42048

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТАРИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УРОВНЯ БУЙКОВОГО ТИПА УБ-П

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Методические указания к лабораторным работам по курсу Технические измерения и приборы Системы управления химико-технологическими процессами и Автоматизация производственных процессов для студентов специальностей 220301 240301 240801 Березники 2006 г. Изучение принципа действия и конструкции измерительного преобразователя уровня. Ознакомление с методикой тарировки измерительных преобразователей уровня буйковых с пневматическим выходным сигналом....

Русский

2013-10-27

80.5 KB

31 чел.

?

АГЕНСТВО  РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

     Утверждено

                                                                                 на заседании кафедры

«       » 2006 г.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТАРИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УРОВНЯ БУЙКОВОГО ТИПА УБ-П

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Технические измерения и приборы», «Системы управления химико-технологическими процессами» и «Автоматизация производственных процессов» для студентов специальностей 220301, 240301, 240801

Березники 2006 г.

1.   Цель работы.

Изучение принципа действия и конструкции измерительного преобразователя уровня. Ознакомление с методикой тарировки измерительных преобразователей уровня буйковых с пневматическим выходным сигналом.

2. Предварительная подготовка.

Изучить теоретический материал, относящийся к работе.

Подготовить приборы и оборудование для проведения работы:

измерительный преобразователь уровня буйковый типа УБ-П;

манометр образцовый М0160 (предел измерения 1,6 кгс/см2);

гири общепромышленнного назначения типа Г-4-1100 по ГОСТ 7328-85.

                                                              3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1  Принцип работы

В основу работы буйковых уровнемеров положено физическое явление, описываемое законом Архимеда.

Закон Архимеда: «Тело, погруженное в жидкость теряет в своем весе столько сколько весит вытесненная им жидкость».

Чувствительным элементом в этих уровнемерах является цилиндрических буек, изготовленный из материала с плотностью, большей плотности жидкости. Буек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость. При изменении уровня жидкости в аппарате масса буйка в жидкости изменяется пропорционально изменению уровня. Преобразование веса буйка в сигнал измерительной информации осуществляется с помощью унифицированных преобразователей «сила — давление» и «сила — ток». В соответствии с видом используемого преобразователя силы различают пневматические и электрические буйковые уровнемеры.

3.2. Назначение

Уровнемеры буйковые пневматические УБ-П с силовой компенсацией Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации ГСП (в дальнейшем уровнемеры) предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров промышленных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического выходного сигнала об уровне жидкости, или об уровне раздела фаз, находящихся под вакуумметрическим, атмосферным или избыточном давлениями.

Уровнемеры построены по блочно-модульному принципу с использованием пневмосилового преобразователя.

Уровнемеры используются в комплекте со вторичными приборами, регуляторами, машинами централизованного контроля и другими устройствами автоматики и системами управления, работающими от стандартного пневматического входного сигнала 0,2—1,0 кгс/см2 (0,02—0,1 МПа). Уровнемеры буйковые типа УБ-П предназначены для работы в системах автоматического контроля и регулирования параметров технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического сигнала об уровне жидкости.

Уровнемеры могут быть настроены на следующие плотности измеряемых жидкостей или разность плотностей — для УБ-ПМ; УБ-ПВМ;

УБ-П; УБ-ПА; УБ-ПБ; УБ-ПГ — от 0,45 до 2,5 г/см3.

УБ-ПМ; УБ-ПВМ — от 0,122 до 0,4 г/см3.

Класс точности:

а) для   уровнемеров  с   верхним     пределом     измерения

уровня до 1 м — 1 и 1,5;

б) для   уровнемеров    с   верхним     пределом    измерения

уровня от 1,6 м — 1,5.

Давление воздуха питания 1,4±0,14 кгс/см2 (0,14±0,014 МПа) по ГОСТ 13053-67.

Воздух питания должен соответствовать  ГОСТ 11882-73.

Расход воздуха питания в установившемся режиме работы уровнемера не более 3 л/мин.

Рабочий диапазон изменения выходного сигнала составляет 0,8 кгс/см2 (0,08МПа).

При изменении уровня жидкости от нижнего до верхнего предела измерения выходной сигнал изменяется от 0,2 до 1,0 кгс/см2 (0,02 до 0,1 МПа) прямо пропорционально изменению уровня.

