Измерительные приборы с одновитковой трубчатой пружиной.

Эти приборы предназначены для измерения избыточного давления и разрежения неагрессивных жидких и газообразных сред.

Приборы этого типа выпускаются только показывающие в обыкновенном, виброустойчивом, антикоррозионном, пыле-, брызго- и взрывозащищенном исполнениях.

Для передачи перемещения свободного конца деформационно­го ЧЭ к указателю манометра используют секторные и рычажные передаточные механизмы. С помощью передаточного механизма перемещение свободного конца трубчатой пружины в несколько градусов или миллиметров преобразуется в угловое перемещение стрелки на 270—300°.

Рычажный передаточный механизм применяется в тех случаях, когда от манометра не требуется высокая точность измерения и он подвергается вибрации. Секторный передаточный механизм приме­няется в образцовых при­борах и в приборах, где по условиям эксплуатации исключена вибрация.

На рис. 4.4 показана конструкция манометра с секторным передаточным механизмом. Прибор со­стоит из трубчатой пру­жины 5, один конец кото­рой впаян в отверстие держателя /, а другой (подвижный) конец на­глухо запаян и несет на себе наконечник 10. По­лость пружины связана с измеряемой средой через канал в держателе 1, снабженном радиальным штуцером 14. Держатель прибора оснащен платой 2, на которой монтируется трибко-секторный меха­низм. Последний включа­ет зубчатое колесо (трибку) 8 и зубчатый сектор 9. Для исключения люфта в передаточном механизме используется спиральная пружина 7, один конец которой с помощью штифта крепится на оси трибки, а другой — к колонке 6, укрепленной на плате 2. К хвостовику сектора 9 с помощью винта 12 крепится тяга 11. Посредством тяги перемещение свободного конца пружины передается зубчатому сектору, который имеет ось вращения 13. Вращение зубчатого сектора передается трибке, на оси которой насажена стрелка 4 отсчета показаний на шкале 3. Шкала манометра равномерная, так как перемещение свободного конца пружины пропорционально измеряемому давлению. Регулировка хода стрелки производится винтом 12.

Вакуумметр с одновитковой трубчатой пружиной конструктивно идентичен рассмотренному манометру. Отличие состоит только в шкале и направлении перемещения стрелки. В вакуумметрах перемещение стрелки можно происходить как по часовой стрелке, так и против. Отличительной особенностью мановакуумметра является шкала, которая выполняется с нулем в средней части. Шкала, расположенная слева от нуля, служит для измерения вакуума, а шкала, расположенная справа, - для измерения избыточного давления.

Диапазоны измерений манометров от 0—0, 1 МПа до 0—10³ МПа; вакуумметров — от -- 0, 1 до 0 МПа. Классы точности приборов: 0, 4: (0, 5): 0, 6; 1, 0; 1, 5 (1, 6); 2, 5; 4.

Наряду с рассмотренными приборами, ocнащенными одинаковой трубчатой пружиной, в практике измерения давления и разрежения пoлучили широкое распространение манометры и вакуумметры, снабженные электроконтактными сигнализирующими устройствами. Эти средства измерений давления получили название электроконтактных. Класс точности электроконтакных манометров и вакуумметров 1, 5.Погрешность срабатываний сигнализирующего устройства ±2, 5%.

Измерительные приборы с многовитковой трубчатой пружин*

Благодаря большому числу витков перемещение свободного конца многовитковой трубчатой пружины и развиваемые ею усилия до­стигают значений, позволяющих осуществлять показания и запись измеряемого давления или разрежения. На рис. 4.5 показана схе­ма манометра с многовитковой трубчатой пружиной.

Измеряемое давление через штуцер / по капилляру 8 подается во внутреннюю полость многовитковой трубчатой пружины 7. Один конец пружи­ны прикреплен к кронштейну 6, а другой — соединен с осью 9. Под действием давления пружина раскручивается, что сопровождается вращением оси 9 и находящегося на ней рычага 10, вращение которого через тягу 13 передается рычагу 4, находящемуся на одной оси 5 со стрелкой 3. На конце стрелки укреплено перо 14, перемещающееся по дисковой диаграмме 2, вращение которой осуществ­ляется электродвигателем или часовым механизмом. Для регули­ровки размаха стрелки предусмотрен ползун 11 с винтом 12. Класс точности показывающих и самопи­шущих приборов с много­витковой трубчатой пру­жиной 1, 0; 1, 5. Диапазоны измерений манометров от 0—0, 6 МПа до 0 — 160 МПа; вакууммет­ров—от —0, 06—0 МПа до -0, 1—0 МПа.

Измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом.

Приборы этого типа пред­назначены для измерения избыточного давления, разрежения и разности давлений. Их выполняют показывающими и само­пишущими. Схема само­пишущего сильфонного манометра показана на рис. 4.6. Измеряемое дав­ление через штуцер 11 по­дается в камеру 10, где расположен деформаци­онный чувствительный элемент — сильфон 9. Для Увеличения жесткости сильфона внутри него расположена винтовая пружина 8. Под действием давления сильфон деформируется и дно его поднимает шток 7, жестко связанный с двухплечим рычагом 6, последний через систему рычагов 5, 4, 3 поворачивает ось 12 и укрепленный на ней П-образный рычаг 2. К П-образному рычагу прикреплена стрелка / с пером. Запись измеряемого давления производится на дисковой диаграмме, привод которой осуществляеется с помощью синхронного двигателя или часового механизма Верхний предел измерений сильфонных приборов ограничен давлениями 0, 025—0, 4 МПа. Классы точности сильфонных манометров избыточного давления, вакуумметров и мановакуумметров: 1, 5; 2, 5.

Для измерения разности давлений и расхода жидких и газообразных сред широкое применение получили сильфонные дифманометры. На рис. 4.7 показана схема сильфонного дифмaнoмeтpaj

 

Под действием измеряемого перепада давления рабочий сильфон 1 расположенный в плюсовой камере (камера, в которую подается большее давление), сжимается, что приводит к вытеснению рабочей жидкости, заполняющей внутреннюю полость дифманометра во внутреннюю полость рабочего сильфона 4. Деформация сильфонов вызывает перемещение штока 2 и изменение натяга противодействующих пружин 5. Перемещение штока прекращается, когда усилие деформации сильфонов уравновешивается усилием натяга противодействующих пружин. В процессе перемещения штока 2 последний поворачивает рычаг 3 против часовой стрелки, который закручивает торсионную трубку 6. Одновременно с торсионной трубкой поворачивается ось 7, жестко связанная с рычагом 8. Перемещение рычага 8 передается оси 9, на которой укреплена стрелка 10.

С целью исключения влияния изменения температуры окружающего воздуха на показания прибора последний снабжен температурным компенсатором, выполненным в виде трех дополнительны гофр 14. Внутренние полости термокомпенсатора и сильфона соединены между собой отверстиями в разделительном стакане 13.

В процессе термокомпенсации жидкость из полости термоком­пенсатора перетекает в полость рабочего сильфона. Резиновые кольца 11 служат для герметизации полостей рабочих сильфонов, когда один из сильфонов находится под воздействием односторонней перегрузки. Это позволяет предохранить сильфоны от разру­шения. Клапан 12 регулирует скорость перетекания жидкости из полостей рабочих сильфонов и тем самым степень успокоения ука­зателя прибора. Для передачи на расстояние показаний сильфон­ных дифманометров последние оснащаются преобразователями П перемещения в унифицированный токовый или пневматический сиг­нал. Подробно устройство и работа преобразователей рассмотре­ны в гл. 5. Предельные номинальные перепады давлений состав­ляют 0, 0063—0, 25 МПа. Предельное допустимое рабочее избыточ­ное давление: 6, 3; 16 и 32 МПа. Классы точности сильфонных по­казывающих и самопишущих дифманометров 1, 0 и 1, 5.

