Тема: Изучение принципа работы контрольно-измерительных приборов
Ответить на вопросы:
Что называется измерительным прибором?
Для чего предназначен измерительный прибор?
Как делятся измерительные приборы?
Для чего предназначен образцовый измерительный прибор?
Какие измерительные приборы называются рабочими?
Заполните классификационную схему деления технических рабочих приборов по назначению
Что называется погрешностью?
Каким требованиям должны удовлетворять погрешности приборов?
Как разделяются приборы по точности измерения?
Чему соответствует класс точности?
Что такое допустимая погрешность?
КИП – это устройства для получения информации о состоянии технологических процессов путем измерения их параметров (температур, давлений, расходов, уровней).
Назначение
§ Измерение и контроль различных величин. 
§ Контрольно-измерительные приборы, как правило, представляют собой устройства для измерения таких величин как температура (термометр), давление (манометр), уровень (уровнемер), расход (расходомер) и др.
§ Они также служат для автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами.
§ Измерительные приборы способствуют повышению производительности практически во всех отраслях промышленности и обеспечивают безопасность производства.
По назначению технические рабочие приборы делятся на показывающие, самопишущие, сигнализирующие, регулирующие и измерительные автоматы. Показывающие — приборы, по которым только отсчитывают измеряемую величину в данный момент времени. Самопишущие (регистрирующие) приборы снабжены устройством для автоматической регистрации (записи) значения измеряемой величины за все время работы прибора. Они дают возможность получить данные для последующего анализа работы объекта или хода технологического процесса путем обработки картограммы прибора. Самопищущие приборы могут иметь также показывающее устройство, в этом случае они одновременно являются показывающими и самопишущими. Сигнализирующие приборы имеют специальные приспособления для включения световой или звуковой сигнализации при достижении измеряемой величиной заранее заданного значения. Регулирующие приборы имеют специальное устройство, предназначенное для автоматического поддержания измеряемой величины на заданном значении или для изменения ее по заданному закону. Такие приборы могут иметь показывающее или регистрирующее устройство, или одновременно и то и другое. Измерительные автоматы — это приборы с устройством, выполняющим по результатам измерения определенную работу, согласно установленной для них программе. Их применяют при взвешивании и дозировке жидких и сыпучих веществ, управлении работой технологического оборудования, сортировке продукции и других операциях.
По характеру передачи показаний приборы делятся на местные и с дистанционной передачей. Местные приборы по своей конструкции могут быть использованы только непосредственно у места измерения. У приборов с дистанционной передачей исполнительная часть находится на значительном расстоянии от места измерения.
Приборы с дистанционной передачей комплектуют в измерительные установки, которые состоят из следующих основных, частей:
o первичного прибора — преобразователя (датчика), воспринимающего посредством чувствительного элемента (первичного преобразователя) изменения измеряемой величины, преобразующего ее в выходной сигнал — импульс и передающего последний на расстояние;
o вторичного прибора, который воспринимает посредством измерительного устройства импульсы, передаваемые преобразователем, и преобразует их в перемещения указателя относительно шкалы; вторичные приборы могут быть показывающими, самопишущими, сигнализирующими, регулирующими приборами или измерительными автоматами;
o соединительных трубных (пневматических, гидравлических) или электрических проводок, по которым передаются результаты измерений от преобразователя к вторичному прибору.
По виду показаний измерительные приборы делятся на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные). В аналоговом измерительном приборе показания являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. В цифровом измерительном приборе автоматически вырабатываются дискретные (прерывистые) сигналы измерительной информации, а показания представлены в цифровой форме.
По виду измеряемой величины приборы выпускают для измерения температуры, давления, расхода и количества, концентрации растворов, уровня, влажности и плотности газов, электрических величин и определения состава (анализа) газов и жидкостей.
