Курс лекций для студентов специальности 092108 Теплогазоснабжение и вентиляция
 Скачать 4.93 Mb.
|
|
. В этих дифманометрах используются неметаллические вялые мембраны в качестве упругого чувствительного элемента К этим приборам относятся дифманометры типа ДМИ , ДМ - Э , ДМ - ЭР и ДМПК -4. Устройс тво и принцип дейс твия данных приборов практически одинаковый , различаются же они только организацией выходного сигнала На рис . 3.36 приведена схема дифманометра ДМИ с дифференциально - трансформаторным преобразователем выходного сигнала Рис . 3.36 - Дифманометр мембранный типа ДМИ Эти дифманометры работают в комплекте со вторичными показывающими и самопишущими приборами ВФП или ВФС ферродинамической системы и используются в качестве перепадомеров и расходомеров для измерения расхода жидкости , газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве Чувствительным элементом прибора является вялая мембрана 1 с жестким центром 2, работающая совместно с винтовой цилиндрической пружиной 5. Мембрана образует две камеры , в которые 192 подводятся давления р 1 и р 2 Снаружи дифманометра на разделительной трубке 4, изготовленной из немагнитной нержавеющей с тали , размещен дифференциально - трансформаторный преобразователь 6. Между жестким центром мембраны и корпусом установлена дополнительная пружина 7, создающая предварительное натяжение основной измерительной пруж ины Под дейс твием разности давлений жесткий центр мембраны и связанный с ним сердечник 3 трансформатора перемещаются до тех пор , пока сила , вызываемая разностью давлений , не уравновесится силой упругости винтовой пружины Перемещение сердечника изменяет взаимную индуктивнос ть между обмотками преобразователя , а вместе с тем и напряжение на выходе прибора , пропорциональное измеряемой разности давлений Дифманометры ДМИ имеют класс точности 1,0 и рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 25 МПа с предельным номинальным перепадом давления от 630 до 25000 Па , а также от 0,04 до 0,1 МПа Дифманометры типа ДМ - Э и ДМ - ЭР представляют собой мембранные приборы компенсационного типа с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 0 – 5 и 4 – 20 мА Они применяются в комплекте с показывающими или самопишущими миллиамперметрами , а также регуляторами и другими ус тройствами ав томатики Дифманометры ДМ - ЭР предназначаются для измерения расходов и имеют квадратичную зависимость между выходным сигналом и измеряемым перепадом давления , а дифманометры ДМ - Э – для измерения перепада давления , напора и разряжения Эти дифманометры работают на принципе электрической силовой компенсации усилия , развиваемого чувствительным элементом На рис . 3.37 показана схема дифманометра расходомера ДМ - ЭР , состоящего из измерительной части ( ИБ ) и квадратичного преобразователя ( ЭКП ). Вялая мембрана 2 с жестким центром делит внутренние полости дифманометров , образуемые фланцевыми крышками 1 и 13 на две рабочие 193 камеры В правую камеру подводится давление р 1 , большее чем р 2 , подводимое в левую камеру Два конусных диска 4 стягиваются в центре гайками 12 и штоком 6 для повышения прочности чувствительного элемента в случае односторонних перегрузок давления Сила , создаваемая жестким центром чувствительного элемента , воспринимается двумя плоскими пружинами 3, обеспечивающ ими свободное перемещение мембраны в направлении тягового усилия Рис . 3.37 - Дифманометр - расходомер электрический типа ДМ - ЭР Связь жесткого центра мембраны с выводом рычага 9 осуществляется с помощью упругой ленточной тяги 11. Вывод рычага 9 из плюсовой полости уплотнен с помощью мембраны 8, прижатой по внутреннему диаметру траверсой 15 к рычагу 9. Наружный контур мембраны прижат к основанию 10 колодкой 7. Две упругие ленты 14 удерживают рычаг 9 от осевого перемещения при воздействии на мембрану рабочего давления Измеряемый перепад давления , воспринимаемый чувствительным элементом , преобразуется в пропорциональное усилие q, которое с помощью рычажной системы 16 преобразователя автоматически уравновешивается усилием q ос , развиваемым устройством обратной связи 17 при протекании в нем пос тоянного тока При изменении измеряемого перепада давления происходит изменение сигнала , вырабатываемого индикатором рассогласования 18 преобразователя Сигнал рассогласования усиливается и преобразуется усилителем 19 в выходной сигнал постоянного тока , который поступает в линию дис танционной передачи 194 ко вторичному прибору или другому устройству , а также одновременно в обмотку силового устройства обратной связи