23368

Исследование уровнемера У1500

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Порядок выполнения работы Ознакомиться с описанием уровнемера У1500. Подключить вилку разъема датчика уровнемера к соответствующему гнезду на задней панели измерителя. Установить поплавок уровнемера поочередно в пяти точках по мерной линейке по заданию преподавателя сначала по возрастанию – прямой ход а затем в тех же точках по убыванию – обратный ход и занести соответствующие показания прибора в таблицу см.

Русский

2013-08-04

180 KB

37 чел.

1

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра автоматизации производственных процессов

Лабораторная работа

Исследование уровнемера У1500

Уфа 2007



Цель работы заключается в изучении принципа действия и получении практических навыков по применению уровнемера У1500.

Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с описанием уровнемера У1500.  
  2.  Подключить вилку разъема датчика уровнемера к соответствующему гнезду на задней панели измерителя.
  3.  Установить на лицевой панели измерителя значение верхнего предельного уровня 2 м, значение нижнего предельного уровня 0 м.
  4.  Подключить измеритель к сети.
  5.  Установить поплавок уровнемера поочередно в пяти точках по мерной линейке (по заданию преподавателя) сначала по возрастанию – прямой ход, а затем в тех же точках по убыванию – обратный ход, и занести соответствующие показания прибора в таблицу (см. табл. 1). Установку поплавка по мерной линейке необходимо производить таким образом, чтобы середина поплавка соответствовала заданному уровню.
  6.  Установить на лицевой панели измерителя верхнее и нижнее предельные значения уровня (по заданию преподавателя), и проследить за работой световой и звуковой сигнализации, установив предварительно поплавок уровнемера:

а) внутри установленного диапазона;

б) на расстоянии 0,1 м слева от установленного диапазона;

в) на расстоянии 0,1 м справа от установленного диапазона.

6. Рассчитать основную абсолютную погрешность уровнемера по формуле:

,

где hп – показание прибора, hд – действительное значение уровня. Здесь в качестве hп выбирается по максимуму Δ либо hп.пр (прямой ход) либо hп.обр (обратный ход).

7. Рассчитать основную приведенную погрешность уровнемера по формуле:

,

где hв и hн – соответственно верхний и нижний пределы измерений.

8. Рассчитать вариацию показаний по формуле:

9. Занести полученные результаты в табл. 1 и сравнить их с паспортными данными.

Таблица 1

№ измерения

1

2

3

4

5

hд

hп.пр

hп.обр

Δ

γ

Δв

Описание уровнемера У1500

Назначение уровнемера

Уровнемер У1500 предназначен для автоматического дистанционного непрерывного определения уровня жидкости (или уровня раздела фаз) в резервуаре и отображения результата измерения на цифровом дисплее, а также выдачи результата измерения в виде аналогового токового сигнала в систему управления, сигнализации, регистрации. Кроме того, предусмотрена возможность задавать и непрерывно контролировать два значения уровня (верхний и нижний), при достижении которых срабатывают звуковая и световая сигнализации, а также активизируются реле и оптрон.

Параметры измеряемой среды должны соответствовать следующим требованиям:

  •  рабочее избыточное давление, МПа, не более (в зависимости от исполнения корпуса датчика).............................................................0,04 или 1,6;
  •  диапазон температур, °С……………………………….……от 0 до +50;
  •  плотность, г/см3, не менее .................................................................... 0,5;
  •  вязкость - не ограничивается при отсутствии застывания измеряемой среды на элементах конструкции датчика и отсутствии отложений на поплавке, препятствующих перемещению поплавка;
  •  содержание сероводорода, %, не более ................................................. 3.

 

Основные технические данные уровнемера

Уровнемер обеспечивает:

  •  автоматическое дистанционное непрерывное определение положения границы раздела двух сред (уровня) с различными плотностями и отображение результата измерения на цифровом дисплее;
  •  выдачу результата измерения в виде выходного токового сигнала;
  •  ручной ввод двух значений (верхний и нижний) уровня, при превышении которых срабатывает звуковая и световая сигнализации;
  •  формирование выходных электрических сигналов при заданных значениях уровней в виде замыкания контактов реле и срабатывания оптрона;
  •  автоматический непрерывный контроль исправности датчика и линии связи с индикацией результата.

