Для согласования электрической и пневматической ветвей ГСП выпускаются электропневматические и пневмоэлектрические преобразователи. Рассмотрим некоторые из них.
Преобразователь электропневматический (тина ЭПП) предназначен для преобразования непрерывного унифицированного электрического сигнала постоянного тока в непрерывный унифицированный пневматический сигнал. Работа преобразователя основана на принципе силовой компенсации.
Прибор состоит из двух функционально различных блоков: электромеханического преобразователя (совокупность магнитоэлектрического механизма и рычажной системы) и пневматического усилителя. Входной электрический сигнал подводится к катушкам электромагнита 7 (рис. 2.8). При этом в магнитопроводе возникает магнитный поток, вызывающий перемещение якоря в. Усилие на якоре прямо пропорционально силе тока. Перемещение рычага 4 под действием этой СИЛЫ вызывает изменение давления в личин сопла 3, установленного на основании 2. Это давление усиливает
Рис. 2.8. Принципиальная схема электро пневматического преобразователя
Рис. 2.9. Принципиальная схема нневмоэлектрического преобразователи
ется пневматическим усилителем (реле) 8 и по пневмолинпям передается на выход преобразователя и в сильфон обратной связи 5. Усилие, возникающее и сильфоие под воздействием выходного давления, уравновешивает через рычаг усилие на якоре от входного сигнала. Для сглаживания колебаний в линии сопла имеется пиевмоемкость 1. Класс точности 0,5: 1,0.
Преобразователь пневмоэлектрический (типа ПЭ-55М) предназначен для преобразования пневматического сигнала, поступающего от пневматического датчика пли пневматического регулятора, в унифицированный электрический сигнал постоянного тока (рис. 2.9). Прибор состоит из магнитоэлектрического гальванометра, блока питания и манометрической трубки, установленных в общем корпусе.
Входной сигнал в виде давления, подлежащего измерению и преобразованию, попадая во внутреннюю полость манометрической трубки, деформирует ее. Конец трубки через спиральную пружину передает перемещение подвижной системы гальванометра (флажка), находящегося в высокочастотном поле катушки, входящей в базовый контур генератора. При перемещении флажка изменяются параметры базового контура, что приводит к изменению режима генератора. При этом изменяется постоянная составляющая коллекторного тока, что приводит к изменению силы тока базы транзистора ////. и, следовательно, к изменению силы выходного тока. В цепь коллектора /7/7 включена катушка обратной связи, укрепленная на коромысле в поле, постоянного магнита. Выходной ток, обтекая катушку, создает момент обратной связи, противоположный моменту, создаваемому при растяжении пружины. Флажок перемешается и сила выходного тока изменяется до тех пор, пока эти моменты станут равными. Класс точности преобразователи 1.0.
2.5. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Виды средств измерений. Средства измерений представляют • обой совокупность технических средств, используемых при различных измерениях и имеющих нормированные метрологические характеристики. К средствам измерении относят меры и измерительные приборы, измерительные преобразователи, а также измерительные установки, измерительные системы.
Меры представляют собой средства измерений, служащие для воспроизведения физической величины заданного размера. Мерами являются, например, гири, катушки сопротивления. К мерам относятся также стандартные образцы и образцовые вещества.
Стандартный образец — мера для воспроизведения единицы величины, характеризующей свойства или состав веществ и материалов. Например, стандартный образец ферромагнитных материалов с аттестованным содержанием химических элементов.
Образцовое вещество — мера, представляющая собой вещество с известными свойствами, воспроизводимыми при соблюдении условий приготовления, указанных в утвержденной спецификации. Например, «чистые» газы, «чистые» металлы, «чистая» вода. При помощи стандартных образцов и образцовых веществ осуществляют наладку и контроль технологических процессов.
Измерительный прибор — это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для восприятия наблюдателем.
Измерительная установки — средства измерений, представляющие собой совокупность функционально объединенных измерительных приборов измерительных преобразователей и других вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и связанных единством конструктивного исполнения.
