Практическая работа
Цель работы: Практическое изучение принципиальных схем преобразователей расхода (13ДД11, Сапфир, Метран-150)
1. Преобразователь разности давлений 13ДД
Разность давлений до и после сужающего устройства измеряется дифманометром. В качестве примера рассмотрим принцип действия прибора 13ДД11.
Принцип действия преобразователей разности давлений 13ДД основан на пневматической силовой компенсации. Схема прибора представлена на рисунке 1. В плюсовую 2 и минусовую 6 полости преобразователя, образованные фланцами 1,7 и мембранами 3,5, подводиться давление. Измеряемый перепад давления воздействует на мембраны, приваренные к основанию 4. Внутренняя полость между мембранами заполнена кремниорганической жидкостью.
Рисунок 1 -Схема прибора 13ДД11.
Под давления воздействием мембраны поворачивают рычаг 8 на небольшой угол относительно опоры –упругой мембраны вывод 9. Заслонка 11 перемещается относительно сопла 12,питаемого сжатым воздухом. При этом сигнал в линии сопла управляет давлением в усилителе 13 и в сильфоне отрицательной обратной связи 14. Последний создает момент на рычаге 8, компенсирующий момент, возникающий от перепада давления. Сигнал, поступающий в сильфон 14, пропорциональный измеряемому перепаду давления, одновременно направляется в выходную линию преобразователя. Пружина корректора нуля 10 позволяет устанавливать начальное значение выходного сигнала, равное 0.02 МПа. Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сильфона 14 вдоль рычага 8. Измерительные пневматические преобразователи других модификаций выполнены аналогично.
Таблица 1. Технические характеристики измерительных преобразователей разности давления 13ДД11
| Прибор | Модель | Предельный номинальный перепад давления | Допустимое избыточное давление, МПа | Класс точности | Габаритные размеры, мм | Масса, кг | |
| Единица измерения | Значение предельного перепада давления | ||||||
| Измерительный преобразователь разности давления 13ДД11 | кПа | 16; 25 | 0,6; 1 | 140 × 100 × 197 | 6,5 | ||
| МПа | 0,04 | ||||||
| 0,063 | |||||||
| 0,1; 0,16; 0,25 | 0,6; 1 | ||||||
| 0,4 | |||||||
| 0,63 | 1; 1,5 | ||||||
| Измерительный преобразователь разности давления 13ДД11 | кПа | 4; 6,3; 10 | 2,5 | 0,6; 1 | 140 × 120 × 230 | ||
| Измерительный преобразователь разности давления 13ДД11 | 1; 1,6; 2,5 | 140 × 190 × 300 |
2. Преобразователь измерительный взрывозащищенный САПФИР-22-Ех-М
Преобразователи измерительные Сапфир -22-Ех-М, предназначены для непрерывного преобразования значений избыточного давления, разрежения, абсолютного давления или разности давлений жидкостей и газов в унифицированный токовый выходной сигнал в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе и взрывоопасных производств.
Преобразователи могут использоваться в устройствах, предназначенных для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа.
2. Модификации и область применения электрических преобразователей с Сапфир»
| Тип преобразователя | Измеряемая величина |
| Саифир-22ДА Сапфир-22ДИ Сапфир-22ДВ Сапфир-22ДИВ Сапфир-22ДИ | Абсолютное давление Избыточное давление Разрежение Давление — разрежение Разность давлений |
Каждый преобразователь имеет устройство, позволяющее устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра (корректор "нуля") и верхнему предельному значению измеряемого параметра (корректор диапазона) и может быть настроен на любой верхний предел измерений, указанный в паспорте.
3. Технические характеристики преобразователей давления «Сапфир»
| Назначение и тип преобразователя | Предел измерения. кПа | Погрешность измерений, % |
| Абсолютного давления: Сапфир-22ДА Сапфир-22ДА-Ех | 2,5-16 000 | 1; 0,5; 0.25 |
| Избыточного давления: Сапфир-22ДИ Сапфир-22ДИ-Ех | 0,25-100 000 | 1; 0,5; 0,25 |
| Разрежения: Сапфир-22Д В Сапфир-22ДВ-Ех | 0,25-100 | 1; 0,5 |
| Давления — разрежения: Сапфнр-22ДИВ Сапфир-22ДИВ-Ех | -1254-+125 -1004-+2400 | 1; 0,5 |
| Разности давлений: Сапфир-22ДД Сапфир-22ДД-Ех | 0,25-25 40-1600 | 1; 0,5; 0,25 |
При выпуске с предприятия-изготовителя преобразователь настраивается на верхний предел измерений, выбираемый в соответствии с заказом из значений. При этом нижний предел измерений равен нулю.
При отсутствии указаний о пределах перенастройки, требуемых в процессе эксплуатации, преобразователь поставляется перенастраиваемым не менее чем на два верхних предела измерений.
При выпуске преобразователя разности давлений, предназначенного для измерений уровня жидкости, преобразователь может быть настроен в соответствии с заказом на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели.
Устройство и работа преобразователя
Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство.
Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.
Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.
Схема принципиальная преобразователей моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440, 2444 представлена на рис 2.
Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3.
Воздействие измеряемой разности давлений (большее давление подается в камеру 7, меньшее - в камеру 12) вызывает прогиб мембран 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2.
Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.
Рисунок 2 - СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ САПФИР-22-Ех-М МОДЕЛЕЙ
2410, 2420, 2430, 2434, 2440, 2444
3. Датчик давления Метран-150-СD
Датчики давления Метран-150 (в дальнейшем датчики) предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин − давления избыточного, абсолютного, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи и цифровой сигнал на базе HART-протокола.
Датчики Метран-150 предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа в унифицированный токовый выходной сигнал и цифровой сигнал на базе HART-протокола.
Датчики разности давлений могут использоваться в устройствах, предназначенных для преобразования значения уровня жидкости, расхода жидкости, пара или газа в унифицированный токовый выходной сигнал и цифровой сигнал на базе HART-протокола.
Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях. Взрывозащищенные датчики имеют вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь».
В зависимости от измеряемого давления датчики имеют следующие коды исполнения:
А – абсолютное давление;
G – избыточное давление;
D – разность давлений.
Устройство и работа датчика
Датчик состоит из сенсора и электронного преобразователя. Сенсор состоит из измерительного блока и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Давление подается в камеру измерительного блока, преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сигнала.
Электронный преобразователь преобразует электрический сигнал в соответствующий выходной сигнал.
Схема датчиков моделей 150CD представлена на рисунке 3.
Измерительный блок датчиков моделей 150CD состоит из корпуса 1 и емкостной измерительной ячейки 2. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от технологической измеряемой среды и окружающей среды.
Измеряемое давление передается через разделительные мембраны 3 и разделительную жидкость 4 к измерительной мембране 5, расположенной в центре емкостной ячейки.
Воздействие давления вызывает изменение положения измерительной мембраны. Изменение положения мембраны приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора 6, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны. Разность емкостей измеряется АЦП, преобразуется электронным преобразователем в соответствующий выходной сигнал.
Рисунок 3 – Модель 150 СD