В уровнемере предусмотрена возможность подстройки на плотность измеряемой среды. Подстройка производится при пусконаладочных работах.

Основные параметры уровнемера:

  •  число разрядов ..........................................................................................4;
  •  верхний предел измерения, м ...........................................................2...15;
  •  дискретность измерения, м .................................................................0,01;
  •  нижний неизмеряемый уровень, м, не более ......................................0,2;
  •  верхний неизмеряемый уровень, м, не более .....................................0,8;
  •  основная погрешность, мм, не более ....................................................10;
  •  вариация показаний, мм, не более ........................................................10;
  •  дополнительная температурная погрешность уровнемера на  каждые  10 °С измеряемой среды, мм, не более .............................................................20;
  •  время установления показаний дисплея, с, не более ..........................40;
  •  выходной сигнал уровня - постоянный ток 0...5 мА или 0...20 мА или 4…20 мА с шагом дискретизации 0,08 м.

Устройство уровнемера

Уровнемер состоит из двух составных частей:

  •  датчика, устанавливаемого на резервуаре;
  •  измерителя, устанавливаемого на щите управления.

Датчик и измеритель соединяются между собой кабелем типа PK-75 или РК-50.

Конструктивно корпус датчика выполнен в двух исполнениях:

  •  гибкая конструкция (рис. 1) - для рабочего избыточного давления не более 0,04 МПа;
  •  жесткая конструкция (рис. 2) - для рабочего избыточного давления не более 1,6 МПа.

                                             

   Рис. 1.       Рис.2.

Датчик состоит из измерительного элемента 1, помещенного в корпус 2, по которому перемещается поплавок 3 с магнитной системой внутри поплавка. Для крепления датчика на крышке люка резервуара предусмотрен сальниковый узел 4. Груз 5 обеспечивает натяжение трубы корпуса датчика гибкой конструкции.

Измерительный элемент представляет из себя стальную проволоку-звуковод диаметром 3 мм с намотанной на нее по всей длине однослойной обмоткой. На верхнем конце звуковода имеется резонатор с двумя пьезоэлементами. Обмотка и пьезоэлементы подключены к блоку усилителя, установленному в головке корпуса датчика.

Измеритель (рис. 3) представляет собой электронный блок, собранный в унифицированном корпусе 1.

На лицевой панели размещаются: цифровой дисплей 2, программные переключатели для задания предельных уровней 3, светодиодные индикаторы режимов работы 4.

На задней панели размещаются: разъемы искробезопасной цепи 5, аналогового выхода, выходных цепей предельных уровней 6, предохранитель 7, шнур питания 8, клемма заземления 9. Внутри корпуса установлены печатные платы 10 и 11, трансформатор 12 и телефонный капсюль 13.

Рис. 3.

Схема установки уровнемера У1500 на технологическом аппарате показана на рисунке 4.

Рис. 4.

Принцип действия уровнемера У1500

Принцип действия магнитоакустических уровнемеров иллюстрируют рисунки 5 и 6.

Рис. 5.

Рис. 6.

В основе магнитоакустического (магнитострикционного) метода лежит комбинация из эффектов магнетизма и ультразвука. Периодически генерируемый электроникой сенсора токовый импульс передается по волноводу в направлении поплавка с расположенным в нем постоянным магнитом. В измерительном элементе (волноводе), в точке пересечения магнитного поля, вызванного токовым импульсом, с магнитным полем постоянного магнита возникает механическая (акустическая) волна, которая движется обратно с постоянной скоростью в направлении измерительной головки сенсора. Измеренное время между стартом токового импульса и приходом/возвращением импульса в виде ультразвуковой волны и является точным определением уровня (т.е. расстояния до поплавка).

