учебный план по программе наладчик кипиа. НКИПИА курс лекций. Учебный план Предисловие тема системы автоматического контроля и основы метрологии
 Скачать 7.3 Mb.
|
|
5.3. Средства, условия и правила поверки 1. Для поверки рабочих пружинных манометров до- пускается применение следующих образцовых приборов: а) пружинных манометров классов точности 0,2 и 0,35; б) поршневых манометров 3-го и 8-го разрядов с соответственно допустимыми (предельными) погрешностями 0,5–0,1 и 0,1–0,3 %. Для поверки рабочих манометров на месте их установки служат контрольные манометры, имеющие две трубчатые пружины и две стрелки. Контрольные манометры с сек- торным механизмом имеют концентрическую шкалу клас- са 0,5, а с рычажным механизмом — эксцентрическую шкалу класса 1. 2. При выборе того или другого образцового прибора необходимо руководствоваться следующим: а) предельное давление образцового прибора должно быть не меньше предельного давления 287 поверяемого прибора, а номинальное значение давления поверяемого прибора не менее началь- ной трети от предельного давления образцового прибора; б) допустимая погрешность образцового прибора должна быть в четыре раза меньше допустимой погрешности поверяемого прибора. Условия и правила поверки: 1. Поверку пружинных трубчатых и пластинчатых ма- нометров производят в лаборатории, сличая показа- ния прибора с действительной величиной созданного в нем давления, измеренного образцовым маномет- ром, или сопоставляя с количеством и весом грузов, накладываемых на тарелку поршневого манометра. 2. Образцовый манометр должен быть вполне ис- правным, иметь непросроченное свидетельство его государственной поверки, пломбу и находиться в рабочем состоянии. 3. Температура окружающей среды при поверке не должна отличаться от нормальной (+20 С) более чем на 5 С. 4. Приборы с предельным давлением до 1,6 кг/см 2 включительно проверяют при помощи сжатого воз- духа. При поверке приборов с предельным давлени- ем свыше 1,6 кг/см 2 прессы и другие проверочные установки должны быть заполнены жидкостью не- большой вязкости, а весь воздух из них удален. 5. Прибор должен поверяться в том положении, в ко- тором он находится в рабочем состоянии. 6. Поверка манометров класса 1; 1,5; 2,5 должна производиться не менее чем на пяти отметках, а более высокого класса — на четырех и трех отмет- ках, распределенных равномерно в пределах всей шкалы поверяемого манометра. 288 5.4. Порядок и методика выполнения работ 5.4.1. Оценить технические характеристики приборов и заполнить таблицу ниже. № Тип прибора Класс точности Предел измерения Цена деления 5.4.2. В соответствии с заданием, изложенным выше, студентам необходимо произвести поверку двух пружин- ных манометров: 1) лабораторного пружинного манометра путем срав- нения с эталонными грузами; 2) технического пружинного манометра способом сравнения его показаний с показаниями лабора- торного (образцового) манометра. Поверка производится с помощью поршневого мано- метра, описание которого давалось в данной инструкции. Предварительно с помощью установочных винтов пор- шневой манометр устанавливают по уровню. Для выполнения первой части практического задания, то есть для поверки пружинного лабораторного манометра, необходимо: 1. В один из штуцеров (левый) вставить лаборатор- ный пружинный манометр. При этом нужно про- следить, чтобы вентили 4, 5, 6 были закрыты. 2. Включить лабораторный манометр на поверку. Для этого открыть вентили 5 и 6. 