Hình 3: Áp k kiế ểu pit-tông 3 Hình 4: Áp k ki u chế ể ất lỏng 3 Hình 5: Áp k theo nguyế ên l điệý n 4 Hình 6: Áp k Pitston 4 ế Hình 7: Áp k píttông chuế ẩn được ghép n i vố ới UUT chế độ đo áp suất tương đối 6 Hình 8: Áp k píttông chuế ẩn được ghép n i vố ới UUT chế độ đo áp suất tuyệt đối 6 Hình 9: Chu n áp su t ki u piston c p chính xác 0.015% 9 ẩ ấ ể ấ

MỤC LỤC

1 nh ngh a Đị ĩ áp suất và thang đo áp su t 1 ấ

2 Áp kế 2

3 Áp kế pít tông 4

4 Hiệu chu n p ông 5ẩ ít t

5 Chuẩn áp suất ki u pể iston cấp chính xác 0.015% 9

6 Kết luận 11

1

NỘI DUNG

1 Định nghĩa áp suất và thang đo áp suất

Áp suất là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích, ký hiệu p

1 mm Hg = 133,322 N/m²

1 bar = 10 N/m5 2

1 at = 9,8.10 N/m²4

= 1 kG/ cm²

= 10 mH2O

Người ta đưa ra một số khái niệm như sau : Khi nói đến áp suất là người ta nói đến áp suất

dư là phần lớn hơn áp suất khí quyển

Hình 1: Thang đo áp suất

• Áp suất chân không : là áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển

• Áp suất khí quyển ( khí áp ) : là áp suất khí quyển tác dụng lên các vật pb(at)

• Ngoài ra, Áp suất dư là hiệu áp suất tuyệt đối cần đo và khí áp Pd = Ptd – Pb

2

• Áp suất chân không là hiệu số giữa khí áp và áp suất tuyệt đối Pck = Pb – Ptd

• Chân không tuyệt đối không thể nào tạo ra được

Tùy theo đơn vị mà ta có các thang đo khác nhau như : kG/ cm² ; mmH2O .Nếu chúng ta

sử dụng các dụn g cụ đơn vị : mmH2O, mmHg thì H2O và Hg phải ở điều kiện nhất định Thang đo áp suất:

• Tùy theo đơn vị mà ta có các thang đo khác nhau như: kG/cm , mmH2

2O

• Nếu chung ta sử dụng các đơn vị: mmH O, mmHg thì H O và Hg phả ở ều kiện 2 2 i đi nhất định

2 Áp kế

Áp kế được sử dụng để đo áp suất của chất lỏng hoặc chất khí

Phân loại áp kế dựa trên nguyên lý hoạt động

Áp kế được phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động của nó Có 5 loại áp kế chính là: áp kế kiểu lò xo, áp kế píttông, áp kế kiểu chất lỏng, áp kế theo nguyên lý điện và áp kế liên hợp

• Áp kế kiểu lò xo hoạt động dựa trên sự biến dạng đàn hồi của phần tử lò xo dưới tác dụng của áp suất Độ biến dạng của lò xo được phóng đại thông qua cơ cấu truyền động phóng đại Ngoài ra, nó còn có thể chuyển đổi thành tín hiệu truyền xa

Hình 2: Áp kế kiểu lò xo

• Áp kế kiểu pit tông hoạt động dựa vào nguyên lý tải trọng trực tiếp Áp suất đo -được so sánh với áp suất tạo ra từ trọng lượng của pittông và quả cân trên bề mặt của pittông đó

3

Hình 3: Áp kế kiểu pit-tông

• Áp kế kiểu chất lỏng hoạt động trên nguyên lý thuỷ tĩnh Áp suất đo sẽ được đem

so sánh với áp suất của cột chất lỏng có chiều cao tương thích

Hình 4: Áp kế kiểu chất lỏng

• Áp kế theo nguyên lý điện dựa vào sự thay đổi tính chất điện của các vật liệu dưới tác dụng của áp suất để vận hành

Hình 5: Áp kế theo nguyên lý điện

• Áp kế liên hợp hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa các nguyên lý khác nhau

3 Áp kế piston

4

chất lỏng để tạo ra một lực, và đo áp suất dựa trên mức độ nén của chất lỏng Khi áp suất được

