Изучение и проверка приборов для измирения давления

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Использование в научных исследованиях и промышленности процессов, связанных с изминением давления рабочей среды, вызывает необходимость применением большого числа средств измерения давления и разности давления, различных по принципу действия, устройству, назначению и точности.
Приборы давления с электрическими и пневматическими преобразователями называют первичными приборами давления. Они получили широкое приминение в промышленности для дистанционного измерения избыточного, вакууметрического и абсолютного давления газа и жидкости.
Первичные приборы давления применяют в комплекте с вторичными и автоматическими регуляторами, а приборы с унифицированным выходным сигналом постоянного тока используют также и с информационно-вычислительными машинами при создании АСУ ТП.
В данной работе необходимо ознакомится с первичными приборами давления с электрическим выходным сигналом типа МЭД, со вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы, научиться правильно их поверять.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Ознакомтесь с приборами для измирения давления и единицами давления.
2. Ознакомтесь с неунифицированными и унифицированными дифференциально-трансформаторными преобразователями (ДТП).
3. Ознакомтесь с принципиальными схемами дистанционной передачи сигнала измерительной информации первинного прибора на вторичный с помощью неунифицированных и унифицированных диффурунциально-трансформаторных преобрахователей.
4. Ознакомтесь с принципом работы и конструкцией первичных приборов давления типа МЭД.
5. Проведите проверку вторичного прибора для измерения давления, установленного на стенде, с помощью образцового прибора, определите погрешности измерений и сделайте заключение о пригодности прибора к работе.

3. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

Установка (рис. 1) состоит из поверяемого вторичного прибора 1; первинного прибора типа МЭД 7; образцового манометра с показывающей шкалой 10; тарелки 8 для накладывания калибровочных грузов 9; маховика 5, с помощью котрого повышается давление в системе; тумблера 4 включения напряжения сети; ручного датчика 2; переключателя 3 на два положения: верхнее – включение ручного датчика, включение первичного прибора МЭД 7; соеденительных проводов 6 для передачи электрического сигнала на вторичный прибор (1).

4. ОБЩЕЕ СВЕДЕНИЯ

4.1. Измерение давления и разности давления

Абсолютное давление необходимо знать, когда влияние атмосферного давления нельзя исключить.
При контроле технологических процессов и проведении научных исследований измеряют избыточное и вакуумметрическое давление, а также разность давлений.
Под термином абсолютное давление Р подразумевается полное давление, под которым находится жидкость, газ или пар. Оно равно сумме избыточного Р_и и атмосферного Р_а:Р= Р_и+ Р_а,

т. е. избыточное давление равно разности между абсолютных давлением и атмосферным давленим, большим атмосферного.
Под термином вакуумметрическое давление (разрежение или вакуум) подразумевается разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением, меньшим атмосферного: Р_в= Р_а-Р.
Прибор, изменяющий атмосферное давление, называют барометром; прибор измеряющий абсолютное давление – манометром абсолютного давления; прибор, измеряющий избыточное или вакууметрическое давление соответственно манометром избыточного давления или вакуумметром.
Прибор, измеряющий малое избыточное давление (например, давление воздуха, падоваемого в топку котла) и разрежение газа (например, в газоходе котла), называется соответственно напорометром, или тягометром. Прибор, предназначенный для измерения вакуумметрического и абсолютного давлений и разрежений газа (например, в топке котла) – тягонапорометром. Прибор, измеряющий очень малые давления (ниже и выше атмосферного) и незначительные разности давлений, называют микроманометром; прибор предназначенный для измерения разности давлений – дифференциальным манометром (дифманометром).
Единица давления - единица международной системы (СИ) паскаль (ПА) и ее производные – килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (мПа): 1 Па =1 Н/м².
Внесистемные единицы давления: 1 ат=1 кг/см² = 9,81*10⁴ Н/м² =9,81*10⁴ Па = 0,0981 МПа; 1 бар =1 * 10⁵ Н/м² = 0,1 МПа.

4.2.Дифференциально-трансформатные преобразователи

Дифференциально-трансформаторные преобразователи приедназначены для преобразования линейного перемещения сердечника в выходной электрический сигнал. Переменный параметр у этих преобразователей – значение взаимной индуктивности между обмотками. Их широко используют в первичных приборах (манометрах, дифманометрах и др.) в качестве передающих и во вторичных приборах в качестве компенсирующих элементов.

4.2.1. Неунифицированные дифференциально-трансформаторный преобразователь.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь (ДТП) (рис. 2) состоит из двух секций первичной обмотки 3, намотанных согласно, двух секций 1 и 2 вторичной (выходной) обмотки, включенных встречно, и подвижного сердечника 4. Сердечник передающего преобразователя соединен с чувствительным элементом первичного прибора, а сердечник компенсирующего преобразователя, устанавливаемого во вторичном приборе, кинематически связан через рычаг и профилированный кулачок с валом реверсивного асинхронного двигателя.
Создаваемый первичной обмоткой преобразователя магнитный поток индуктирует в секциях выходной обмотки ЭДС е₁ и е₂ , значения которых зависят от тока питания обмотки І, частоты тока и взаимных индуктивностей М₁ и М₂ между секциями 1 и 2 и первичной обмоткой. М₁ и М₂ равны между собой при сердечника 4.
При перемещении сердечника вверх из среднего положения значение М₁ увеличивается, а М₂ уменьшается, при перемещении вниз из среднего положения М₁ уменьшается, а М₂ увеличивается.
Так как секция 1 и 2 включены встречно, то взаимную индуктивность М=М₁-М₂ между выходной и первичной обмотками в зависимости от положения сердечника рассчитывают по формуле:
,
где М_н – номинальное (максимальное) значение модуля взаимной индуктивности, соответствующее полному (номинальному) рабочему ходу сердечника из среднего положения Х_н; Х - перемещение сердечника от нейтрали; ϕ – аргумент вектора взаимной индуктивности.
На рис. 3 показана зависимость значения взаимной индуктивности М от относительного перемещения сердечника Х/Х_н .
Значение выходной ЭДС Е ДТП вычисляют по формуле
, (2)
где J – ток питания первичной обмотки преобразователя, А; ω=2πf, f – часть тока питания, Гц.
Неунифицированные ДТП используют в показывающих вторичных автоматических приборах типа ДП с вращающимся цилиндрическим циферблатом типа ЭИВ, в показывающих и самопишущих миниатюрных типа ДСП, малогабаритных типа ДС, в показывающих и самопишущих типа ЭПИД.
Рассмотренные ДТП не взаимозаменяемы и измерительные комплекты, состоящие из первичных приборов с такими преобразователями и указанных вторичных приборов, требуют индивидуальной градуировки.

4.2.2. Унифицированные фифференциально-трансформаторные преобразователи.

Унифицированные взаимозаменяемые ДТП разработаны и освоены московским приборостроительным заводом "Манометр".
На рис.4 показана электрическая схема такого ДТП. Катушка преобразователя состоит из двух секций первичной обмотки 3, намотанной согласно и двух секций 1 и 2 вторичной (выходной) обмотки, намотанных встречно. К выходной обмотке подключен делитель, содержащий регулируемый резистор R1 и постоянный резистор R2. Внутри канала катушки находтся сердечник 4 из стали соедененный с чувствительным элементом первичного прибора.
Взаимозаменяемые ДТП имеют модификацию ДТП-1, ДТП-2 и ДТП-3 с нормативным рабочим ходом сердечника из среднего положения 1,6; 2,5 и 4мм соответственно.
Дефференциально-трансформаторные преобразователи модификации ДТП-4 с номинальным ходом сердечника 4 мм устанавливаются во вторичных приборах. Они устроены ходом сердечника 4 мм устанавливаются во вторичных приборах. Они устроены аналогично с передающими во вторичных приборах. Они устроены аналогично с передающими и снабжены дополнительной третьей обмоткой Д0 с подключенным к ней регулирующим резистором R3 для корректировки нуля измерительного комплекта по шкале вторичного прибора (рис. 5).

Обмотки и сопротивления резисторов делителя передающих (ДТП-1, ДТП-2, ДТП-3) и компенсанционого (ДТП-4) преобразователей выбраны так, что их характеристики при токе питания 125 мА и частоте 50 Гц (напряжение 12 В) одинаковы. Номинальное значение взаимное индуктивности между выходной цепью и первичной обмоткой для всех модификаций взаимозаменяемых ДТП принято равным 10 мГ.
Зависимость между значением взаимной индуктивности M и относительным перемещением сердечника X/X_н взаимозаменяемого ДТП показана на рис.6. Преобразователи ДТП-4 используют во взаимозаменяемых вторичных приборах, показывающих и самопишущих типа КСД2, в показывающих типа КПД1, КВД1 и других приборах типа КСД.