Технические средства измерения расхода

1.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МАНОМЕТР

Дифференциальный манометр (дифманометр) типа ДМ 3583М, схема которого представлена на рис.3, предназначен для преобразова­ния перепада давления в электрический выходной сигнал.

Принцип действия дифманометра основан на деформации упруго­го чувствительного элемента 1, представляющего собой сдвоенную мембранную коробку, при воздействии на него перепада давления. При деформации чувствительного элемента перемещается сердечник 3 диф­ференциально - трансформаторного преобразователя (ДТП) 2, связан­ного с чувствительным элементом.

Перемещение сердечника 3 преобразуется в пропорциональное значение взаимной индуктивности первичной обмотки (ПО), которая является обмоткой возбуждения, и включенными встречно секциями вторичной обмотки (ВО).

Взаимная индуктивность связана с измеряемым перепадом давле­ния АР = Р] - Р₂, где Р, - значение давления в плюсовой камере диф­манометра, Р_г - значение давления в минусовой камере дифманометра, зависимостью:

(1)

где М - взаимная индуктивность между ПО и ВО преобразователя, мГн; - измеряемый перепад давления, Па;

- верхний предел диапазона измерения перепада давления, Па; - значение взаимной индуктивности, соответствующее верхнему пределу диапазона измерения перепада давления, = 10 мГн.

Магнитный поток обмотки возбуждения, создаваемый током воз­
буждения , (рис.3, б), пронизывает обе секции вторичной обмотки. В
первой секции ВО индуцируется ЭДС , а во второй секции ВО -
ЭДС .Так как секции вторичной обмотки включены встречно,а
магнитные потоки, пронизывающие секции ВО, пропорциональны вза­
имным индуктивностям обмотки возбуждения результирующая ЭДС вторичной обмотки Е определяется как разность ЭДС и .

где - частота тока возбуждения;

- взаимная индуктивность обмотки возбуждения и первой секции вторичной обмотки,

- взаимная индуктивность обмотки возбуждения и второй секции вторичной обмотки,

Рис. 3. Схема дифференциального манометра типа ДМ 3583М и принципиальная электрическая схема ДТП

2.АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И ПАРА

В качестве измерительных приборов для измерения расхода жид­костей, газов и пара, работающих в комплекте с ДМ, используют пока­зывающие приборы типа КПД и самопишущие приборы типа КСД. Приборы этих типов могут быть оборудованы сигнализирующими, ре­гулирующими и интегрирующими устройствами. Измерительные схе­мы приборов типа КПД и КСД одинаковы и в комплекте с ДТП диффе­ренциального манометра типа ДМ образуют дистанционную дифферен­циально - трансформаторную систему передачи показаний. Принципи­альная схема дифференциально - трансформаторной системы передачи показаний представлена на рис. 4. Первичные обмотки преобразователей ДТП1 и ДТП2 соединены последовательно.

Питание этих обмоток осуществляется переменным током напряжением 24 В и частотой 50 Гц от специальной обмотки си­лового трансформатора усилителя. Вторичные обмотки преобразовате­лей ДТП1 и ДТП2 соединены по дифференциальной схеме, в которой осуществляется операция вычитания выходного сигнала преобразо­вателя ДТП2 из выходного сигнала преобразователя ДТП1.

При отсутствии перепада давления на входе ДМ, когда измеряе­мый расход равен нулю, сердечники преобразователей ДТП1 и ДТП2 находятся в среднем положении. При этом положении сердечников вы­ходной сигнал преобразователя ДТП1 и выходной сигнал преоб­разователя ДТП2 равны нулю, следовательно, = 0. В этом случае стрелка отсчетного устройства прибора должна находиться на нулевой отметке. Если стрелка отсчетного устройства прибора не нахо­дится на нулевой отметке, следует установить ее на нулевую отметку с помощью корректора нуля.

