Преобразователи давления электрические
Жидкостные манометры
Принцип действия жидкостных манометров основан на уравновешивании измеряемой величины высотой столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, в зависимости от величины измеряемого избыточного давления или разряжения, а также от химических свойств измеряемого вещества, применяются: вода, спирт, ртуть, минеральные масла небольшой вязкости.
Простота конструкции и надежность гидростатического метода, лежащего в основе работы этих приборов, а также достаточно высокая точность – причины их широкого применения, как для лабораторных, так и для технических измерений небольших избыточных давлений, разрежений, разности двух давлений, атмосферного давления. Образцовые жидкостные приборы служат для поверки некоторых типов манометров, вакуумметров, тягомеров, напоромеров, барометров, дифференциальных манометров.
Рис. 1
Наиболее распространенным и самым простым по устройству является U-образный прибор (рис. 1). Он состоит из изогнутой в виде буквы U стеклянной трубки 4, примерно до половины заполненной рабочей жидкостью 3. С помощью скобок 1 трубка прикреплена к доске 2, между ветвями трубки размещена шкала 5.
Когда давления Р1 и Р2 равны, уровни жидкости в левой и правой ветвях U-образной трубки находятся против нулевой отметки шкалы. При неравенстве давлений, например, Р1>Р2, уровень в левой ветви опустится, а в правой - поднимется. Отсчет нужно производить дважды: от нуля вниз до уровня в левой ветви и от нуля вверх до уровня в правой ветви; полученные значения отсчетов (их сумма равна h) надо сложить. Это рекомендуется делать, поскольку трубки обеих ветвей прибора могут немного отличаться по диаметру. В этом случае жидкость будет опускаться (в левой) и подниматься (в правой) ветвях на неодинаковое количество делений.
|
|
|
Значение измеряемой величины (разность давлений Р1 и Р2) определяется по шкале прибора:
P1-P2=hpg,
где р - плотность рабочей жидкости; g – ускорение силы тяжести.
Деформационные манометры
В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов, деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, через рычаги передается на стрелку или перо прибора. При снятии давления чувствительный элемент возвращается в первоначальное положение под воздействием упругой деформации. Деформационные манометры нашли широкое применение в промышленности, что обусловлено простотой и надежностью конструкции, наглядностью показаний, малыми габаритами, высокой точностью и широкими пределами измерения.
|
|
|
В качестве измерительных элементов деформационных манометров и измерительных преобразователей давления, разрежения и перепада давлений используют одновитковую трубчатую пружину (рис. 3а), сильфон (рис. 3б), мембранную коробку (рис. 3в), многовитковую трубчатую пружину (рис. 3г), вялую мембрану (рис. 3д), жесткую мембрану (рис. 3е).
В трубчато-пружинном манометре с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 4), получившем наибольшее распространение, чувствительным элементом является трубчатая пружина 2, представляющая собой полую трубку овального или эллиптического сечения, согнутую по дуге окружности на 180–270°. Маленькая ось эллипса трубки расположена параллельно, а большая – перпендикулярно плоскости чертежа. Один конец трубчатой пружины жестко соединен с держателем 1, укрепленным винтами в круглом корпусе 3 манометра. Держатель имеет резьбовой ниппель, предназначенный для крепления прибора на трубопроводе или аппарате, в котором измеряется давление. Свободный конец пружины поводком связан с передаточным механизмом 7 , состоящим из зубчатого сектора и сцепленной с ним шестеренки, на ось которой насажена стрелка 4.
|
|
|
Рис. 3
Для устранения мертвого хода стрелки, вызванного люфтами в соединениях, передаточный механизм снабжен упругим спиральным волоском 5. Внутренний конец волоска крепится на оси стрелки, а внешний – на неподвижной плате механизма. Волосок постоянно прижимает шестеренки со стрелкой в направлении, противоположном перемещению звеньев механизма под действием давления, что устраняет влияние люфтов в соединениях, и стрелка прибора начинает двигаться одновременно с отклонением чувствительного элемента.
