Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ



ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ

Средства измерений могут с успехом использоваться в процессе измерений только тогда, ко­гда известны их метрологические свой­ства. Эти свойства описываются путем указания номи­нальных зна­чений тех или иных параметров — характеристик и допускаемых отклонений от них. Специфической метрологической характеристи­кой средств измерений является их погреш­ность. Сведения о по­грешностях средств измерений необходимы для оценки погрешно­стей изме­рений.

Показания измерительных приборов или других средств измере­ний всегда в большей или меньшей степени отличаются от действи­тельного значения измеряемой величины. Разность ме­жду показа­нием прибора ) и истинным значением измеряемой величины называется абсолютной погрешностью измеритель­ного прибора (средства измерений):

В связи с тем, что истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на прак­тике вместо него пользуются дейст­вительным значением измеряемой величины, т. е. значе­нием вели­чины, определенной по отсчетному устройству средства измерений, принятого за эта­лон, и выраженной в принятых единицах этой ве­личины.

Отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к истинному значению изме­ряемой им величины называется отно­сительной погрешностью и выражается в долях или про­центах измеряемой величины. На практике абсолютную погреш­ность обычно относят к показа­нию измерительного прибора. Относительная погрешность может быть использована в качест­ве одной из характеристик точности средства измерений.

Величина, равная по абсолютному значению абсолютной по­грешности и противополож­ная ей по знаку, называется поправ­кой к показанию прибора:

Для получения действительного значения измеряемой величины эта поправка должна быть алгебраически прибавлена к показанию прибора:

Метрологической характеристикой точности большинства тех­нических средств измере­ний являются пределы основной и допол­нительных погрешностей. Основной погрешностью на­зывается погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях, определяе­мых ГОСТами или другими техниче­скими условиями на средства измерений.

Под нормальными условиями применения средств измерений понимают условия их эксплуа­тации, при которых влияющие вели­чины (температура окружающего воздуха; давление окружающей среды, ее влажность; напряжение питания; частота тока; вибрации и т. п.) имеют нормальные значения или находятся в пределах нор­мальной области значений.

Дополнительной погрешностью называется погреш­ность средства измерений, вызывае­мая действием на него условий при отклонении их действительных значений от нормальных (нор­мативных) или при выходе за пределы нормальной области зна­чений.

Под пределами основной и дополнительной погрешностей пони­мают наибольшую (без учета знака) соответствующую погреш­ность средства измерений (изменение показаний), при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Пределы допустимых ос­новной и дополнительной погрешностей средств из­мерений устанавливаются в виде абсолют­ных и приведенных по­грешностей.

Средства измерений в зависимости от значения величины основ­ной приведенной погрешно­сти разбиваются на классы точности, ко­торые представляют собой число, равное наи­большему допустимо­му значению основной погрешности в процентах. При этой цифре индекс «процент» не указывается. Таким образом, цифра класса точности показывает значение, кото­рое не превосходит приведен­ная погрешность данного средства измерений при его использова­нии в этих условиях измерений.

Классы точности характеризуют свойства средств измерений в отношении точности, од­нако они не являются непосредственным по­казателем точности измерений, выполненных с помо­щью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и ус­ловий выполне­ния измерений.

 

5КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Измерительные преобразователи (или просто пре­образователи, или датчики) предназначены для получения сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, даль­нейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддаю­щейся непосредственному восприятию наблюдателем. Необходимо различать измерительные преобразователи и преобразовательные-элементы сложных измерительных приборов. Первые представляют собой средства измерений и обладают нормируемыми метрологи­ческими свойствами. Вторые не имеют самостоятельного метроло­гического значения и отдельно без того прибора, в который они входят, не применяются.

Измерительные преобразователи подразделяются на следующие основные группы:

1. Первичные — преобразователи, к которым подводится изме­ряемая величина. Эти преобразователи являются первыми в изме­рительной цепи и предназначены для первичного преобразования физической измеряемой величины в форму, удобную для дальней­шего использования.