Дифманометры ДМ - Э -1 и ДМ - ЭР -1 рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 0,25 МПа и выпускаются на предельные перепады от 160 до 1000 Па с классом точности 1,5. Модификации этих приборов ДМ - Э -2 и ДМ - ЭР -2 рассчитаны на предельное рабочее избыточное давление 1,0 МПа и имеют номинальные перепады давления от 1000 до 6300 Па , обеспечивая класс точности 1,0. Дифманометры ДМПК -4 аналогичны дифманометрам ДМПК -100. Однако , у них вместо мембранных коробок используется вялая мембрана , связанная рычаж ной системой с пневматическим преобразователем Эти приборы выпускаются на предельные номинальные перепады давления от 250 до 400 Па при допускаемом рабочем избыточном давлением 0,4 МПа Они могут быть использованы для измерения разности давлений , избыточного и вакуумметрического давлений и работают в комплекте с пневматическими вторичными приборами и регуляторами Дифманометры сильфонные. В этих приборах в качестве упругого чувствительного элемента используются сильфоны ( сильфонные блоки ), воспринимающ ие перепад давления , и преобразующ ие его в механическое перемещение указательного ус тройства или в электрический и пневматический сигнал К дифманометрам этой серии относятся приборы показывающие - типа ДСП , самопишущие - типа ДСС , а также « слепые » первичные преобразователи с электрическим выходным сигналом ДСЭ и пневматическим выходным сигналом ДС - П Рассмотрим на примере дифманометра типа ДСС , схема которого приведена на рис . 3.38, приборы с механическим преобразованием выходного сигнала Сильфонный блок дифманометра ДСС состоит из основания 7, являющегося одновременно перегородкой , на котором укреплены два рабочих сильфона 5 и 9. 195 Рис . 3.38 - Сильфонный дифманометр типа ДСС Сильфоны жестко связанны между собой штоком 10. На свободном конце штока расположен диск с винтовыми противодействующими пружинами 12. Левые концы этих пруж ин присоединены к нижней части неподв ижного конуса 13, укрепленного с помощью шпилек 11 на перегородке 7. Оба сильфона одинаковых размеров и заполнены водно - глицериновой смесью Для уменьшения температурной погрешности прибора , вызываемой изменением объема жидкос ти , сильфон 5 снабжен температурным компенсатором 3 в виде трех дополнительных гофр Внутренние полости температурного компенсатора и сильфона сообщаются между собой отверстиями в разделительном стакане 4, через которые перетекает жидкос ть при изменении ее объема , вызванного изменением температуры окружающей среды Перепад давления подводится в камеры дифманометра через два запорных вентиля Для сообщения между собой плюсовой и минусовой камер предусмотрен уравнительный вентиль , расположенный ниже запорных вентилей Под воздейс твием разности давлений р 1 - р 2 сильфон 5 сжимается и жидкость из него частично перетекает через отверстие 1 в сильфон 9, вызывая перемещение его дна При этом перемещается шток , жестко связанный с 196 сильфонами , и изменяет натяг противодействующих пружин К штоку подсоединен рычаг 8, который при своем перемещении закручивает торсионную трубку 16 вместе с закрепленной на ней промежуточной осью 15 на некоторый угол Эта ось с помощью рычага 17, шатуна 18 и поводка 19 поворачивает основную ось 20, на которой закреплено перо 22 для записи показаний прибора на дисковой диаграммной бумаге Привод диаграммы осуществляется от синхронного двигателя или часового механизма Данные дифманометры могут быть снабжены интегрирующими устройствами , тогда поводок 21 соединяют с помощью шатуна с поводком интегратора 23. В дифманометре предусмотрено демпфирующее устройство в виде регулируемого клапана 14, которое позволяет устранить влияния пульсаций давления на результаты измерения Для предотвращения разрушения сильфонного блока от разрушения при действии односторонних перегрузок давления , в дифманометре предусмотрено плавающее 2 и уплотняющее 6 резиновое кольцо , при помощи которых изменяется кольцевой зазор для перетока жидкости между сильфонами Дифманометры самопишущие типа ДСС выпускаются с дополнительным манометрическим механизмом , использующим трубчатую пружину Бурдона , для измерения и записи избыточного давления среды Сильфонные дифманометры типа ДСКС , выполненные на базе дифманометра ДСС , имеют в своем составе корректирующие устройства по давлению и температуре измеряемой среды , что позволяет применять их при коммерческом учете неагрессивного газа и пара по перепаду давления на сужающих устройствах Дифманометры типа ДС , имеющие индекс « Н », рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 16,0 МПа и