Автоматизация доменного процесса (стр. 4 из 11)
Предлагаются также связанные схемы управления подачей и распределением комбинированного дутья, в которых управление распределением дутья, природного газа и кислорода по фурмам объединено в одну систему. В дальнейшем эту систему предполагается объединить с системой управления распределением газового потока по высоте и сечению шахты доменной печи.
3. Анализ современных методов автоматического контроля давления и выбор наиболее рационального метода
Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц.
В качестве единиц давления практически применяют многие единицы. В таблице 2 приведены соотношения некоторых применяемых единиц давления.
Таблица 2 – соотношения между единицами давления
| Единицы давления |  |  или атм. | атм. (физическая атмосфера) | мм рт. ст. | Па |
| 1 кг/м2 или 1мм вод. ст. |  |  |  |   | 980665 |
| 1 атм. (техническая) | 104 | | 0,9678 | 735,56 | 98066,5 |
| 1 атм. (физическая) | 10332 | 1,0332 | | 760,00 | 101325 |
| 1 мм рт. ст. | 13,6 |  |  | | 133,332 |
| 1 Па | 0,102 |  |  |  | |
Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление
– параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление 
представляет собой разность между абсолютным давлением и барометрическим давлением 
(т.е. давлением окружающей среды): 
,Если абсолютное давление ниже барометрического, то
,где
– давление (разрежение), измеренное вакуумметром.3.1 Классификация приборов для измерения давления
Приборы для измерения давления обычно классифицируются по принципу действия и по роду измеряемой величины.
По принципу действия приборы для измерения давления делятся на:
1) жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим давлением столба жидкости;
2) поршневые, в которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень;
3) пружинные, измеряющие давление по величине деформации упругого элемента;
4) электрические, основанные либо на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину либо на изменение электрических свойств материала под действием давления.
По роду измеряемой величины приборы для измерения давления и разрежения делятся на:
1) манометры – приборы для измерения избыточного давления.
2) вакуумметры – приборы для измерения разрежения (вакуума).
3) мановакуумметры – приборы для измерения избыточного давления и вакуума.
4) напоромеры (микроманометры) – приборы для измерения малых избыточных давлений.
5) тягомеры (микроманометры) – приборы для измерения малых
разрежений.
6) тягонапоромеры (микроманометры) – приборы для измерения малых давлений и разрежений.
7) дифференциальные манометры – приборы для измерения разности давлений.
8) барометры – приборы для измерения барометрического давления.
3.1.1 Жидкостные приборы
Жидкостные приборы отличаются простотой устройства, невысокой стоимостью и относительно высокой точностью измерения. Благодаря этим достоинствам жидкостные приборы и в настоящее время не утратили своего значения. Они широко применяются как для лабораторных, так и для технических измерений.
Жидкостные приборы служат для градуировки и поверки приборов других систем, для измерения небольших избыточных давлений, разрежений, разности давлений, а также атмосферного давления.
Лабораторные приборы
Двухтрубный U-образный манометр (рисунок 7) состоит из стеклянной трубки, изогнутой в виде буквы U. Трубка укреплена на доске со шкалой, расположенной между ветвями трубки. Трубка манометра заполнена жидкостью (ртутью, водой, спиртом). Система находится в равновесии, если гидростатическое давление столба жидкости в открытом колене манометра уравновешивается давлением в другом колене:
Рисунок 7 – двухтрубный (U – образный) манометр:1 – стеклянная трубка, 2 – доска
, (1)где
– абсолютное давление в аппарате или трубопроводе в Па. 
– барометрическое давление в Па.S – площадь сечения трубки в
.h– разность уровней жидкости в обеих коленах или высота уравновешивающего столба жидкости в м.
ρ– плотность жидкости в
.g – ускорение силы тяжести в
.Из уравнения (1) получаем:
,Или
. (2)Если давление в пространстве, присоединенном к манометру, ниже атмосферного, то жидкость в трубках манометра переместится в обратном направлении и высота ее столба будет соответствовать разрежению (вакууму).
Присоединив оба свободных конца трубки манометра к двум полостям с разными давлениями, можно по разности уровней жидкости в приборе определить разность давлений.
Манометр наполняется жидкостью до нулевой отметки шкалы. Для определения высоты столба жидкости необходимо делать два отсчета: снижения в одном колене, подъема в другом и суммировать замеренные величины, т. e. H=h1+h2.
Однотрубный (чашечный) манометрпредставляет собой модификацию двухтрубного, одно из колен которого заменено широким сосудом (чашкой). Устройство манометра показано на рисунке 8. Сосуд 1 соединен с вертикальной стеклянной трубкой 2. Резервуар, в котором измеряется давление, подключается к сосуду, а резервуар, в котором измеряется разрежение, – к трубке. О величине давления или разрежения судят по высоте столба жидкости в вертикальной трубке прибора.
Рисунок 8 – однотрубный чашечный манометр: 1 – сосуд, 2 – трубка
Преимущество чашечного манометра заключается в единичном отсчете положения мениска жидкости в трубке. Однако при этом возникает погрешность из-за понижения уровня жидкости в сосуде, что изменяет положение нуля шкалы. При поднятии жидкости в трубке на высоту
жидкость в сосуде опустится на величину 
.Эти величины связаны между собой равенством: 
,
где s – площадь сечения трубки; S– площадь сечения сосуда.
Отсюда
,Истинная высота столба жидкости