2. Промежуточные — преобразователи, которые занимают в из мерительной цепи место после первичного преобразователя и пред­назначены для осуществления всех необходимых преобразований

(усиление, выпрямление, сглаживание и т. п.).

3. Передающие — преобразователи, которые предназначены для дистанционной передачи сигналов измерительной информации.

Преобразователи по виду потребляемой энергии и входных и выходных сигналов могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими, пневмоалектрическими, электропневматическими и др.

Измерительные приборы (или просто приборы) пред­назначены для получения сигнала измерительной информации (электрического, пневматического, оптического и др.) в форме, до­ступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Приборы подразделяются на аналоговые показания которых являются не­прерывной функцией измеряемой величины, и цифровые, показа­ния которых являются дискретными и представляются цифровой форме.

В зависимости от формы представления измерительной инфор­мации измерительные приборы подразделяются на следующие группы:

1. Показывающие — приборы, которые обеспечивают только отсчет показаний.

2. Регистрирующие — приборы, которые обеспечивают регист­рацию показаний. Эта группа включает два основных типа при­боров: самопишущие, в которых показания записываются в виде диаграмм, и печатающие, в которых показания записываются в ви­де цифр.

3. Интегрирующие — приборы, в которых измеряемая величина интегрируется по времени или другой независимой переменной.

4. Суммирующие — приборы, показания которых функциональ­но связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к прибору по разным каналам.

К измерительным приборам также относится большой ряд измерительных устройств, снабженных индукционными, фотооптическими или контактными уст­ройствами, или реле, обеспечивающими их использование в целях автоматического регулирования и управления


 

ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ

Термометрами расширения называются средства измерения температуры, действие которых осно­вано на использовании зависимости удельного объема вещества от температуры измеряемой среды, в которую оно помещено. К термометрам расширения относятся жидкостные, дилатометриче­ские, биметаллические и манометрические термометры.

Жидкостные термометры

Измерение температуры жидкостными термометрами расшире­ния основано на различии, коэффи­циентов объемного расширения: материала оболочки термометра и жидкости, заключенной в ней. В качестве рабочего вещества чаще всего используются ртуть или, этиловый спирт, в некоторых случаях — толуол, эфир, пентан и др. Оболочка термометров изготовляется из специальных термо­метри­ческих сортов стекла с малым коэффициентом расширения. При измерении высоких температур применяется кварц.

Жидкостные стеклянные термометры изготовляются в широком, ассортименте: технические, лабо­раторные, медицинские, сельскохо­зяйственное, гидрометеорологические и др. Специально для пище­вой промышленности выпускаются термометры, применяемые в хлебопечении, рефрижерато­рах, зерно- и овощехранилищах и т, п. Пределы измерения стеклянных термометров от-200 до +750оС>,.

В целях сигнализации и регулирования температуры широко применяются электроконтактные тер­мометры с постоянно впаянными контактами или с одним подвижным контактом, с помощью ко­торого осуществляется настройка термометра.

Биметаллические термометры

Действие биметаллических термо­метров, так же как я дилатометриче­ских, основано на использо­вании теп­лового расширения твердых тел — ме­таллов.

Биметаллические термометры (рис. VI.2) имеют чувствительными элемент в виде спиральной или плоской пружины, состоящей из двух пластин 1 и 2 из разных металлов, сваренных по всей длине. Внутренняя пластина 2 имеет больший коэффициент линейного рас­ширения, чем внешняя 1, поэтому при нагреве такая пружина рас­кручивается, при этом стрелка 3 перемещается. Ди­латометрическими и биметаллическими термо­мет­рами измеряется температура в пределах от -150 до +700 °С (погрешность 1—2,5%). Они ши­роко применяются в холодильных установках, бытовых холодильниках, кондиционерах и т. п.


МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Принцип действия этих термометров основан на использовании зависимости давления вещества при постоянном объеме от темпе­ратуры.

