- •Содержание
- •Введение
- •1 Термометры расширения. Лабораторная работа №1
- •1.1 Общие сведения о термометрах расширения
- •1.2 Механические термометры
- •1.3 Жидкостные стеклянные термометры
- •1.4 Манометрические термометры и терморегуляторы
- •1.5 Описание лабораторной установки
- •1.6 Методика выполнения лабораторной работы №1
- •1.7 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •2 Датчики температуры с естественными выходными
- •2.1 Термоэлектрические преобразователи
- •А) измерительная схема с термоэлектрическим преобразователем; б) конструкция преобразователя.
- •* Электроды различаются содержанием компонентов в сплавах.
- •2.2 Термопреобразователи сопротивления
- •2.3 Описание лабораторной установки
- •2.4 Методика выполнения лабораторной работы №2
- •В процессе нагрева
- •2.5 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •3 Приборы для контроля давления. Лабораторная работа №3
- •3.1 Манометры и реле давления на основе деформационных
- •3.2 Датчики давления с унифицированными выходными сигналами
- •3.3 Описание лабораторной установки
- •3.4 Методика выполнения лабораторной работы №3
- •3.5 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •4 Датчики и регуляторы уровня.
- •4.1 Общие сведения о средствах контроля уровня
- •4.2 Описание лабораторной установки
- •4.3 Методика выполнения лабораторной работы №4
- •4.4 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •5 Аналоговые и цифровые контрольно-измерительные приборы. Лабораторная работа №5
- •5.1 Общие сведения о измерениях
- •5.2 Аналоговые вторичные измерительные приборы
- •5.3 Цифровые измерительные приборы
- •6 66 6
- •5.4 Описание лабораторной установки
- •5.5 Методика выполнения лабораторной работы
- •5.6 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •6 Автоматические системы регулирования. Лабораторная работа №6
- •6.1 Общие сведения об автоматических системах регулирования
- •6.2 Описание лабораторной установки
- •6.3 Методика выполнения лабораторной работы №6
- •6.4 Обработка и анализ экспериментальных данных
3 Приборы для контроля давления. Лабораторная работа №3
3.1 Манометры и реле давления на основе деформационных
чувствительных элементов
Контроль за протеканием большинства технологических процессов связан с измерением давления, разряжения или разности давлений газовых и жидких сред.
Широкое применение для контроля давления нашли приборы на базе деформационных чувствительных элементов. В этих приборах используется зависимость упругой деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления.
3.1.1 Принцип действия и конструкции чувствительных элементов
Наиболее распространенные деформационные чувствительные элементы представлены на рисунке 3.1, к их числу относятся трубчатые пружины (а), сильфоны (б), плоские и гофрированные мембраны (в, г), мембранные коробки (д), вялые мембраны с жестким центром (е). Все они осуществляют преобразование давления Р в пропорциональное перемещение h рабочей точки.
Рисунок 3.1 - Деформационные чувствительные элементы
Полые одновитковые трубчатке пружины (рисунок 3.1а) имеют эллиптическое или плоскоовальное сечение. Один конец пружины, в который поступает измеряемое давление, закреплен неподвижно в держателе, второй (закрытый) может перемещаться. Под действием разности измеряемого внутреннего давления и внешнего атмосферного трубчатая пружина раскручивается и её свободный конец совершает перемещение в 1-3 мм. Для давлений до 5МПа трубчатые пружины изготовляют из латуни, бронзы, а для более высоких давлений - из легированных сталей и сплавов никеля.
Сильфонные и мембранные чувствительные элементы имеют большую эффективную площадь, что позволяет использовать их для измерения малых избыточных давлений и разрежения.
Сильфон (рисунок 3.1б) представляет собой тонкостенную цилиндрическую коробку с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке. Жесткость сильфона зависит от материала, наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки и формы гофр. Сильфоны бывают цельнотянутыми и сварными. Они получили широкое распространение в манометрах и дифманометрах.
Наиболее разнообразными по конструкции являются мембранные чувствительные элементы. На рисунке 3.1в плоская мембрана представляет собой гибкую тонкую пластину, закрепленную по окружности в корпусе прибора. Плоская мембрана имеет нелинейную статическую характеристику и малые перемещения рабочей точки. Поэтому её в основном применяют для преобразования давления в силу и используют в сочетании с пьезоэлектрическими и тензометрическими выходными преобразователями.
Для улучшения статической характеристики используют гофрированные мембраны и мембранные коробки (рисунок 3.1г, д).
