Измерительные средства используемые в лабораторной работе

ИЗУЧЕНИЕ И ПОВЕРКА ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ И МАНОМЕТРОВ

Цель работы

1.1. Изучение принципа действия и устройства манометров с одновитковой трубчатой пружиной.

1.2. Изучение принципа действия и устройств измерительных преобразователей давления фирмы Endress + Hauser с электрическим выходным сигналом.

1.3. Знакомство с устройством и работой грузопоршневого манометра.

1.4. Получение навыков поверки манометра с одновитковой трубчатой пружиной.

1.5. Получение навыков поверки датчика давления с электрическим выходным сигналом.

Измерительные средства используемые в лабораторной работе

2.1. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной.

Принцип действия деформационных средств измерения давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента. Различают три основных формы чувствительных элементов, получивших распространение в практике измерения: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны. Наибольшее распространение получили манометры с одновитковой трубчатой пружиной (рис.1).

 

Рис.1 Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Трубчатая пружина представляет собой полую трубку эллиптического сечения 5, согнутую по дуге окружности на угол a = (180° - 270°).Один конец трубки жестко соединен с держателем 1. Держатель имеет резьбовой ниппель 14 (с отверстием), предназначенный для крепления прибора на аппарате, в котором измеряется давление. Свободный конец трубки закрыт и с помощью поводка 11 соединен с зубчатым сектором 9. Последний, поворачиваясь вокруг оси 13, вращает находящуюся с ним в зацеплении шестеренку (трибку) 8 со стрелкой 4. Винт 12 служит для регулировки коэффициенты передачи трибосекторного механизма. Для устранения мертвого хода стрелки, вызванного наличием люфтов в соединениях, передаточный механизм снабжен упругой спиральной пружиной 7. Внутренний конец пружины крепится на оси стрелки, а внешний 6 - на неподвижной плите механизма 2.

Под воздействием давления среды, подаваемого во внутреннюю по­лостью трубки, последняя несколько распрямляется, свободный конец ее перемещается и тянет за собой поводок. При этом поворачивается зубчатый сектор и находящаяся в зацеплении с ней трибка, а стрел­ка перемещается по шкале прибора 3, показывая величину измеряемо­го давления.

Раскручивание трубчатой пружины связано с тем, что при увели­чении давления она стремится превратить свое эллиптическое сече­ние в круглое. При этом малая ось эллипса увеличивается, большая - уменьшается. Так как длина трубки остается практически неиз­менной, в ней возникают внутренние напряжения, приводящие к ее раскручиванию и перемещению свободного конца. Изменение угла скручивания выражается уравнением:

,

где a - начальный угол скручивания трубки; b - величина малой оси эллипса трубки; Db -величина изменения малой оси трубки.

Диапазон измерения давления манометрами с одновитковой труб­чатой пружиной составляет 0 - 100 мПа. Он зависит от модуля упругости, материала трубки, радиуса кривизны, размеров сечения, толщины стенок трубки и других факторов. Допустимая основная погрешность таких манометров находится в пределах от 0,1% до 4,0%.

2.2. Измерительный преобразователь фирмы Endress + Hauser

Краткая характеристика измерительного преобразователя фирмы «Endress + Hauser»

 

Измеряемые среды: газ, пар, жидкость

Точность не зависит от ориентации.

Лучше использовать замкнутые полости и отводы

 

Тип измеряемого давленя:

· абсолютное

· отосительное

Принцип измерения:

· емкостной – для Cerabar S PMC 731 с керамическим сенсором

· пьезорезистивный – для Cerabar S PMP 731 с полисиликоновым сенсором.