При наличии перепада давления на входе ДМ, когда измеряемый расход отличен от нуля, сердечник преобразователя ДТП1 смещается вверх относительно среднего положения, а сердечник преобразователя ДТП2 находится в среднем положении.

Рис. 4. Принципиальная схема дифференциально-трансформаторной

системы передачи показаний

ДТП1 - дифференциально - трансформаторный преобразователь ДМ; ДТП2 -дифференциально-трансформаторный преобразователь прибора КПД или КОД; КО - корректор нуля, состоящий из дополнительной обмотки (ДО) и переменного сопротивления КЗ; КИ - кнопка контроля исправности прибора; У - усилитель; РД - реверсивный двигатель; К - кулачок; ОУ - отсчетное устройство

3. Установка для поверки расходомеров сДТП

Схема установки для поверки расходомеров с ДТП представлена на рис. 5. Установка содержит сильфонный пресс СП, предназначенный для создания давления, запорные игольчатые вентили В1-ВЗ, рабочий эталон, состоящий из измерительного преобразователя давления ИГЩ и цифрового вольтметра РУ. Поверяемый расходомер может состоять из дифманометра типа ДМ и измерительного прибора типа КПД или КСД.

Рис. 5. Схема установки для поверки расходомеров с ДТП
электрические цепи, — 3— воздушные линии.

Подготовка лабораторной установки и расходомера к поверке

Перед поверкой расходомера необходимо подсоединить дифманометр к пневматической системе и произвести монтаж электрических цепей. Монтаж электрических цепей производится следующим образом. Выходные клеммы дифференциального манометра ДМ, выведенные на переднюю панель щита лабораторной установки, соединяют с входны­ми клеммами прибора типа КПД1 или КСД2 в соответствии с марки­ровкой клемм. Монтаж следует производить при отключенном пита­нии лабораторной установки (тумблер «ОБЩИЙ» в отключенном по­ложении). После монтажа электрических цепей необходимо включить питание лабораторной установки, питание прибора типа КПД1 или КСД2, а также питание образцового комплекса ИПДЦ с помощью соот­ветствующих тумблеров (тумблеры «ОБЩИЙ», «КПД1» или «КСД2», «ИПДЦ» перевести в положение «ПИТАНИЕ ~220 В ВКЛЮЧЕНО»).

Цифровой вольтметр рабочего эталона может быть использован как для измерения значения выходного сигнала измерительного преоб­разователя давления типа ИПД, так и для измерения значения выходно­го сигнала промежуточного преобразователя расхода. Переключение входных сигналов цифрового вольтметра производится с помощью тумблера «ПОДКЛЮЧЕНИЕ Щ304». При поверке расходомеров с дифференциально - трансформаторной системой передачи показаний тумблер «ПОДКЛЮЧЕНИЕ Щ304 » должен находиться в положении «ИПД».

Вентили В1 «К ИПД», ВЗ «К ДАТЧИКАМ» и В2 «В АТМО­СФЕРУ» должны находиться в открытом положении, а шток сильфонного пресса - полностью выведен из щита путем вращения рукоятки сильфонного пресса против часовой стрелки.

Резиновой трубкой с накидной гайкой пневматическая система соединяется со штуцером плюсовой камеры поверяемого преобразова­теля типа ДМ. Между накидной гайкой и штуцером ДМ необходимо установить резиновую прокладку.

После прогрева, продолжительность которого должна составлять 1 час, необходимо произвести установку нижнего и верхнего пределов измерения (калибровку) ИПД. Калибровка производится в соответст­вии с численными значениями нижнего и верхнего пределов измерений, а также численными значениями нижней и верхней калибровочных то­чек, приведенными в свидетельстве о поверке комплекса для измерения давления типа ИПДЦ (приложение 1). Верхний предел измерения, уста­навливаемый с помощью переключателя 18 (рис.2),

Рис. 2. Передняя панель ИПД

должен соответствовать верхнему пределу измерения перепада давления дифференци­ального манометра , указанному в его паспорте.

