中文简体
English
русский
Что такое ПСИГ? Значение избыточного давления
псиG означает фунты на квадратный дюйм — единица измерения давления, в которой в качестве точки отсчета используется местное атмосферное давление, а не идеальный вакуум. Когда прибор отображает показания в фунтах на квадратный дюйм, он показывает, какое давление существует выше (или ниже) окружающей атмосферы, а не общее абсолютное давление в системе.
Это различие имеет значение на практике. На уровне моря атмосферное давление составляет примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, трубопровод, работающий под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм, содержит жидкость под общим абсолютным давлением около 114,7 фунтов на квадратный дюйм, но манометр показывает только 100, потому что он обнуляется по отношению к окружающему воздуху. Именно так работает большинство стандартных манометров: они представляют собой механические или электронные устройства, откалиброванные так, чтобы показывать ноль при атмосферных условиях и отображать только разницу давления выше этой базовой линии.
Термин «избыточное давление» отражает физическую реальность конструкции и применения большинства приборов для измерения давления. В повседневных промышленных условиях — от водопроводных сетей до паровых котлов — PSIG — значение по умолчанию. почти на каждом стандартном манометре, установленном на трубе, резервуаре или корпусе клапана.
PSIG, ПСИА и PSI: ключевые различия
Эти три термина тесно связаны, но служат разным целям. Понимание того, когда использовать каждый из них, предотвращает дорогостоящие ошибки при проектировании системы, анализе безопасности и выборе оборудования.
| Единица | Полное имя | Ориентир | Типичное использование |
|---|---|---|---|
| PSI | Фунтов на квадратный дюйм | Не указано (зависит от контекста) | Общее описание давления; давление в шинах, мощность насоса |
| PSIG | Фунтов на квадратный дюйм Gauge | Атмосферное давление (≈14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря) | Промышленные манометры, давление в трубопроводе, номиналы клапанов |
| PSIA | Фунтов на квадратный дюйм Absolute | Идеальный вакуум (абсолютное значение 0 фунтов на квадратный дюйм) | Термодинамические расчеты, газовые законы, вакуумные системы |
Связь между манометрическим и абсолютным давлением проста: PSIA = PSIG 14,7 (на уровне моря). И наоборот, PSIG = PSIA − 14,7. Система, полностью вакуумированная до идеального вакуума, будет показывать на манометре -14,7 фунтов на квадратный дюйм, в то время как окружающий воздух всегда показывает 0 фунтов на квадратный дюйм, независимо от фактических атмосферных условий. Более подробную информацию о формулах преобразования и о том, когда применяется каждая единица измерения, можно найти в специальной статье на PSIG против PSIA .
Одно практическое замечание: высота влияет на показания PSIG, поскольку атмосферное давление уменьшается с высотой. На высоте 5000 футов над уровнем моря атмосферное давление падает примерно до 12,2 фунтов на квадратный дюйм, что смещает нулевую отметку каждого датчика, установленного на этой высоте. Инженеры, работающие на высотных установках, должны учитывать это при определении номинального давления и настроек предохранительного сброса.
Как манометр измеряет PSIG
Стандартный манометр с трубкой Бурдона — наиболее распространенный тип, встречающийся на промышленных трубопроводах и корпусах клапанов — по своей конструкции полностью работает в области PSIG. Внутри корпуса манометра изогнутая металлическая трубка (трубка Бурдона) на одном конце соединена с технологическим процессом и открыта в атмосферу на другом. Когда технологическое давление поднимается выше атмосферного, трубка слегка выпрямляется, и это механическое движение передается через зубчатую передачу на показания стрелки на циферблате.
Поскольку эталонная сторона трубки всегда подвергается воздействию окружающего воздуха, манометр автоматически обнуляется при атмосферных условиях. Никакого расчета не требуется — прибор физически измеряет разницу давлений между технологическим процессом и атмосферой, что является определением избыточного давления. Вот почему PSIG является естественным выходом практически всех устанавливаемых на месте манометров без какой-либо специальной конфигурации.