Значения выходных сигналов уровнемеров в зависимости от измеряемого уровня определяют по формуле:

Ррас = 0,2 + 0,8 H/Hmax   (кгс/см2)                    (1)

Ррас = 0,02 + 0,08 H/Hmax   (МПа)                     (2)

где: Ррас — расчетное   значение     выходного     сигнала,    в   кгс/см2    (МПа),    соответствующее    действительному   значению  измеряемого  уровня  Н;

Н     — действительное значение    измеряемого    уровня, в  мм,  см или  м;

Hmax — верхний   предел  измерения   уровня   в тех    же единицах, что и Н.

Уровнемеры обеспечивают передачу выходного сигнала по пневматической линии связи с внутренним диаметром трубок 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. Уровнемеры нормально работают при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 50°С и относительной влажности от 30 до 80% на всем диапазоне температур.

Длина буйка, в зависимости от предела измерения, составляет от 0,25 м до 10 м. При длине буйка больше 1,6 м он изготавливается составным.

3.3. Устройство и работа

Уровнемер состоит из пневмосилового преобразователя  и измерительного блока.

Принципиальная пневматическая схема уровнемера представлена на рис. 1.

Рис.   1.  Принципиальная схема

1  — пружина корректора нуля, 2 — Т-образный рычаг, 3 — подвижная опора, 4 — заслонка, 5 — сопло, 6 — Г-образный рычаг, 7 — сильфон обратной связи, 8 — пневмореле, 9 — рычаг,  10 — чувствительный элемент-буек

Принцип действия уровнемера основан на пневматической силовой компенсации.

Изменение уровня жидкости преобразуется на чувствительном элементе 10 (рис. 1) измерительного блока в пропорциональное усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением сжатого воздуха в сильфоне обратной связи 7. Это давление является одновременно выходным сигналом уровнемера.

Усилие, с которым измерительный блок воздействует на преобразователь, создает момент, вызывающий незначительное перемещение рычажной системы передаточного механизма и связанной с рычагом 2 заслонки 4 относительно неподвижного сопла 5.

Возникший в линии сопла  сигнал управляет давлением, поступающим в пневмореле 8 и сильфон обратной связи 7.

2.3.2. Настройка на заданные пределы измерений

Настройка уровнемера проводится с помощью грузов путем имитации гидростатической выталкивающей силы, соответствующей измерению уровня, т. е.

Ррас = 0,2 + 0,8 H/Hmax =  0,2 + 0,8 m/mmax                (3)

 

Изменение массы настроечного груза рассчитывается по формулам:

                                           π d2

                   ∆ m =    -------  H ρж                                                              (4)

                                            4

где

d      — диаметр  буйка  испытуемого уровнемера  в  см,

H    — уровнь  жидкости, см;

Hmax- максимальный уровнь  жидкости, см;

ρж   — плотность   измеряемой   жидкости,   г/см3; (для воды 1 г/см3)

Расчет погрешности уровнемера УБ-П

Основную погрешность уровнемера, выраженную в % от диапазона измерения выходного сигнала оподляется по формуле:

                                        Р -  Ррасч

                              = ----------------------  100%                                                  (5)

                                           0,8

                                        Р -  Ррасч

                        (      = ----------------------  100%    )                                              (6)

                                           0,08

             - основная погрешность в % от диапазона измерения выходного сигнала

             Р         –  действительное значение выходного сигнала    кгс/см2    (МПа),    

             Ррасч  -    расчетное  значение выходного сигнала                  кгс/см2    (МПа),    

             0,8     -    диапазон изменения выходного сигнала   кгс/см2    (0,08 МПа),    

4. Назначение  лабораторного стенда

Стенд предназначен для выполнения лабораторной работы по изучению работы буйкового уровнемера УБ-П с вторичным прибором ППВ1.1

Рис.2 Внешний вид стенда буйкового уровнемера УБ-П

  1.  - переключатель
  2.  - вторичный прибор ППВ1.1
  3.  - буйковый уровнемер УБ-П
  4.  - редуктор давления воздуха
  5.  - образцовый манометр МО160
  6.  –подвес для груза

5. Порядок выполнения работы.

5.1 Внешний осмотр.

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено отсутствие дефектов, ухудшающих внешний вид и препятствующий дальнейшему применению. На приборе должны быть нанесены тип и номер уровнемера, предел измерения, класс точности, параметры питания.

Определить вес буйка.
Bec буйка берется из паспорта на данный уровнемер или буек взвешивается.

