книги из ГПНТБ / Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств учебник

Бесконтактный сельсин (рис. 66, о) состоит из стального коль­ ца 7, внутри которого вмонтирована обмотка статора 2. Обмотка ротора '3 неподвижна, но магнитный поток, возбуждаемый ею, может направляться поворотом оси ротора 4 и фасонным ферро­ магнитным лепестком 5. Обмотки ротора обоих сельсинов (Д и 77) питаются переменным током от общего источника. Статорные обмотки соединены встречно.

Если углы поворота ротора сельсина Д и ротора сельсина П равны (что соответствует определенному положению лепестка 5), то э. д. с., индуктированные в статорных обмотках первичного

рующий момент равен нулю. При повороте ротора сельсина Д на некоторый угол, отличный от угла поворота ротора сельсина 77, возникнут токи, которые вызовут синхронизирующий момент. Последний повернет ротор вторичного сельсина на тот же угол,

с силовой компенсацией. Он состоит из цепей прямого и обрат­ ного преобразования. Цепь прямого преобразования включает в себя предварительный преобразователь 7777, преобразующий

Рис. 67. Структурная схема преобразователя с силовой компенсацией

входную величину хЕХ в величину х, удобную для сравнения и дальнейшего ее преобразования; устройства сравнения УС величины х с величиной обратной связи хе; преобразователь П, выполняющий усиление и преобразование сигнала рассогласо­ вания Ах в промежуточный сигнал у, выходной преобразователь Дзых промежуточной величины у в выходную величину увт. Цепь обратного преобразования (обратная связь) состоит из об­ ратного преобразователя ОП промежуточной величины у в ком­ пенсационную'величину Xjj, однородную с величиной х.

112

Сигнал на выходе прямого преобразователя с силовой компен­ сацией

цепи, охваченный отрицательной обратной связью, определяется только коэффициентом передачи цепи обратной связи и свойст­ вами этой цепи.

На рис. 68 показан преобразователь электрической аналого­ вой ветви с силовой компенсацией. Измеряемый параметр воздей­ ствует на чувствительный элемент измерительного блока 1 (на­ пример, мембрану манометра) и преобразуется в пропорциональ­ ное усилие F, которое передается на рычаг 2.

Поворот этого рычага через ролик 3, промежуточный рычаг 4 и ленточную тягу 5 передается компенсационному рычагу 6. На компенсационном рычаге укреплены сердечник 7 дифферен­ циально-трансформаторного индикатора равновесия (см. стр. 107) и катушка 8 магнитоэлектрического силового механизма. При отклонении сердечника 7 от равновесного (среднего) положения в цепи, составленной из двух включенных навстречу вторичных обмоток ярма 9, возникает сигнал переменного тока промышлен­ ной частоты. Этот сигнал поступает на вход электронного усили­ теля 10. Усиленный-и выпрямленный сигнал поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в последовательно соеди-

ценную с ней катушку 8 индикатора равновесия (обратная связь). Взаимодействие магнитного поля, создаваемого током в катушке 8, с полем постоянного магнита 11 создает усилие на рычаге 6, которое уравновешивает измеряемое (входное) усилие (вызванное, например, изменением давления).

Нулевая точка прибора настраивается с помощью пружины 12. Настройка преобразователя на заданный диапазон измерения производится перемещением ролика 3 и подвижной ленточной тяги 5.

Дистанционная передача сигнала может достигать 10 км. Подключаемые к преобразователю вторичные приборы можно

разделить на две группы: работающие от унифицированного сиг­ нала постоянного тока (миллиамперметры, приборы магнитоэлек­ трической и электромагнитной системы) и работающие от сигнала постоянного напряжения (вольтметры, промышленные потенцио­ метры, электрические машины централизованного контроля и управления).

Приборы первой группы (токовые) подключаются к электрон­ ному усилителю преобразователя в разрыв электрической цепи двухпроводной линии связи (приборы этой группы соединяются последовательно).

Приборы второй группы (приборы постоянного напряжения) подключаются параллельно нагрузочному сопротивлению, вклю­ ченному в электрическую цепь двухпроводной линии связи.

§ 30, Частотные электрические преобразователи

Из частотных преобразователей наибольшее распространение получили струнные.

Струнный частотный преобразователь (рис. 69) представляет собой электрически изолированную металлическую сгруку 1, расположенную между полюсными наконечниками постоянного

Рис. 69. Струнный частотный преобразователь:

1 — струна; 2 — полюсные наконечники постоянного магнита; 3 — рычаг; 4 — усили­

тель; 5 — опора; 6 — пружина

11 4

магнита 2. Один конец струны жестко закреплен, а второй конец связан с подвижным рычагом 3. Измеряемый параметр воздей­ ствует на чувствительный элемент измерительного блока и пре­ образуется в пропорциональное усилие F, воспринимаемое ры­ чагом 3 и связанной с ним струной 1. Если по струне преобразова­ теля пропускать ток, то вследствие взаимодействия'тока с магнит­ ным полем постоянного магнита возникают поперечные колебания струны. Частота этих колебаний зависит от натяжения струны

под действием силы F, создаваемой изменением измеряемого пара­ метра. F

Собственная частота поперечных колебаний струны преобра­

зуется усилительным устройством 4 в частоту переменного тока (выходной сигнал преобразователя).