Примером измерительной установки может служить рН-метр. состоящий на первичного преобразователя (комплекта электродов) вторичного прибора 'потенциометра) и вспомогательного устройства (высокоомного усилителя).
Кроме рассмотренных средств измерений существуют измерительные системы, представляющие собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, и предназначенные для получения измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированных системах управления.
Вторичное измерите я ь н о е у с т р о й с т в о (вторичный прибор) —средство измерений, предназначенное для работы в комплекте с измерительными приборами, а также с некоторыми видами первичных и промежуточных преобразователей.
Рис. 2.10. Шкальные отсчетные устройства:
а — с дугообразной шкалой; б с горизонтальной шкалой
Измерительные приборы очень разнообразны и различаются принципом действия, конструкцией и Др. Общим для всех измерительных приборов является наличие отсчетных устройств. По способу отсчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие, т. е. допускающие только отсчитывание показаний, и регистрирующие, в которых предусмотрена регистрация показаний. К показывающим относят аналоговые и цифровые приборы.
Отсчетные устройства аналоговых приборов состоят из шкалы и указателя — стрелки; показания прибора являются непрерывной функцией измеряемой величины.
Цифровой измерительный и прибор автоматически вырабатывает дискретные сигналы измерительной информации, показания прибора представлены в цифровой форме.
Приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний в форме диаграммы, называют самопишу щ и м и.
При шкальном отсчете шкалы могут быть неподвижными и подвижными (шкала перемещается относительно неподвижного указателя). Отметки на шкалах располагаются вдоль прямой липни или по дуге окружности на плоской пли цилиндрической поверхности (рис. 2.10). На рис. 2.11 показаны наиболее типичные шкалы измерительных приборов.
Шкалы, нулевая отметка которых совпадает с началом или концом шкалы, называются односторонними. Шкала называется двусторонней, если нулевая отметка не совпадает с началом или концом шкалы (например, термометр расширения С пределом показаний от —50 до +50 °С).
Рис. 2.12. Регистрирующие устройства:
Д — с записью н полярных координатах: б —с записью в прнмоу) ильных координатах: в-—с печатающим устройством
Делением шкалы называется промежуток между осями или центрами двух смежных отметок. Длины делений равномерных шкал — одинаковые; неравномерных шкал — неодинаковые.
Самопишущие (регистрирующие) приборы имеют приспособления для автоматической записи на бумажной ленте или диске текущего значения измеряемой величины во времени (рис. 2.12).
Ленточные диаграммы бывают двух типов: с прямолинейным движением пера прибора и с движением пера но дуге окружности. Дисковые диаграммы могут быть с равномерными и неравномерными делениями.
Государственная система приборов. Построение Государственной системы приборов (ГСП) основано на применении определенных системно-технических принципов, позволяющих наиболее рационально решить проблему обеспечения техническими средствами разнообразных систем контроля регулирования и управления технологическими процессами.
ГСП представляет собой совокупность нормализованных рядов унифицированных блоков, приборов и узлов, составленных из минимального числа блоков-модулей, на основе которых собирается любое устройство, входящее в ГСП. ГСП предусматривает преобразование измеряемых параметров (температуры, давления и т. п.) в единую форму информации, удобную для передачи на расстояние.
Устройства ГСП по роду используемой вспомогательной энергии носителя сигналов в канале связи, применяемой для приема и передачи информации и команд управления, делятся на электрические, пневматические и гидравлические. В ГСП входят также устройства, работающие без использования вспомогательной энергии (приборы и регуляторы прямого действия).
Устройства, питающиеся при эксплуатации энергией одного рода, образуют единую структурную группу в Государственной системе приборов или ветвь ГСП. По функциональному признаку изделия ГСП разделяются на следующие группы устройств.
предназначенные для: получения информации о состоянии процесса; приема, преобразования и передачи информации по каналам связи; преобразования, хранения и обработки информации и формирования команд управления; использования командной информации для воздействия на процесс и связи с
оператором.
