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.

5 КЛАССИФИКАЦИЯ 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 +750^оС>,.

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 манометры Колокольные 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 l_вых 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

групп, так называемых ветвей: электрическую, пневматическую, гидравлическую, а также ветвь приборов и устройств, работающих без источников вспомогательной энергии.В системах автоматизации управления сложными технологическими процессами применяются, как правило, одновременно технические устройства и приборы всех ветвей. Связь электрических, пневматических и гидравлических устройств и приборов между собой осуществляется с помощью специальных преобразователей сигналов.Создание параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации значительно сокращает номенклатуру ГСП.При конструировании устройств ГСП принят блочно-модульный принцип построения изделий. Его применение делает изделия более универсальными, позволяет использовать при их разработке рациональный минимум конструктивных элементов. Вместе с тем использование этого принципа позволяет легко и просто заменять отдельные унифицированные блоки и модули устройств при необходимости, т. е. повышает их ремонтопригодность и расширяет круг решаемых ими задач.Агрегатирование является эффективным средством унификации и достижения универсальности средств ГСП, обеспечивающих построение сложных централизованных и телемеханических автоматических и автоматизированных систем контроля, регулирования и управле

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