3. Произвести поверку пяти контрольных точек ла- бораторного манометра при возрастающем давле- нии (прямой ход). Для этого: а) на тарелку 8 поршневого манометра положить груз, соответствующий первой контрольной точке (необходимо учесть вес самого поршня с тарелкой, равный 1 кг); 289 б) с помощью винтового пресса вращением руко- ятки 13 создать необходимое давление так, что- бы поднять шток 7 с грузом на некоторую вы- соту (высота поднятия контролируется по риске на теле штока); в) легким толчком сообщить грузу вращательное движение; г) запись показаний произвести до постукивания пальцем по корпусу лабораторного манометра и после постукивания; д) предохраняя шток от резкого опускания (под- держивая его рукой), на тарелку поместить груз, соответствующий второй контрольной точке, и вращением рукоятки 13 создать давление, необходимое для установки штока на уровень риски и т. д. 4. После выдержки в течение 5 минут в конце шкалы произвести поверку тех же контрольных точек ла- бораторного манометра при снижении давления (обратный ход). Методика поверки на обратном ходе аналогична. Для выполнения второй части практического задания, то есть для поверки технического пружинного манометра способом сравнения его показаний с показаниями лабора- торного (образцового) манометра, необходимо: 1. Поместить поверяемый манометр на установку. Проследить, чтобы вентили 4, 6, 5 были закрыты. 2. Включить образцовый и поверяемый манометры на поверку. После этого открыть вентили 5. 3. Произвести поверку всех оцифрованных отметок шкалы поверяемого манометра при возрастающем давлении (прямой ход). 290 Для этого: а) с помощью винтового пресса вращением ру- коятки 13 создать необходимое давление так, чтобы стрелка поверяемого прибора установи- лась на оцифрованную отметку; б) запись показаний поверяемого и образцового манометров производить до и после постукива- ния по корпусу поверяемого прибора. Поверка при обратном ходе аналогична. Результаты поверки заносят в таблицу. Де йств ит ель но е давлени е, к г/ см 2 Показания поверяемого прибора при давлении Погрешность при давлении (до постукивания) В ариаци я, к г/ см 2 П рив ед енн ая погр еш ност ь, % повышающемся понижающемся О тсч ет до посту кив ани я, кг /см 2 О тсч ет после п остукив ан ия , кг /см 2 С мещение стр елк и, к г/ см 2 О тсч ет до посту кив ани я, кг /см 2 О тсч ет после п остукив ан ия , кг /см 2 С мещение стр елк и, к г/ см 2 пов ыш аю ще мся , к г/ см 2 пон ижа ю ще мся , к г/ см 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5.5. Отчет по работе Отчет по работе состоит из: 1) краткого описания работы; 2) схемы манометра или установки; 3) протокола поверки манометра; 4) заключения о пригодности прибора к эксплуата- ции. 291 5.6. Контрольные вопросы 1. Зачем проводится постукивание по корпусу пове- ряемого и образцового пружинного манометра? 2. Чем объясняется вариация показаний пружинных манометров? 3. Какие условия необходимо учитывать при выборе манометра? 4. Перечислите конструктивные разновидности пру- жинных манометров и их особенности. 5. Как проводится поверка показаний рабочего пру- жинного манометра на месте установки? 6. Что может вызвать появление дополнительных по- грешностей? 292 Лабораторная работа № 6. Исследование систем дистанционных передач 6.1. Цель и содержание работы 6.1.1. Цель работы: Знакомство с устройством и принципом действия си- стем передачи показаний на расстояния, применяемых в практике различных производств. Испытание систем передачи показаний на расстояние, представленных на стенде. 6.1.2. Содержание работы: 1. Изучение устройства и принципа работы сельсин- ной дистанционной передачи. 2. Изучение устройства и принципа действия пнев- матической дистанционной передачи. 3. Изучение устройства и принципа действия диффе- ренциально-трансформаторной системы дистан- ционной передачи. 4. Проведение испытаний дифференциально- трансформаторной, сельсинной, пневматической систем дистанционных передач. Оценка точности их работы. 6.2. Краткие теоретические сведения 6.2.1. Назначение и классификация систем дистанцион- ных передач (СДП) и передающих преобразователей (ПП). СДП предназначены для передачи сигналов измери- тельной информации на некоторое расстояние. Обычно эти расстояния ограничиваются пределами одного цеха или производства. Необходимость передачи показаний вызы- вается значительным удалением места наблюдения от ме- ста установки датчика и потребностью иметь показа- ния одновременно в нескольких местах. СДП делятся 293 на электрические и пневматические. Любая ДП включает в себя ряд основных элементов, а именно: датчик (первич- ный прибор), линию передачи, измерительное