Для обеспечения информационного сопряжения между блоками, приборами и установками ГСП применяют унифицированные сигналы (УС). Унифицированный сигнал (УС) ГСП — сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами.
В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют УС четырех групп: 1) сигналы тока и напряжения электрические непрерывные; 2) сигналы частотные электрические непрерывные; 3) сигналы электрические кодированные: 4) пневматические сигналы.
Глава з
КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ
3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Давление — один из важнейших параметров технологических процессов. За единицу измерения давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль (Па). Однако до настоящего времени используют также внесистемные единицы: кг/см-, мм вод. ст. и бар. Эти единицы связаны следующими соотношениями: 1 кгс/см2 —98 066,5 Па; I мм вод. ст. = 9,80665 Па, 1 мм рт. ст. = 133,322 Па, i бар- 10"' Па.
При измерении давления необходимо различать абсолютное, избыточное и атмосферное давление, а также вакуум.
Абсолютное давление Рл -- параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление Р„ — разность между абсолютным давлением Рл и атмосферным давлением Рь (т. е. давлением окружающей среды)
(3,11
Если абсолютное давление ниже атмосферного, то
(3.2»
Рв давление (разрежение), измеряемое вакуумом
По ГОСТ 2405—80 (СТ СЭВ 1641-79) приборы для измерения давления классифицируются по принципу действия и по
роду измеряемой величины.
По принципу действия приборы для измерения давления
подразделяются на следующие: 2Я
жидкостные, основанные па уравновешивании измеряемого давления давлением соответствующего столба жидкости;
деформационные, измеряющие давление по величине деформации различных упругих элементов или по развиваемой силе;
грузопоршневые которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень;
электрические, основанные или на преобразовании давления в одну из электрических величин, или на изменении электрических свойств материала под действием давления.
По роду измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на:
манометры — приборы для измерения абсолютного и избыточного давления;
вакуумметры — приборы для измерения вакуума;
мановакуумметры — приборы для измерения избыточного давления и вакуума;
дифференциальные манометры — приборы для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды;
барометры — приборы для измерения атмосферного воздуха; .
напоромеры (микроманометры) — приборы для измерения малых избыточных давлений;
тягомеры (микроманометры)—приборы для измерения малых разрежений;
тягонапоромеры (микроманометры) — приборы для измерения малых давлений и разрежении.
ЖИДКОСТНЫЕ МАНОМЕТРЫ
Жидкостные манометры отличаются простотой конструкций и сравнительно высокой точностью измерения. Их широко применяют как в качестве переносных (лабораторных), так и технических приборов для измерения давления.
Переносный U-образные манометр, представляющий собой согнутую в виде буквы U стеклянную трубку /, показан на рис. 3.1. Трубка закреплена на доске 2 со шкалой 3. расположенной между коленами трубки, и заполнена жидкостью (спиртом, водой, ртутью). Один коней трубки соединен с полостью, в которой измеряется» давление, другой конец трубки сообщается с атмосферой. Под действием измеряемого давления жидкость в трубке перемещается из одного колена в другое до тех пор, пока измеряемое давление не уравновесится гидростатическим давлением столба жидкости в открытом колене. Если давление в полости, с которой соединен прибор, ниже атмосферного, то жидкость в коленах переместится в обратном направлении, и высота ее столба будет соответствовать вакууму.
Присоединив оба колена трубки к полостям с различными давлениями Р, и Р-2, можно определить, разность давлений.
Рис. 3.1. U-образный манометр
Манометр заполняют жидкостью
и- нулевой отметки шкалы. Для он ределепия высоты столба жидкости необходимо сделать два отсчета (сип жоние в одном колене и подъем и другом) и суммировать их величины, т. 'е.