Датчик состоит из измерительного элемента (волновода), помещенного во внутрь защитной трубы, или металлического гибкого кожуха. Сенсорная головка состоит из литого корпуса или корпуса из нержавеющей стали и содержит электронику обработки сигнала. Единственно подвижной частью сенсора является поплавок, свободно перемещающийся вдоль зонда. Для случаев эксплуатации датчиков в жидкостях с кристаллизирующимися свойствами поплавок изготавливается с увеличенным внутренним диаметром, чем гарантируется свободное его перемещение вдоль зонда.

Позиционирующие магниты, расположенные внутри поплавка, воздействуют на волновод, вызывая возникновение торсионного импульса. Путем оснащения сенсора несколькими поплавками разной массы возможно одновременное измерение уровня нескольких слоев жидкости разной плотности (например, вода и бензин). Приемная система датчиков регистрирует только торсионные импульсы в волноводе.

 Продольные колебания в области зонда, возникшие в результате воздействия от внешних механических воздействий, звуковых колебаний и помех никаким образом не влияют на показания измерений.

Измеряемый уровень определяется положением постоянного магнита, который окружает волновод. Этот магнит создает магнитное поле в волноводе и связан с объектом измерения.

При измерении короткий импульс тока посылается из электронной части сенсора с помощью волновода. При перемещении импульса возникает радиальное магнитное поле вокруг волновода. При пересечении с магнитным полем постоянного магнита-позиционера возникает пластическая деформация магнитострикционного волновода, которая является высокодинамичным процессом, вследствие скорости токового импульса. Из-за этого возникает ультразвуковая торсионная волна, которая распространяется от места возникновения в оба конца волновода, однако в одном из концов она полностью гасится и, таким образом, помехи и искажения сигнала исключаются. Детектирование и обработка торсионного импульса происходит на другом конце волновода в специальном преобразователе. Преобразователь торсионных импульсов состоит из расположенной поперек волновода и жестко связанной с ним полосы из магнитострикционного металла; детектирующей катушки индуктивности и одного неподвижного постоянного магнита.

В преобразователе торсионного импульса, сверхзвуковая волна вызывает изменение намагниченности металлической полосы. Следующее из этого временное изменение поля постоянного магнита индуцирует электрический ток катушке индуктивности. Этот возникающий электрический сигнал окончательно обрабатывается электроникой датчика.

Торсионная ультразвуковая волна перемещается по волноводу с постоянной скоростью звука. Точное определение уровня получается измерением времени между стартом токового импульса и времени возникновения ответного электрического сигнала, которое определяется в преобразователе торсионных импульсов при детектировании ультразвуковой волны.

Требования к отчету

Отчет должен содержать формулировку цели работы, структурную схему исследуемого прибора с кратким описанием его принципа действия, таблицу с результатами эксперимента, расчет погрешностей с необходимыми формулами и выводами.

Контрольные вопросы

  1.  Какова область применения уровнемера У1500?
  2.  Каков принцип действия уровнемера У1500?
  3.  Какие другие принципы измерения уровня Вы знаете?