Измерительные приборы с мембранным чувствительным эле­ментом. Эти приборы предназначены для измерения атмосферного и избыточного давлений и разрежения. Из-за малости усилий, раз­виваемых деформационным чувствительным элементом, мембран­ные приборы выпускаются в основном показывающими. Принцип действия приборов состоит в преобразовании измеряемого давле­ния или разрежения в перемещение жесткого центра мембранного чувствительного элемента, которое с помощью передаточного трибко-секторного механизма преобразуется во вращательное движе­ние указателя. Максимальный диапазон измерений мембранных манометров 0—2, 5 МПа, вакуумметров — от -0, 1 до 0 МПа. Клас­сы точности приборов 1, 5 и 2, 5. Кроме рассмотренных приборов выпускаются показывающие мембранные тягомеры, напоромеры и тягонапоромеры классов точности 1, 5; 2, 5.

 

 

§ 4.5. Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования

 

Выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, разли­чаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразования перемещения чувствительного элемента в сигнал измерительной ин­формации широко применяются индуктивные, дифференциально-трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и другие преоб­разовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими преобразовательными эле­ментами.

Индуктивные измерительные преобразователи давления. На рис. 4.8, а показана схема измерительного преобразователя давления, оснащенного преобразовательным элементом индуктивного типа. Мембрана /, воспринимающая давления, является подвижным якорем электромагнита 2 с обмоткой 3. Под действием измеряемого давления мембрана / перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного преобразовательного

элемента. Если пренебречь активным сопротивлением катушки, магнитными потоками рассеяния и потерями в сердечнике, индуктивность L преобразовательного элемента можно определить по формуле

, (4.20)

где W — число витков катушки; l_c, S_c — длина и площадь поперечного сечения ферромагнитного сердечника; d — длина воздушного зазора; (.m_с, m₀ — магнитная проницаемость сердечника и воздуха S — площадь поперечного сечения воздушного участка магните провода.

В процессе измерения величина , поэтому выражение (4.20) можно представить как

. (4.21)

Принимая во внимание, что величина деформации мембраны пропорциональна измеряемому давлению:

d=k₁ P, (4.22J

преобразуем уравнение (4.21) к виду

. (4.22

Уравнение (4.23) представляет собой статическую характери­стику измерительного преобразователя давления индуктивного типа.

Измерение L осуществляется обычно мостами переменного то­ка или резонансными LC-контурами. При давлениях 0, 5—1, 0 МПа толщина мембраны 0, 1—0, 3 мм, а при давлениях 20—30 МПа — 1, 3 мм. Рабочее перемещение мембраны составляет сотые доли миллиметра.

Основная погрешность индуктивных преобразователей давления ±(0, 2—5)%, постоянная времени (2, 2—3) 10^-4 с.

Дифференциально-трансформаторные измерительные преобра-зователи давления. Измерительный преобразователь давления дифференциально-трансформаторного (ДТ) типа (рис. 4.8, б) со­держит деформационный чувствительный элемент 1 и ДТ-преобразовательный элемент 2. Преобразовательный элемент представля­ет собой каркас из диэлектрика, на котором размещены катушка с первичной обмоткой 7, состоящей из двух секций, намотанных согласно, и двух секций 4, 5 вторичной обмотки, включенных встречно. Внутри канала катушки расположен подвижный сердеч­ник 6 из магнитомягкого материала, связанный с пружиной 1 тя­гой 3.

К выходу вторичной обмотки подключен делитель, состоящий из регулируемого R₁ и постоянного R₀ резисторов. Делитель ис­пользуется при настройке преобразователя на заданный диапазон.

Путем изменения сопротивления R₁ можно изменять пределы измерений на ±25%.

Формирование выходного сигнала ДТ-преобразовательного эле­мента осуществляется следующим образом. При протекании по первичной обмотке тока I₁ возникают магнитные потоки, пронизы­вающие обе секции вторичной обмотки и индуцирующие в них ЭДС e₁ и e₂. Значения этих ЭДС связаны с взаимными индуктивностями M₁ и М₂ между первичной обмоткой и каждой из секций вторичной обмотки соотношениями:

; , (4.24)

где f — частота тока I₁.

При встречном включении обмоток секций 4 и 5

, (4.25)

где М — взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмотками.