Чашечный манометр, являющийся разновидностью L'-образного, показан на рис. 3.2. Одно из колеи чашечного манометра выполнено в виде сосуда (чашки) /, диаметр которого больше диаметра трубки 2, представляющей собой другое колено. Полость с измеряемым давлением (больше атмосферного) соединяется с чашечкой, а трубка соединяется с атмосферой. Так как площадь сечения чашки больше площади сечения трубки, жидкость иод действием давления в чашке опускается на высоту, которая меньше высоты подъема в трубке. Обычно площадь сечения чашки значительно больше сечения трубки, поэтому величиной понижения уровня жидкости в чашке пренебрегают, и результат отсчитывают только но высоте столба жидкости в трубке от начального значения. Однако при атом возникает погрешность, вызванная понижением уровня жидкости в чашке, что изменяет положение нуля шкалы. Например, при диаметре чашки D , в десять раз большем диаметра трубки d . получим
т. е. относительная погрешность составит 1% погрешность прибора зависит от отношения площадей сечений трубки и чашки и может быть сколько угодно малой. На практике площади сечений чашки s и трубки S выбирают обычно такими, чтобы отношением можно было пренебречь. В основном для чашечных приборов 1/400.
Микроманометр с наклонной трубкой. При измерении малых давлений и разрежений порядка миллиметров или десятков миллиметров столба жидкости ошибка отсчета становится весьма значительной. Например, при высоте столба жидкости, равною 10 мм. ошибка отсчета 0,5 мм дает погрешность измерения, равную 5% измеряемой величины. Поэтому при измерении малых давлений приходится применять приборы, обеспечивающие большую точность измерения, чем L'-образные или чашечные манометры.
Рис. 3.2. Чашечный (однотрубный) манометр
Одним из наиболее распространенных приборов этого типа является манометр с наклонной трубкой (рис. 3.3). Прибор состоит из стеклянного сосуда 2. к которому припаяна стеклянная трубка наклоненная под некоторым углом а к горизонту. Сосуд с трубкой укреплены на деревянной доске / со шкалой, градуированной в мм водяного столба. Для удобства шкала сделана подвижной, чтобы при заполнении прибора жидкостью можно было совместить нуль шкалы с мениском жидкости в трубке. При измерении давления ниже атмосферного (разрежения) к пространству присоединяют конец трубки 3. Для точной установки в горизонтальной плоскости прибор снабжен уровнем 4. Поскольку трубка I 3 наклонена, высота столба жидкости уравновешивающая измеряемое давление, будет равна:
(3.-11)
где перемещение мениска жидкости в трубке, отсчитанное по шкале.
Таким образом, иена деления шкалы в 1 sin а раз больше высоты столба жидкости. Изменение уровня жидкости в сосуде 3 при подъеме жидкости в трубке учитывается при градуировке шкалы и поэтому не вносит ошибки в измерение. Микроманометры с наклонной трубкой изготовляют обычно для измерения давления в интервале 1.57—980 Па.
3.3. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ
В промышленной практике измерения давления и разности давлений широкое применение получили деформационные (с упругим чувствительным элементом) приборы. В этих приборах давление определяется по деформации упругих чувствительных элементов или по развиваемой ими силе, которые преобразуются передаточными механизмами в угловое пли линейное перемещения
указателя по шкале прибора. В качестве упругих элементов используют трубчатые пружины, мембраны, мембранные коробки и сильфоны.
По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие мембранные приборы, упругим элементом которых служи мембрана (рис. 3.4, в), мембранная коробка (рис. 3.4, г и д), мембранных коробок (рис. 3.4, е и др.
3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной (рис. 3.4, з);
4) приборы с упругой гармониковоп мембраной (сильфоном)
(рис. 3.4, к); 5) пружинно-сильфонные (рис. 3.4, и).
Приборы с чувствительным элементом в виде гофрированных мембран, мембранных коробок и мембранных блоков применяют для измерения небольших избыточных давлений и разрежений (манометры, наноромеры и тягомеры), а также перепадов давления (дифференциальные манометры). Зависимость прогиба мембраны от измеряемого давления и общем случае не линейна. Число, форма и размеры гофра зависят от назначения прибора, пределов измерения и других факторов.
