Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология и измерительная техника на базе измерительных преобразователей «Корунд». Практикум
.pdf
Выполнение опыта.
Уровень Н (X), мм
Показания БИКОР – 02
Р (Y), %
Схема включения преобразователя «Корунд-ДИ»
приведeна на рис. 4.2.1, см. второй лабораторный стенд на
рис. 3.2.
Соедините выход «Корунда – ДИ» (две нижние клеммы 6
лабораторного стенда) с входом блока индикации БИКОР –
02 (две верхние клеммы 7 лабораторного стенда).
На рис. 4.2.1 представлена схема лабораторной установки,
где вместо миллиамперметра надо подключить блок
индикации БИКОР - 02.
С помощью тумблера 1 подайте напряжение на
измерительный преобразователь «Корунд – ДИ».
Залейте воду в мерный цилиндр 2 и, сливая её с помощью
трёхходового крана 3, установите показания «Корунда – ДИ»
на ноль.
Налейте воды до уровня 10 мм и снимите показания
измерительного преобразователя давления. Затем снимите
показания преобразователя при уровне воды в 20 мм и т.д.
После этого запишите показания БИКОР - 02 в тех же точках,
двигаясь в обратную сторону.
Повторите опыт ещё раз.
Результаты измерений занесите в табл. 4.10.1.
Задание 2.
Получить массив данных выходного сигнала Р в одной
точке диапазона измерений.
Выполнение опыта.
Проведите 40 измерений выходного сигнала Р уровнемера
в одной точке диапазона измерений (по заданию
преподавателя), приближаясь к ней со стороны больших и
меньших значений Н. Запишите значения выходного
сигнала Р.
Таблица 4.10.1
Результаты измерений
101
Показания БИКОР – 02
Р (Y), %
Показания БИКОР – 02
Р (Y), %
Показания БИКОР – 02
Р (Y), %
2
1
Задание 3.
Обработка результатов измерений.
Выполнение опыта.
Определите метрологические характеристики электронного гидростатического уровнемера.
4.11. Гидростатический дифференциальный уровнемер
Аналогично гидростатическому можно построить
дифференциальный уровнемер на базе преобразователя
«Корунд – ДД».
Электронный гидростатический дифференциальный
уровнемер можно также рассматривать как измерительный
канал, состоящий из измерительного преобразователя
«Корунд – ДД» и блока индикации БИКОР – 02 (рис. 4.11.1).
Рис. 4.11.1. Измерительный канал разности уровней:
1 – «Корунд – ДД»; 2 – БИКОР - 02
Задание 1.
Определить статическую характеристику электронного
гидростатического дифференциального уровне-мера.
102
Выполнение опыта.
Схема включения преобразователя «Корунд - ДД»
приведена на рис. 2.3.4, см. третий и четвёртый лабораторные
стенды на рис. 3.3, 3.4.
Подключите к выходу «Корунда–ДД» (нижние клеммы 7
на лабораторном стенде) БИКОР–02 (верхние клеммы 8).
На рис. 4.3.1 представлена схема лабораторной установки,
где вместо миллиамперметра надо подключить блок
индикации БИКОР – 02.
Включите тумблер на лабораторном стенде, при этом
загорится зелёный индикатор на БИКОР-01 и табло на
БИКОР – 02.
Установите ноль прибора. Для этого залейте воду в
цилиндрические мерные сосуды на уровень примерно по 150
мл, чтобы на табло блока индикации БИКОР - 02 установился
ноль (000.0).
Если табло БИКОР - 02 ноль не показывает, то надо
добиться его установления, доливая жидкость небольшими
порциями в правый или левый цилиндрический мерный
сосуд в зависимости от того, в какую сторону отклоняются
показания БИКОР-02 от нуля. В левый мерный сосуд, если
показания больше ноля, и в правый, если меньше.
Для слива воды из цилиндрических мерных сосудов
нужно использовать штуцеры, расположенные на «+» и «-»
камерах преобразователя «Корунд - ДД».
Отмерьте мерным сосудом со шкалой 0 – 100 мл объём
воды V = 20 мл, что соответствует 10 мм водяного столба в
цилиндрическом мерном сосуде.
Вылейте эту воду в левый цилиндрический мерный
стакан, который присоединён к «+» камере «Корунда -ДД».
Подождите не менее 20 секунд и снимите показания с
индикатора БИКОР - 02.
Затем снимите значения выходного сигнала при разности
уровней, равной 20 и 25 мм.
Результаты измерений занесите в табл. 4.11.1.