В зависимости от заполнителя (рабочего вещества) эти термометры подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные, имеющие аналогичное устройство. Прибор (рис. VI.3) состоит из термобаллона 1, капиллярной трубки 2, защищенной металлическим рукавом, и манометрической части, заключенной в специальном корпусе. Вся внутренняя полость системы прибора заполняется рабочим веществом. (Более подробно принцип действия манометрической части будет рассмотрен в следующей главе). При нагреве термобаллона увеличивает­ся объем жидкости или повышается давле­ние рабочего вещества внутри замкнутой термосистемы. Эти изменения воспринимаются манометриче­ской трубкой 5, которая через передаточный механизм, состоящий из тяги 7 и сектора 6, воздействует через зубчатое ко­лесо (трибку) 4 на стрелку прибора 3.

Диапазон измерения температур с помощью манометрических термометров от -120°С до +600°С Класс точности 1—2,5 При­боры имеют простое устройство, дешевы и надежны! Использу­ются они практически во всех отраслях пищевой промышленности как для технологического кон­троля, так и для автоматического регули­рования. В некоторых конструкциях приборов вместо маномет­риче­ской трубки в качестве воспринимающего элемента используются сильфоны (см. главу VII) Основным недостатком манометрических термометров является большая тепловая инерцион­ность, достигаю­щая 1,5 мин и более.

Газовые термометры. В этих приборах герметически замкнутая термосистема заполняется азо­том, аргоном или гелием. Начальное давление газа в термосистеме составляет 1—5 МПа.

Отклонения температуры окружающей среды от 20 °С (нормаль­ной градуированной темпера­туры) вызывают погрешность измере­ния:

Однако при правильно подобранном соотношении объема тер­мобаллона и суммарного объема ка­пилляра и манометрической трубки погрешности могут быть сведены к минимуму. При объеме термо­баллона, в несколько раз превышающем объем капилляра и манометрической трубки, погрешно­сти, от изменения температуры окружающей среды невелики.

Жидкостные термометры. Термосистема в этих приборах запол­няется ртутью или полиметилкси­локсановыми жидкостями, При по­вышении температуры жидкость в термобаллоне расши­ряется и за­ставляет перемещаться конец манометрической трубки. Избыточ­ный объем жидко­сти, вытесняемой из термобаллона (в м3),

Из формулы (VI.7) видно, что шкала жидкостных манометриче­ских термометров линейная. Благо­даря тому что жидкости, запол­няющие термосистему, обладают большой теплопроводностью, инер­ционность этих термометров ниже, чем газовых.

Конденсационные термометры. Термобаллон в этих термометрах обычно заполняется на 2/з объ­ема низкокипящей жидкостью — фрео­ном, метилхлоридом, ацетоном. При повышении температуры уве­личивается давление пара в термосистеме, которое через капилляр передаётся манометрической пружине. Однако изменение давления пара непропорционально изменению температуры, что явля­ется недостатком этого типа приборов, шкала которых нелинейная. Конденсационные приборы наибо­лее чувствительны, однако диапазон измерения их невелик: 0—200° С. На показания приборов влияют изменения атмосферного давления, но не влияют изменения темпе­ратуры окружающей среды.

Манометрические термометры выпускаются самых разнообраз­ных модификаций: показываю­щие, самопишущие, в различных корпусах, снабжаются соответствующими преобразователями (см. главу IV), регулирующими и сигнализирующими устройствами и т. п.


ЖИДКОСТНЫЕ МАНОМЕТРЫ

Принцип действия этих манометров основан на уравновешиваний измеряемого давления или разно­сти давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устройство и высокую точность из­мерения, широко применя­ются как лабораторные и поверочные приборы. В качестве з.апорных жидкостей применяются вода, спирт, маслй,^ ртуть. Компрессион­ные манометры, в которых для измере­ния абсолютного давления разреженного газа его подвергают пред­варительному сжатию ртутью,- применяются лишь в специальных случаШ. Жидкостные мано­метры разделяются на U-образные, коло­кольные и кольцевые.

