книги из ГПНТБ / Петунин А.Н. Измерение параметров газового потока. (Приборы для измерения давления, температуры и скорости)

щадью 0,89 см2. Манометры ГРМ-3 на высокие давления имеют

линейную характеристику. Предельная погрешность измерения не превышает ±0,5%.

На рис. 1.59 приведена схема манометра ГРМ-3, в котором в качестве упругого элемента, воспринимающего давление, ис-

Рис. 1.59. Манометр ГРМ-3 с трубкой Бурдона для измере­ ния высоких давлений:

пользуется трубка Бурдона 2. Манометры с такими чувствитель­ ными элементами могут измерять давления величиной в несколь­ ко сот атмосфер. Они имеют линейную характеристику и ста­ бильный во времени коэффициент. Предельная погрешность измерения ±0,5% .

Чувствительные элементы ГРМ-4 для измерения абсолютных давлений < 20 мм рт. ст.

Схема измерительной части манометра ГРМ-4 на малые аб­ солютные давления приведена на рис. 1.60. Давление восприни­ мается гофрированной мембраной 1, отделяющей рабочую по­ лость чувствительного элемента, в которую подается измеряемое давление, от полости, в которой создано опорное давление вели­ чиной 10-2...1 0 _3 мм рт. ст. Сила, развиваемая мембраной за счет разности давлений, уравновешивается силой измерительной пружины 2, прогиб которой служит мерой давления. Давление отсчитывается по шкале манометра и регистрируется в нужные моменты времени механизмом печатания манометра ГРМ-2. Из­ мерительная пружина изготовляется из проволоки ОВС, которая в чувствительных элементах на диапазоны 0 ... 5; 0 ... 10; 0 ...

... 20 мм рт. ст. имеет диаметр соответственно 1; 1,2 и 1,5 мм.

93

Измерительная пружина чувствительного элемента связана с измерительным винтом манометра ГРМ рычажной передачей 4, 5, 6. Подвижное герметичное соединение между элементами

Рис. 1.60. Схема измерительной части манометра ГРМ-4:

7—'гофрированная мембрана; 2—измерительная пружина; 3—спиральная пружина; 4—вертикальная тяга; 5—гори­ зонтальный рычаг весового элемента; 6—соединительная тяга; 7—гайка измерительного винта; 8—резиновая труб­ ка; 9—промежуточный рычаг; 10, 11, /2—компенсатор жесткости; 13—визуальный индекс; 14—типовые колеса

На одном из рычагов внутри корпуса чувствительного эле­ мента укреплена контактная система, управляющая сервоприво­ дом уравновешивающего механизма ГРМ. Она состоит из под­ вижного контакта и двух неподвижных контактов а и б. Если сила, развиваемая мембраной, уравновешена силой измеритель­ ной пружины, подвижный контакт занимает среднее положение между неподвижными. При отсутствии равновесия контакты включают один из электромагнитов сервопривода, сервопривод приводит в движение визуальный индекс 13, типовые колеса 14 и рычажную систему 4, 5, 6, перемещая их в сторону равновесия мембраны.

Для увеличения чувствительности прибора подвижная си­ стема снабжена компенсатором жесткости 10, 11, 12. При про­

94

и нулевые показания манометра стабильны. Температурная по­ грешность чувствительных элементов ГРМ-4 проявляется в изме­ нении нулевых показаний. При колебаниях температуры в пре­ делах ±5° С погрешность достигает ±0,5% . Коэффициент мано­ метра остается при этом неизменным. При значительных откло­ нениях температуры от нормальной нулевые показания можно

Рис. 1.62. Поля погрешностей измерительных элементов манометра ГРМ-4

идифференциального манометра ГРМ-2:

О- Прямой ХОД; ф —обратный ход

отрегулировать корректором или в результаты измерений вносить поправки на температуру. Среднеквадратичные значения пре­ дельных случайных погрешностей для отдельных элементов не­ посредственно после изготовления составляют ±0,2 . .. 0,6%, а после четырехмесячной эксплуатации ±0,25 ... 0,85%, оставаясь в последующее время менее ±1%. На рис. 1.62 приведены поля погрешностей, полученные после длительной непрерывной экс­ плуатации манометра ГРМ-4, на 6 и 20 мм рт. ст.

На рис. 1.63 приведены инерционные характеристики мано­ метра ГРМ-4 с чувствительным элементом на 6 мм рт. ст. при изменении давления от 1,2 до 2,4 мм рт. ст. для разных пара­ метров соединительной трассы и приемных отверстий. Длитель­ ность выравнивания давлений может достигать нескольких минут.

96

р,мм pm. cm.

Рис. 1.63. Инерционные характеристики чувствительных элементов ГРМ-4 (объем полости ~ 10 мм3) и соединительной трассы

Групповой электромеханический манометр ЭММ

Манометр ЭММ [36], основанный на принципе динамической компенсации, предназначен для измерения в 30 точках избыточ­ ных давлений или разности двух давлений.