Под действием давления среды, сообщающийся с внутренней полостью трубчатой пружины, последняя несколько распрямляется, свободный конец перемещается и тянет за собой поводок, который через передаточный механизм вызывает перемещение стрелки по шкале прибора. Раскручивание трубчатой пружины, согнутой по дуге окружности, обусловлено тем, что при подаче давления ее эллиптическое сечение стремиться перейти в круглое. При этом малая ось эллипса, расположенная в плоскости чертежа, увеличивается, и волокна пружины, находящиеся на радиусе r1, переходят на больший радиус r1’, а волокна, находящиеся на радиусе r2, переходят на меньший радиус r2’. Так как длина трубчатой пружины остается неизменной, а один конец ее жестко заделан в держателе, в пружине возникают внутренние напряжения, приводящие к ее раскручиванию и перемещению свободного конца. Последний и, следовательно, стрелка прибора перемещаются пропорционально изменению измеряемого давления, поэтому манометр имеет равномерную шкалу.
|
|
|
Рис. 4
Грузопоршневые манометры
В этих приборах измеряемое давление определяется по величине нагрузки, воздействующей на поршень определенной площади. Грузопоршневые манометры имеют высокую точность (0,02; 0,05; 0,2) и широкий диапазон измерения (0,1- 250 МПа). Обычно их применяют для градуировки и поверки грузопоршневых манометров.
Рис. 5
Грузопоршневой образцовый манометр МП-60 (рис. 5), предназначенный для поверки технических манометров с одновитковой трубчатой пружиной состоит из вертикального цилиндра 8 с тщательно пригнанным стальным поршнем 5, на верхнем конце которого закреплена тарелка 7 для укладки образцовых грузов 6, имеющих форму дисков. Воронка 4 служит для заполнения прибора минеральным маслом. Прибор имеет поршневой пресс 1 с манжетным уплотнением. Для установки поверяемых манометров предназначены штуцеры 3 и 10. Игольчатые вентили 2, 9, и 11 служат для перекрытия каналов, вентиль 12 для спуска масла. Создаваемое грузом давление P = m/A, где m - масса поршня с тарелкой и грузом; А - эффективная площадь поршня, за которую принимают сумму площади сечения поршня и половину площади кольцевого зазора между поршнем и цилиндром (обычно А=0,996–1,004см2). Пределы измерения прибора 0 – 6 МПа. Класс точности 0,05.
Электрические манометры
Действие этих приборов основано на зависимости электрических параметров преобразователя давления от величины измеряемого давления. К ним относятся: пьезометрические манометры, в которых используется зависимость электрического заряда пьезоэлемента от измеряемого давления; манометры сопротивления, основанные на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от измеряемого давления; ионизационные манометры, действие которых базируется на зависимости силы тока положительных ионов, образованных в результате ионизации молекул разреженного газа, от измеряемого давления; а также радиоизотопные манометры, в которых для ионизации газа используется излучение радиоизотопных источников.
Преобразователи давления электрические
С силовой компенсацией
Преобразователи давления измерительные с электрическим токовым выходным сигналом входят в общий комплекс унифицированной системы взаимозаменяемых компенсационных преобразователей ГСП.
Измерительные преобразователи давления (в дальнейшем преобразователи) предназначены для непрерывного преобразования давления (абсолютного, избыточного или вакуумметрического) в пропорциональный электрический токовый сигнал дистанционной передачи.
Преобразователи используют в комплекте с вторичными приборами, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами центрального контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала в виде электрического постоянного тока 0-20, 4-20 или 0-5 мА.
Преобразователи построены по блочному принципу. Основным блоком преобразователя является электросиловой преобразователь.
Каждый преобразователь состоит из электросилового линейного преобразователя и измерительного блока.
Принцип действия преобразователя основан на электрической силовой компенсации.
Усилие, с которым измерительный блок воздействует на электросиловой преобразователь, создает момент М, (рис. 6) вызывающей незначительные перемещения рычажной системы передаточного механизма и связанного с ним плунжера 6 индикатора рассогласования. Индикатор рассогласования преобразует это перемещение в управляющий сигнал электрического тока, поступающий на вход электронного усилителя 7. Выходной сигнал усилителя в виде постоянного тока поступает на обмотку катушки силового механизма и одновременно в последовательно соединенную с ней линию дистанционной передачи.
Рис. 6
В электросиловом преобразователе типа П-Э1 (рис. 6а) взаимодействие постоянного магнита 10 с магнитным полем, создаваемым током. Протекающим по обмотке подвижной катушки 9, создает пропорциональное этому току усилие.
В электросиловом преобразователе типа П-ЭР1 (рис. 6б) взаимодействие электромагнита 12 с подвижным сердечником 11 создает усилие, пропорциональное квадрату тока, протекающего по обмотке этого электромагнита.
Усилие, создаваемое силовым механизмом, уравновешивает через рычажную систему входное усилие.
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!