áp dụng lên chất lỏng hoặc khí bên dưới piston, piston sẽ di chuyển lên và giảm thể tích của chất lỏng hoặc khí để tạo ra một áp suất trên piston Áp suất này sẽ được đo bằng cách đo thể tích của chất lỏng hoặc khí được nén bởi piston

Áp kế piston (piston gauge) là một loại thiết bị đo áp suất có độ chính xác cao được sử dụng

để hiệu chuẩn hoặc đo áp suất trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và độ lặp lại cao

Hình 6: Áp kế Pitston

Khe hở giữa pít tông và xi lanh phải thích hợp Nếu nhỏ thì ma sát lớn => độ nhạy kém Nếu lớn => dầu lọt ra ngoài nhiều => không chính xác Spt = 0,5 cm môi chất dùng là dầ2 u biến áp hay dầu hỏa hoặc dầu tua bin hoặc dầu khoáng Tùy thuộc vào khoảng áp suất cần đo

mà chọn độ nhớt dầu thích hợp Khi nạp dầu thường nạp vào khoảng 2/3 xi lanh Thường dùng loại này làm áp kế chuẩn để kiểm tra các loại khác Hạn đo trên thường : 2,5 ; 6,0 ; 250 ; 600 ;

2 500 ; 10 000 ; 25 000 kG/cm CCX = 0,2 ÷ 0,02.2

Tuy nhiên, áp kế pít tông sử dụng dầu cần được xử lý và bảo trì đúng cách để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định cao nhất Nếu dầu bị ảy ra khỏ ống kim loại hoặc bị ô nhiễm, nó có ch i thể gây ra sai lệch đáng kể trong giá trị đo áp suất Do đó, cần thường xuyên kiểm tra và thay dầu định kỳ để đảm bảo sự chính xác và ổn định của áp kế pít tông.Đặc điểm của loại áp kế pít-tông thì trước khi sử dụng phải kiểm tra lại các quả cân

4 Hiệu chuẩn pít tông

5

Sau một thời gian dài sử dụng thì có sự sai số cao do nhiều yếu tố, khi này áp suất đo được không còn chính xác nên càn phải đem đi hiệu chuẩn Sau đây là các yêu cầu cơ bản về việc hiệu chuẩn

Điều kiện hiệu chuẩn

Khi ến hành hiệu chuẩn phải đảm bảo các điều kiện sau đây:ti

• Nhiệt độ hiệu chuẩn (18- 28) C, nhiệt độ không được thay đổi quá 2o oC/h;

• Độ ẩm ≤ 80 % RH;

• Phòng hiệu chuẩn phải thoáng khí, không có bụi, các chất ăn mònn, không bị đốt nóng từ một phía và không có rung động;

• Kiểm soát cửa ra vào và các thao tác chuyển động, giữ cho áp suất không khí ổn định và không tạo ra các luồng không khí, nguồn nhiệt một phía ở quanh áp kế píttông;

• Phòng hiệu chuẩn không có bụi bẩn, các chất ăn mòn và rung động

Yêu cầu chung

ĐKĐBĐ của chuẩn đo lường phải được công bố theo giá trị áp suất

• Chuẩn đo lường phải có giới hạn đo và chức năng đo phù hợp với UUT và phải được liên kết tới chuẩn đo lường quốc gia

• Đối với các áp kế píttông có ĐKĐBĐ < 0,015% phải tiến hành đo nhiệt độ píttôngxylanh

• Bơm tạo áp suất tuyệt đối được sử dụng cùng với thiết bị đo chân không để tạo môi trường áp suất tuyệt đối

• Bơm hút chân không sử dụng khi hiệu chuẩn các UUT là áp kế píttông đo áp suất chân không hoặc áp suất tuyệt đối

6

Hình 7 Áp kế píttông chuẩn được ghép nối với UUT chế độ đo áp suất tương đối:

Hình 8 Áp kế píttông chuẩn được ghép nối với UUT chế độ đo áp suất tuyệt đối:

Quy trình hiệu chuẩn của áp kế pít tông

Kiểm tra bên ngoài

Bên ngoài của áp kế pít-tông phải đảm bảo những điều kiện sau:

• UUT còn đủ các thông tin về hãng sản xuất, kỹ mã hiệu, số ế tạo, phạm vi đo và ch giá trị gia tốc trọng trường