Конструкция манометра ЭММ показана на рис. 1.64. Чувстви­ тельным элементом, воспринимающим измеряемое давление, яв­ ляется сильфон 7, жестко укрепленный на весовом рычаге 6 с из­ мерительной пружиной 5. Силой давления рычаг, установленный на ножевой опоре, прижимается к контакту 8. В процессе изме­ рения эта сила уравновешивается натяжением измерительной винтовой пружины, которая через передаточный механизм меха­ нически растягивается при помощи реверсивного электродвига­ теля 1. В момент равновесия сила растяжения пружины про­ порциональна измеряемому давлению.

Измерение сводится к фиксации момента равенства измеряе­ мой величины и непрерывно возрастающей уравновешивающей силы противоположного знака. В момент равновесия коромысло отходит от упора и размыкает контакты, включенные в цепь электромагнита пишущего механизма. Электромагнит обесточи­ вается, и карандаши, расположенные по одной образующей ба­

рабана, делают отметку на ленте. Барабан с бумагой вращается от одного и того же привода синхронно с рабочими валиками, растягивающими пружины, в силу чего величина перемещения бумажной ленты пропорциональна растяжению измерительных пружин. Запись манометра представляет собой ряд точек, на­ несенных на одной общей ленте на различном расстоянии от ну­ левой линии. Печатание производится через копировальную бу­ магу. Регистрация давлений, измеренных всеми весовыми эле­ ментами в процессе одного измерения, длится от 5 до 10 с. На

Рис. 1.64. Схема группо­ вого электромеханиче­ ского манометра ЭММ конструкции Н. Н. Чер­ нова:

1—реверсивный электродви­ гатель; 2—червяк; 3—рабо­ чие валики; 4—металличе­ ская лента; 5—винтовые из­ мерительные пружины; 6— рычаги весовых элементов; 7—сильфон; 8—контакты; S'- редуктор; 10—втулка свобод­ ного хода; 11—печатающие электромагниты; 12—веду­ щий барабан; 13—бумажная лента

каждом валике укрепляется от 15 до 25 лент, связанных с та­ ким же количеством коромысел, что обеспечивает возможность измерять давление одновременно в 30 ... 50 точках. Для измере­ ния разности давлений на каждом коромысле установлено по два сильфона на равном расстоянии от точки опоры.

Начало измерения можно отрегулировать на любое отрица­ тельное избыточное давление предварительной разгрузкой упора коромысла при помощи натяжения пружин. С помощью контр­ грузов или заменяющих их пружин создается предварительная разгрузка упора коромысла и сдвигается начало измерений на любое давление в диапазоне от 3 до 5 кгс/см2. Предусмотрена регулировка плеча крепления одного из сильфонов для компен­ сации влияния разницы в эффективных площадях сильфонов, расположенных по обе стороны ножевой опоры. Предусмотрена также подгонка коэффициентов всех весовых элементов.

Рабочий цикл измерения состоит в следующем: нажатием пусковой кнопки подается питание на реверсивный электродви­ гатель и обмотки пишущих электромагнитов. Электродвигатель поворачивает рабочие валики и размещенный на одном из них

98

кулачок на некоторый угол, обеспечивающий заданное растя­ жение измерительных пружин и заданную величину компенси­ рующего усилия. При достижении этого угла кулачок переклю­ чает питание электродвигателя и разрывает цепь питания пи­ шущих электромагнитов. Электродвигатель совершает обратное движение, в процессе которого манометр готовится к следующе­ му отсчету. Передача от электродвигателя к ведущему барабану лентопротяжного механизма осуществляется через втулку сво­ бодного хода. Этим обеспе­ чивается перематывание бу­ маги только при вращении двигателя в прямом направ­ лении.

Лентопротяжный меха­ низм состоит из ведущего барабана, который тянет бу­ мажную ленту, и двух кату­ шек: с одной лепта сматы­ вается, а на другую наматы­ вается. Печатающие пуан­ соны расположены в направ­ ляющих гнездах по образую­ щей ведущего барабана. В приборе предусмотрено

изменение масштаба записи на диаграмме введением редуктора от рабочего валика к лентопротяжному механизму. Этим обес­ печивается перемещение бумажной ленты на 125, 250, 500 и 1000 мм за один отсчет.

Для контроля и проверки масштаба записи на диаграмме печатаются контрольные точки. Их печатают по краям ленты одновременно два электромагнита, связанные с контактами ку­ лачков, закрепленных непосредственно на рабочем валике и не связанных с измерительными элементами. Образец записи при­ веден на рис. 1.65. Нижние контрольные точки соответствуют атмосферному давлению или разности давлений, равной нулю. Верхние контрольные точки соответствуют избыточному давле­ нию, равному 1 кгс/см2, а расстояние между нижней и верхней контрольными точками дает масштаб записи.

