- •Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами Учебное пособие
- •Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами
- •1. Контроль давления
- •1.1. Определение понятия «давление», и соотношение между единицами давления
- •Соотношение между единицами давления
- •1.2. Классификация приборов для измерения давления по виду измеряемого давления
- •1.3. Классификация приборов для измерения давления по принципу действия
- •1.4. Классификация пружинных приборов для измерения давления по типу чувствительного элемента
- •1.5. Понятие «поверка» рабочего измерительного прибора
- •1.6. Классификация погрешностей измерения
- •1.7. Абсолютная, относительная, приведённая погрешности измерительного прибора. Вариация показаний прибора
- •1.8. Класс точности приборов
- •1.9. Устройство, принцип действия и область применения приборов с упругими чувствительными элементами
- •1.10. Возможные источники систематических погрешностей приборов с упругим чувствительным элементом
- •1.11. Устройство и принцип действия грузопоршневого манометра мп –60
- •1.12. Устройство и принцип действия датчика давления «Сапфир-22 ди»
- •2. Контроль температуры
- •2.1. Термоэлектрические преобразователи
- •2.1.1. Принцип измерения температуры термоэлектрическим методом. Конструкция термопары
- •2.1.2. Типы стандартных термопар и диапазоны изменяемых температур для каждого их вида
- •2.1.3. Термопреобразователи с унифицированным токовым выходным сигналом (тхау)
- •2.1.4. Применение термоэлектродных проводов и их свойства
- •2.1.5. Измерительные приборы применяемые комплексно с термопарами, для измерения температуры
- •2.1.6. Принцип действия магнитоэлектрического милливольтметра
- •2.1.7. Схема, исключающая влияние отклонений температуры свободного спая термопары на пока-зания милливольтметра, электрон-ного потенциометра
- •2.1.8. Сущность нулевого (компенсационного) метода измерения тэдс
- •2.1.9. Назначение всех элементов электронной функциональной схемы автоматического потенциометра
- •2.2. Термопреобразователи сопротивления
- •2.2.1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления. Диапазон измеряемых температур для каждого типа термопреобразователя сопротивления
- •2.2.2. Устройство платиновых и медных термопреобразователей сопротивления
- •2.2.3. Отличие терморезисторов от металлических термопреобразователей сопротивления
- •2.2.4. Градуировка термопреобразователя сопротивления. Градуировки технических платиновых и медных термопреобразователей сопротивления
- •2.2.5. Измерительные приборы, применяемые в комплекте с термопреобразователями сопротивления
- •2.2.6. Уравновешенные мосты
- •2.2.7. Преимущества трехпроводной схемы подсоединения термопреобразователя сопротивления
- •2.2.8. Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора
- •2.2.9. Неуравновешенные мосты
- •2.2.10. Термопреобразователи с унифицированным токовым выходным сигналом. (тспу, тсму)
- •2.3. Манометрические термометры
- •3. Контроль расхода
- •3.1.Физический смысл понятий «расход» и «количество»
- •3.2. Приборы для измерения расхода и количества вещества
- •3.3. Основные принципы измерения расхода
- •3.4. Классификация приборов для измерения расхода и количества
- •3.5. Градуировочная характеристика средств измерения
- •3.6. Сущность измерения расхода по методу переменного перепада давления
- •3.6.1. Типы сужающих устройств, регламентированные рд 50-213-80
- •3.7. Дифманометр типа дм
- •3.8. Источники возможных погрешностей комплекта – расходомера при измерении расхода методом переменного перепада давлений
- •3.9. Расходомеры обтекания. Ротаметры
- •3.9.1. Устройство и принцип действия промышленного поплавкового расходомера типа рэ
- •Внутри диафрагмы переме-щается конусный поплавок 3, жестко насаженный на шток 4.
- •3.10. Кориолисовы (массовые) расходомеры
- •3.11.Вихревые расходомеры
- •4. Контроль уровня
- •4.1. Методы измерения уровня жидкости, применяемые в химической промышленности
- •4.2. Принцип работы емкостного уровнемера
- •4.3. Методы измерения сыпучих сред
- •4.4. Радарные измерители уровня
- •4.5. Метод направленного электромагнитного излучения
- •Библиографический список
3.8. Источники возможных погрешностей комплекта – расходомера при измерении расхода методом переменного перепада давлений
Источники возможных погрешностей:
погрешности установки и конструкции сужающих устройств:
- неправильный монтаж сужающих устройств (на непрямолинейных участках);
- сужающее устройство располагается не концентрично относительно оси трубопровода круглого сечения, т.е. его ось смешена от оси трубопровода на какое-то расстояние;
- безвозвратные потери давления на диафрагме (в случае, когда потери должны быть ограничены, применяют сопла или трубки Вентури);
- потеря давления в трубке Вентури возрастает с увеличением угла φ.
погрешности дифманометров:
- основная погрешность дифманометра ДМПК-100 составляет ±1%;
- основная погрешность дифманометра ДП-50 составляет ±267Н/м2 (2 мм рт. ст.);
погрешность вторичного самопишущего прибора ПВ4.2Э равна 1%
3.9. Расходомеры обтекания. Ротаметры
Расходомеры обтекания – это приборы, основанные на зависимости расхода вещества от перемещения тела, воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока.
Расходомеры обтекания подразделяются:
расходомеры с постоянным перепадом давления – ротаметры, поплавковые, поршневые;
расходомеры с изменяющимся перепадом давления – поплавково – пружинные, с поворотной лопастью.
В расходомерах постоянного перепада давления расход вещества зависит от перемещения тела, изменяющего при этом площадь проходного отверстия таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остаётся постоянным [1].
Ротаметры имеют (рис.9) большой диапазон измерения . Проходящий через ротаметр снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок вверх до тех пор, пока расширяющаяся кольцевая щель между телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. При равновесии сил поплавок устанавливается на той или иной высоте в зависимости от величины расхода.
На поплавок ротаметра сверху вниз действуют две силы: сила тяжести и сила от давления потока на верхнюю плоскость поплавка.
Рис. 9. Схема ротаметра
Сила тяжести:
где V-объем поплавка; п – плотность материала поплавка; g – ускорение силы тяжести.
Сила от давления потока на верхнюю плоскость поплавка: p'2s, где p'2 – среднее давление потока на единицу верхней плоскости поплавка; s – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.
Снизу вверх на поплавок действуют также две силы: сила от давления потока на нижнюю плоскость поплавка p'1s и сила трения потока о поплавок , где - коэффициент сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса и степени шероховатости поверхности; k - средняя скорость потока в кольцевом канале, охватывающем боковую поверхность поплавка; sб – площадь боковой поверхности поплавка; n – показатель, зависящий от величины скорости.
Поплавок уравновешен в том случае, когда
Vпg+ p'2s= p'1s+
или
p'1 - p'2 = (1)
Если допустить, что k при всех расходах остается постоянной (с увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала), то вся правая часть уравнения (1) будет постоянной, так как остальные величины для данного прибора тоже постоянны. Следовательно, разность давлений на поплавок p'1 - p'2=const, т.е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления.
Из совместного решения уравнений Бернулли и неразрывности получим уравнения расхода:
(2)
где - коэффициент расхода; p1 – p2 - разность статических давлений, действующих на поплавок.
Здесь l L1 – L2,, где L1 и L2 высота сечений I – I, и II – II над некоторым начальным уровнем.
После ряда преобразований получим:
Q =1sk k , (3)
где 1 = f(); sk – площадь кольцевого отверстия, образованного конусной
трубкой и верхней частью поплавка; k – константа. Эта зависимость линейна, и
поэтому шкала ротаметра будет равномерной.