• UUT phải còn đầy đủ các chi tiết thành phần

• Trên các quả cân phải khắc giá trị áp suất hoặc khối lượng danh nghĩa tương đương

7

• Đối với những quả cân có cùng giá trị danh nghĩa: phải có hình dáng, kích thước giống nhau, không bị rỉ, xước và không được bám dính vào nhau

Kiểm tra kỹ thuật

Kiểm tra phương của lực tác dụng và độ vuông góc của đĩa cân gốc với trục của píttông:

• Đưa pít-tông lên vị trí làm việc bằng bơm nén

• Đặt nivô lên đĩa cân gốc và kiểm tra theo hai hướng có góc 90 độ

• Nếu độ lệch vượt quá 5’ thì phải điều chỉnh sao cho đạt yêu cầu

Kiểm tra độ kín của hệ ống tạo môi trường áp suấth t:

• Kiểm tra độ kín ở giới hạn đo trên đối với UUT đo áp suất dư, tuyệt đối

• Kiểm tra độ kín ở giới hạn đo dưới đối với UUT đo áp suất chân không Kiểm tra thời gian quay tự do của pít-tông:

• Môi trường truyền áp suất phải đảm bảo yêu cầu của nhà sản xuất quy định

• Áp suất đạt 20 % giới hạn đo trên

• Vận tốc góc ban đầu đạt mức (30 ± 1,5) vòng/phút

Kiểm tra tốc độ hạ của pít- tông trong các điều kiện sau:

• Môi trường truyền áp suất phải đảm bảo yêu cầu của nhà sản xuất quy định

• Áp suất đạt 100 % giới hạn đo trên

• Pít-tông đo được khoá kín và tách biệt với hệ ống tạo áp.th

• Xác định thời gian quay tự do khi pít-tông quay cùng chiều kim đồng hồ và ngược lại

Kiểm tra đo lường

• Đĩa cân gốc, pít- tông, các quả cân của UUT cần được xác định khối lượng

8

• Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện tại các điểm đo phân bố trên toàn bộ thang đo khi tăng và giảm áp suất theo quy định

• Khi cân bằng áp suất, chênh lệch chiều cao chất lỏng giữa hai đáy pít- tông của chuẩn và UUT phải được xác định thật chính xác Không được vượt quá mức 10%

• Trong quá trình cân bằng, pít- tông phải quay để đảm bảo nhạy và giảm ma sát

• Tính toán các thông số cơ bản của UUT.s

Ước lượng độ không đảm bảo đo

Độ không đảm bảo đo cần được xác định thông qua những điều kiện dưới đây:

• Độ không đảm bảo kiểu A của diện tích hiệu dụng

• Điều kiện đảm bảo đo của giá trị áp suất chuẩn

• Điều kiện đảm bảo đo lực tác dụng lên pít- tông của UUT

• Điều kiện đảm bảo đo tổng hợp của lực tác dụng lên pít- tông của đối tượng hiệu chuẩn

• Sai số áp suất tính theo gia tốc trọng trường tại nơi đo so với áp suất danh nghĩa

• Độ chính xác (sai số tương đối) của áp kế pít- tông tại nơi đo

5 Chuẩn áp suất kiểu piston cấp chính xác 0.015%

Hình 9 Chuẩn áp suất kiểu piston cấp chính xác 0.0: 15%

9

Bộ áp kế piston chuẩn là một thiết bị đo áp suất được sử dụng để kiểm tra và hiệu chuẩn các thiết bị đo áp suất khác Nó hoạt động bằng cách sử dụng một piston di chuyển trong một ống chứa chất lỏng để tạo ra một lực, và đo áp suất dựa trên mức độ nén của chất lỏng Chuẩn

áp suất được định nghĩa là mức độ chính xác của áp suất được đo bằng bộ đo áp suất so với giá

tr thị ực tế của áp suất Trong trường hợp bộ áp kế piston chuẩn, cấp chính xác của nó đến 0,015% có nghĩa là sai số tối đa của bộ đo là 0,015% của giá trị ực tế của áp suất được đo th

Ví dụ, nếu giá trị ực tế của áp suất là 100 psi, sai số tối đa của bộ đo là 0,015 psi.th

Thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn, hoạt động bằng nguyên lý thủy lực với tay quay tạo áp và các cần tăng áp suất và tinh chỉnh áp ất Là hệ ống hoàn chỉnh, độc lập, thích hợp cho sử dụsu th ng trên thị trường

