Давление, уровень расхода

Измерение давления.Наиболее рас­пространенными средствами измерения давления, уровня и расхода являются унифицированные комплексы датчиков. Они предназначены для измерения аб­солютного давления, избыточного давле­ния, разрежения, разности давлений, объемного расхода жидкостей и газов, уровня жидкостей.

Унифицированные датчики использу­ют монометрический или дифферен­циально-манометрический (дифманомет-рический) метод измерения. При исполь­зовании унифицированных датчиков для измерения расхода или уровня измеряе­мая величина сначала преобразуется в давление или разность давлений, а затем осуществляются дальнейшие преобразо­вания.

Уровень жидкости измеряется по гид­ростатическому давлению либо по вытал­кивающей силе (буйковые датчики уро­вня) ; объемный расход - по разности давлений до и после сужающего устрой­ства, устанавливаемого в трубопроводе.

Определение расхода жидкостей и га­зов посредством дифманометрического метода основано на использовании за­висимости объемного расхода от разнос­ти давлений, конструктивных парамет­ров сужающего устройства и плотности истекающего газа или жидкости:

Выходной сигнал дифманометра - перепадомера линейно зависит от измеряе­мой разности давлений^Для получения линейной зависимости выходного сигна­ла от расхода применяется либо совокупность дифманометра - перепадомера и автономного устройства извлечения квадратного корня, либо корнеизвлека-тель встаивается в дифманометр-расхо-домер. Существенной долей суммарной погрешности измерения расхода явля­ется погрешность, вносимая сужающим устройством.

Используемые методы градуировки и поверки основаны на имитационном мо­делировании взаимодействия первичных измерительных преобразователей с из­меряемой средой. Применяют безжид­костные имитационные установки для градуировки и поверки расходомеров и уровнемеров различных принципов действия.

Наибольшее распространение получи­ли унифицированные датчики, в которых использованы следующие способы изме­рительного преобразования давления:

прямое измерение давления (тензо-резисторные преобразователи);

преобразование с уравнением магнит­ных потоков (магнитомодуляционные);

преобразование с уравновешиванием сил (пневматические).

Тензорезисторные измерительные пре­образователи давления содержат измери­тельный блок и электронное устройство, объединенные в единую конструкцию. Основным узлом измерительного блока является первичный измерительный пре­образователь (тензомодуль). Тензомоду-ли применяют двух видов: мембранные и мембранно-рычажные.

Принцип действия первичного преоб­разователя основан на тензорезистивном эффекте в гетероэпитаксиальной пленке кремния.

Чувствительным элементом тензомо-дуля является мост из кремниевых пленочных резисторов, выращенных ме­тодами микроэлектронной технологии на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Благодаря тензорезистивному эффекту при деформации тензорезисторов про­исходит изменение их сопротивления и выходного сигнала (напряжение пос-

тоянного тока) моста тензомодуля. Электронный преобразователь преобра­зует это напряжение в унифицирован­ный сигнал постоянного тока.

Датчики различных величин (избыточ­ного давления, разности давлений и т.п.) и разных исполнений имеют унифици­рованное электронное устройство и раз­личаются только конструкцией измерите­льного блока и блока питания.

У преобразователей абсолютного и из­быточного давлений, разрежения, разнос­ти давлений и гидростатического давле­ния нижний предел измерения равен нулю. У преобразователей избыточного давления и разряжения он также равен нулю и находится внутри диапазона измерения.

Верхние пределы измерения преобра­зователей имеют широкие границы: ДА — 2,5 кПа др 16 МПа; ДИ - 0,06 кПа до 1000 МПа; ДВ - от 0,25 кПа до 100 кПа; ДИВ - от 0,125 кПа разреже­ния и избыточного давления до 0,1 МПа разрежения и 2,4 МПа избыточного дав­ления; ДД - от 0,06 кПа до 16 МПа; ДГ - от 2,5 кПа до 250 кПа.

Разные модели преобразователей раз­ности давлений и гидростатического давления предназначены для использо­вания при различных значениях рабо­чего избыточного давления измеряемой среды: от 0,25 до 40 МПа. Большинство моделей преобразователей имеет пог­решность ± (0,25; 0,5) %.

Преобразователи могут изготовляться с возрастающей или убывающей зави­симостью между измеряемой величиной и выходным сигналом.

Датчики Сапфир-22 являются много­предельными измерительными преобра­зователями. Они могут быть настроены на минимальный, максимальный и все промежуточные пределы измерения.

Тензорезисторные преобразователи давления высокотемпературных сред предназначены для измерения избыточ­ного давления жидкостей с динамической вязкостью не более 10⁴ Па-с и газо­образных сред в диапазоне температур измеряемой среды 1—320 °С. Преобра­зователи Сапфир ДИ-ВТО предназначены

для измерения избыточного давления газов при температурах измеряемой среды в диапазоне 1—800 °С.

Нижний предел измерения преобра­зователей Сапфир ДИ-ВТО равен нулю; верхние пределы: от 0,6 до 60 МПа для преобразователей без охлаждения и от 0,4 до 4 МПа для преобразователей с охлаждением. Основная допускаемая погрешность преобразователей находится в пределах ± (0,5; 1,0) %.

Преобразователи КРИОСА-ДА пред­назначены для измерения абсолютного давления криогенных сред (жидкого и газообразного гелия, азота и других инертных газов) при температуре в диа­пазоне — 269 -ь 27 °С и магнитном поле с индукцией до 10 Тл.

Первичный преобразователь устанав­ливают непосредственно на криогенной линии; он работает в контакте с крио­генной средой и выдерживает много­кратное циклическое изменение темпе­ратуры в пределах 100 -ь — 269 °С. Блок электронного преобразования устанавли­вают в помещении; он работает при температурах в пределах 5—50 °С. Ниж­ний предел измерения преобразователей равен нулю; верхний предел 0,25 — 2,5 МПа по нормальному ряду чисел. Основная допустимая погрешность пре­образователя находится в пределах ± 1 %.

Измерительные преобразователи с компенсацией магнитных потоков (урав­новешиванием) осуществляют последо­вательное преобразование давление — перемещение — изменение магнитного потока — уравновешивание потоков. В результате воздействия измеряемой величины (давления или разности давле­ний) происходит перемещение упругого чувствительного элемента (мембраны, сильфона или манометрической пружи­ны) и жестко связанного с ним постоян­ного магнита. Перемещение постоянного магнита вызывает изменение магнитного потока в магнитопроводах магнитомо-дуляционного преобразователя (ММП), что приводит к возникновению сигнала рассогласования. Выходной сигнал у силителя поступает на обмотку обратной связи ММП. В результате происходит уравновешивание магнитных потоков, протекающих в цепи прямого преобра­зования и в цепи обратной связи.

Л15