Чтобы увеличить прогиб в приборах для малых давлений, мембраны попарно соединяют в мембранные коробки, а коробки в мембранные блоки. Мембранные коробки могут быть анероидными (рис. 3.4, г) и манометрическими (рис. 3.4, d). Анероидные коробки, применяемые в барометрах, герметизированы и заполнены воздухом или инертным газом при давлении 1 Па. Деформация аиерондноп коробки происходит под воздействием разности давления окружающей ее среды и давления в полости коробки. Так как давление в полости коробки очень мало, можно
Рис. 3.5, Принципиальная схема манометра с трубчатой пружиной
но считать, что ее деформация определяется атмосферным
давлением. Деформация анероидной или манометрической коробки равна сумме деформаций составляющих ее мембран.
Третий вид упругих элементов манометров составляют особые гофрированные коробки, называемые енльфонами. Снльфон представляет со бой цилиндрический тонкостенный сосуд, .на боковой поверхности которого выдавлены глубокие параллельные волны (рис. 3.4,к). При ноздейснни осевой нагрузки, внешнего пли внутреннего давлении дли на енльфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь н весомости от направления приложенной силы.
Манометры с трубчатой пружиной один из наиболее рас иностранных видов деформационных приборов (рис. 3.5).
Чувствительным элементом таких приборов является, согнутая по дуге круга и запаянная с одного конца трубка хэллнп тического или овального сечения. Открытым концом трубки 7 через .держатель и ниппель//) присоединяют к источнику измеряемого давления. Свободный (запаянный) копен грудки 7 через передаточный механизм соединен осью 75 стрелки перемещающейся по шкале манометра.
Трубки манометров, рассчитанных на давление до 500 кПа (50 кгс/см2), изготовляют из меди, а трубки манометров, рас считанных на большее давление,— из стали.
Свойство изогнутой трубки некруглого сечения—изменят величину изгиба при изменении давления—обусловлено изменением формы сечения. Под действием давления внутри трубки эллиптическое или овальное сечение, деформируясь, приближается к круговому, что приводит к раскручиванию трубки, т. е к угловому перемещению ее свободного конца. Это перемещение в определенных пределах пропорционально измеряемому давлению. Поэтому максимальное рабочее давление манометра должно быть ниже предела пропорциональности с некоторым запасом прочности.
В соответствии с этим шкал манометра (верхний предел измерения) выбирают таким образом, чтобы рабочий предел измерения (наибольшее рабочее давление) был не менее верхнего предела измерения при постоянном давлении не нее верхнего предела измерения при переменном давления
Рис. 3.6. Мембранный манометр
Верхние пределы измерения манометра выбирают из ряда: 1; 1,6; 2,5; 4 и 6 10, где п — любое целое положительное или отрицательное число.
Перемещение свободного конца трубки под действием давления весьма невелико, поэтому в конструкцию прибора введен передаточный механизм, увеличивающий масштаб перемещения конца трубки.
Зубчато-секторный передаточный механизм показан на рис. 3.5. Он состоит из зубчатого сектора( шестерни сцепляющейся с сектором, и спиральной пружины 6. На оси шестерни 5 закреплена указывающая стрелка манометра. Пружина 6 одним концом прикреплена к оси шестерни, а другим — к неподвижной точке даты механизма: Пружина, выбирая зазоры в зубчатом зацеплении и шарнирных соединениях передаточного механизма, исключает люфт стрелки. Мембранный манометр (рис. 3.6). Упругим элементом манометра является гофрированная мембрана 3, края которой зажаты между фланцами чашек / и 7. Чашка имеет ниппель 2, которым манометр присоединяют к измеряемому давлению. Верхняя чашка 7 представляет собой одно целое с корпусом манометра 5. В центре мембраны 3 закреплена стойка 4, шарнирно соединенная с поводком 6. Последний соединен с сектором зубчато-секторного передаточного механизма.