параметры буйка

Верхнее предельное значение измеряемого уровня   Н   -   0,8м

Диаметр буйка     d      -    24мм

Длина буйка          L     -    0,8м

Масса буйка          m    -    3.13кг

 Порядок проведения работы:

  1.  Ознакомиться с принципами работы буйкового  уровнемера УБ-П
  2.  Собрать измерительную схему
  3.  Рассчитать изменение  массы  и массу буйка для значений 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100% шкалы уровнемера. Результат занести в табл. №1 колонка 4
  4.  Имитировать изменение веса буйка вследствие изменения гидростатической выталкивающей силы путем изменения веса тарировочного груза на чашке, подвешенной  к рычагу. Изменять вес грузов по отметкам шкалы.
  5.  Рассчитать выходное давление для значений 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100% шкалы уровнемера. Результат занести в табл. №1 колонку 5
  6.  Произвести отсчет давления по образцовому манометру. Результат занести в табл. №1 колонку 6
  7.  Произвести отсчет уровня по вторичному прибору. Результат занести в табл. №1 колонку 7
  8.  Пересчитать уровень, отсчитанный по вторичному прибору в % в единицы уровня (м). Результат занести в табл. №1 колонку 8
  9.  Рассчитать  относительную приведенную погрешность. Результат занести в табл. №1 колонку 9
  10.  Рассчитать абсолютную погрешность. Результат занести в табл. №1 колонку 10

Таблица №1

№ пп

% шкалы

уровень    L  

м

масса буйка

кг

Рвых  измерен. кгс/см2

Рвых  расчетн. кгс/см2

уровень по вторичному прибору   L1  

%

уровень по вторичному прибору       L2  

м

γ

%

Δ=L- L2

м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

0

2

10

3

20

11

100

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

В отчете по лабораторной работе должно быть следующее;

  1.  Цель и порядок проведения работы,
  2.  Краткое описание средств измерения и оборудования.
  3.  Схема уровнемера.
  4.  Расчет выталкивающей силы и веса тарировочного груза
  5.  Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Для чего предназначены буйковые уровнемеры?
  2.  Каким должен быть вес буйка?
  3.  На чем основан принцип действия уровнемера?
  4.  На чем основан принцип действия измерительной схемы уровнемера?
  5.  Какую роль выполняет сильфон?
  6.  Каким образом определяют погрешность буйковых уровнемеров?
  7.  В каких случаях прибор может быть признан годным к применению?

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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69018. Статичні характеристики біполярних транзисторів 290 KB
  Статичні характеристики біполярних транзисторів Вольтамперні характеристики БД Для розрахунку електричних ланцюгів що містять транзистори необхідно знати залежності між струмами і напругами на їх входах та виходах. Вхідна статична характеристика це залежність вхідного струму від...
69019. Робота транзистора в ключовому режимі 131.5 KB
  В апаратурі телекомунікацій часто виникає необхідність використання каскадів, котрі пропускають сигнал або його не пропускають. Такі каскади називають ключовими. Вони будуються на БТ, які працюють у ключовому режимі (режимі перемикання).
69020. Багатопереходні структури. Призначення, будова, класифікація та позначення тиристорів 215.5 KB
  Основу тиристора складає пластинка з монокристалу силіцію з областями p і nтипу які чергуються рис. Анод і катод тиристора мають відводи. Класифікація і позначення тиристорів середньої і малої потужності Крім того відвод у тиристора може бути і від внутрішньої області.
69023. Підсилювальні властивості польового транзистора 394 KB
  Відповідні схеми наведено на рис. а б в Рис. Робота ПТ в режимі підсилення На схемах рис.1 напруга Езм що подається на затвор є напругою зміщення яка необхідна для вибору положення робочої точки на статичних характеристиках рис.
69024. Частотні властивості польових транзисторів 272.5 KB
  Це знижує ефективність управління затвора вхідною напругою Uзв. 1б струм джерела SU1 визначається не повною вхідною напругою Uзв а напругою U1 між затвором і каналом яка відрізняється від напруги Uзв падінням на опорі області каналу rк U1 = = Зі зростанням частоти напруга U1 зменшується тому...
69025. Модулированные сигналы. Сигналы угловой модуляции 225.5 KB
  Термины частотная и фазовая модуляция справедливо ассоциируются с изменением по закону модулирующего колебания частоты или фазы исходного немодулированного колебания: Определим более подробно смысл этих изменений. Что же тогда изменение фазы если представить исходное...
69026. Модулированные сигналы. Сигналы с импульсной модуляцией 152 KB
  Сигналы с импульсной модуляцией. В основу формирования всех видов импульсной модуляции положена теорема В. При импульсной модуляции переносчиком выступает периодическая последовательность видеоимпульсов с периодом следования Т и длительностью.