Интерфейс – 4..20 мА, может быть при необходимости наложен с коммуникационным сигналом (INTENSOR или HART)

Рекомендуемые условия работы соответствуют DIN IEC 770 (Температура окружающей среды -25С или 77F)

Диапазон измерений сенсора: - 1..2 бар

Интервал измерения(чувствительность) – 100мбар

Максимальная перегрузка: 20 бар

Выходные параметры:

Выходной ток 4..20 мА

Недогрузка –3.8 мА

Перегрузка – 20.5 мА

При отказе – или 3.6 или 21.5 мА постоянно

Чувствительность – лучше, чем 10 мкА

Диапазон измерения – ноль и конечное значение регулируются

Термоэффекты – 0.1% для примерного диапазона изменений 20:1

Гистерезис:PMC 0.05 % РМР 0.1%

Время прогрева: 2с

Время нарастания сигнала: 150мс (время Т90)

Время реакции:РМС: 500 мс, РМР 400 мс

Долговременный дрейф параметра: РМС: 0.1 %/а РМР: 0.1 %/а

Настраиваемое время усреднения:0…..16 с устанавливается переключателем.

Потребляемая мощность и питание

Диапазон напряжений питания: 11.5..45 В постоянного тока для ЕЕх следует обратить внимание на защиту от перегрузок

Остаточная пульсация: 5%

Окружающая среда

Диапазон рабочих температур

Номинальная температура: - 40..85С

Рабочая температура: - 40.. 85 С

Температура хранения: - 40..100 С

Температура для защиты от повреждений: см. Данные для защиты от повреждений

Электромагнитная совместимость

Переносимость э/м волн соответствует EN 50082-2 (E1993, VDE 0839 часть 82-2)

Климатический класс G P по DIN 40 040

 

Эффекты от вибрации: отсутствуют; амплитуда 4мм при частоте от 5 до 15 Гц; 2g для 15..150 Гц и 1g для 150..2000 Гц

Сопротивляемость вибрации: 4g (60..200Гц)

Класс защиты IP 65

 

2.3. Грузопоршневой манометр.

Поверку манометров с одновитковой трубчатой пружиной и измерительных преобразователей «E&H»

производят с помощью грузопоршневых манометров, являющихся образцовыми измерительными средствами с пре­делом допустимой основной погрешности 0,02%.

Рис.9. Схема грузопоршневого манометра

Грузопоршневой манометр (рис..9) состоит из корпуса 1, внутри которого имеется цилиндричес­кая полость 2 с горизонтальным каналом 3, заполненная маслом. Горизонтальный канал сообщается с вертикальным цилиндрическим каналом 4 грузовой колонки 5 и с двумя каналами 6, имеющими штуце­ры для присоединения манометров. Вертикальные каналы имеют иголь­чатые вентили 16,17,18, предназначенные для их перекрытия. В канале грузовой колонки перемещается шток 7, несущий на себе тарелку 8 с грузом 9. В цилиндрической полости 2 корпуса находится поршень 10, перемещающийся при вращении маховика 11. Масленка 12 служит для за­полнения системы маслом, а вентиль 13 - для слива рабочего масла.

Давление в системе может создаваться при вращении маховика 11, при котором перемещение поршня 10 сжимает масло или при нагружении тарелки 8 грузами 9, при котором перемещение поршня 7 также приво­дит к сжатию масла.

Поверка на грузопоршневом манометре может производиться двумя способами:

· относительным, когда к штуцерам 16 и 18 присоединяются два манометра: поверяемый и образцовый (вентили 16 и 18 при этом от­крыты, а вентиль 17 закрыт. Давление в системе создается вращением маховика 11. Погрешность поверяемого манометра определяется раз­ностью показаний между поверяемым и образцовым манометрами;

· абсолютным, когда в работу включена грузовая колонка (вен­тиль 17 открыт) и к штуцерам 16, 18 присоединены один или два по­веряемых манометра. Давление в системе создается путем нагружения тарелки 8 грузами 9. Погрешность поверяемого манометра определяется разностью его показаний и величиной давления P в масляной системе в соответствии с выражением:

(4),

где G - вес поршня с грузами и грузовой тарелкой; S - эф­фективная площадь поршня.

Во время поверки манометров абсолютным способом тарелка с груза­ми не должна лежать на упоре, а ее нижний край должен занимать по­ложение против указателя 14. Для уменьшения трения при проведении измерений рекомендуется тарелку с грузами приводить вручную во вра­щение.