устройство (вторичный прибор) и источник энергии. Датчик-прибор непосредственно измеряет параметр технологического процесса (температуру, давление, уро- вень, расход и т. д.) и преобразует его на выходе в сигнал, удобный для передачи на расстояние. Датчик состоит из измерительного блока и передающего преобразователя. Измерительные блоки у датчиков различные в зависимости от типа чувствительного элемента и пределов энергии из- мерения. Конструктивное выполнение передающих преобразова- телей зависит от физического смысла, являющегося осно- вой принципа действия того или иного преобразователя. Линия передачи — устройство, которое служит для пе- редачи сигнала от датчика на измерительное устройство. Линия передачи состоит из проводов (электрические ди- станционные передачи) либо из пневмопровода, выпол- ненного из медных или полихлорвиниловых трубок (пнев- матические дистанционные передачи). Измерительное устройство (вторичный прибор) — устройство, предназначенное для получения сигнала изме- рительной информации и воспроизведения его в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем или для дальнейшего использования. Обычно измеритель- ные устройства включают: преобразователь, аналогичный передающему преобразователю, а также показывающее и записывающее устройства. Питание дистанционных пере- дач осуществляется от электрического или пневматическо- го источника энергии; для измерения физического вида сигналов, их усиления, модуляции и кодирования с СДП могут быть включены дополнительные промежуточные преобразователи. 294 6.2.2. Дифференциально-трансформаторная дистанци- онная передача. Схема дифференциально-трансформаторной дистанци- онной передачи представлена на рис. Л 6.1. Рис. Л 6.1. Схема к лабораторной работе № 6 (1) В систему входят два идентичных преобразователя, один из которых находится в первичном приборе Д, а дру- гой — во вторичном приборе П. Каждый из преобразова- телей имеет одну первичную I и две вторичных II обмотки. Первичные обмотки датчика и приемника соединены по- следовательно и питаются переменным током от силового трансформатора (25 или 33 В). Вторичные обмотки включены встречно с выходом на электронный усилитель 3. Благодаря встречному включе- нию секций вторичных обмоток наводимые в них ЭДС смещены по фазе на 180 . Когда сердечник 1 датчика находится в среднем (нейтральном) положении, ЭДС е 1 и е 2 , индуктируемые в каждой из вторичных обмоток, рав- ны и направлены навстречу друг другу. 295 Следовательно, разность ЭДС во вторичных обмотках равна нулю: U = е 1 − е 2 = 0. Если сердечник 2 вторичного прибора также находится в среднем положении, то разность ЭДС во вторичных об- мотках этой катушки тоже равна нулю: U 2 = е 3 − е 4 = 0. Следовательно, напряжение на входе электронного усили- теля 3 равно U = U 1 − U 2 = 0 и система находится в состоянии покоя. Измеряемый па- раметр X вх воздействует на чувствительный элемент (мем- брана, трубчатая пружина) первичного прибора, который механически связан с плунжером (сердечником). Измене- ние X вх вызывает изменение положения сердечника. При смещении сердечника первичного прибора от сред- него положения изменится распределение магнитных по- токов во вторичных обмотках преобразователя Д и ин- дуктируемые в них ЭДС е 1 и е 2 не будет соответствовать друг другу. Следовательно, на вход усилителя будет подан сигнал, равный разности: U = U 1 − U 2 . Величина напряжения является функцией линейного перемещения сердечника преобразователя, а его фаза — функцией направления перемещения от среднего положе- ния. Возникающее напряжение разбаланса усиливается усилителем по напряжению и по мощности и поступает на обмотку управления электродвигателя М. Последний, вра- щая кулачок 4, перемещает сердечник 2 вторичного при- бора до тех пор, пока не исчезнет сигнал разбаланса U. Таким образом, каждому положению сердечника 1 пер- вичного прибора соответствует определенное положение сердечника 2 вторичного прибора. 