U-образные манометры

Приборы U-образные — двухтрубные (рис. VII.1) и чашечные однотрубные -г- представляют со­бой стеклянную трубку 1, укрепленную на плате 3 со шкалой и залитую запорной жидкостью 2. Прин­цип и» действия основан на за­коне сообщающихся сосудов. Одно из колен трубки соединяется с объемом, в котором измеряется избыточное давление. Равнове­сие системы наступает в момент, когда гидростатическое давление столба жидкости уравнове­сит давление

Разность уровней определяется как сумма отсчётов по шкалам правого и левого коленПри измерении разности (перепада) давлений жидкостным дифференциальным двухтрубным манометром большее (плюсовое) дав­ление подается в одно из колен трубки, а меньшее (минусовое)—во второе. Разность уровней жидкости в плюсовом и минусовом коле­нах пропорциональна измеряе­мому перепаду давлений: Двухтрубным приборам присущ ряд погрешностей вследствие не­точности отсчета положения мени­ска жидкости, изменения температуры окружающей среды, явлений капиллярности и т. д. Большинство погрешностей может быть снижено введением соответст­вующих поправок. Недостат­ком двухтрубных жидкостных приборов является необходимость двух отсчетов, что приводит к увеличе­нию погрешности измерения.Однотрубные (чашечные) манометры представляют собой моди­фикацию двухтрубных, одно из ко­лен которых заменяется широким сосудом (чашечкой) (рис.VII.2). Под действием избыточного дав­ления уровень жидкости в сосуде понижается, а в трубке повыша­ется.Недостатком однотрубных приборов является погрешность, воз­никающая в результате пониже­ния уровня жидкости в сосуде на величину Н. Очевидно, что для таких приборов справедливо отно­шение

Колокольные манометрыКолокольные манометры (рис. VII.5) чаще всего используются для измерения перепадов давле­ний и разрежений. В этом приборе:колокол 1, подвешенный на посто­янно растянутой винтовой пружи­не 2, частично, погружен в разде­лительную жидкость 3 (трансфор­маторное масло), налитую в со­суд 4. При р\=рч колокол прибо­ра будет находитьсяв равновесии. При возникновении разности дав­лений (рх—р2) >'О равновесие сил нарушается и появляется подъем­ная сила, которая будет переме­щать колокол. При перемещении, коло­кола Пружина сжимается. Когда подъемная сила сделается-равной противодействующему уси­лию пружины, колокол займет Новое положение равновесия, пе­реместившись на высоту И.

Измеряемая разность давле­ний {p1-p2) и значение Н связа­ны зависимостью

Из формулы (VI 1.22) видно, что изменением жесткости пружи­ны и внутренней площади коло­кола можно изменять пределы, изме­рения прибора и его чувствительность.Перемещение Н колокола может быть преобразовано в сигнал измерительной информации с помо­щью одного из преобразователей, описанных в главе IV. Выпускаемые колокольные дифманометры снабжены дифференциально-трансформаторными или ферродинамическими преобразовате­лями и предназначены для измерения пе­репадов давлений в пределах от 0 до 1000 Па при максималь­ном рабочем давлении до 0,25 МПа, классы точности 1—2,5.


ДЕФОРМАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ

Принцип действия деформационных манометров основан на ис­пользовании деформации чувстви­тельных элементов или развивае­мой ими силы под действием измеряемого давления среды, преоб­разующих давление в пропорциональное перемещение или усилие. Таким образом, в деформаци­онных приборах измеряемое усилие F (в Н) уравновешивается механическими напряже­ниями в материале чувствительного элемента,В качестве чувствительных элементов широко применяются мем­браны (жесткие или вялые), силь­фоны и трубчатые манометриче­ские пружины.Отечественным приборостроением выпускается большая группа измеритель­ных преобразовате­лей давления, в которых используются унифицированные сиг­налы ГСП: преобразователи с силовой и магнитной компенсацией, с дифференциальными трансформаторами, ферродинамические и др.