предельные номинальные перепады давления от 6300 до 25000 и на 0,04 и 0,063 МПа Дифманометры с индексом « В » выпускаются на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 32 МПа и предельные номинальные перепады давления от 0,063 до 0,16 МПа 197 Для дифманометров - уровнемеров типа ДС предельные номинальные перепады давления составляют 0,63 до 16 м Классы точности этих дифманометров составляют 1,0 и 1,5. Дифманометры же с коррекцией по давлению и температуре измеряемой среды при максимальных отклонениях давления и температуры от расчетных значений имеют класс точности 4,0. Электрические сильфонные дифманометры типа ДСЭ имею т унифицированный выходной сигнал 0 – 5 мА и работают в комплекте с автоматическими миллиамперметрами и регуляторами Эти дифманометры выпускаются в виде расходомеров ( ДСЭР ), напоромеров ( ДСЭН ), тягомеров ( ДСЭТ ) и тягонапоромеров ( ДСЭТН ). Конструкция дифманометра данного типа схематически приведена на рис . 3.39. Рис .3.39 - Сильфонный дифманометр типа ДСЭ Измерительный блок прибора состоит из сильфона 1, в который встроена винтовая цилиндрическая пружина 2. Жесткость устанавливаемых в сильфон пружин различна и зависит от предельного номинального перепада давления Сильфон жестко соединен с плоской пружинной подвеской 3, к которой при помощи немагнитного штока связан магнитный плунжер 4. Плунжер находится в разделительной трубке 5 из немагнитной не ржавею - щей стали Преобразователь 6 с магнитной компенсацией закреплен на втулке , надетой на разделительную трубку К корпусу дифманометра крепится полупроводниковый усилитель 7. В приборе предусмотрена возможность перемещения преобразователя относительно плунжера для обеспечения предварительной регулировки нулевого выходного сигнала 198 Корректировка нулевого выходного сигнала постоянного тока при эксплуатации дифманометра производится отдельным корректором нуля Дифманометры ДСЭ рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 0,025 МПа Дифманометры - расходомеры ДСЭР выпускаются на предельные номинальные перепады давления от 1000 до 4000 Па и имеют класс точности 1,5. Дифманометры - тягомеры ДСЭТ и напоромеры ДСЭН , имеющие класс точности 1, выпускаются с верхними пределами измерения избыточного и вакуумметрического давления от ±1000 до ±4000 Па , соответс твенно Дифманометр - тягонапоромер ДСЭТН -20 выпускается класса точности 1,5 и имеет верхний предел измерения вакуумметрического и избыточного давления 200 Па Дифманометры сильфонныепневматические. Приборы этого типа имеют на выходе унифицированный пневматический сигнал 0,02 – 0,1 МПа и предназначены для работы в комплекте со вторичными приборами и регуляторами пневматической ветви ГСП К пневматическим дифманометрам Рис . 3.40 - Дифманометр сильфонный пневматический типа ДС - П относится прибор типа ДС - П , схема которого приведена на рис 3.40. Сильфонный пневматический дифманометр состоит из блока измерения ( ИБ ) и пневмосилового линейного преобразователя ( ПЛП ). Действие этого прибора основано также на принципе компенсации усилия чувствительного элемента Измерительный блок состоит из двух камер ( плюсовой и минусовой ), разделенных основа - нием 7. В камерах расположены сильфоны 1 и 9, которые с одной стороны жестко связаны с основанием , а с другой - клапанами 199 2 и 8, снабженными уплотняющими кольцами из резины Клапаны между собой связаны штоком , на котором закреплен рычаг 6. Внутренняя полос ть сильфонов заполнена кремнийорганической жидкостью Изменение объема этой жидкости , вызванное колебаниями температуры окружающего воздуха и пульсациями рабочего давления , воспринимается компенсационным сильфоном 11. Вывод рычага 6 из корпуса 10 уплотнен с помощью мембраны 3. Две упругие ленты 12 удерживают этот рычаг от осевого перемещения Такая конструкция вывода обеспечивает возможность поворота рычага 6 с траверсой 5 относительно условной оси , образованной пересечением плоскости мембраны 3 и упругих лент Измеряемый перепад давления воспринимается чувствительными элементами 1 и 9, связанными с помощью рычагов 6 и 4 с преобразователем , и преобразуется в пропорциональное усилие q, которое с помощью рычажной системы 13 и 14 пневмосилового преобразователя автоматически уравновешивается усилием q ос сильфона обратной связи 17. При изменении измеряемого перепада давления и усилия q происходит малое ( доли миллиметров ) перемещение рычажной системы и связанной с ней заслонки индикаторного узла 15 типа сопло - заслонка В этом узле перемещение сопла преобразуется в управляющий сигнал давления сжатого