42036

Изучение работы жидкостного U-образного манометра и комплекта приборов для измерения давления пневматической ветви ГСП

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Давление питания преобразователей 14014 кгс см2 0140014 МПа Расход воздуха питания в установившемся режиме не более 8 л мин. Рабочий диапазон изменения выходного пневматического сигнала составляет 08 кгс см2 008 МПа. При изменении перепада давления от нуля до предельного номинального значения выходной сигнал изменяется от 02 до 10 кгс см2 от 002 до 01 МПа. Расчетные значения выходных сигналов Sp для номинального перепада давления...

Русский

2013-10-27

785 KB

14 чел.

6

PAGE  9

АГЕНСТВО РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Утверждено

на заседании кафедры

« »      2006г.

Изучение работы жидкостного U-образного манометра и  комплекта приборов для измерения давления пневматической ветви ГСП

Методические указания к лабораторным работам

по курсам «Технические измерения и приборы»,

«Системы управления химико-технологическими процессами»,

«Автоматизация производственных процессов»

для студентов специальностей 220301, 240301, 240801

Березники  2006 г.

Предварительная подготовка.

  •  Изучить теоретический материал, относящийся к работе.
  •  Подготовить приборы и оборудование для проведения работы: U-образный манометр, преобразователя измерительного разности давления пневматического 13ДД11, вторичный прибор  ПКР.1.

 

Цель работы:  в процессе выполнения лабораторной работы студенты закрепляют  знания по разделу «Измерение давления» и «Дистанционная передача сигнала измерительной информации» теоретического курса «Технические измерения и приборы». Студенты знакомятся с принципом действия, устройством преобразователя измерительного разности давления пневматического 13ДД11 в комплекте с вторичным прибором  ПКР.1. Снимают статическую характеристику дифманометра 13ДД11

                       ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

  1. СТАТИЧЕСКИЕ   ХАРАКТЕРИСТИКИ   ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ   ПРИБОРОВ

Зависимость выходной величины от входной, выраженная аналитически или графически, в установившихся режимах работы, называется статической характеристикой измерительного прибора. В общем виде статическая характеристика (уравнение шкалы) прибора имеет вид

                                            φ= f(x) или N = f(x)                                        (1-1)

где х — значение измеряемой величины; φ или N — координаты указателя.

Функциональную зависимость (1) называют также уравнением шкалы прибора, градуировочной характеристикой прибора или преобразователя.

                              у0i-1= fn-1{fn-2(fn-3…f2)[f1(x0 )]}                                          (1-2)

Уравнение (1-2) представляет собой статическую характеристику прибора, выраженную через характеристики звеньев.

Если функциональная связь между входной и выходной величинами в рабочей области непрерывна и однозначна, то каждому значению х0 отвечает одно единственное значение у0. Такое звено называется статическим. Если при этом характеристика линейна (или может быть аппроксимирована прямой), то такое статическое звено называется линейным (рис. 1,5). В общем случае линейная или линеаризованная статическая характеристика определяется уравнением вида

y0 = а + kx0,                                      (1-3)

где а — постоянная, имеющая единицу измерения у;

     k — постоянная величина, называемая передаточным коэффициентом или коэффициентом преобразования и имеющая единицу измерения у/х.

Для статической характеристики (рис. 1.5, а) у0 = kx0. Звенья, не отвечающие требованиям линейности, называются нелинейными. Для измерительных средств в большинстве случаев предпочтительна линейная статическая характеристика.

Рис. 1.   Равновесные характеристики статических звеньев:

а — линейного;  6г — нелинейных

2. Назначение, устройство и работа двухтрубного U-образного прибора

Двухтрубный U-образный прибор представляет  собой стеклянную трубку 1, изогнутую в виде буквы U рис. 2. 

Трубка укреплена на доске 2 со шкалой, расположенной между ветвями трубки. Трубка прибора заполнена жидкостью (ртутью, водой, спиртом). Система находится в равновесии, если гидростатическое давление столба жидкости в открытом колене уравновешивается давлением в другом колене:

ра s = рб s + Hsg (ρ— ρ1), (2.1)

где ра — абсолютное давление в аппарате или трубопроводе, Па; рб — атмосферное давление, Па; s — площадь сечения трубки, м2; Н — разность уровней жидкости в обоих коленах или высота уравновешивающего столба жидкости, м; ρ — плотность жидкости в манометре, кг/м3; ρ1 —плотность среды, находящейся над жидкостью в манометре, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2. Из уравнения (2.1)

ра = рб + Hg(ρ - ρ1) (2.2)

или ри = ра - рб = Hg(ρ - ρ1).