В зависимости от силы F (величины измеряемого параметра) собственная частота поперечных колебаний струны

быть скомпенсирована нелинейностью чувствительного элемента измерительного блока. Для повышения линейности преобразова­ теля иногда применяют две струны, которые под действием чув­ ствительного элемента измерительного блока подвергаются натя­ жению в противоположных направлениях.

Амплитуда выходного сигнала преобразователя при нагрузке 1 кОм равна 0,4 В. Настройка преобразователя производится из­ менением активной длины рычага 3, закрепленного в опоре 5. Начальное значение выходного сигнала (1500 Гц) устанавливается

при помощи пружины 6 (корректор нуля). Дальность передачи выходного сигнала до 10 км.

Глава V III

Преобразователи пневматической ветви

В пневматических преобразователях основным элементом явля­ ется преобразователь типа сопло—заслонка (рис. 70). В трубку 1 небольшого диаметра непрерывно поступает воздух под давле­ нием р о и, пройдя через дроссель постоянного сечения 2, выходит в атмосферу через дроссель 3 (сопло). Перед дросселем 3 нахо­ дится заслонка 4, Если изменить зазор Алг между соплом и зас-

лонкой, то давление воздуха р г в междроссельном пространстве будет также изменяться: увеличиваться с приближением заслонки к соплу и уменьшаться при удалении заслонки от сопла. Изме­ нение давления р х контролируется манометром 5.

пающего к соплу через дроссель 7 постоянного сечения. Одно­ временно изменяются давление в камере а усилительного пневмореле, прогиб мембран 8 и 9 и положения впускного 10 и выпускного 11 шариковых клапанов. Это, в свою очередь, вызывает изменение давления в камерах б и в . Давление в этих камерах будет изменяться до тех пор, пока заслонка 2 под дей-

116

ствием сильфона обратной связи 4 не займет такого положения относительно сопла, когда усилие на сильфоне обратной связи не станет равным усилию F измерительного блока. Настройка преобразователя на заданный диапазон измерения производится перемещением сильфона вдоль рычага 5.

Точная установка начального значения выходного сигнала преобразователя [0,02 МН/м2 (0,2 кгс/см2) ] производится при помощи пружины 6 (корректор нуля). Предельное расстояние передачи пневматического сигнала 300 м.

Рис. 72. Схема пневматического преобразователя силовой компенсации:

/ и 5 — рычаги; 2 — заслонка; 3 — сопло; 4 — сильфон; 6 — пружина; 7 — дроссель постоянного сечения; 8 и 9 — мембраны; 10 — впускной клапан; 11 — выпускной кла­ пан; М — манометры

§ 32* Преобразователи, выполненные по схеме компенсации перемещения

На рис. 73 показана принципиальная схема пневматического преобразователя, выполненного по схеме компенсации переме­ щений. Давление питающего воздуха и воздуха на выходе пре­ образователя контролируется соответственно манометрами М х и М 2.

117

Первичное реле включает в себя дроссель 7 постоянного сечения, сопло 3 и заслонку 2, связанную с чувствительным элементом измерительного блока 1 первичного прибора.

Усилитель состоит из двух последовательно включенных дросселей и привода сильфонного типа. Дроссельная система включает сопла 9 и 11. Через первое в усилитель поступает сжа­ тый воздух под давлением р 0; через второе воздух выходит из усилителя в атмосферу. Между отверстиями сопел расположен тарельчатый клапан 10, от положения которого зависят площади

стие для соединения межсильфонной камеры с атмосферой; М х и М 2 — манометры

проходных сечений воздушных потоков обоих дросселей, а сле­ довательно, и сопротивления последних. Привод усилителя пред­ ставляет собой концентрически расположенные один в другом сильфоны 6 и 8, находящиеся внутри камеры 5. Тарельчатый клапан соединен с подвижной торцовой стенкой сильфонов што­ ком 13. Пространство между обоими сильфонами соединено

сатмосферой каналом. Усилитель соединяется с первичным реле

ивторичным прибором соответственно трубками 4 и 15. На сильфонный привод воздействуют две взаимно уравновешиваю­

118

Перемещение заслонки зависит от положения чувствительного элемента первичного прибора или от величины контролируемого параметра. Когда заслонка прикрывает сопло, давление р х над сильфоном возрастает, сильфоны сжимаются, тарельчатый клапан 10 приоткрывает отверстие сопла 9 и прикрывает отверстие сопла 11. Давление р 2 увеличивается и при полностью закрытом сопле 11 достигает максимального значения. При отходе заслонки от сопла происходит обратное явление: отверстие сопла 9 прикры­ вается, а отверстие сопла 11 открывается. Сопротивление выходу воздуха в атмосферу уменьшается, и это вызывает падение давле­ ния р 2, доходящее до нуля при полностью открытом сопле 11.

5 6

и изменением измеряемого параметра осуществляется с помощью узла обратной связи. При увеличении давления р 2 сжимается сильфон 17, который через шток 14 отводит заслонку от сопла 3, препятствуя полному прикрытию сопла.

В качестве вторичных приборов в пневматических системах могут применяться любые измерители давления (см. раздел тре­ тий), а также вторичные приборы систем АУС, «Старт» и др. На рис. 74 показана принципиальная схема вторичного прибора системы АУС для записи и показания величины одного параметра

(1РЛ-29А).

Сжатый воздух из пневматического преобразователя посту­ пает в стакан 1 и вызывает сжатие сильфона 2; при этом переме­

119