Цифровые датчики давления работают по тому же принципу, используя чувствительную диафрагму, одна сторона которой выходит в атмосферу. Выходной сигнал — будь то 4–20 мА, HART или протокол полевой шины — представляет собой значение PSIG процесса, которое затем отображается на панели управления или подается в распределенную систему управления (РСУ). Выбор правильного диапазона давления для преобразователя требует знания максимального ожидаемого давления в системе, а также запаса прочности, обычно на 25–50 % превышающего нормальное рабочее давление.
Почему PSIG имеет значение при выборе клапанов и компонентов трубопроводов
Каждый клапан, фитинг и компонент трубопровода имеют номинальное давление, выраженное в фунтах на квадратный дюйм (или его метрическом эквиваленте, барах). Этот рейтинг, часто называемый максимально допустимым рабочим давлением (MAWP), определяет максимальное манометрическое давление, которое компонент может безопасно выдерживать при определенной температуре. Превышение этого значения может привести к механическому повреждению, выходу уплотнения или катастрофическому разрыву.
При выборе клапанов для трубопровода инженеры должны убедиться, что номинальное давление клапана соответствует рабочему манометрическому давлению системы или превышает его во всех точках технологического процесса, включая скачки переходного давления, вызванные гидроударом или тепловым расширением. Характеристики потока клапана при заданном перепаде давления на фунт/дюйм2 фиксируются клапан Cv (коэффициент расхода), который количественно определяет, сколько жидкости проходит через клапан при заданном перепаде давления в последовательных единицах.
Выбор материала также напрямую связан с рейтингами PSIG. Клапаны из углеродистой стали обычно имеют класс давления 150, 300 или 600 фунтов на квадратный дюйм в соответствии со стандартами ASME. клапаны из нержавеющей стали эквивалентных размеров часто могут выдерживать более высокие номинальные давления при повышенных температурах из-за их превосходной прочности на разрыв и стойкости к окислению. Подробный обзор того, как номинальное давление взаимодействует с материалами седла и характеристиками уплотнения, см. в руководстве по клапаны и седла Подробно рассматриваются вопросы выбора и обслуживания.
Общие диапазоны PSIG для промышленного применения
Значения PSIG сильно различаются в зависимости от отрасли и перекачиваемой жидкости. Следующие диапазоны представляют типичные рабочие манометрические давления, встречающиеся в обычных приложениях:
- Муниципальное водоснабжение: основное давление 40–100 фунтов на квадратный дюйм, ман.; В бытовых линиях обычно регулируется давление 40–80 фунтов на квадратный дюйм, ман. на счетчике.
- Системы пожаротушения: 100–175 фунтов на квадратный дюйм, ман. на спринклерном стояке, в зависимости от высоты здания и типа системы.
- Промышленный пар (низкого давления): 15–150 фунтов на квадратный дюйм, ман., в линиях отопления и распределения технологического пара.
- Системы сжатого воздуха: 90–125 фунтов на квадратный дюйм, ман. для стандартного воздуха установки; до 200 фунтов на квадратный дюйм изб. для применений с высоким давлением.
- Нефте- и газопроводы: Линии электропередачи могут работать при давлении 500–1500 фунтов на квадратный дюйм или выше, что требует толстостенных труб и клапанов высокого класса.
- Гидравлические системы: Гидравлика мобильного оборудования обычно работает при давлении 2 000–5 000 фунтов на квадратный дюйм; некоторые высокопроизводительные системы достигают давления 10 000 фунтов на квадратный дюйм, ман.
Правильное считывание показаний датчика PSIG в каждой из этих сред требует понимания контекста процесса. Показание 0 фунтов на кв. дюйм, ман. на водопроводной трубе — это не то же самое, что показание 0 фунтов на кв. Всегда сопоставляйте показания PSIG с нормальным рабочим диапазоном системы. прежде чем делать выводы или вносить коррективы в любой клапан или компонент линии.