Мембранные манометры

В качестве чувствительных элементов в этих манометрах исполь­зуются жесткие или вялые (мяг­кие) мембраны. Жесткие мембраны представляют собой упругие чувствительные элементы в виде эла­стичных пластин, изготовляе­мых из специальных сортов стали или бронзы, воспринимаю­щих изме­ряемое давление и преобразующих его в пропор­циональное перемещение или усилие. Вялые мем­браны изго­товляются из мягких материа­лов— прорезиненной ткани, специальной резины и т. п., при этом сила, возникающая на мембране, уравновешивается дополнительным упругим эле­ментом (чаще всего пружиной) или устройством обратной связи. Жесткие мембраны применяются в виде пло­ских или гофрированных дисков, а также в виде мембранных коробок, образованных двумя соединен­ными между собой гофрированными мембранами (рис. VII.7). Мембранный показывающий манометр (рис. VII.8) состоит из мембранного измерительного блока 3, состоящего из двух мем­бранных коро­бок^ соединенных между собой, и передающего меха­низма /, с помощью которого перемещение цен­тра верхней мембран­ной коробки передается стрелке показывающего устройства (на рис. VII.8 не пока­зана). Пружина 2 служит для выбора люфтов в механизме.

В мембранном дифманометре с дистанционной передачей пока­заний на расстояние (рис. VII.9) дав­ление измеряемой среды под­водится к прибору по импульсным трубкам. В плюсовой и минусо­вой камерах дифманометра помещены две одинаковые мембранные коробки 1 я 2, образованные из сварен­ных между собой гофриро­ванных мембран. Коробки укреплены в разделительной диафрагме, которая зажата между крышками корпуса 5. Внутренние полости мембранных коробок заполнены дис­тиллированной водой и сооб­щаются через отверстие в диафрагме. С центром верхней мембраны связан сердечник 3 индукционного преобразователя 4\ преобразую­щего перемещение в электриче­ский сигнал, подаваемый на вторичный прибор. При изменении перепада давления мембранные ко­робки деформируются, подвижные центры их перемещаются и вода перетекает из одной коробки в другую. Величина перемещения подвижного центра верхней коробки и соединенного с ним сердеч­ника зависит от параметров коробки и разности давлений снаружи и внутри коробки. Деформация мембран продолжается до тех пор, пока силы, вызванные перепа­дом давления, не уравновесятся упру­гими силами мембранных коробок. В случае превышения расчет­ной разности давлений коробка, находящаяся в зоне более высокого давления, сжимается до соприкосно­вения мембран и вся жидкость перетекает из нее во вторую коробку. Объемы коробок рассчиты­ваются так, что каждая из них мо­жет вместить весь объем жидкости без перенапряжений и без, возникновения остаточных деформа­ций.

Для снижения влияния расширения жидкости в коробках вслед­ствие изменения температуры ниж­няя коробка имеет несколько меньшую жесткость, чем верхняя. Следовательно, при изменении температуры окружающей среды изменяется в основном объем нижней коробки, что практически не отражается на показаниях прибора/ Подобные мембранные дифманометры изготовляются на пере­пады давлений от 1,6 до 630 кПа и на рабочее давление среды до 25 МПа. Класс точности приборов 1; L.5.1

Дифманометр с вялой мембраной (рис. VII. 10.) предназначен для непрерывного преобразования разности, давлений газа или жидкости в электрический сигнал дистанционной передачи элек­три­ческой аналоговой ветви ГСП. Измеряемая разность давлений под­водится к плюсовой и минусовой камерам измерительного блока 2 с мембраной 1, с помощью которой преобразуется в пропорциональ­ное ей усилие. Мембрана представляет собой резинотканевый одногофровый диск сжестким цен­тром. Усилие, развиваемое на мем­бране, с помощью рычага 3 с одногофровой мембраной вывода 4 передается на рычажный передаточный механизм электросилового преобразователя 5. Подобные дифманометры выпускаются на пере­лады давлений от 0,16 до 6,3 кПа и на предельное рабочее давле­ние 0,25 и 1 МПа. Класс точности 1 и 1,5.