Для унифицированного ДТ-преобразовательного элемента, имеющего во вторичной обмотке резисторы R₁ и R₂, выходной сиг­нал U_вых определяется взаимной индуктивностью M_вых между пер­вичной обмоткой и выходной цепью и может быть представлен в виде

. (4.26)

Величина М_вых связана с перемещением d сердечника 6 зависимостью

, (4.27)

где M_max — максимальное значение взаимной индуктивностимежду первичной обмоткой и выходной цепью преобразователя, соответствующее максимальному d_max перемещению сердечника.

Решая совместно уравнения (4.26) и (4.27), получим статическую характеристику унифицированного ДТ-преобразователя перемещения:

. (4.28)

В настоящее время разработаны ДТ-преобразовательные элементы с полным ходом сердечника 1, 6, 2, 5 и 4 мм. Преобразовать ли имеют унифицированный сигнал в виде напряжения переменного тока, изменяющегося в диапазоне -1 ¸ 0 ¸ +1 В. Знак «минус» указывает на изменение фазы сигнала. Указанным значения выходного сигнала соответствуют изменения взаимной индуктивности ДТ-преобразовательного элемента -10¸ 0¸ 10 мГн.

Преобразование измеряемого давления в электрический сигнал U_вых рассматриваемым преобразователем давления осуществляется путем преобразования давления в деформацию (перемещение ЧЭ, жестко связанного с сердечником 6, и последующего преобразования перемещения сердечника 6 в электрический сигнал ДТ- преобразовательным элементом. Статическая характеристика преобразователя давления ДТ-типа может быть получена путем совместного решения уравнения (4.28) и уравнения

, (4.29)

где d - деформация ЧЭ; k—коэффициент преобразования.

Преобразователи давления ДТ-типа работают в комплекте дифференциально-трансформаторными вторичными приборами. Классы точности ДТ-преобразователей давления 1, 0 и 1, 5.

Для измерения перепада давления разработаны мембранные дифманометры с ДТ-преобразовательным элементом, осуществляющим преобразование перемещения мембранного блока в сигнал измерительной информации. Классы точности преобразователей перепада давления 1, 0 и 1, 5. Время установления выходного сигнала не более 1 с.

Емкостные измерительные преобразователи давления. Схема измерительного преобразователя давления, оснащенного емкостным преобразовательным элементом, приведена на рис. 4.8, в. Измеряемое давление воспринимается металлической мембраной 1, являющейся подвижным электродом емкостного преобразовательного элемента. Неподвижный электрод 2 изолируется от корпуса с помощью кварцевых изоляторов. Зависимость емкости С преобра­зовательного элемента от перемещения d мембраны 1 имеет вид

, (4.30)

где e — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей меж­электродный зазор; S — площадь электродов; d₀ — расстояние между электродами при давлении, равном нулю.

Для преобразования С в сигнал измерительной информации обычно используют мосты переменного тока либо резонансные LC-контуры. Емкостные преобразователи давления применяют для из­мерения давления до 120 МПа. Толщина мембраны 0, 05-1 мм. Преобразователи давления данного типа используются для преоб­разования быстро изменяющихся давлений. Постоянная времени преобразователя ^10-4 c. Основная погрешность ± (0, 2—5) %.

Тензорезисторные измерительные преобразователи давления. Измерительные преобразователи давления, оснащенные преобразо­вательными элементами тензорезисторного типа (от лат. tendere — натягивать) получили название тензорезисторных измерительных преобразователей давления. Преобразователи давления этого вида представляют собой деформационный ЧЭ, чаще всего мембрану, на которую наклеиваются или напыляются тензорезисторы. В ос­нове принципа работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, суть которого состоит в изменении сопротивления проводников и полупроводников при их деформации. Связь между изменением сопротивления тензорезистора и его деформацией устанавливается соотношением

, (4.31)

где DR/R — относительное изменение сопротивления тензорезисто­ра; k_t, —постоянный коэффициент, определяемый материалом тен­зорезистора; Dl/l — относительное изменение длины тензорези­стора.

Получили распространение проволочные и фольговые тензоре­зисторы, изготавливаемые из проводников типа манганина, нихро­ма, константана, а также полупроводниковые тензорезисторы, из­готавливаемые из кремния и германия р- и n-типов. Сопротивле­ние тензорезисторов, изготавливаемых из проводников, составляет 30—500 Ом, а сопротивление полупроводниковых тензорезисторов от 5*10^-2—10 кОм.