103
Таблица 4.11.1
Разность уровней
Н (Х), мм
-25
-20
...0…
20
25
Вых. сигнал БИКОР - 02
Р (Y), %
Вых. сигнал БИКОР - 02
Р (Y), %
Вых. сигнал БИКОР - 02
Р (Y), %
Вых. сигнал БИКОР - 02
Р (Y), %
Результаты измерений
А теперь залейте объём воды V = 20 мл мерным сосудом
d = 20 мм в цилиндрический мерный стакан, который
соединён с «-» камерой «Корунд - ДД» (на стенде справа).
Подождите не менее 20 секунд и снимите показания с
индикатора БИКОР-02. Затем снимите значения выходного
сигнала при разности уровней -25, -20 и -10 мм.
Повторите опыт ещё раз.
Результаты измерений занесите в ту же таблицу.
Задание 2.
Получить массив данных выходного сигнала Р в одной
точке диапазона измерений.
Выполнение опыта.
Проведите 40 измерений показаний дифференциального
гидростатического уровнемера Р в одной точке диапазона
измерений (по заданию преподавателя), приближаясь к ней
со стороны больших и меньших значений Н.
Запишите значения выходного сигнала Р.
Задание 3.
Обработка результатов измерений.
104
Выполнение опыта.
t
m
t
V
Определите метрологические характеристики электронного дифференциального уровнемера.
4.12. Расходомер переменного перепада давления
Расход вещества q есть количество вещества, проходящее
через поперечное сечение данного канала в единицу времени,
т.е.
qM =
, (4.12.1)
если расход массовый, и
qV =
, (4.12.2)
если расход – объёмный.
В формулах (4.12.1) – (4.12.2) m – масса вещества; V –
объём вещества; t - время.
Массовый расход измеряется в килограммах в секунду, а
объёмный – в кубометрах в секунду.
Килограмм – кило и …грамм, фр. gramme, от греч.
– мелкая мера веса, скрупул. Лат. scrupulum –
старинная единица аптекарского веса, равная 20 гранам, или
1,44 г, лат. granum - зерно.
Количество жидкости с равной степенью точности можно
измерять массовым и объёмным методами, а количество газа
– только объёмным. Слово «газ» (фр. gaz) было введено в
ХVII веке голландским естество-испытателем Я.Б. ван
Гельмонтом (Helmont), предположительно от греческого
слова – хаос.
Для получения сравнимых результатов измерений
необходимо объём газа привести к нормальным условиям:
температура 20 оС (273,16 К), давление 101325 Па (760 мм рт.
ст.), относительная влажность = 0.
Средства измерения, измеряющие расход вещества,
называют расходомерами, а его количество - счётчиками.
105
Счётчики для измерения количества жидкости по
принципу действия делят на объёмные, весовые и
скоростные. Для измерения количества газа используют
объёмный метод.
В зависимости от принятого метода измерения наиболее
распространены следующие расходомеры:
- переменного перепада давления, основанные на
зависимости от расхода перепада давления в сужающем
устройстве вследствие частичного перехода потенциальной
(от лат. potentia - сила) энергии (лат. energeia – действие,
деятельность) потока в кинетическую (от греч. –
приводящий в движение);
- скоростного напора для измерения расхода по
динамическому напору потока с помощью пневматических
трубок – трубок Пито (A. Pitot – французский математик,
физик и гидротехник ХVIII века);
- переменного уровня, основанные на зависимости от
расхода высоты уровня жидкости в сосуде при свободном
истечении её через отверстие в дне или боковой стенке
сосуда;
- постоянного перепада давления, основанные на
зависимости от расхода вещества вертикального
перемещения поплавка, изменяющего при этом площадь
сечения проходного отверстия прибора таким образом, что
перепад давления по обе стороны поплавка остаётся
постоянным;
- бесконтактные: ультразвуковые, метод измерения
расхода которых основан на явлении смещения звукового
колебания движущейся жидкой средой; электро-магнитные, в
которых измеряют ЭДС, индуктируемую в потоке
электропроводящей жидкости под действием внешней
магнитной среды;
- калориметрические (от лат. calor - тепло и … метрия),
принцип действия которых основан на нагреве потока
жидкости или газа посторонним источником энергии,
создающим в потоке разность температур, зависящую от
скорости потока и расхода теплоты в нагревателе;
106
- корреляционные (от ср. лат. correlatio), принцип
действия которых основан на определении абсциссы (от лат.
abscissus – оторванный, отделённый) максимальной
ординаты (от лат. ordinates - упорядоченный) взаимной
корреляционной функции двух случайных изменяющихся
одинаковых параметров потока в двух отстоящих друг от
друга сечениях, и которые применяют для измерения расхода
двухфазных сред.