296 Дифференциально-трансформаторные системы дистан- ционной передачи имеют более мощный выходной сигнал и небольшие нагрузки на сердечник первичного прибора, благодаря чему чувствительный элемент не вносит иска- жений в результат измерений. Достоинства дифференциально-трансформаторной си- стемы передач: а) удобство вывода сигнала из области высокого дав- ления и агрессивных сред; б) малая реактивная нагрузка на чувствительный элемент при большом выходном моменте на вто- ричном приборе; в) простота подключения первичного преобразовате- ля к измерительной системе первичного прибора и малые габариты катушки; г) высокая чувствительность и хорошая линейность системы передачи. К недостаткам относятся: а) отсутствие взаимозаменяемости, необходимость индивидуальной подгонки каждого элемента ком- плекта; б) уменьшение надежности системы из-за наличия многокаскадного усилителя; в) влияние емкости линии практически ограничивает радиус действия до одного километра; г) сильное влияние посторонних магнитных полей и ферромагнитных масс. Дифференциально-трансформаторные катушки в зави- симости от их назначения выпускаются с ходом сердечника от 1 до 30 мм. Для катушек, работающих с дифманометра- ми, стандартная величина хода сердечника лежит в преде- лах 5 мм, а для катушек, работающих с ротаметрами, 10 мм. Для регулирования величины входного напряжения катушки сердечник в отдельных случаях изготавливается 297 из двух свинчивающихся половин. Основная погрешность дифференциально-трансформаторной системы при пере- даче сигнала на расстояние 250 м составляет от 0,5 до 1 %, а на расстояние до 1 км — 2,5 %. Дифференциально- трансформаторные преобразователи применяются в устрой- ствах измерения давления, расхода, уровня и других пара- метров, значения которых могут быть преобразованы в пе- ремещения сердечника катушки первичного прибора. 6.2.3. Сельсинная дистанционная передача. В ряде случаев возникает необходимость передавать на расстояние сигналы преобразователя в виде нескольких оборотов выходной оси преобразователя или линейного перемещения в несколько метров. В частности, такая задача ставится при передаче пока- заний уровнемеров. Решение подобных задач возможно посредством сельсинных передач. Сельсин предоставляет собой миниатюрную трехфаз- ную электрическую машину, сходную с синхронным гене- ратором или двигателем. Статор сельсина имеет одну обмотку (обмотка возбуж- дения), а ротор — три обмотки (обмотки синхронизации), оси которых сдвинутых на 120 . Существует другая моди- фикация сельсинов — с трехфазной обмоткой возбуждения. Сельсины подразделяют в зависимости от выполняемой функции в схемах передачи угла. Сельсин, поворотом ро- тора которого задается передаваемый угол, называют сель- син-датчиком, а сельсин, ротор которого воспроизводит передаваемый угол, называют сельсин-приемником. Различают два режима работы сельсинов — индикаторный и трансформаторный. Обмотки возбуждения датчика и приемника включаются в общую сеть питания ( 110 В), а одноименные фазные обмотки роторов соединяются между собой. 298 Магнитные потоки, создаваемые токами обмотки воз- буждения (статоров) наводят в обмотках синхронизации ЭДС, величины которых зависят от пространственного по- ложения их относительно обмоток возбуждения. Если маг- нитный поток возбуждения пересекает обмотку вдоль ее оси, то ЭДС будет минимальной. Когда ось какой-либо из трех фазных обмоток при по- вороте ротора составляет с направлением магнитного по- тока 90°, то ЭДС в этой обмотке принимает нулевое значе- ние. Если ротор СД повернуть на угол , то наводимые ЭДС в обмотках синхронизации определяются как: Е 1 = Е max cos ; E 2 = E max cos ( + 120 ); E 3 = E max cos ( + 240 ). Аналогичная картина будет наблюдаться и во вторич- ном сельсине-приемнике при его повороте на некоторый угол При согласованном положении роторов ( = ) наводи- мые ЭДС будут одинаковы, ток в линии связи отсутствует. При отклонении ротора сельсина-датчика от согласо- ванного положения наводимые в соответствующих обмот- ках ЭДС различны по величине и в линиях связи появля- ются уравнительные токи. Возникающий при этом синхронизирующий