воздуха , который поступает на вход пневматического усилителя 16. Выходной сигнал усилителя р вых , пропорциональный измеряемому перепаду давления , подается в линию дистанционной передачи ко в торичному прибору и одновременно в сильфон обратной связи Дифманометры типа ДС - П допускают в эксплуатации перегрузки , до десяти раз превышающие предельный номинальный перепад давления , но не превышающие 1,0 МПа Дифманометры пневматические ДС - П выпускаются трех типов : ДС - ПЗ , ДС - П 4 и ДС - П 5, отличающихся друг от друга только диаметрами сильфонов Они рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 40 200 МПа и соответс твенно на предельные номинальные перепады давления от 4000 до 25000 Па ; от 0,04 до 0,16 МПа и от 0,25 до 0,63 МПа Дифманометры ДС - ПЗ с предельным номинальным перепадом давления 4000 Па выпускаются классов точности 1,0 и 1,5. Дифманометры же с другими указанными выше номинальными перепадами давления имеют классы точности 0,6 и 1,0. 3.7. Установкаииспользованиеприборовдавления Установка конкретного измерителя ( преобразователя ) давления ( ИПД ) для измерения давления в контролируемом объекте долж на производиться таким образом , чтобы исключить или свести к минимуму влияние на процесс измерения и эксплуатации прибора таких дестабилизирующих и опасных факторов , как высокие температуры измеряемой и окружающей среды , вибрации , химическая агрессивность и взрывоопасность сред и др С учетом предельных характеристик ИПД и конкретных условий окружающей среды приборы давления и преобразователи устанавливаются либо непосредственно в месте измерения давления , либо дис танционно на приборном щите с подводкой к измеряемой среде соединительных импульсных трубок и рукавов В случае необходимости приборы давления подключаются к объекту измерения при помощи мембранных разделителей , а также уравнительных и конденсационных сосудов Кроме того , подключение ИПД должно осуществляться , как правило , через вентильный ( клапанный ) блок , позволяющий отключать прибор от точки измерения , а также подключать к измерителю давления в рабочих условиях контрольный образцовый прибор или осуществлять продувку импульсных линий При измерении давления химически агрессивных сред необходимо использовать ИПД с соответствующ им защитным слоем чувствительного элемента или со встроенной внутренней защитно - разделительной мембраной из коррозионностойкого материала Для защитных целей применяются также внешние и выносные разделительные сосуды с мембранами , которые могут 201 соединяться с ИПД прямым монтажом через штуцер или с помощью соединительных трубок Использование внешних мембранных разделителей позволяет применять обычные приборы давления в условиях , превышающ их их защитные характеристики , т к разделители содержат , как правило , замкнутую полос ть между двумя разделительными мембранами , наполненную инертной жидкостью , например , силиконовым маслом На практике часто вместо мембранных разделителей используются устаревшие безмембранные разделительные сосуды , в которых часть сосуда заполняется измеряемой средой , а другая часть со стороны измерителя и соединительных трубок – передаточной ( разделительной ) жидкостью Применение таких разделителей для измерения давления жидких сред недопус тимо т к это может привес ти к смешиванию измеряемой и передаточной жидкос тей При измерении же давления газовых сред со временем будет происходить диффузия газов в разделительную ж идкость , что приведет к увеличению погрешнос ти измерения Соединительные импульсные трубки выполняются чаще всего из металла , что позволяет снизить температуру измерительной или передаточной среды до допустимого значения для конкретного измерителя давления Для этого трубки не должны иметь тепловой изоляции , а их длина выбирается так , чтобы в месте установки прибора температура среды не превышала допустимого значения При использовании длинных импульсных линий ( не более 50 метров ) у места ее присоединения к контролируемому объекту устанавливается дополнительный запорный вентиль для их отключения в случае аварии Кроме того , трубки не должны вносить дополнительные погрешности в измерение давления С этой целью их необходимо заполнять однофазной несжимаемой передаточной средой , а также подсоединять к объекту и прокладывать так , чтобы исключить образование в них газовых и воздушных пузырей при измерении давления жидких сред и образования конденсата при измерении давления газовых сред Схемы установки измерителей давления для различных контролируемых сред приведены на рис . 3.41. |