Если над жидкостью в приборе находится газ, то

ри = ра - рб = Hgρ

Если давление в пространстве, с которым соединен прибор, ниже атмосферного, то жидкость в трубках переместится в обратном направлении, и высота ее столба будет соответствовать разрежению (вакууму). Присоединив оба свободных конца трубки прибора к двум полостям с разными давлениями, можно по разности уровней жидкости в приборе определить разность давлений.

Прибор наполнен жидкостью до нулевой отметки шкалы. Для определения высоты столба жидкости необходимо делать два отсчета (снижения в одном колене, подъема в другом) и суммировать замеренные величины, т. е.  Н = h1 + h2

Рис. 2.     Двухтрубный ( U-образный)  прибор

3. Назначение, устройство и работа измерительного преобразователя  разности давления пневматического 13ДД11.

Преобразователи измерительные разности давления пневматические 13ДД11 предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров различных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического выходного сигнала о перепаде давления, расходе жидкостей и газов, а также уровне жидкости. Преобразователи могут работать в запыленных и взрывоопасных помещениях, в условиях вибрации с ускорениями до 10 м/с2 при частотах от 5 до 80 Гц в условиях дождя, интенсивностью до 5 мм/мин.  

Преобразователи обеспечивают передачу выходного сигнала по пневматической линии связи внутренним диаметром 6 мм длиной от 3 до 300 м.

Допускается применение трубок с внутренним диаметром 4 мм для линий связи до 150 м, а также в системах, где время передачи сигналов не имеет значения.

Давление питания преобразователей 1,4±0,14 кгс/см2 (0,14±0,014 МПа)

Расход воздуха питания в установившемся режиме не более 8 л/мин.                                         Рабочий     диапазон изменения выходного пневматического сигнала составляет 0,8 кгс/см2 (0,08 МПа).

При изменении перепада давления от нуля до предельного номинального значения выходной сигнал изменяется от 0,2 до 1,0 кгс/см2 (от 0,02 до 0,1 МПа).

Расчетные значения выходных сигналов Sp для номинального перепада давления определяют по формуле:                                                 

Sp == 0,2 (0,02) + 0,8 (0,08) h/ hmax       кгс/м2  или  кгс/см2 (Па или МПа),         (3.1)

где h— заданное номинальное значение перепада давления в кгс/м2 или кгс/см2 (Па или МПа);

hmax — предельный номинальный перепад давления в тех же единицах, что и h.

Преобразователь состоит из пневмопреобразователя и измерительного блока.

Принцип действия преобразователя основан на пневматической силовой компенсации.

Принципиальная схема преобразователя представлена на рис. 3.

Под воздействием разности давлений (перепада), подводимых к камерам «+» и «—» на двухмембранном чувствительном элементе 1 измерительного блока возникает пропорциональное перепаду давления усилие.

Под действием измеряемого усилия рычаг 2 поворачивается на небольшой угол и перемещает заслонку 3 относительно сопла 4. В случае приближения заслонки 3 к соплу 4 давление в камере управления 5 пневмореле возрастает и  мембраны 6 и 7 закрывают клапан 8 и открывают клапан 9.

В результате давление в камерах 10 и 11 увеличивается. Это давление является выходным сигналом преобразователя. Одновременно оно поступает в сильфон обратной связи 12, который создает момент на рычаге 2, компенсирующий момент от изменения перепада давления.

Чувствительный элемент измерительного блока двухмембранный блок 1 — зажат между фланцами 3 и 4 и образует с ними две камеры плюсовую «+» и минусовую «—».

Связь чувствительного элемента 1 с рычагом вывода 2 осуществляется шарнирно.

Вывод рычага 2 из полости рабочего давления уплотнен с помощью упругой мембраны.

Основание рычажного вывода 2 вварено в мембранный блок 1. Пружина корректора нуля 13 предназначена для установки начального значения выходного сигнала, равного 0,2 кгс/см2 (0.02 МПа). Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сильфона обратной связи 12 вдоль рычага 2,

Перестройка преобразователя с одного предела измерения на другой производится путем замены сильфона обратной связи. Возможность перестройки преобразователя ограничена диаметром мембраны измерительного блока.

Рис. 3. Измерительный преобразователь разности давления 13ДД11. Схема принципиальная.

1 — элемент чувствительный; 2 — рычаг; 3 — заслонка; 4 — сопло; 5 — камера управления; 6 — мембрана; 7 — мембрана; 8 — клапан; 9 — клапан; 10 — камера; 11 — камера; 12 сильфон обратной связи; 13 — пружина корректора нуля.

4. Назначение  лабораторного стенда  4-1                              

Стенд предназначен для выполнения лабораторной работы по изучению работы измерительного преобразователя  разности давления пневматического 13ДД11 в комплекте с вторичным прибором ПКР1.

На стенде установлены: вторичный прибор ПКР1, измерительный преобразователь разности давлений пневматический 13ДД11, задатчик давления, образцовый манометр, жидкостный U-образный манометр.