Сильфонные манометры

В сильфонных манометрах в качестве чувствительных элемен­тов используются сильфоны, пред­ставляющие собой тонкостенную металлическую трубку с поперечной гофрировкой. Некоторые типы сильфонов изготовляются с винтовой пружиной, вставляемой внутрь, что несколько расширяет диапа­зон их применения вследст­вие уменьшения влияния гистерезиса и нелинейности.

Сильфоны бывают однослойные (рис. VII.11) и многослойные различных диаметров, длины и с раз­личным числом гофр. Обычно диаметр сильфонов 12—100 мм, длина 13—100 мм, число гофр 4— 24. Рабочий ход сильфонов 2,8—21 мм.Сильфонный пневматический тягонапоромер (рис. VII.12) пред­назначен для непрерыв-ного преоб­разования давления или разреже-нйХ в пропорциональный пневматический сигнал дистанцион­ной пе­редачи. Принцип действия прибора основан на пневматической си­ловой компенсации.В сильфонном дифманометре с электросиловой системой дис­танционной передачи ГСП (рис. VII. 13) измеряемый перепад давле­ния подводится к плюсовой и минусовой камерам измерительного блока 9 с основанием 4, к которому крепятся сильфоны 7 и 8. Силь­фоны соединены также с клапа­нами 2 и 5. Пружина 6 служит для того, чтобы эти клапаны произвольно не сближались при нормаль­ной работе измерительного блока.

Внутренняя полость измерительного блока, образованная силь-фонами и основанием 4, заполня­ется кремнийорганической жидко­стью, которая при изменении температуры измеряемой среды, под-, водимой к блоку 9, изменяет свой объем, что ведет к изменению давления, воспринимае­мого компенсационным сильфоном 1.

При нормальных условиях работы измерительного блока клапа­ны 2 и 5 открыты. При перегрузке со стороны плюсовой или мину­совой камеры один из клапанов закрывается, что предохраняет силь­фоны от разрушения. При нарушении герметичности мембраны вывода 3 одновременно закрываются оба клапана, предохраняя оба сильфона от разрушения и обеспечивая защиту от выброса наружу изме­ряемой среды.

Преобразование изменения разности давлений, подводимого к блоку 9, в электрический сигнал осуществляется с помощью систе­мы рычагов и унифицированного электросилового преобразователя ГСП, показанного на рис. VII. 13 вверху. Подобные дифманометры предназначены для использования в широком диапазоне измерений разности давлений от 4 до 25 кПа при рабочем давлении 10— 40 МПа. Класс точности приборов 1; 1,5.

МЕХАНИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Уровнемеры и сигнализаторы этой труппы получили широкое распространение в пищевой про­мышленности благодаря простоте, надежности и низкой стоимости. К группе механических уров­неме­ров относятся средства измерений, основанные на использовании механического силового воздейст­вия уровня измеряемого материа­ла на, их чувствительный элемент. К механическим отно­сятся по­плавковые (наиболее распространенные), мембранные и контакт­но-механические, а также виб­рационные приборы.


Поплавковые уровнемеры Существует большое разнообразие типов и модификаций по­плавковых уровнемеров и сигнализато­ров, различающихся конст­рукцией, характером измерения (непрерывное или дискретное), пределами измерения, условиями применения, системой дистанци­онной передачи и т. п. Принцип их действия основан на использо­вании перемещения поплавка, плавающего на поверхности жид­кости. Это перемещение механиче­ски или-с помощью системы ди станционной передачи (механической, пневматической, электриче­ской, частотной и др.) переда­ется к измерительной части прибора. На рис. IX. 1 приведена структурная схема поплавкового уров­неме­ра, положенная в основу многих промышленных приборов, приме­няемых для измерения уровня жидкостей.