Наиболее удобны мембранные манометры для измерения давления вязких жидкостей или химически агрессивных сред.
3.4. ГРУЗОПОРШНЕВОЙ МАНОМЕТР
Принцип действия поршневого манометра основан па уравновешивании сил, создаваемых, с одной стороны, измеряемым давлением, а с другой стороны — грузами, действующими па поршень, помешенный в цилиндр (рис. 3.7).
Прибор состоит из колонки 7 с цилиндрическим шлифованным каналом и поршня 6, несущего на своем верхнем конце тарелку 4 для нагружения ее эталонными грузами 5. Поршень / винтового пресса служит для подъема и опускания поршня 6 так, чтобы при любых нагрузках поршень в был погружен в цилиндр примерно на 2/з своей высоты. Камеру 2 поршневого манометра заполняют трансформаторным, вазелиновым или касторовым маслом через воронку 8. Давление в системе создают с помощью винта с маховиком 9 и поршня /. Штуцеры 3 служат для установки поверяемого и образцового манометров. Вентиль 10 предназначен для слива масла. В процессе измерений для устранения вредных сил трения поршня в о стенки цилиндрического канала колонки 7 поршень 6 вручную приводят во вращение. Поршневой манометр может быть использован для поверки манометров как с помощью грузов, так и с помощью образцового манометра.
3.S. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАНОМЕТРЫ
Тензорезисторные измерительные преобразователи ИП «Сапфир» обеспечивают непрерывное преобразование давления в унифицированный электрический токовый сигнал дистанционной передачи. Действие прибора основано на использовании тензометрического эффекта в полупроводниковом материале.'
Воздействие измеряемого параметра, преобразованное в усилие, вызывает изменение напряженного состояния тензорезисторов, жестко соединенных (нанесенных в виде монокристаллической пленки) с чувствительным элементом тензомодуля, который размещен внутри измерительного блока первичного преобразователя. Изменение сопротивления тензорезисторов, пропорциональное изменению величины измеряемого параметра, преобразуется встроенным электронным устройством в токовый выходной сигнал (4-20 мА) первичного преобразователя]
Сигнал 4—20 мА передается по искробезопасной двухпроводной линии дистанционной передачи к блоку питания БПЗ-24
Рис. 3.8. Измерительный блок разности давлений
(по этим же проводам подается питание), где преобразуется в унифицированный токовый выходной сигнал (0—5, 0—20 или 4—20 мА) в зависимости от исполнения прибора.
ИП «Сапфир» состоит из двух конструктивных блоков: первичного преобразователя и блока питания типа БПЗ-24, связанных двухпроводной линией связи. Первичные преобразователи включают измерительный блок, встроенное унифицированное электронное устройство, и различаются лишь конструкцией измерительных блоков.
Измерительные блоки выполнены на основе тензомодулей двух типов (в зависимости от пределов измерения): рычажно-мембранного и мембранного. Схема измерительного блока разности давлений с тензомодулем рычажно-мембранного типа показана на рис. 3.8.
Тензомодуль рычажно-мембранного типа 4 размешен внутри основания 2 в заполненной полиметилсилоксановой жидкостью замкнутой полости и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 1. Мембраны по наружному контуру приварены к основанию и соединены между собой центральным щитком 3, который связан с концом рычага тензомодуля. Разность давлений вызывает прогиб мембран 1 ч 8 тензомодуль а также изменение сопротивления тензорезисторов 5. Электрический сигнал с тензомодуля передается из полости высокого давления во встроенное электронное устройство 6 по проводам через герметичный вывод 7. При односторонней перегрузке рабочим давлением мембрана после дополнительного перемещения ложится на профилированную подушку, поэтому измерительный блок выдерживаем эту перегрузку, не разрушаясь.
В преобразователях избыточного давления, разрежения избыточного давления — разрежения используются одни и те же измерительные блоки, которые отличаются от измерительных блоков преобразователей разности давлений конструкцией фланцев.