Подготовка стенда к работе

- Соединить вентиль плюсовой камеры дифференциального манометра 13ДД11 с гнездом стенда "Выход задатчика 0 - 630 кгс/м2".

- Соединить с помощью тройника выходной штуцер датчика 13ДД11 с гнездами «Манометр образцовый» и «ПКР1».

- Проверить наличие соединения штуцера питания датчика 13ДД11 с гнездом "Питание 1.4 кгс/см2".

- Включить питание стенда.

Рис.4  Схема лабораторного стенда

Порядок проведения работы:

  1.  Ознакомить с принципами работы измерительного преобразователя 13ДД11
  2.  Собрать измерительную схему
  3.  Изменяя положение задатчика, подать на вход преобразователя 13ДД11 давление. Величина давления контролируется по U-образному манометру. Давление по U-образному манометру определяется, как сумму показаний нижнего и верхнего менисков жидкости в трубках.

H= h1+h2

Значение Н занести в табл. №1 колонка 2

Давление рассчитывается по формуле

p= ρgH

где ρ- плотность жидкости в манометре кг/м3; g- ускорение свободного падения м/с2; Н- разность уровней жидкости в обоих коленах м; р - давление Па.

Измеренное давление занести в табл. №1 колонка 3

  1.  Измерить давление на выходе из измерительного преобразователя 13ДД11 по образцовому манометру. Измеренное давление занести в табл. №1 колонка 4
  2.  Произвести отсчет давления по вторичному прибору (шкала 0-100%)
  3.  Рассчитать значение давления по шкале вторичного прибора в единицах давления.
  4.  Сравнить с давлением на входе в измерительный преобразователь 13ДД11. Результат занести в табл. №1 колонка 8
  5.  Рассчитать выходное давление измерительного преобразователя 13ДД11. Результат занести в табл. №1 колонка 5. Сравнить давление, измеренное Рвых п.4. с расчетным давлением п.5. Результат занести в табл. №1 колонка 8
  6.  Повторить пп 3-8 для пяти различных значений давления в диапазоне измерения 0-630 кгс/м2 на входе в измерительный преобразователь 13ДД11.
  7.  Результаты занести в таблицу

№ пп

Н         мм.вод.ст.

Рвх кгс/м2

Рвых кгс/см2

Ррасчетн кгс/см2(Sp)

Δ= Рвых - Ррасчетн

Рвп кгс/м2

Δ1=Рвп- Рвх кгс/м2

1

2

3

4

5

6

7

8

11. Построить статические характеристики измерительного преобразователя – зависимость:

Рвых = f (Рвх) измеренную и расчетную    Ррасчетн = f (Рвх)

12. Сделать выводы, оформить отчет.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

                 В отчете по лабораторной работе должно быть следующее;

  1.  Цель проведения работы.
  2.  Краткое описание средств измерения и оборудования.
  3.  Порядок выполнения работы
  4.  Выводы по работе.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое статическая характеристика измерительного прибора?
  2.  Назначение, принцип действия и область применения U- образного манометра?
  3.  Как изменятся показания U- образного манометра если изменить плотность рабочей жидкости при неизменном давлении?
  4.  Назначение, принцип действия и область применения измерительного преобразователя 13ДД11.
  5.  Какой ветви ГСП относится измерительного преобразователя 13ДД11?
  6.  Какой выходной сигнал используется в измерительном преобразователе 13ДД11?
  7.  На какое расстояние может быть передан сигнал измерительной информации измерительного преобразователя 13ДД11?
  8.  Какому диапазону входного сигнала соответствует диапазон выходного сигнала измерительного преобразователя 13ДД11?
  9.  Чему должны соответствовать минимальное и максимальное значения шкалы вторичного прибора ПКР1 (в единицах давления)?
  10.  Что означает отклонение статической характеристики от  линейной для измерительного преобразователя 13ДД11?
  11.  Что такое диапазон измерения измерительного преобразователя 13ДД11?

Приложение 1

Таблица перевода единиц измерения давления

Единица

Па

кгс/см2

бар

мм.вод.ст.

мм.рт.ст.

Па

1

1,02 *105

1 *10-5

0,102

7,5 *10-3

кгс/см2

9,8 *104

1

0,98

1 *104

7,35*102

бар

1 *105

1,02

1

1,02 *104

7,5 *102

мм.вод.ст.

9,8

1 *10-4 

9,8 *10-5

1

7.35 *10-2

мм.рт.ст.

1,33 *102

1,36 *10-3

1,33*10-3

13,6

1

1 кг/м2 = 1*104 кг/см2

           1 кгс/м2 = 1 мм вод ст

1 кг/см2=104 кг/м2

1 атм =0,1 МПа=106 Па

1 атм = 1 кгс/см2

1 атм =9,81*104н/м2

1 Н/м2 = 0,102 кгс/м2 = 10,2*10-6 атм (кгс/см2) = 10-5 бар = 7,5 10-3 мм.рт.ст

1 бар = 10,2 *103 кгс/м2 = 1,02 атм (кгс/см2) = 105 Н/м2 = 750 мм .рт.ст.

