42038

Изучение работы приборов для измерения давления электрической ветви ГСП

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Студенты знакомятся с принципом действия устройством преобразователя измерительного Метран43 в комплекте с вторичным прибором и приобретают навыки в определении давления при помощи измерительных преобразователей типа Метран43. Снимают статическую характеристику измерительного преобразователя Метран43. Преобразователи давления типа Метран43 Преобразователи разности давления типа Метран43 предназначены для промышленных систем автоматического контроля и систем в составе АСУ ТП на базе микропроцессорной техники работающих со...

Русский

2013-10-27

112 KB

9 чел.

8

АГЕНСТВО РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Утверждено

на заседании кафедры

« »      2006г.

Изучение работы приборов для измерения давления электрической 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  2006г.

1. Предварительная подготовка.

  •  Изучить теоретический материал, относящийся к работе.
  •  Подготовить приборы и оборудование для проведения работы: образцовый манометр, вторичный прибор, миллиамперметр.

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 «Метран-43» в комплекте с вторичным прибором  и приобретают навыки в определении давления при помощи измерительных преобразователей типа «Метран-43». Снимают статическую характеристику измерительного преобразователя «Метран-43».

2. Краткие теоретические сведения.

  2.1 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). 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 щи коэффициентом преобразования и имеющая единицу измерения у/х.

Для статической характеристики (рис. 1, 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

3. Преобразователи давления типа «Метран-43»

Преобразователи разности давления типа «Метран-43» предназначены для промышленных систем автоматического контроля и систем в составе АСУ ТП на базе микропроцессорной техники, работающих со стандартными выходными сигналами постоянного тока ГСП.

Принцип действия измерительных преобразователей серии Метран основан на использовании тензорезисторного эффекта. Воздействие измеряемого параметра вызывает деформацию чувствительного элемента с тонкопленочными полупроводниковыми тензорезисторами. Изменение сопротивления, вызванное деформацией тензорезисторов, преобразуется с помощью электронных устройств в унифицированный токовый выходной сигнал 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА. При сигналах 0-5 мА и 0-20 мА используется 4-х проводная линия связи измерительного преобразователи с блоком питания; при сигнале 4-20 мА используется 2-х проводная линия связи, в которой сопротивление нагрузки включается последовательно в один из проводов питания.

Схема измерительного преобразователя «Метран-43» представлена на рис. 2.

Между фланцем 1 и корпусом 2 крепится мембрана 3, к которой приваривается жесткий центр 4. Жесткий центр с помощью тяги 9 соединен с рычагом тензопреобразователя 8.

При измерении избыточного давления положительное давление подается в камеру 6 (+), а камера 7 (-) соеденяется с атмосферой. Разность давлений между камерами 6 и 7 воздействует на мембрану и перемещает ее.перемещение мембраны через жесткий центр 4 и тягу 9 передается на рычаг тензопреобразователя, на котором расположены тензорезисторы. Деформация мембраны тензопреобразователя вызывает изменение сопротивления тензорезисторов, что приводит к возникновению электрического сигнала. Электрический сигнал с измерительного блока поступает для обработки в электронный преобразователь.

Питание измерительного преобразователя «Метран-43» обеспечивается стабилизированным напряжением постоянного тока 36 В от специального блока питания 22БП-36.

Рис.2 Схема измерительного преобразователя разности давления  Метран-43

СХЕМА ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ДАТЧИКА

Для датчиков с выходным сигналом 0-5, 5-0, 0-20, 20-0 мА

Для датчиков с выходным сигналом 4-20; 20-4 мА

2-х проводная линия связи

Вариант подключения нагрузки для датчика с выходным сигналом 4-20, 20-4 мА

Для взрывозащищенного исполнения "Ех" (4-20 мА)  

Взрывоопасная зона |    Взрывобезопасная зона

D - датчик;

G - источник питания постоянного тока;

G1 - барьер искрозащиты или искробезопасный  блок питания с уровне взрывозащиты  ExiallC или ExibllC;

rн - сопротивление нагрузки;

X - клеммная колодка или разъем.