Промышленность выпускает следующие типы ИП «Сапфир»: 651 ДИ и 652 Да для избыточного давления; 651 ДА и 652 ДА — для абсолютного давления; 651 ДВ — для разрежения. 651 ДД и 652 ДД — для разности давления, 651 ДГ—для гидростатического 
Для измерения давления неагрессивных жидких и газообразных сред и сигнализации при его отклонении от заданного интервала используют приборы типа МП4-Ш. Прибор состоит из четырех основных узлов (рис. 3.9): узла измерения величины давления, трибкосекторного механизма, контактного устройства, сигнального блока. Перемещение свободного конца манометрической пружины / через тягу 9, сектор 10 и трубку 2 преобразуется в поворот показывающей стрелки 6 относительно шкалы 4. Вместе с показывающей стрелкой поворачивается ведущий поводок 7, который перемещает подвижные контактные поводки 5.
Сигнальный блок питается от сети переменного тока через однополупериодный выпрямитель Д, и стабилизатор Д-2. Нагрузкой предельных контактов 3 и 8 являются электромагнитные реле Р и Pi , служащие для коммутации внешних цепей. Когда величина измеряемого параметра находится в пределах, заданных сигнальными указателями, контакты поводкового контактного устройства разомкнуты: нормально замкнутые контакты реле Р и Р-2 замыкают цепь выдачи сигнала «Норма». При выходе величины измеряемого параметра за пределы, установленные сигнальными указателями, замыкаются соответствующие контакты поводкового контактного устройства, нормально разомкнутые контактные реле Р и Р замыкают цепь выдачи сигнала «Минимум» или «Максимум».
На рис. 3.10 показана принципиальная схема еильфонного электрического взрывозащищенного манометра типов МС-Э1-В4 и МС-Э2-В4.
Манометр предназначен для непрерывного преобразования давления жидких и газообразных сред, в том числе азотоводородных и аммиачных, в пропорциональный унифицированный электрический выходной сигнал постоянного тока.
Рис. 3.9. Принципиальная схема прибора типа МП 4-III
Рис. 3.10. Принципиальная схема сильфонного взрывозащищенного электрического манометра:
И - рычаги: 1 — лента. 4 — пружинный корректор нуля; 3 — плунжер: 6 - индикатор рассогласования; 7 — электромагнитный механизм силовой обратной сияли: й — электронный усилитель; 9 — енльфомный чувствительный элемент 10 — штуцер для подводя измеряемого давления: // — корпус измерительного блока; 1? — мембранный вывод измеряемого усилии из полости измерительного блока
Преобразователи имеют взрывонепроницаемое исполнение (ВЧаТЗ) и могут применяться во взрывоопасных помещениях и на взрывоопасных установках всех классов, где возможно образование взрывоопасных смесей категорий 1, 2, 3 и подкатегорий
4а групп Ti.T2.T3.
Принцип действия преобразователей — силовая компенсация. Начальное (нулевое) значение токового выходного сигнала устанавливается пружинным корректором нуля 4. Интервал измерения настраивают изменением передаточного отношения рычажного механизма, для этого перемещают ленту 2, передающую усилие с рычага / на рычаг 3. Настройка нулевого значения выходного сигнала и диапазона измерения может производиться во взрывоопасном помещении без отключения электрического питания.
3.6. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ МАНОМЕТРЫ
На рис. 3.11 показана принципиальная схема сильфонного манометра абсолютного давления типа МАС-П. Манометр абсолютного давления сильфонный пневматический МАС-П предназначен для непрерывного преобразования абсолютного давления газа в пропорциональный пневматический сигнал дистанционной передачи. Выпускается двух типоразмеров (МАС-П 1 и МАС-П2) на одиннадцать различных пределов измерения.