С какой бы тщательностью ни было сделано измерение, оно сопровождается погрешностями, в той или иной степени искажающими результат измерения. Погрешностью называется разность между показанием прибора и действительным значением изменяемой величины. Погрешности приборов не должны выходить, за пределы, установленные стандартами, нормалями и техническими условиями для данного метода измерения. По точности измерения приборы разделяются по классам, обозначаемым цифрами: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0. Обычно цифры, соответствующие классу точности прибора, наносят на шкалу и заключают в окружность. Класс точности выражается числом погрешности, соответствующей нормальным условиям работы прибора, т. е. нормальному положению прибора, нормальной температуре окружающей среды и др. Например, для прибора класса 1,5 со шкалой 0—1000° С допустимая погрешность будет равна ±15° С, для прибора того же класса, но со шкалой 0— 500° С допустимая погрешность будет ±7,5° С, а для прибора того же класса с двусторонней шкалой от —50 до +100° С — ±2,25° С. Иначе говоря, допустимая погрешность вычисляется от алгебраической разности верхнего и нижнего пределов измерения. Допустимая погрешность — наибольшая погрешность показания прибора, допускаемая нормами. Она характеризуется поставленными перед ней знаками плюс и минус или одним из этих знаков, если распространяется только на одни положительные или отрицательные значения допустимых нормами погрешностей. В настоящее время на промышленных предприятиях применяют в основном приборы классов точности 0,4; 0,5; 0,6; 1; 1,5. Приборами класса 0,1; 0,15; 0,2 и 0,25 пользуются пока еще мало, а приборы классов 2,0; 2,5 и 4 применяют все реже, потому что их низкая точность не удовлетворяет возросшим требованиям промышленных технологических процессов.
Конструкция
Как правило, основными элементами подобных приборов являются корпус, устройство преобразования, состоящее из первичного измерительного преобразователя (датчика) и совокупности элементарных средств измерения (СИ), и устройство индикации (стрелка со шкалой, экран и т.п.).
Контрольно-измерительные приборы можно классифицировать по следующим основным признакам: по роду измеряемой величины, способу получения информации, метрологическому назначению, расположению.
- По роду измеряемой величины различают приборы для измерения температуры, давления, количества и расхода, уровня, состава, состояния вещества.
- По способу получения информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, сигнализирующие, компарирующие, регулирующие.
- По метрологическому назначению приборы делятся на рабочие, образцовые3) и эталонные4).
- По расположению различают приборы местные и дистанционные.5)
Принцип действия
Измеряемая физическая величина оказывает воздействие на первичный измерительный преобразователь, затем воздействие передается на элементарные средства измерения, затем на отcчетное устройство, в результате чего формируются показания того или иного прибора.
Принцип действия на примере манометра. Манометр работает следующим образом: давление среды через присоединительный штуцер поступает внутрь изогнутой медной трубки овального сечения. Под действием этого давления трубка стремится распрямиться. Перемещение трубки через тягу и коромысло передается на подпружиненную ось со стрелкой. Стрелка поворачивается вслед за перемещением трубки, показывая действующее давление.
Применение
Мембранный манометр
Мембранные манометры применяются для измерения небольших избыточных давлений (0,04 МПа) жидких, газообразных и особенно вязких сред (сахарный сироп, сусло, купажи, масло, мазут и др.).6)
Расходомер поплавкового типа
Расходомер предназначен для измерения объемного расхода жидкостей, газов и паров. Прибор работает с использованием принципа постоянного перепада давления. Расходомер имеет стеклянный корпус, в котором свободно вниз или вверх перемещается поплавок. Расходомер устанавливается в вертикальном положении на восходящем потоке. Поднимаемый потоком поплавок остается в таком положении, при котором действующая на него подъемная сила, профильное сопротивление и его вес уравновешиваются. Считывание величины расхода производится по шкале, которая нанесена на поверхность измерительной трубы.7)
Тензометр
Применяется для оптимального натяжения полотен ленточных пил (ленточнопильные станки), а также растяжек, стержневой и проволочной арматуры и т.д. Прибор устанавливается на режущее полотно и фиксируется винтами. Шкала прибора поворачивается так, чтобы он показывал нулевое значение. Затем производится натяжение ленточной пилы. Усилие натяжения контролируется по отклонению стрелки прибора. По достижении нужного значения натяжения тензометр снимается с пилы.8)
Техническое обслуживание
- Протирать сухой ветошью шкалы приборов и гнезда блоков контрольных и сигнальных ламп.
- Следить за надежностью посадки защитных резиновых чехлов на корпуса датчиков.
- Следить за герметичностью соединений приборов.