Совершенствование технологии изготовления полупроводниковых тензорезисторов создало возможность изготавливать тензоре­зисторы непосредственно на кристаллическом элементе, выполнен­ном из кремния или сапфира. Упругие элементы кристаллических материалов обладают упругими свойствами, приближающимися к идеальным. Сцепление тензорезистора с мембраной за счет мо­лекулярных сил позволяют отказаться от использования клеющих материалов и улучшить метрологические характеристики преобразователей

. На рис. 4.9, а показана сапфировая мембрана 3 срасположенными на ней однополосковыми тензорезисторами р-типа с положительной / и отрицательной 2 чувствительностями. Положительной чувствительностью обладает тензорезистор, у которого отношение DR/R> 0, если же DR/R< 0—чувствительность отрицательна. Структура однополоскового тензорезистора приведена на рис. 4.9, б. Здесь 1—тензорезистор; 2-защитное покрытие; 3 - металлизированные токоведущие дорожки; 4 — упругий элемент преобразователя (сапфировая мембрана). Тензорезисторы можно располагать на мембране так, что при дедеформации они будут иметь разные по знаку приращения сопротивления. Это позволяет создавать мостовые схемы (cм гл. 6), в каждое из плеч которого включаются тензорезисторы с соответствующим значением DRIR и даже термокомпенсационные элементы.

На рис. 4.10, а показана схема тензорезисторного измерительного преобразователя разности давления. Мембранный тензомодуль 4 представляет собой металлическую мембрану, к которой сверху припаяна сапфировая мембрана с напыленными четырьмя кремниевыми тензорезисторами, образующими плечи неравновесного моста (см. гл. 6). Тензомодуль закреплен на основании 2 и отделен от измеряемой среды двумя разделительными металлическими мембранами 1 н 3. Замкнуть полости между тензомодулем и мембранами заполнены полиметилсилоксановой жидкостью.

Измеряемая разность давлений Р₁-P₂ воздействует на тензомодуль через указанные мембраны и жидкость. Через герметичные выводы 5 тензомодуль подключается к встроенному электронному устройству 6. С помощью этого устройства изменение сопротивления тензорезисторов преобразуется в унифицированный токовый выходной сигнал (0—5, 0—20 или 4—20 мА), который передается по искробезопасной двухпроводной линии дистанционной передачи к блоку питания 7. Последний устанавливается во взрывобезопасном помещении и обеспечивает питание первичного преобразователя по двухпроводной линии. По этой же линии одновременно передается выходной.токовый сигнал.

Наряду с указанной функцией блок питания повышает мощность выходного сигнала до уровня, необходимого для подключения внешней нагрузки R_н., и формирует заданный уровень выходного сигнала (0—5, 0—20 или 4—20 мА). В тензорезисторных преобразователях избыточного давления, абсолютного давления и разрежения используются измерительные блоки, аналогичные рассмотренным. Отличие состоит в том, что измерительный преобразователь подключается к объекту «плюсовой» камерой, а «минусовой» сообщается с атмосферой. У измерительных преобразователей абсолютно­го давления «минусовая» камера вакуумирована.

Тензорезисторный измерительный преобразователь давления с тензомодулем рычажно-мембранного типа показан на рис. 4.10, б. Тензомодуль рычажно-мембранного типа 3 размещен в заполнен­ной полиметилсилоксановой жидкостью замкнутой полости 1 и от­делен от измеряемой среды металлическими гофрированными мем­бранами 2 и 9. Мембраны по наружному контуру приварены к ос­нованию 10 и соединены между собой центральным штоком 8, который связан с концом рычага тензомодуля. Разность давлений вызывает прогиб мембран 2 и 9 тензомодуля 3, что сопровождается изменением сопротивления тензорезисторов 4. Электрический сигнал с тензомодуля через герметичные выводы 5 подается во встроенное электронное устройство 6, которое связано с блоком питания 7. Назначение блока питания аналогично рассмотренному.