Датчик состоит из блока сдвоенных сильфонов 12 (рис. 3.12), полости которых заполнены кремнийорганической жидкостью. Полости сильфонов сообщаются между собой каналом, который перекрывается клапаном 11 при увеличении деформации сильфонов выше предельной рабочей деформации. При нарушении герметичности мембраны .9 одновременно закрываются оба клапана сильфонных чувствительных элементов, обеспечивая надежную защиту от выброса наружу измеряемой среды в случае разрушения сильфонов, что особенно важно при измерениях перепада давления токсичных и взрывоопасных сред.
На рис. 3.13 показана принципиальная схема пружинного манометра тина МП4-У с пневматической передачей показаний на расстояние. Принцип действия измерительной части прибора основан на уравновешивании величины измеряемого давления силой упругой деформации одновитковой трубчатой пружины.
Рис, 3.11. Принципиальная схема манометра МАС-П:
Рис. 3.12. Принципиальная схема дифманометра ДС-П:
Рис. 3.13. Принципиальная схема манометра МГ14-У
а принцип действия пневматической части—на компенсации сил.
Изменение давления, передаваемого во внутреннюю полость трубчатой пружины //, вызывает перемещение ее свободного копна, которое преобразуется передаточно множительным механизмом (тяги 17, рычага 18 и трибко-секторной пары 14) в движение стрелки 12 относительно шкалы 13. Одновременно перемещение конца манометрической пружины передается на заслонку 9 пневмопреобразователя через тягу 16, рычажный механизм 6 и цилиндрическую пружину 7. Заслонка может перемещаться относительно сопла 8.
Пневмоиреобразователь работает следующим образом. Питающий воздух под давлением 140±14 кПа, которое контролируется манометром 21, поступает через входное отверстие в усилительное пневмореле 19, где редуцируется шариковым клапаном напора давления 2 до 3—4 кПа и через камеру давления командного воздуха А, а также дроссель 3 поступает в линию сопла 8. При полном открытии сопла 8 заслонкой 9 избыточное давление в линии перед соплом равно нулю, так как отверстие сопла значительно больше отверстия дросселя, а давление командного воздуха определяется силами пружин 4 и составляет 4 кПа. Увеличение давления в ЛИНИИ перед соплом 8 при закрывании его передается на мембрану 15, и шариковый клапан сброса 5 приоткрывает отверстие для выпуска воздуха в атмосферу, а мембрана 20, воздействуя на шариковый клапан напора давления 2, открывает входное отверстие питания. При этом в камере давления командного воздуха давление возрастает на величину повышения давления в линии перед соплом; это давление передается во внутреннюю полость трубчатой пружины обратной связи 10 и на выход прибора. Давление воздуха контролируется по манометру /.
Под действием давления, передаваемого во внутреннюю полость трубчатой пружины обратной связи 10, пружина деформируется, отводит заслонку 9 от сопла на расстояние, обеспечивающее поддержание в системе давления воздуха, пропорционального измеряемому параметру. Как только заслонка останавливается, увеличение давления в камере давления командного воздуха прекращается, на дросселе 3 устанавливается прежний перепад давления, и вся система уравновешивается. При уменьшении измеряемого прибором давления среды заслонка 9 отходит от сопла 8, что приводит к уменьшению давления в линии перед соплом, а следовательно, и в камере командного воздуха, так как мембраны 15 и 20 перемещаются так, что открывается клапан сброса давления 5 и перекрывается клапан напора 2. Сброс давления будет продолжаться до прекращения движения заслонки, т. е. до установления нового равновесия сил на мембранах. Уменьшенное давление в камере давлении командного воздуха А будет передано на выход прибора и во внутреннюю полость пружины обратной связи 10, которая, деформируясь, приблизит заслонку к соплу на расстояние, обеспечивающее поддержание в системе давления, пропорционального измеряемой величине.
Приборы выпускаются с классом точности 1,0 и 1,5. Интервал изменения выходного сигнала 20—100 кПа (0,2—1,0 кгс /см2).
Дата: 2019-11-01, просмотров: 1207.