Изменение уровня жидкости в емкости определяется с помощью поплавка 1, плавающего на ее по­верхности. Движение поплавка пе­редается с помощью троса или мерной ленты 2, перекинутой че­рез ролики 3 и 4, на мерный шкив 6, на оси которого укреплена стрел­ка 5, показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной. Поплавковые приборы также широко применяются в качестве сиг­нализаторов и реле предельных значе­ний уровня неагрессивных или слабоагрессивных некристаллизующихся, а также неналипаю­щих жидкостей.

Мембранные уровнемеры Мембранные сигнализаторы уровня применяются для измерения уровня зерна и других сыпу­чих неслеживающихся материалов. В мембранном сигнализаторе уровня зерна (рис. IX.2), крепящего­ся к стенке бункера, усилие давле­ния зерна воздействует на гиб­кую мембрану 1 из прорезиненной ткани с жестким металлическим диском 2 и перемещает ее, преодолевая усилие пружины 3. Это перемещение приводит к переклю­чению электрических контактов. Микропереключателя 4, находящегося, внутри корпуса 5. Срабатывание контактов происходит при высоте слоя пшеницы над мембраной около 150 мм.

 

 

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления-столба жидкости или выталки­вающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли ши­рокое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры и: дифманометры.

Буйковые уровнемеры Принцип действия буйковых уровнемеров основан на изменении выталкивающей силы, действую­щей на буек, который погружен в жидкость и удерживается в ней в заданном положении с помощью какой-либо внешней силы. В качестве этой силы используется упру­гая сила пружины или скручивающейся торсионной трубки. В буй­ковых уровнемерах, входящих в систему ГСП, уравновеши­вающей: силой является усилие обратной связи, развиваемое силовым ме­ханизмом обрат­ной связи — электрическим или пневматическим.

В буйковом уровнемере с электрическим уравновешиванием (рис. IX.6) чувствительный элемент - буек 10, находящийся в жидкости, подвешен к рычагу 9, который через уплотнительную мембрану 11 выведен наружу и соединен системой рычагов с устройством обратной связи. Начальная масса буйка уравновешивается специальным грузом 8, находящимся на плече дополнительного уравновеши­вающего рычага. Усилие от рычага 9 передается через Т - образный рычаг 3, подвижную опору 2 и Г - образный рычаг 4 к индикатору рассогласова­ния 5 дифференциально-трансформа­торного типа. Электрический сигнал рассогласова­ния усиливается и приводится к нормализованному виду lвых усилителем 7, откуда он поступает в линию связи и устройство обратной связи 6, с по­мощью которого создается усилие, через систему рыча­гов уравновешивающее выталкивающее усилие жидкости, которое действует на буек 10. Пру­жина 1 является корректором нуля при настройке прибора. Выпускается большая номенклатура буйковых уровнемеров, сигнализаторов и регуляторов с механической, пневматической и электрической системами дистанционной пере­дачи. Так, например, группа уровнемеров типа УБ рассчитана на 19 пределов измерения в диапазоне от 0—20 мм до 0—16 м и насчитывает 48 типоразмеров. Класс точности приборов 1 и 1,5. Предельно допусти­мое рабочее избыточное давление 10 МПа.

Пьезометрические уровнемеры. Уровнемеры, основанные на принципе гидростатического изме­рения уровня жидкости путем проду­вания с малой скоростью воз­духа через открытую с одного конца трубку, опущенную в резер вуар, называются пьезометрическими, или барботажными. Уровне­мер (рис. IX.7) состоит из опус­каемой в резервуар трубки 1, к ко­торой присоединяется манометр 5 для измерения давления возду­ха в трубке р, а следовательно, и статического напора жидкости, пропорционального высоте столба жидкости Н над выходным от­верстием трубки, т. е. Сжатый воздух подается от компрессора через фильтр 4 и ре­дуктор 3, служащий для регули­ровки подачи воздуха через трубку. Для контроля подачи воздуха служит визуальное контрольное уст­ройство 2.Подобные приборы могут с успехом использоваться для измере­ния уровня агрессивных, загрязнен­ных и быстрокристаллизующихся жидкостей и обеспечивают точность измерения ±1,5% при по­стоянной плотности раствора (жидкости).

