3. Системы дистанционной передачи показаний

Передача показаний от передающих преобразователей на расстоянии ко вторичным приборам осуществляется с помощью систем дистанционных передач, которые могут быть электрическими и пневматическими.

Рис.1. Схема дифференциально-трансформаторной системы передачи показаний

I - передающий преобразователь; II — вторичный прибор; III — электронный питатель; 2 — лекало; 3 — реверсивный двигатель

Из электрических систем передачи показаний для приборов, имеюющих расход, наибольшее применение находят дифференциально-трансформаторные и ферродинамические системы.

Дифференциально-трансформаторная система передачи показаний приведена на схеме. Дифференциальный трансформатор преобразователя I состоит из первичной питающей обмотки и двух включенных встречно вторичных обмоток (следовательно, наведенные на них ЭДС сдвинуты по фазе 180°), намотанных на один жесткий цилиндрический каркас. Внутри каркаса перемещается сердечник (плунжер) в зависимости от значения измеряемого расхода. Аналогично устроен дифференциальный трансформатор вторичного прибора II (например, КСД-3) — сердечник в его катушке перемещается с помощью профилированного лекала, поворот которого осуществляется реверсивным двигателем. Дифференциальное действие катушки проявляется в том, что перемещение сердечника в определенном направлении вызывает увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. При обратном направлении движения сердеч­ника изменяется не только напряжение во вторичной обмотке, но и фаза выходного сигнала.

В схеме, кроме дифтрансформаторов преобразователя и вторичного прибора, имеются электронный усилитель и электродвигатель РД, приводящий в движение сердечник катушки II через лекало. С электродвигателем связан указатель (стрелка, перо) прибора.

Первичные обмотки катушек дифтрансформаторов соединены последовательно и питаются переменным током от силового трансформатора прибора. Вторичные обмотки включены встречно с выходом на электронный усилитель.

Когда сердечник катушки дифтрансформатора I находится в среднем (нейтральном) положении, ЭДС е₁ и е₂, индуктируемые в каждой из вторичных обмоток, равны и направлены навстречу друг другу. Следовательно, разность ЭДС во вторичных катушках будет равна нулю, т. е.

ΔU_i = e_i—е₂=0.

Если сердечник катушки вторичного прибора также находится в среднем положении, то разность ЭДС во вторичных обмотках этой катушки также равна нулю, т. е.

ΔU₂=е₃—е₄=О.

Следовательно, напряжение на входе электронного усилителя равно нулю:

AU=AU₁—AU₂=0,

и система находится в состоянии покоя.

При смещении сердечника преобразователя от среднего положения изменится распределение магнитных потоков во вторичных обмотках; индуктируемые в них ЭДС не будут равны друг другу, и в измерительной схеме возникает ток напряжением:

AU=AU₁—AU₂,

значение которого является функцией линейного перемещения сердечника катушки преобразователя, а его фаза — функцией направления перемещения от среднего положения. Возникшее напряжение разбаланса AU усиливается электронным усилителем и поступает на обмотку управления электродвигателя РД, который вращая лекало, перемещает сердечник катушки вторичного прибора до тех пор, пока индуктируемое напряжение в обмотках вторичных катушек AU₂ не станет равным напряжению поступившему от преобразователя I; одновременно переместится измерительная стрелка прибора, также связанная с электродвигателем РД. Таким образом, каждому положению сердечника катушки Преобразователя I будет соответствовать определенное положение сердечника катушки вторичного прибора, а следовательно, и указателя прибора.

Ферродинамическая система передачи показаний основана на использовании ферродинамических преобразователей ПФ. Ее деййствие заключается в компенсации ЭДС, получаемой от преобразователя первичного прибора (в нашем случае дифманометра), ЭДС электрородинамического преобразователя вторичного прибора.

Ферродинамический преобразователь представляет собой магнитную систему с обмоткой возбуждения, размещенной на катушке. В переменном магнитном поле на оси помещена рамка. Значение ЭДС, наводимой в рамке, определяется значениями тока питания обмотки возбуждения и взаимоиндуктивности между обмоткой Н рамкой, которая зависит от угла поворота рамки. При горизонтальном положении рамки, когда ее плоскость не пересекается переменным магнитным полем, взаимоиндуктивность равна нулю.

В ферродинамической системе передачи показаний (Рис. 2) обмотки возбуждения преобразователей и цепи рамок соединены последовательно.

Рис. 2. Схема ферродинамической системы передачи показаний.

/ — передающий преобразователь; // — вторичный прибор; / — рамка ферродинамического преобразователя датчика; 2 — рамка ферродинамического преобразователя вторичного прибора; 3 — реверсивный двигатель; 4— усилитель; 5—линии связи.

Развиваемые в рамках ЭДС направлены навстречу друг другу, но вход электронного усилителя подается разность ЭДС с обоих преобразователей:

ΔЕ=Е₁-Е₂;

Если Е=0, система находится в равновесии. Если положение рамки 1 преобразователя под воздействием измеряемого пара изменится на угол , изменится также ЭДС и станет равной Е₁. Равновесие системы будет нарушено, и на вход усилителя будет подана ЭДС Е, которая после усиления поступает на электродвигатель, перемещающий рамку преобразователя вторичного при­няв до наступления момента равенства углов ai и аг и, следова, равенства ЭДС E₁ и Е₂.

Пневматическая система передачи показаний основана на преппии усилия от контролируемого параметра в унифицированный пневматический сигнал давлением 0,02—0,1 МПа в пневматических преобразователях, основой работы которых является система типа сопло — заслонка. Схема такого преобразования, работающего по принципу компенсации перемещений, приведены на Рис. 3.

Измеряемый параметр, действуя на чувствительный элемент измерительного блока 2, преобразуется в пропорциональное уснлие Р, уравновешиваемое через рычажную систему I пневмосилового преобразователя усилием Р_о с сильфона обратной связи 8.

Рис. 3. Схема преобразования измеряемого параметра в унифицированный пневматический сигнал.

При изменении значения измеряемого параметра происходит перемещение рычажной системы и связанной с ней заслонки 5 до носительно сопла 6. Система сопло — заслонка преобразует это перемещение в управляющий сигнал давления сжатого воздуха, ступающий на вход пневматического усилителя 7. Сигнал усиливается и поступает в линию дистанционной передачи ко вторичному прибору и одновременно в сильфон обратной связи, где преобразуется в пропорциональное усилие Р_о. Это усилие через рычажную систему уравновешивает измеряемое усилие Р от измерительного блока.

Таким образом, мерой измерямого усилия Р является значение давления воздуха на выходе преобразователя, необходимое для создания уравновешивающего усилия обратной связи Р_о. Настройка на необходимый диапазон измерения производится плавным изменением передаточного отношения рычажной системы 1 путем перемещения сухаря 3. Точная установка начального значения выходного сигнала преобразователя, равного 0,02 МПа, производится пружиной 4 корректора нуля.

Питание приборов производится сжатым воздухом, очищенным от влаги, пыли и масла. Предельное расстояние передачи выходного сигнала до 300 м.