Cấu tạo bộ áp kế piston còn bao gồm một hệ ống van và bộ điều khiển áp suất để điều th khiển áp suất tại vị trí của piston Khi áp suất được tạo ra, piston sẽ di chuyển và áp ất tại vị su trí của piston sẽ được đo bằng cảm biến áp suất chính xác

Hình 10: Cấu tạo c ẩn áp suất kiểu piston cấp chính xác 0.015%hu

Nguyên lý hoạt động của bộ áp kế piston chuẩn áp suất cấp chính xác đến 0,015% là dựa trên nguyên lý cơ học của hệ thống piston và xi lanh Bộ áp kế piston bao gồm một xi lanh bên trong đó có một piston chuyển động được Áp suất được đo được áp dụng lên piston và tạo ra một lực đẩy ngược lại từ piston đến hệ ống khác Khi áp suất tăng lên, piston sẽ di chuyển và th

áp suất đó sẽ được đo bằng cách so sánh lực đẩy với các tiêu chuẩn khác

Dải chuẩn áp suất : tùy khách hàng lựa chọn các dải đo sau :

• Dải đo từ 1-120 bar

• Dải đo từ 2,5 -300 bar

• Dải đo từ 5-700 bar

• Dải đo từ 10-1200 bar

10

Đặc điểm hệ ống piston và xi lanh:th

• Hệ ống piston và xi lanh làm bằng thép carbon chất lượng cao, hệ số ảnh giãn nở th nhiệt rất thấp tạo nên kết quả về độ tuyến tính và độ chính xác rất cao

• Hệ ống piston và xilanh được bảo vệ rất tốt chống va đập hoặc tiếp xúc từ bên th ngoài

Đặc điểm khác:

• Cổng kết nối piston theo chuẩn ¾ inch male

• Cổng kết nối với đồng hồ áp suất cần kiểm bằng chuẩn ½ inch BSP female

• Bộ quả chuẩn làm bằng thép không gỉ chất lượng cao, số lượng quả chuẩn tương ứng dải đo áp suất lựa chọn

Các bước tiến hành đo:

• Bước 1: Chuẩn bị hệ ống đo Kiểm tra và đảm bảo hệ ống đo áp suấtth th

• Bước 2: Kết nối thiết bị Kết nố ống dẫn và van điều chỉnh áp suất với thiết bị.i

• Bước 3: Điều chỉnh áp suất Dùng van điều chỉnh áp suất để tăng hoặc giảm áp suất đến giá ị cần đo Khi áp suất đạt đến mức cần đo, dừng lại và chờ đợi trong mộtr t khoảng thời gian để áp suấ ổn địnht

• Bước 4: Đo áp suất Kết nối bộ áp kế piston vớ ống dẫn Sử dụng bơm áp suất để i tạo áp suất cho bộ áp kế piston và đợi một thời gian để động cơ piston ổn định

• Bước 5: Đọc giá trị của áp suất Đọc giá trị áp suất trên màn hình hiển thị của bộ áp

kế,

6 Kết luận

Áp kế piston là một loại thiết bị đo áp suất dựa trên nguyên lý cơ học của lực hấp dẫn Khi một chất lỏng được đưa vào trong ống áp kế, áp ất của chất lỏng sẽ làm cho piston trong ống su chịu lực ép và di chuyển lên hoặc xuống

Áp kế piston được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm trong các hệ thống cấp nước, các hệ ống khí nén, và trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác Độ chính xác th của áp kế piston tốt và có thể đo được áp suất cao Tuy nhiên, áp kế piston cũng có những hạn chế Việc sử dụng áp kế piston đòi hỏi một lượng chất lỏng nhất định để làm đầy ống áp kế, và nếu một lượng chất lỏng quá nhỏ được sử dụng, sẽ dẫn đến sai số đo Ngoài ra, áp kế piston

11

không thể đo được áp suất khí quyển và phải được thay đổi để có thể đo được áp suất khác nhau

Tóm lại, áp kế piston là một thiết bị đo áp suất chính xác và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau Tuy nhiên, như bất kỳ công cụ đo lường nào khác, nó cũng có những hạn chế và cần được sử dụng một cách thận trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả

đo được