момент бу- дет определяться формулой: М син = М max sin , где = − ; М max — наибольший момент при = 90°. Ввиду фиксированного положения ротора СД, связанно- го с чувствительным элементом, в движение придет сво- бодный ротор СП и повернется на угол, соответствующий углу поворота ротора СД. Способность роторов сельсинов 299 к синхронизации и определяет их название как самосин или сельсин. Практически из-за наличия момента нагрузки показы- вающего прибора и трения в опорах ротора СП, полного согласования не наступает, т. е. существует = − В индикаторном режиме работы момент на роторе СП мал, достаточен лишь для перемещения стрелок указателя. В трансформаторном режиме сельсины включаются по схеме, приведенной на рис. Л 6.2. Рис. Л 6.2. Схема к лабораторной работе № 6 (2) Обмотка возбуждения СП не включается в сеть питания и называется управляющей (выходной) обмоткой, сигнал от которой после усиления передается в схему управления исполнительного двигателя М. Следовательно, трансфор- маторную схему включения сельсинов используют для увеличения вращающего момента. Напряжение питания подводится к обмотке возбуждения СД. Наводимые ЭДС в роторных обмотках СД создадут уравнительные токи в линиях связи, если 300 Результирующий магнитный поток, созданный токами цепей синхронизации, индуктирует в управляющей обмот- ке СП U вых , зависящую от углового положения ротора U вых = U вых max sin Согласованным положением сельсинов в трансформа- торном режиме считают положение, при котором ротор или статор СП смещен на 90 относительно ротора или статора СД. В этом случае в выходной обмотке наводимая ЭДС исчезает, т. е. U вых = 0 (двигатель отключается). При наличии угла рассогласования в управляющей обмотке наводится U вых , которая усиливается в усилителе и посту- пает на реверсивный электродвигатель М, поворачиваю- щий через редуктор ротор СП до согласованного положе- ния, т. е. до достижения U вых = 0. В линиях связи все время протекают токи, и измене- ние сопротивления линии связи влияет на результат изме- рения. 6.2.4. Пневматические системы передачи. Принципиальная схема дистанционной пневматической передачи показана на рис. Л 6.3. Как видно из упрощенной схемы пневмопередачи, сжатый воздух подается по трубам 1 через фильтр 2 в редуктор 3. Здесь давление снижается и поступает через постоян- ный дроссель 4 к отверстию сопла 5. Дроссель представля- ет собой тонкую короткую трубку диаметром 0,2. Диаметр отверстия сопла больше отверстия дросселя, чтобы при открытом сопле давление в системе сопла за дросселем не возрастало. В результате поворота стрелки 18 прибора от- клоняется заслонка 6, связанная со стрелкой через систему рычагов 11, 12, 13, и давление в системе воздухопрово- да 7 меняется: увеличивается, если отверстие сопла при- крывается заслонкой, и уменьшается, если оно открыто. Это изменение давления через пневматический усилитель 301 передается вторичному прибору 9, связанному с системой датчика воздухопровода 8. Механизм жестокой обратной связи состоит из сильфо- на 10 и рычагов 14, 15, 16 и осуществляет обратное воз- действие воздуха, поступающего на вторичный прибор, на заслонку, что обеспечивает пропорциональность между измеряемым давлением и давлением в трубопроводе 8. Под действием измерительной системы заслонка при- ближается к соплу (или удаляется), а под действием обрат- ной связи в результате деформации сильфона 10 она отво- дится от сопла (или приближается) на некоторое расстоя- ние, но это расстояние меньше того, на которое заслонка приблизилась бы к соплу (или отошла бы от него) под дей- ствием одной только измерительной системы датчика. Рис. Л 6.3. Схема к лабораторной работе № 6 (3) Каждому значению измеряемой величины между ну- лем и максимумом соответствует строго определенное 302 положение заслонки относительно сопла и, следовательно, строго определенное давление воздуха, поступающего на вторичный прибор. Это давление для систем с усилителя- ми на сильфонах меняется в пределах от 0 до 100 кПа, с усилителями на мембранах — от 20 до 100 кПа. |