Классы точности тензорезисторных измерительных преобразователей избыточного давления, разрежения и разности давлений 0, 6; 1, 0; 1, 5. Время установления выходного сигнала при скачкообразном изменении измеряемого параметра 0, 5 и 2, 5 с. Диапазоны измерений: избыточного давления - от 0—10-³ до 0—60 МПа; раз­ряжения — от -1—0 до -10—0 кПа; абсолютного давления — от 0—2, 5 кПа до 0—2, 5 МПа; разности давлений — от 0—1 кПа до 0—2, 5 Мпа.

Кроме рассмотренных разработана модификация тензорезисторного преобразователя, предназначенного для измерения избыточного давления. Преобразователь имеет унифицированные тоновые сигналы 0—5, 0—20, 4—20 мА. Классы точности преобразователя 0, 25; 0, 5; 1, 0. Диапазоны измерений избыточного давления от 0— 2, 5 кПа до 0—100 Мпа.

Пьезоэлектрические измерительные преобразователи давления. В основу работы этих преобразователей положено преобразование измеряемого давления в усилие посредством деформационного чувствительного элемента и последующего преобразования этого усилия в сигнал измерительной информации пьезоэлектрическим преобразовательным элементом. Принцип действия пьезоэлектрического преобразовательного элемента основан на пьезоэлектрическом эффекте, наблюдаемом у ряда кристаллов, таких, как кварц, турмалин, титанат бария и др. Суть пьезоэлектрического эффекта состоит в том, что если кварцевые пластины Х-среза подвергнуть сжатию силой N, то на ее поверхности возникнут заряды разных знаков. Значение заряда Q связано силой N соотношением

Q=kN, (4.32)

где k — пьезоэлектрическая постоянная.

 

Значение k не зависит от размера пластины и определяется природой кристалла. Для кварца k=2, 1-10^-12 Кл/Н.

На рис. 4.11 показана схема пьезоэлектрического измерительного преобразователя давления. Измеряемое давление преобразуется мембраной 4 в усилие, вызывающее сжатие столбиков кварцевых пластин 2 диаметром 5мм и толщиной 1мм. Возникающий электрический заряд Q через выводы 1 подается на электронный усилитель 5, обладающий большим входным сопротивлением—10¹³ Ом. Значение заряда связано измеряемым давлением Р зависимостью

Q=kFP, (4.33)

где F — эффективная площадь мембраны.

Для уменьшения инерционности преобразователя объем каме­ры 3 минимизируют.

Так как частота собственных колебаний системы «мембрана — кварцевые пластины» составляет десятки килогерц, то измеритель­ные преобразователи этого типа обладают высокими динамически­ми характеристиками, что обусловило их широкое применение при контроле давления в системах с быстропротекающими процессами.

Чувствительность пьезоэлектрических измерительных преобра­зователей давления может быть повышена путем применения не­скольких, параллельно включенных кварцевых пластин и увеличе­ния эффективной площади мембраны.

Верхние пределы измерений пьезоэлектрических преобразовате­лей давления с кварцевыми чувствительными элементами 2, 5— 100 МПа. Классы точности 1, 5; 2, 0. Из-за утечки заряда с кварце­вых пластин преобразователи давлений этого типа не использу­ются для измерения статических давлений.

 

§ 4.6. Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе уравновешивающего преобразования

 

Измерительные преобразователи давления этого типа получили широкое применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами ряда отраслей промышленности. Они входят в ГСП и имеют унифицированные пневматические и элект­рические токовые выходные сигналы. Отличительной особенностью этих измерительных преобразователей является блочный принцип построения с использованием унифицированных преобразователей «сила—давление» или «сила—ток». Это позволяет создавать на их базе не только измерительные преобразователи избыточного давления, но и разности давлений и разрежения.

Работа первичных измерительных преобразователей, основанных на методе уравновешивающего преобразования, подробно изложена в §5.2, 5.3. При рассмотрении работы указанных первичных измерительных преобразователей необходимо принять во внимание, что измеряемым параметром П в данном случае является давление Р, а чувствительным элементом — один из рассмотренных деформационных чувствительных элементов.

На рис. 4.12 показаны схемы присоединения деформационных ЧЭ к унифицированному преобразователю «сила — давление».