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31284. СПЕЦІАЛЬНІ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ 713 KB
  Перелік лабораторних робіт 4 Лабораторна робота № 1 Дослідження характеристик та регулювальних властивостей виконавчого приводу постійного струму з якірним та полюсним керуванням. Лабораторна робота № 2 Дослідження характеристик та регулювальних властивостей виконавчого приводу постійного струму з полюсним керуванням. Дослідженння характеристик виконавчих електроприводів з двигунами постійного струму з якірним та полюсним керуванням. Змоделювати якірне та полюсне керування двигуном постійного струму структурна схема...
31285. СПЕЦІАЛЬНІ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ. Методичні вказівки щодо практичних занять 2.08 MB
  5 Практичне заняття № 1 Розрахунок характеристик виконавчих електроприводів з двигунами постійного струму з якірним та полюсним керуванням. Статичний момент приведений до валу двигуна при підйомі Мс=42кГм а при спуску він являється активним и дорівнює 34кГм. Приведений до валу двигуна момент інерції механізму Jмех=00815 кГм∙сек2. Момент інерції ротора двигуна Jд= 04 кГм∙сек2.
31286. Основи моделювання аналогових та цифрових вузлів систем управління в пакеті програм Electronics Workbench 475.5 KB
  ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Пакет Electronics Workbench призначений для перевірки роботи електронних схем цифрових та аналогових методом математичного моделювання. Для моделювання роботи схем застосовуються численні методи МонтеКарло. 2 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1.
31287. Дослідження низькочастотних генераторів сигналів різної форми в пакеті Electronics Workbench 1.39 MB
  Розглянемо ряд найпоширеніших генераторів сигналів синусоїдальної прямокутної і трикутної форм із регульованими параметрами частота амплітуда тривалість імпульсів та з різними методами стабілізації параметрів вихідних коливань. Генератори синусоїдальних коливань Принцип роботи генераторів синусоїдальних коливань заснований на використанні в ланцюгах зворотного зв’язку ЗЗ фазозсуваючих чи резонансних елементів: моста Віна подвійного Т – образного моста що зсуває RC ланцюгів і ін. Тому при використанні високоякісних RC елементів...
31288. Дослідження схем активних випрямлячів в пакеті Electronics Workbench 1.11 MB
  Робота подібних випрямлячів як правило заснована на тому що при одній полярності вхідна напруга з деяким масштабним коефіцієнтом подається на вихід а при іншій – вихідна напруга підтримується рівною нулю однонапівперіодний випрямляч чи інвертованій вхідній напрузі двонапівперіодний випрямляч. Побудувати схеми випрямлячів в пакеті Electronics Workbench для контролю за вихідними параметрами необхідно до виходів випрямлячів підключити вольтметр та осцилограф. Для кожного з побудованих випрямлячів визначити його тип.
31289. Дослідження комбінаційних схем, реалізованих за методом декомпозиції 1.2 MB
  Знайти гарантовано мінімальний вираз для довільної функції можна лише перебравши всі варіанти різних способів групування в процесі мінімізації що реально лише для невеликої кількості аргументів. З точки зору підходів до спрощення логічних виразів функції з якими має справу схемотехнік доцільно розділити на три групи: функції невеликої кількості аргументів €œоб’єктивні€ функції багатьох аргументів €œсуб’єктивні€ функції багатьох аргументів. До першої групи відносять функції трьохп’яти аргументів. Статистичний аналіз реальних схем...
31290. Дослідження схем синхронних та асинхронних цифрових автоматів з пам’яттю в пакеті Electronics Workbench 2.88 MB
  При моделюванні роботи синхронного автомата синхросерію слід подавати з генератора коливань обравши прямокутну форму імпульсів з параметрами близькими до вказаних на рис. Побудування логічних вентилів при синтезі синхронного автомата Якщо потрібно сформувати пам’ять автомата на Ттригерах не слід шукати їх в бібліотеці елементів так як їх фізично не існує необхідно побудувати Т тригер з JK тригера походячи з таблиці переходів. Часові діаграми роботи автомата слід скопіювати через буфер до редактора Paint або іншого графічного...
31291. Вивчення структури контролера КРВМ-2 та його засобів вводу-виводу 677.5 KB
  ЯПВВ - комірка програмованого вводу-виводу. Забезпечує зв’язок з зовнішніми об’єктами за будь-яким напрямком. До складу комірки входить мікросхема КР580ВВ55, порти якої з’єднані із зовнішніми приладами через шинні підсилювачі К589АП16, 2 шинних формувача КР580ВА86, мікросхеми К555ИД4 (здвоєний дешифратор 2 входи – 4 виходи), мікросхеми К155ТМ8 (4 D-тригери), К155ЛА3 (4 елементи 2І-НІ).
31292. Розрахунок генераторів пилкоподібної напруги 408 KB
  широко використовуються генератори пилкоподібної лінійнозмінної напруги. Часову діаграму пилкоподібної напруги наведено на рис.1 Часова діаграма пилкоподібної напруги Основними параметрами такої напруги є: тривалість робочого і зворотного ходу пилкоподібної напруги; період проходження імпульсів ; амплітуда імпульсів ; коефіцієнт нелінійності і коефіцієнт використання напруги джерела живлення .