книги из ГПНТБ / Толшин В.И. Основы автоматики и автоматизации энергетических установок учебник

хили изменение разности давлений р\ и р2 (рис. 3.13,6)

влинейное перемещение х.

складками (гофрами, рис. 3.14).

Сильфоны изготавливаются из металла. Для этой цели исполь­ зуется бериллиевая бронза, фосфористая бронза и др. Сильфон­

0—400; 0—600; 0—1600 кгс/см2\ мановакуумметровЭКВМ (—1)—0,6; (—1)—1,5; (—1)—3; (—1)—5; (—1)—9;

(—1) —15; (—-1)—24 кгс/см2. Погрешность приборов' ±1,6% от предела измерения.

60 ■

Приборы ВЭ могут исполь­

В котельных установках ис­ пользуются бесконтактные дат- | чики типа МЭД с манометри-

Iческой пружиной. Схема элек­ трического бесконтактного дат­ чика .— дистанционного ма­ нометра МЭД — представле­

соединен с сердечником дифференциально-трансформаторного пре­ образователя 6. С изменением давления сердечник 6 перемещается

сердечника регулируют таким образом, чтобы заданному значению давления раом соответствовало среднее положение сердечника.

6 2

Статическая характеристика датчика, представляющая собой зави­ симость «1—и2 (мв) от измеряемого давления, показана на рис. 3.16.

Пределы измерений датчиков МЭД: манометров 0—1; 0—1,6;

зуются дифференциальные тягометры ДТ2 следующих модифи­ каций:

Чувствительным элементом дифтягомера ДТ2 (рис. 3.18) слу­ жит мембранная коробка 1, закрепленная в герметичном пласт­ массовом • корпусе 2. Большее давление подводится внутрь мембранной коробки через штуцер 9, меньшее — в корпус датчика через штуцер 3. Усилие, возникающее от перепада давления, при­ водит к перемещению центра мембранной коробки, соединенного с сердечником дифференциально-трансформаторного преобразова­ теля 4\ последний перемещается, во втулке 7. Изменение среднего положения сердечника относительно катушки 5 с обмотками пре­ образователя происходит с помощью гайки 6 и пружины 8.

63

В качестве контрольно-измерительного прибора давления при снятии статической характеристики ДТ2 используется жидкостный манометр.

Рис. 3.17. Схема мембранного датчика ТЭМ-15

Для измерения больших перепадов давления используются дифференциальные манометры ДМ. Принцип действия датчи­ ков ДМ схож с принципом действия датчиков ДТ2. Чувствитель­ ный элемент дифманометра (рис. 3.19) типа ДМ состоит из двух мембранных коробок 2, размещенных в камерах корпуса 1. В верх-

нюю камеру (минусовую) подается меньшее давление, в нижнюю (плюсовую)'— большее. Камеры разделены перегородкой. Внутри мембранных коробок находится дистиллированная вода, которая при увеличении перепада давления перетекает из нижней коробки в верхнюю. Верхняя мембранная коробка соединена со штоком дифференциально-трансформаторного преобразователя 3.

64

Согласно ГОСТ 12005—66, датчики ДМ для измерения пере­ пада давления (разрежения) выпускаются на 160, 250, 400, 630, 1000, 1500, 2500 кгс/м2\ 0,4; 0,63; 1,0; 1,16; 2,5; 4,0 и 6,3 кгс/см2.

Крутизна характеристики — не менее 5 мв на 1% номинального перепада.

Контактный дискретный датчик СПДМ (сигнализатор падения давления мембранный) предназначен для автоматического замы­ кания электрической цепи звукового или светового сигнала при падении давле­ ния в системе ниже уста-

•иовленного значения. Дат­ чик (рис. 3.20) состоит из корпуса с двумя крышка­ ми 1 и 2, между которыми зажата мембрана 3 с за­ крепленной в ней иглой 4; трубы 5 с двумя продоль­ ными пазами и наружной резьбой по всей длине. За­ данное значение давления регулируется передвиже­ нием шайбы .6 по наружной резьбе трубы 5. При сни­ жении давления ниже за­ данного под действием пру­

контакты.

В качестве бесконтактных датчиков давления в передвижных дизельных установках нашли применение реле давления РНД-17 на 0,1—6 кгс/см2, входящие в комплект РК-11м, РК-12м и РК-13м. Чувствительным элементом этих датчиков служит мембрана, а пре­ образовательным — преобразователь емкостного типа.

Широкое применение нашли датчики давления дискретного типа с сильфонными чувствительными элементами. К ним отно-

•сятся датчики давления КР — комбинированные реле, скомпоно­ ванные вместе с датчиками температуры.

Ксильфонным дискретным датчикам относятся реле давления РДК-3 на давление 0—3 кгс/см2, а также РДК-57 на давление

0,25—12 кгс/см2.