В напоромерах и тягомерах применяются вялые мембраны (рисунок 3.1е), изготовленные из бензомаслостойкой прорезиненной ткани 1. В центре мембраны крепятся металлические пластины 2, в одну из которых упирается винтовая пружина 3, выполняющая функции упругого элемента.
В соответствии с используемым в приборах типом чувствительных элементов деформационные манометры разделяются на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные. Образцы каждого из этих типов представлены в данной лабораторной работе.
3.1.2 Электроконтактные манометры
Примером трубчато-пружинного прибора является злектроконтактный манометр ЭКМ. Этот прибор используется для измерения давления, сигнализации предельных отклонений давления в целях защиты и позиционного регулирования. Схема ЭКМ изображена на рисунке 3.2а.
Одновитковая трубчатая пружина 1 с одного конца приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя заканчивается штуцером 3, к которому присоединяется трубка, подводящая давление. Свободный конец пружины 1 припаян к пробке 4, которая шарнирно соединяется с поводком 5. При перемещении свободного конца пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 6, вызывая поворот шестерни 7 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 8. Для использования в системах сигнализации и регулирования прибор снабжен двумя сигнальными контактами 9, связанными с передвижными стрелками 10 и 11. Третий контакт 12 связан с показывающей стрелкой. При выходе измеряемого давления за установленные задающими стрелками пределы контакт 12 замыкается с одним из контактов 10 или 11. Если давление находится в заданных пределах, то все контакты разомкнуты.
Манометры ЭКМ выпускаются с пределами измерений 0,1; 0,16; 0,25 и 0,4 МПа. Класс точности 1,5. Разрывная мощность контактов 10 ВА. На предприятиях общественного питания применяются в основном в схемах управления пищеварочными котлами.
3.1.3 Реле давления с минимальной зоной неоднозначности
Примером мембранных приборов является реле давления типа РД-4. Схема реле показана на рисунке 3.2б. Основными элементами реле является корпус 13, мембрана 14, уравновешивающая пружина 15, винт задатчика 16, толкатель 17, микропереключатель 18. Реле выпускается с пределами 0,05; 0,1; 0,10; 0,25 и 0,4 МПа. Дифференциал реле 0,005 – 0,02 МПа. Разрывная мощность контактов 500 ВА. Работу реле предлагается разобрать самостоятельно.
Рисунок 3.2 а) электроконтактный манометр; б) реле давления РД-4
3.1.4 Реле давления с настраиваемой зоной неоднозначности
Примером сильфонного прибора является реле давления типа Д-210.Реле предназначено для сигнализации предельных значений давления и позиционного регулирования. Схема реле изображена на рисунке 3.3.
Чувствительный элемент сильфон 1 под действием давления Р сжимается и через толкатель 2 нажимает на рычаг диапазона 3, стремясь повернуть его по часовой стрелке. Перемещению рычага противодействует пружина 4 задатчика диапазона. Предварительное сжатие этой пружины производится с помощью винта 5 задатчика диапазона по шкале 6 в соответствии с заданным значением давления. При повышении давления до заданного значения Рмахрычаг 3, сжимая пружину 4, поворачивается и нажимает на микропереключатель 7, подавая тем самым сигнал в систему автоматики.
При снижении давления обратное переключение микропереключателя 7 произойдет при меньшем значении давления Рмin. Разница Рмах-Рмin, называемая дифференциалом реле, является величиной настраиваемой.
Настройка производится
натяжением пружины 8 задатчика
дифференциала с помощью винта 9 по шкале
10. Пружина 8 связана с рычагом дифф
6 10 5 9
Рисунок 3.3 – Реле давления Д-210
Незадолго до момента срабатывания реле на верхнем пределе Рмахрычаг 11 упирается в ограничитель 12 и после этого не оказывает воздействия на рычаг диапазона 3 при его дальнейшем движении вверх в пределах зазора. При снижении давления от Рмах рычаг 3 под действием разжимающейся пружины 4 поворачивается против часовой стрелки, и проходит зазор. Обратного переключения реле при этом не происходит благодаря собственному дифференциалу микропереключателя 7 . При дальнейшем снижении давления рычаг 3 будет через нижний выступ вилкообразного хвостовика воздействовать на рычаг 11, поворачивая его вниз и растягивая пружину 8. Пружина 8, таким образом, вступает в противодействие с пружиной 4, а усилие, создаваемое пружиной 8, определяет величину дифференциала релеР. После снижения давления на величинуР рычаг 3 освобождает микропереключатель и тот производит обратное переключение.
Реле Д-210 выпускается с пределами шкалы диапазона -0,04 +0,25 МПа и соответствующими им пределами шкалы дифференциала 0,030,16 МПа. Разрывная мощность контактов 150 ВА.