Расстояния отпечатков точек от нижней контрольной линии, умноженные на коэффициент, дают величину измеряемого дав­ ления. Контрольные точки на диаграмме можно также получать от двух весовых коромысел, отрегулированных натяжением ре­ гулировочных пружин на сооответствующее контрольное давле­ ние. Так как эти коромысла уравновешиваются такими же упругими пружинами и находятся в тех же условиях, что и осталь­ ные коромысла, то при записи масштаба на диаграмме погреш­ ности от гистерезиса пружин и температурные погрешности от

изменения упругости пружин автоматически компенсируются. Сравнением масштабов, полученных двумя способами, можно вносить поправки к записям на диаграмме.

Прибор имеет панель с визуальными стрелочными маномет­ рами, наблюдение за которыми позволяет судить о моменте ус­ тановления давления и своевременности включения манометра на запись. Манометр ЭММ имеет следующие технические ха­ рактеристики:

1.Диапазон измерения —1 . . . +20 кгс/см2.

2.Класс точности прибора по регистрации +0,6. Следова­ тельно, основная допустимая погрешность регистрирующей ча­

сти не превышает ±0,6% предельного значения давления, изме­ ряемого соответствующим чувствительным элементом.

3.Основная допустимая погрешность визуальных указателей не превышает ±4% предельного значения давления, измеряемо­ го соответствующим чувствительным элементом.

4.Допустимая температура окружающей среды 20+5° С.

5.Продолжительность регистрации 30 точек 5 с.

6.Питание электрических устройств прибора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24+2,5 В и трех­ фазного переменного тока напряжением 380 В.

7.Монтажные размеры 1000x600x800 мм. Масса 200 кг.

Электронный цифропечатающий манометр ЭЦПМ

Электронный десятиточечный цифропечатающий манометр ЭЦПМ-1, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.66, выдает информацию в цифровом виде на бумаге и в закодиро­ ванном виде на перфоленте [37].

Прибор состоит из шести блоков: манометрического (рис. 1.67, 1.68, поз. 1), формирования, электронно-регистрирующего (рис. 1.68, поз. 2), питания и управления (рис. 1.68, поз. 5), печатаю­ щей машинки (рис. 1.68, поз. 4) и ленточного перфоратора ПЛ20 (рис. 1.68, поз. 5).

Манометрическая часть электронного цифропечатающего ма­ нометра взята из описанного выше электромеханического мано­ метра ЭММ. Вместо печатающих пуансонов манометр содержит электронные счетчики 7 (см. рис. 1.66) по числу измерительных элементов. Эти счетчики регистрируют импульсы, генерируемые ■специальным устройством в течение всего времени работы при­ бора. Источником импульсов является диск-прерыватель 8 с от­ верстиями по периферии, установленный на валу привода. При вращении диск прерывает лучи, посылаемые осветителем 9 на фотодиод 10. В последнем возникают электрические импульсы., которые после соответствующего формирования специальным устройством 12 подаются одновременно на все счетчики. Счет импульсов после включения прибора начинается не сразу, а при

100

определенном положении группового вала, принятом за началь­ ное для отсчета.

Устройство, дающее разрешающий сигнал на начало отсчета импульсов, включает в себя два диска, вращающиеся с различ­ ными скоростями: диск 8 с отверстиями по окружности, установ­ ленный на валу двигателя, и диск 13 с одним отверстием, вра­ щающийся со скоростью группового вала. В момент совпадения

Рис. 1.66. Принципиальная схема электронного цифро­ печатающего манометра ЭЦПЛ1-1:

/—сильфон; 2—^измерительный рычаг; 3—контакты; 4—измери­ тельная пружина; 5—групповой вал; 6~~двигатель; 7—счетчики; 3—диск-прерыватель формирователя импульсов; 9—осветитель; /0—фотодиод-. U, 12—блоки формирования; 13—диск формирова­ теля импульса начала счета; 14—электронный регистрирующий блок; 15—электрически управляемая печатающая машинка ЭУМ-23; 16—угенточный перфоратор; 17—релейная схема управ­

ления

отверстий обоих дисков фотодатчик подает сигнал включения электронных счетчиков. Счет импульсов ведется до момента на­ ступления динамического равновесия измерительных рычагов. В момент равновесия каждый рычаг отходит от упора и разры­ вает контакт в цепи управления подачей импульсов на счетчик, обслуживающий данный рычаг. После этого подача импульсов на него прекращается. Число импульсов, воспринятых счетчиком, пропорционально углу поворота группового вала и величине уравновешивающего усилия, а следовательно, пропорционально измеряемому давлению. В приборе коэффициент пропорциональ­ ности равен единице и число зарегистрированных импульсов равно измеряемому давлению в мм рт. ст.

Результаты измерений со счетчиков передаются на электроуправляемую машинку 15, печатающую в десятичной форме со

101