Переключатетель диапазонов измерений

18 устанавливается в положение, соответствующее верхнему пределу измерения перепада давления дифференциального манометра .

При открытом вентиле В2 корретором нуля ИПД устанавливается нижняя калибровочная точка, указанная в таблице приложения 1. При этом переключатель 17 должен находиться в положении «ИЗМЕ­РЕНИЕ».

Переключатель 17 переводится в положение «КАЛИБРОВКА» и корректором диапазона измерения 16 устанавливается значение выход­ного сигнала ИПД, соответствующего нижней калибровочной точке ус­тановленному с помощью переключателя 18 диапазону измерений.

Далее операции установки нижней и верхней калибровочных то­чек повторяются до тех пор, пока погрешность установки калибровоч­ных точек не достигнет значения ±0,01%. Такое значение погрешности установки соответствует отклонению в показаниях цифрового вольт­метра четвертой цифры после запятой от калибровочной точки на еди­ницу.

Производится проверка герметичности пневматической системы при закрытом вентиле В2. С помощью сильфонного пресса создается давление, равное верхнему пределу диапазона измерений поверяемого преобразователя ДМ. Изменение давления в пневматической системе наблюдается по показаниям цифрового вольтметра РУ. Верхнему зна­чению давления в пневматической системе соответствует показание РУ, равное 1 В. Пневматическую систему считают герметичной в том слу­чае, если после выдержки системы под максимальным давлением в те­чение 3-х минут в течение последующих 2-х минут в ней не наблюдает­ся падение давления.

4.Поверка расходомера

Целью поверки расходомера является установление соответствия его метрологических характеристик паспортным данным. Установление этого соответствия производится путем сравнения максимальных зна­чений основной абсолютной погрешности и вариации поверяемого рас­ходомера с пределами допускаемых основной абсолютной погрешности и вариации показаний расходомера.

Перед поверкой расходомера проверяют совпадение стрелки-указателя измерительного прибора, входящего в состав расходомера, с нулевой отметкой шкалы при отсутствии перепада давления на входе дифференциального манометра (вентиль В2 открыт). При несовпадении стрелки-указателя измерительного прибора с нулевой отметкой шкалы стрелку-указатель следует установить на нулевую отметку с помощью корректора нуля прибора. При отсутствии перепада давления стрелка-указатель прибора, не имеющего корректора нуля, должна устанавли­ваться на нулевую отметку шкалы с отклонением, не превышающим ± 0,25 предела допускаемой приведенной погрешности прибора.

Определение основной погрешности поверяемого расходомера производят не менее чем при пяти значениях расхода, расположенных в диапазоне измерений расходомера, в том числе при значениях расхода, соответствующих 30% и 100% верхнего предела измерения расходоме­ра.

В соответствии со шкалой измерительного прибора, входящего в состав расходомера, намечают 3 оцифрованные отметки шкалы прибо­ра, расположенные в диапазоне от 30% до 100% верхнего предела из­мерений.

Основная погрешность поверяемого прибора определяется как разность расчетного значения перепада давления, соответствующего значению измеряемого расхода, и значения перепада давления, изме­ренного образцовым прибором.

Для значений расхода, соответствующих намеченным отметкам шкалы прибора, определяют расчетные значения перепада давления по формуле:

,

где - расчетное значение перепада давления, кПа;

- верхний предел диапазона измерения преобразователя;

- верхний предел диапазона измерений прибора, %;

- значение измеряемой величины, соответствующее выбранной отметке шкалы, %.

Так как значение измеряемого перепада давления преобразуется образцовым комплексом типа ИПДЦ в электрическую величину, изме­ряемую цифровым вольтметром, то верхнему пределу измерения преоб­разователя соответствует верхний предел измерения цифрового вольтметра = 1,0000 В.

Для значений расхода, соответствующих намеченным отметкам шкалы

прибора, определяют расчетные значения напряжения по формуле:

,

где - расчетное значение напряжения, В.