По схемам 4.12, а—в конструируются измерительные преобразователи избыточного давления, оснащенные соответственно сильфоном, одновитковой трубчатой пружиной или прямолинейной трубчатой пружиной. Измерительные преобразователи абсолютного давления конструируются по схеме 4.12, г, разрежения — по схеме 4.12, д, разности давлений — 4.12, е. Подсоединение деформационных ЧЭ к унифицированным преобразователям «сила -—| ток» осуществляется по аналогичным схемам.

Классы точности пневматических измерительных преобразователей давления: 0, 5; (0, 6); 1, 0; 1, 5; разности давлений: 0, 6; 1, 0; 1, 5; 2, 5; разрежения: 1, 0; 1, 5. Классы точности измерительных преобразователей давления, разности давлений, разрежения с унифицированным токовым сигналом: 0, 5 (0, 6); 1, 0; 1, 5.

 

 

Контрольные вопросы

1. Какие существуют единицы измерения давления?

2. Какие имеются способы измерения давления?

3. Как устроены измерители давления с дистанционными передача­ми?

4. Как работают грузопоршневые манометры?

5. Каков принцип действия колокольных манометров?

6. Как устроены и по какому принципу работают манометры с уп­ругими чувствительными элементами?

7. Какие имеются разновидности пружин Бурдона?

8. Как осуществляется температурная компенсация в трубчатых ма­нометрах?

9. Каков принцип действия мембранных манометров?

10. Какие существуют разновидности гофрированных мембран и каковы их основные характеристики?

Тема 8. Измерение уровня (2 часа)

Визуальные, поплавковые, буйковые, гидростатические средства измерения уровня. Электрические и ультразвуковые уровнемеры

Измерения уровня ([1], Глава 8)

Общие сведения

 

Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой—жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.

Путем измерения уровня можно получать информацию о массе жидкости в резервуарах. Подобная информация широко используется для проведения товароучетных операций и для управления производственным процессом. Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерений уровня называют уровнемерами.

Различают уровнемеры, предназначенные для измерения уровня рабочей среды; измерений массы жидкости в технологическом аппарате; сигнализации предельных значений уровня рабочей среды—сигнализаторы уровня.

По диапазону измерения различают уровнемеры широкого и узкого диапазонов. Уровнемеры широкого диапазона (с пределами измерений 0, 5—20 м) предназначены для проведения товароучетных операций, а уровнемеры узкого диапазона [пределы измерений (0÷ ±100) мм или (0÷ ±450) мм] обычно используются в системах автоматического регулирования.

В настоящее время измерение уровня во многих отраслях промышленности осуществляют различными по принципу действия уровнемерами, из которых распространение получили поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиоизотопные. Применяются и визуальные средства измерений.

§ 8.2. Визуальные средства измерений уровня

 

К визуальным средствам измерений уровня относятся мерные линейки, рейки, рулетки с лотами (цилиндрическими стержнями) и уровнемерные стекла.

В производственной практике широкое применение получили уровнемерные стекла. Измерение уровня с помощью уровнемерных стекол (рис. 8.1, а) основано на законе сообщающихся сосудов. Указательное стекло 1 с помощью арматуры соединяют с нижней и верхней частями емкости. Наблюдая за положением мениска жидкости в трубке 1, судят о положении уровня жидкости в емкости. Для исключения дополнительной погрешности, обусловленной различием температуры жидкости в резервуаре и в стеклянной трубке, перед измерением осуществляют промывку уровнемерных стекол.

Для этого предусмотрен вентиль 2. Арматура уровнемерных стекол оснащается предохранительными клапанами, обеспечивающими автоматическое перекрывание каналов, связывающих указательное стекло с технологическим аппаратом при случайной поломке стекла. Из-за низкой механической прочности уровнемерные стекла обычно выполняют длиной не более 0, 5 м. Поэтому для измерения уровня в резервуарах (рис. 8.1, б) устанавливается несколько уровнемерных стекол с тем расчетом, чтобы они перекрывали друг друга. Абсолютная погрешность измерения уровня уровнемерными стеклами ±(1—2) мм. При измерении возможны дополнительные погрешности, связанные с влиянием температуры окружающей среды. Уровнемерные стекла применяются до давлений 2, 94 МПа и до температуры 300°С.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: