Лекция 15. Преобразователи построены по блоч­ному принципу и состоят из унифици­рованного ММП, усилительного устройст­ва с линейной характеристикой и изме­рительного

Преобразователи построены по блоч­ному принципу и состоят из унифици­рованного ММП, усилительного устройст­ва с линейной характеристикой и изме­рительного блока.

Пневматические измерительные преоб­разователи содержат пневматический преобразователь и измерительный блок. Сила, возникающая вследствие воздейст­вия давления (разности давлений) на чувствительный элемент посредством ры­чажной системы, уравновешивается си­лой, возникающей в цепи обратной связи.

В измерительном блоке осуществля­ется преобразование измеряемого дав­ления в силу. Пневмосиловой преоб­разователь осуществляет преобразование силы в стандартный пневматический выходной сигнал, используемый также в цепи обратной связи.

В зависимости от диапазона измере­ния давления в измерительном блоке применяют различные чувствительные элементы: мембрану, сильфон, маномет­рическую пружину.

Конструкция преобразователей уни­фицирована. Измерительные блоки преобразователей избыточного давления

и преобразователей избыточного давле­ния и разрежения одинаковы.

Питание пневматических датчиков осу­ществляется воздухом с давлением 140 кПа.

Устойчивость датчиков против агрес­сивного воздействия измеряемых сред обеспечивается выбором материалов чув­ствительного элемента, включая тантал ТВ4.

Разные модели датчиков разности дав­лений предназначены для работы при давлениях 2,5-40 МПа. Допустимая по­грешность датчиков ± (0,6; 1,0; 1,5 %). Выходной сигнал датчиков 20-100 кПа.

Измерение уровня.Наиболее распрост­ранены поплавковый, буйковый, емкост­ный и ультразвуковой методы контроля уровня, основные характеристики кото­рых приведены в табл.10.

Кондуктометрический и тензометри-ческий методы используют преимущест­венно для жидких сред. Наиболее часто поплавковый метод используют для из­мерения уровня жидкости в больших открытых резервуарах, а также в за­крытых резервуарах с низким давлени­ем.

Из множества поплавковых уровнеме­ров в промышленности используют в ос­новном уровнемеры с механической связью поплавка с измерительной схе­мой, причем связь может быть как гиб-

кой (нить, трос, лента) , так и жесткой (рычаг, рейка) .

Известны сигнализаторы и регуляторы уровня, чувствительным элементом в ко­торых служит свободный поплавок с рас­положенным на нем возбуждающим эле­ментом — магнитом. Первичный преоб­разователь выполняется в виде гермети­зированной трубы, внутри которой уста­навливается измерительное устройство для контроля положения поплавка. Си­ловые линии магнита, встроенного в поплавок, замыкают или размыкают герконы при перемещении перед ними магнита вверх или вниз.

Буйковый метод применяется для измерения уровня жидких и сыпучих сред. Принцип действия буйковых при­боров основан на измерении выталки­вающей силы, действующей на буек, погруженный в контролируемую жид­кость. Буйковый метод является одним из наиболее часто применяемых для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных жидкостей, находя­щихся при сравнительно больших ста­тических давлениях (до 2500 МПа) и высоких температурах

Многие буйковые приборы построены на принципе силовой компенсации, что обеспечивает более высокую точность и надежность.

Дальнейшее совершенствование буй­ковых приборов осуществляется в ре­зультате применения тензометрических преобразователей, которые в сочетании с гидростатическими чувствительными элементами позволяют улучшить метро­логические харакеристики.

Наиболее перспективным среди элек­трических методов контроля уровня жидких и сыпучих сред является емкос­тный метод, который основан на исполь­зовании зависимости электричес-кой ем­кости датчика, установленного в сосу­де, от контролируемого уровня.

Использование компенсационного принципа расширяет эксплуатационные

возможности емкостных приборов и повышает их класс точности.

Емкостно-импульсационный метод контроля уровня обеспечивает преобра­зование электрической емкости первич­ного преобразователя в электрические импульсы, следующие с определенной частотой и длительностью, в соответствии с измеряемым уровнем.