Значения и для намеченных отметок шкалы заносят в протокол поверки (приложение 2) Определяют пределы допускаемых основных абсолютных погрешностей расходомера для намеченных от­меток шкалы по формуле:

где - предел допускаемой основной абсолютной погрешности

расходомера для намеченной отметки шкалы, В; - предел допускаемой основной погрешности поверяемого расходомера, %..

Предел допускаемой основной погрешности поверяемого расхо­домера соответствует максимальному значению пределов допускаемой основной погрешности технических средств, входящих в состав расхо­домера. Так как предел допускаемой основной погрешности дифферен­циального манометра типа ДМ составляет 1,5 % , а измерительных приборов типов КПД1 и КС/12 - 1 % , то предел допускаемой основной погрешности поверяемого расходомера = 1 ,5%.

Предел допускаемой вариации показаний расходомера при­нимается равным пределу допускаемой основной абсолютной погреш­ности расходомера для намеченной отметки шкалы.

Исходные данные для определения основной абсолютной по­грешности и вариации показаний расходомера получают в результате опыта. Опыт производят приоткрытых вентилях В1 «К ИПД» и ВЗ «К ДАТЧИКАМ» и закрытом вентиле В2 «В АТМОСФЕРУ» вначале при плавно возрастающем (прямой ход), а затем при плавно убывающем (обратный ход) перепаде давления.

При прямом и обратном ходе, плавно увеличивая или уменьшая перепад давления с помощью сильфонного пресса, устанавливают стрелку расходомера на намеченную отметку шкалы. На индикаторе цифрового вольтметра считывают соответствующее перепаду давления

действительное значение напряжения . Измерение напряжения

производят при значениях перепада давления, соответствующих наме­ченным отметкам шкалы, а также соответствующих 30% и 100% верхнего предела измерений расходомера. Результаты измерений значе­ний напряжения записывают в протокол поверки (приложение 2).

Основную погрешность поверяемого расходомера определяют как разность расчетного значения напряжения , соответствующего зна­чению измеряемого перепада давления, и значения напряжения , из-

меренного образцовым комплексом типа ИПДЦ. Для намеченных отме­ток шкалы, а также для отметок, соответствующих 30% и 100% верх­него предела измерений расходомера рассчитывают абсолютные по­грешности при прямом и обратном ходе и вариацию показаний по формулам:

где и - значения напряжения, измеренные с помощью цифро-

вого вольтметра при прямом и обратном ходе, В; - расчетное значение напряжения, В.

Путем сравнения значений основных абсолютных погрешностей и вариаций показаний поверяемого расходомера с пределами допускае­мых основных абсолютных погрешностей и вариаций показаний расхо­домера в каждой поверяемой отметке шкалы устанавливают соответст­вие его метрологических характеристик паспортным данным. Если вы­полняются условия:

, (10)

, (11)

то метрологические характеристики расходомера соответствуют пас­портным данным, и в протоколе поверки делают запись «Прибор годен для измерений». Если хотя бы одно из условий (10, 11) не соблюдается, то метрологические характеристики расходомера не соответствуют пас­портным данным, и в протоколе поверки делают запись «Прибор него­ден для измерений».

5. Ответы на контрольные вопросы

1. Чувствительный элемент дифманометра представляет собой сдвоенную мембранную коробку.

2. В комплект расходомера переменного перепада давления входят следующие устройства: чувствительный элемент, сердечник, ДТП – дифференциально –

трансформаторный преобразователь.

3. Принцип действия ДТП основан на деформации упругого чувствительного элемента.

4. Величина взаимной индуктивности между обмотками ДТП зависит от измеряемого перепада давления.

5. В цепь вторичной обмотки ДТП введен делитель напряжения для унификации выходных сигналов преобразователей.

6. Калибровка ИПДЦ производится путем наложения груза на рычаг и

переведением переключателя в положение «калибровка».

7. В ИПД используется дифференциально – трансформаторный преобразователь.

Протокол поверки расходомера

Измерительный прибор:

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 823; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!