4 Описание лабораторной установки и методика проведения работы

Для выполнения работы используется установка, схема которой показана на рис.3. На вход измерительного преобразователя «Метран-43» через задатчик 1 подается измеряемое давление, которое контролируется образцовым манометром МО. Электрическое питание преобразователя «Метран-43» осуществляется от источника питания 22БП-36 напряжением 36В. Для измерения выходного сигнала (падение напряжения на образцовой катушке сопротивления R) используется потенциометр КСП 4 .

Рис.3 Схема установки измерительного преобразователя разности давления Метран-43

4.1 Назначение лабораторных стендов 4-1 и 4-2

Стенды предназначен для проведения лабораторных работ по изучению преобразователя разности  давления «Метран-43» в комплекте с автоматическим потенциометром  КСП-4 .

На стенде 4-1 установлены: манометр образцовый МО-160, задатчик давления, тумблер питания воздуха (рис. 3). На стенде 4-2 установлены: автоматический потенциометр КСП-4, клеммы «Миллиамперметр», «питание», преобразователь разности давления «Метран-43».

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1.  Изучить принцип работы измерительного преобразователя «Метран-43».
  2.  Ознакомиться с установкой:

- приборы, установленные для измерения, дистанционной передачи и регистрации  давления.  

- соединение приборов.

  1.  Включить питание стенда 4-1 воздухом «Питание воздуха».
  2.  Включить питание стенда тумблером «Питание стенда».
  3.  Задатчиком давления установить такое давление, чтобы стрелка миллиамперметра (вторичного прибора) установилась на отметке «0». Результат записать в таблицу №1 п.3.
  4.  Произвести отсчет давления по образцовому манометру. Результат записать в таблицу №1 п.2.
  5.  Пересчитать единицы шкалы образцового манометра в единицы давления. Результат записать в таблицу №1 п.3, 4.
  6.  Пересчитать значения шкалы вторичного прибора по п.5 в единицы давления. Результат записать в таблицу №1 п.6.
  7.  Повторить пп 5-8 для значений выходного тока измерительного преобразователя «Метран-43»: 1, 2, 3,  4,  5 мА.
  8.  Определить погрешность(абсолютную) измерения  давления измерительного преобразователя «Метран-43» для каждого отсчета.
  9.  Результаты записать в таблицу №1 п.7.
  10.  Построить статическую характеристику измерительного преобразователя «Метран-43 и КСП-4» - зависимость  Р2 = f1) 

и идеальную, где:

 Рвх = диапазону измерения «Метран-43» и

Рвых = шкале прибора КСП-4 п.6

  1.   Сделать выводы.         

п/п

Показания

образцового прибора

Значение шкалы

вторичного прибора

Погрешность измерения

α= Р1- Р2

деления шкалы

Р1 кгс/см2

Р1

КПа

мА

Р2 

(КПа)

α  

КПа

1

2

3

4

5

6

7

1

0

2

1

3

2

4

3

5

4

6

5

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

В отчете по лабораторной работе должно быть следующее:

1. Цель и порядок проведения работы.

2. Описание средств измерения и оборудования.

3. Схема подключения

4. Статические характеристики

5. Выводы по работе.

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

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 Метран-43. Техническое описание.


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

  1.  Для чего предназначен измерительный преобразователь Метран-43?
  2.  Поясните физический смысл, положенный в основу построения чувствительного элемента измерительного преобразователя Метран-43.
  3.  Поясните принцип работы измерительного преобразователя Метран-43.
  4.  В каких случаях применяются измерительные преобразователи с токовым выходным сигналом?
  5.  Значения электрических сигналов постоянного тока.
  6.  Схемы включения измерительного преобразователя Метран-43.
  7.  Какие вторичные приборы можно использовать с измерительным преобразователем Метран-43?
  8.  Что такое статическая характеристика измерительного прибора?
  9.  Что означает отклонение статической характеристики от линейной для измерительного преобразователя Метран-43?
  10.  Чему должны соответствовать минимальное и максимальное значения шкалы вторичного прибора (в единицах давления), используемого с измерительным преобразователем Метран-43?
  11.  Что такое диапазон измерения измерительного преобразователя Метран-43?