К волновым методам контроля отно­сят ультразвуковой, резонансный, радио­интерференционный, радиолокационный и радиоизотопный методы.

Ультразвуковой метод является наи­более распространенным в группе вол­новых методов контроля уровня. Он основан на различии акустического соп­ротивления сред, т.е. произведений плот­ности среды на скорость распростране­ния в ней ультразвука.

Вследствие свойства адеструктивнос-ти, т.е. возможности передавать и при­нимать ультразвуковые колебания через металлические стенки резервуара, соз­дают цельносварную конструкцию изме­рительного элемента, чем обеспечивают герметичность и высокую надежность метода.

Перспективно использование способа сигнализации об уровне жидкости с помощью волн Лэмба, возбуждаемых в стенке резервуара по горизонтали в контролируемой области.

Резонансные измерители и сигнали­заторы позволяют контролировать уровень сред с произвольными электро­магнитными свойствами с погрешностью не более 1 %.

В качестве чувствительных элементов в резонансных уровнемерах используют отрезки однородных и неоднородных линий, емкостные и индуктивные дат­чики, объемные резонаторы.

Радиолокационные уровнемеры при­меняют для сравнительно широких диапазонов изменения уровня, а лазер­ные — для высокоточных измерений с чувствительностью 0,0001 %.

Измерение расхода.Для измерения расхода применяют расходомеры пере-

менного перепада давления (дифмано-метры-расходомеры), ротаметры, крыль-чато-тахометрические турбинные расхо­домеры и счетчики объемного типа.

Как основное общепромышленное средство измерения расхода однофазных сред — жидкостей, газов и паров, наи­большее распространение получили диф-манометры-расходомеры, работающие по принципу изменения перепада давления, создаваемого в зависимости от расхода жидкости, газа или пара с помощью сужающего устройства, трубного соп­ротивления, напорного устройства или напорного усилителя. В качестве изме­рительного прибора используется дифма­нометр, отградуированный в единицах расхода.

Для измерения расхода различных агрессивных сред применяют ротаметр, являющийся основным представителем обширного класса расходомеров сис­темы обтекания. Конструктивно он сос­тоит из расширяющейся конической труб­ки и заключенного в ней поплавка. С изменением расхода потока поплавок перемещается, что служит мерой расхода, которая измеряется с помощью магнит­ного или индуктивного преобразователя положения поплавка в электрический сигнал.

Среди множества типов измерителей расхода наиболее полно отвечают сов­ременным требованиям эксплуатации скоростные турбинные расходомеры и измерители количества (счетчики) жид­костей и газа.

Обобщенные данные о расходомерах турбинного типа приведены в табл. 11.

В турбинных расходомерах в качестве чувствительного элемента первичного преобразователя расхода применяют крыльчатые насосы аксиального или тан­генциального типа.

При расходах от 0,003 • 10"³ м³/с (0,01 м³/ч) до 320 м³/ч наибольшее распространение получили объемные счетчики с кольцевым поршнем, оваль­но-шестеренчатые и лопастные.

Принцип действия объемных счетчи-

ков различных типов заключается в том, что определенная доза поступившей в измерительную камеру жидкости отсе­кается чувствительным элементом при­бора и выталкивается в выходную часть. Число доз суммируется. Счетчики содержат первичный измерительный пре­образователь расхода, чувствительный элемент и счетный указатель.

В лопастных счетчиках в качестве чувствительного элемента используют лопасти, вращающиеся вокруг кулачка со специальным профилем под воз­действием на лопасть разности давле­ний до и после прибора. При вращении лопасти поочередно захыватывают во входной полости измерительной каме­ры калиброванные порции и перемеща­ют их в выходную полость.

Среди объемных счетчиков наиболее многочисленную группу составляют счет­чики, в которых в качестве чувстви­тельного элемента используется пара овальных шестерен, постоянно находя­щихся в зацеплении и вращающихся под действием на них разности давле­ний.

К приборам, работающим на новых физических принципах, относят электро­магнитные, ультразвуковые, ядерно-маг­нитные, лазерные, вихревые, корреля­ционные расходомеры и др.

Л16