Уровнемеры-манометры и дифманометры. К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основан­ные на измерении давления, кото­рое создается столбом жидкости. Это давление, определяемое согласно формуле (IX.2), измеряется с помощью манометров.

Уравнение (IX.2) показывает возможность измерения уровня путем опреде­ления гидростатиче­ского давления жидкости. Известны два основных варианта измерения уровня с помощью маномет­ров: путем установки специального чувст­вительного элемента внутри емкости, в которой произво­дится измерение, и путем .подключения манометра к сливному трубопроводу. Между манометром и жид­костью, находящейся в резервуаре, устанавливается разделительная мембрана (чаще всего резино­вая). На этом принципе построен прибор для измерения уров­ня вина, состоящий из резиновой камеры, соединительной полиэтиленовой трубки и манометра, отградуированного в единицах измере­ния уровня. Погрешность таких приборов достигает ±4%, что для технических целей вполне прием­лемо. Для измерения уровня жидкости, находящейся под давлением (например, уровня воды в бараба­нах паровых котлов), широко применяются гидростатические уровнемеры, основанные на прин­ципе измерения разности давлений двух столбов жидкости с по­мощью дифманометрон. Подобные уровне­меры обеспечивают доста­точно высокую точность измерения, однако необходимо иметь в виду влия­ние на нее изменения плотности жидкости, что должно быть учтено при градуировке приборов. Дифма­нометры-уровнемеры могут применяться также для измерения уровня жидкостей, находя­щихся в открытых сосудах или под вакуумом.


 

3 Широкое внедрение в пищевую промышленность автоматизации технологических процессов, основанное на использовании различных технических средств, явилось предпосылкой создания и внед­рения ГСП.ГСП разработана с целью наиболее экономически целесообраз­ного решения проблемы обеспечения техниче­скими средствами ав­томатических систем контроля, регулирования и управления техно­логическими процессами различных отраслей народного хозяйст­ва. В настоящее время ГСП определяет направления разви­тия оте­чественного приборостроения,, требования к которому непрерывно возрастают как по номенклатуре изделий, так и по их качественным показателям.В основе построения ГСП лежат определенные системотехни­ческие принципы, направленные на создание системы универсаль­ных технических средств автоматизации, которые могут быть сфор­мулированы следую­щим образом:

разделение приборов и средств автоматизации по функциональ­ным признакам на основе типизации сис­тем автоматизации;

минимизация номенклатуры с учетом более полного удовлетво­рения потребностей отраслей народного хо­зяйства путем создания параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации;

блочно-модульное построение изделий ГСП на основе типовых унифицированных блоков и модулей;

агрегатированное построение сложных устройств на основе ти­повых унифицированных блоков и прибо­ров;

совместимость приборов и средств автоматизации ГСП при ра­боте в автоматических системах контроля, ре­гулирования и управ­ления. Эта совместимость обеспечивается путем унификации сигна­лов между электриче­скими, пневматическими и гидравлическими приборами, конструктивных и присоединительных разме­ров, а так­же технических и эксплуатационных требований к ним.По функциональным признакам (или назначению) изделия ГСП разделяются на следующие группы уст­ройств:1—для получения информации о состоянии процессов;2 — для приема, преобразования и передачи информации по ка­налам связи;3 — для преобразования, хранения и обработки информации и формирования команд управления;4 — для использования командной информации в целях, воздей­ствия на процесс, т. е. исполнительные уст­ройства.

По виду энергии, используемой для питания устройств и форми­рования сигналов, ГСП подразделяется на несколько больших






Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 173; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.183 с.) Главная | Обратная связь