1 атм = 10 000 кгс/м2 = 9,81 104 Н/м2

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  М..В. Кулаков  

       Технологические измерения и приборы для химических производств

       Москва,  «Машиностроение» 1983

  1.  Н..Г. Фарзане

       Технологические измерения и приборы

     «Высшая школа» 1989

  1.  В.В. Пронько

Технологические измерения и КИП в пищевой промышленности. Москва, ВО «АГРОПРОМИЗДАТ», 1990 г.

3. Г.И.Лапшенков, ЛМ.Полоцкий.

Автоматизация производственных процессов в химической промышленности (Технические средства и лабораторные работы) Москва, «Химия», 1988 г.

  1.  В.С. Чистяков

Краткий справочник по теплотехническим измерениям

«Энергоатомиздат» 1990

  1.  Измерительный преобразователь 13ДД11. Техническое описание.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45141. Политическая модель Александра 3. Внутренняя и внешняя политика Александра III Миротворца. Период лавирования 14.18 KB
  Политическая модель Александра 3 Внутренняя и внешняя политика Александра III Миротворца Период лавирования Есть мнение что в 18791881 годах в России сложилась революционная ситуация. народовольцами Александра II коренным образом повлияло на дальнейшую внутреннюю политику самодержавия. Приход к власти Александра обозначил новый поворот от либерального реформизма к реакции. Александр III считавший реформы Александра II слишком либеральными начал эпоху контрреформ.
45142. Политическая модель Александра III 13.58 KB
  Политическая модель Александра III. Период лавирования:Приход к власти Александра обозначил новый поворот от либерального реформизма к реакции.Александр III считавший реформы Александра II слишком либеральными начал эпоху контрреформ. Внешняя политика Александра III Миротворца В области внешней политики период царствования Александра III характеризуется почти полным отсутствием войн: только небольшие боевые действия в Туркмении – на этом завершилось присоединение Средней Азии к России.
45143. Национальный вопрос в государственном управлении России 19- начале 20 вв 13.87 KB
  Национальный вопрос в государственном управлении России 19 начале 20 вв. На окраинах России под влиянием развития капитализма формировались национальная буржуазия и интеллигенция происходил рост национального самосознания. Хищническая эксплуатация окраин бедность и бесправие живущих там народов вызывали массовую эмиграцию из России и развитие национального движения. В целом для внутриполитической системы России в начале XX в.
45144. Свяще́нный сино́д Ру́сской правосла́вной це́ркви 19.74 KB
  По упразднении Петром I 1701 год патриаршего управления церковью с 1721 года вплоть до августа 1917 года номинально существовал до 1 14 февраля 1918 года учреждённый им Святейший Правительствующий Синод был высшим государственным органом церковноадминистративной власти в Российской империи заменявшим собой патриарха в части общецерковных функций и внешних сношений а также соборы всех епископов поместной церкви. Учреждение и функции 16 октября 1700 года скончался патриарх Адриан. В течение 1720 года проходило подписание Регламента...
45146. Думская монархия 15.57 KB
  Всего было 4 созыва Государственной думы. Новой основой законодательной компетенции Государственной думы стал п. установивший как незыблемое правило чтобы никакой закон не мог восприять силу без одобрения Государственной думы. 86 Основных законов Российской империи в редакции 23 апреля 1906: Никакой новый закон не может последовать без одобрения Государственного совета и Государственной думы и восприять силу без утверждения Государя Императора.
45147. Кризисы государственного управления периода правления Николая II 12.86 KB
  Первая русская революция ставшая ярким показателем необходимости реформ так и не стала для императора той ступенью которая могла бы направить страну на путь преобразования и развития. Вступление императора на должность главнокомандующего в условиях войны было бесполезным шагом так как Николай не обладал даром командования войсками и этот шаг был простой формальностью которая тем не менее не принесла никаких положительных результатов. Ситуация внутри страны продолжает накаляться и вместе с тяжелым положением во внешней политике ставит...
45148. Формирование партийно-государственной системы большевиков 1917-1921 гг 26.46 KB
  Съезд принял постановление О федеральных учреждениях Российской Республики и оформил создание Российской Социалистической Федеративной Советской Республики РСФСР. РСФСР учреждалась на основе свободного союза народов как федерация советских национальных республик. Весной 1918 года начался процесс оформления государственности народов населявших РСФСР. Советская Россия неофициальное наименование[7] самостоятельного социалистического российского государства в период после Октябрьской революции 1917 года и до образования СССР в 1922 году с...