Дифференциальное уравнение чувствительного элемента давле­ ния получим из условия равенства действующих на него сил. При

Ар — приращение измеряемого давления.

При выборе конструкции ЧЭ стремятся к тому, чтобы погреш­ ности в измерении, вносимые инерционными силами, силами гид­ равлического и сухого трения, были малы. Очевидно, что чем

d2Ах

меньше величина массы М и ускорения dt2 , тем меньше погреш-

пости, вносимые инерционными силами. Пусть угловая скорость

место неполадки, например разъединение деталей, поломки и т. д.

Силы сухого трения обусловливают нечувствительность, и их целесообразно уменьшать. При больших значениях сил гидравли­ ческого трения и малых инерционных силах и силах сухого трения уравнение (3.1) примет вид

т ~ + * = ь,ьр,

где Т — постоянная времени ЧЭ, сек.

Чувствительные элементы и датчики температуры. Чувствитель­ ные элементы температуры можно подразделить на элементы, использующие: 1) эффект теплового расширения твердых тел (дилатометры); 2) эффект теплового расширения жидкости, 3) эффект зависимости давления насыщенных паров от темпера­ туры; 4) эффект зависимости давления газов от температуры; 5) эффект изменения электрического сопротивления с изменением температуры (электрические термометры сопротивления); 6) эффект появления электродвижущей силы в спае двух полу­ проводниковых элементов с изменением температуры (термопары). В табл. 3.2 перечислены технические данные некоторых датчиков температуры, используемых в энергетических установках.

66

материалов, имеющих как значительный, так и малый коэффициент температурного расширения а. Материалы со значительным а — алюминий, латунь и др., материалы, имеющие малый коэффициент линейного расширения, — инвар, кварц. На рис. 3.21 показана схема дилатометра, состоящего из трубки 1 и стержня 2, которые изготовлены из материалов с малым и большим а соответственно.

ные (ТСМ-Х, TCM-XI

и т. д.)

Трубка омывается потоком жидкости, температура которой контролируется. При изменении температуры жидкости изменяется длина трубки, а длина стержня остается относительно неизменной, что приводит к замыканию или размыканию контактов.

Чувствительность К дилатометра определится по формуле

Точность дилатометрических датчиков составляет 1,5—5%, постоянная времени в воде 6—7 сек, пределы измерения от —50

до +550° С.

На этом же принципе работает биметаллический датчик, схема которого представлена на рис. 3.22. Верхняя пластина датчика изготавливается из материала < аь нижняя — из' материала с аг, причем di>(X2. В результате воз­ Е действия температурных измене­ ний и вследствие неравенства

коэффициентов линейного расширения датчик изгибается и замы­ кает контакт микровыключателя.

Биметаллические и дилатометрические чувствительные элемен­ ты используются в основном в датчиках систем сигнализации и регулирования (реле температуры ДТКМ

Постоянная времени этих датчиков в воде составляет 5—10 сек. При длине капилляра 2,5 м и выше следует учитывать транспорт­

68

Недостатком жидкостных манометрических термометров яв­ ляется относительно малая чувствительность термоэлементов:

=Atl,

Ар по

АА— относительное приращение давления термочувствитель­

дР ной жидкости; М°„ — приращение ее температуры.

Величина К' для жидкостных манометрических термометров составляет 0,2% на градус и с изменением температуры практи­

и с п о л ь з о в а н и и з а в и с и м о с т и д а в л е н и я н а с ы щ е н ­ ных п а р о в от т е м п е р а т у р ы , схожи по устройству с эле­ ментами, основанными на использовании теплового расширения жидкости. Расширение упругого элемента манометрического тер­ мометра происходит под действием давления насыщенных паров жидкости, заполняющей термобаллон частично. Точность датчиков составляет 1 —1,5%. Постоянная времени в воде 5—10 сек при длине капилляра до.2,5 м. Чувствительность парожидкостных мано­ метрических термометров относительно велика: 3—4% на 1°С, однако непостоянна. С увеличением температуры К' падает до 2—3% на 1° С.

Другой недостаток парожидкостных манометрических термо­ метров — необходимость обеспечения таких условий, при которых температура сильфона должна быть выше температуры термобал­ лона. В противном случае из-за конденсации паров жидкости чувствительность снизится.

Приведем пример использования рассмотренных чувствитель­ ных элементов в датчиках автоматических систем.

В дизельных установках применяются датчики типа КР (комби­ нированные реле), которые могут быть укомплектованы чувстви­ тельными элементами давления или температуры. Количество эле­ ментов в одном корпусе равно от одного (КР-1) до четырех (КР-4). Конструкция датчика температуры КР приведена на рис. 3.24.

Термобаллон 1, капиллярная трубка 2 и сильфон 3 представ­ ляют собой герметически замкнутую термосистему, заполненную термометрической жидкостью. При повышении температуры в контролируемой среде сильфон 3 растягивается, преодолевая со-

69