Наиболее распространённым методом измерения расхода
жидкости, пара и газа является метод переменного перепада
давления. Это вызвано тем, что расходомеры, реализующие
этот метод, не требуют индивидуальной градуировки и
поверки на эталонных расходомерных установках. Измерение
расхода по этому методу основано на изменении
потенциальной энергии (статического давления) вещества,
протекающего через местное сужение в трубопроводе.
В измерительной технике в качестве сужающих устройств
(первичных измерительных преобразователей) используют
диафрагмы, сопла ИСА 1932, сопла и трубы Вентури (по
имени итальянского учёного XVIII J. Venturi), специальные
сужающие устройства.
Формула для расчёта количества вещества методом
переменного перепада имеет следующий вид:
qM = 0,25 d2(2 p )
0,5
, (4.12.3)
где d - диаметр отверстия сужающего устройства; коэффициент расхода; - коэффициент расширения газа (для
жидкости = 1); р - перепад давления на сужающем
устройстве; - плотность вещества.
После ряда уточнений формула для определения расхода
qМ (4.12.3) приобрела по ГОСТ 8.563.1-97 следующий вид:
qМ = 0,25 СЕK
шКп (К0d20
)2(2 p )
0,5
, (4.12.4)
где С – коэффициент истечения; Е – коэффициент
скорости входа; Кш – поправочный коэффициент на
шероховатость внутренней поверхности трубопровода; Кп –
поправочный коэффициент на притупление входной кромки
отверстия диафрагмы; d
- диаметр отверстия диафрагмы при
20
107
о
p
20
С, м;
- перепад давления на сужающем устройстве,
Па; – плотность среды в стандартных условиях, кг/м3.
В формуле (4.12.4) поправочный коэффициент К
на
0
изменение диаметра отверстия сужающего устройства,
вызванное отклонением температуры от 20
о
С,
К0 = 1 + d(t - 20), (4.12.5)
где
– коэффициент температурного расширения материала
d
сужающего устройства; t – температура среды в
трубопроводе.
Уравнение (4.12.4) можно переписать в следующем виде:
qМ = К( p)
0,5
, (4.12.6)
где К – коэффициент пропорциональности, который ра-вен
К = 0,25 СЕK
шКп (К0d20
)2(2 )
0,5
. (4.12.7)
Коэффициент пропорциональности К содержит три
группы показателей: геометрические (Е, К
, d20),
0
волюметрические ( )(от греч. – объём и …метр) и
гидродинамические (остальные). Эти показатели вычисляют
или измеряют по рекомендациям, которые экспериментально
обоснованы на международном и межгосударственном
уровне.
Относительная погрешность измерения расхода q по
ГОСТ 8.563.2-97
q = [
где
– погрешность всех показателей, входящих в К, кроме
к
2
+ 0,25(
к
2
+ 2)]
р
0,5
, (4.12.8)
погрешности плотности ; р – погрешность измерения
расхода; - погрешность определения плотности вещества.
Схема измерения расхода методом переменного перепада
давления представлена на рис. 4.12.1.
Множители коэффициента пропорциональности К, а также
параметры сужающего устройства, трубопровода и другие
показатели были рассчитаны с помощью программного
комплекса ФЛОУМЕТРИКА.
108
1 2 3 4
d
20
DТ D
20
Корунд - ДД
БИКОР-01
БИКОР-02
l
2
L
L
1
2
Рис. 4.12.1. Схема измерения расхода методом переменного перепада давления:
1 – трубопровод измерительный; 2 – диафрагма; 3 – термометр; 4 – трубопровод технологический; L1 ,L2 –
прямолинейные участки до и после диафрагмы; d20 – диаметр отверстия диафрагмы; D20 – внутренний диаметр
измерительного трубопровода; DТ – внутренний диаметр технологического трубопровода
109
Пусть в трубопроводе течёт вода, расход которой
необходимо измерить. При этом она имеет следующие
параметры:
- температура воды, оС 10 – 80
- абсолютное давление, Па 101325 – 150000
- плотность воды, кг/м3 971,8- 999,7
- предел относительной погрешности
определения плотности воды, % 0,03
- динамическая вязкость, мкПа с 354,5 – 1306,5
- давление насыщенного пара, Па 1228 – 47376
Наибольший массовый расход воды равен 1 кг/с, а
минимальный – 0,330 кг/с, при этом максимальная скорость
воды в трубопроводе - 0,267 м/с.
Внутренний диаметр технологического трубопровода при
20 оС DТ равен 70 мм.
В качестве сужающего устройства выбрана стандартная
диафрагма с угловым отбором давления. Диафрагма (греч.
- перегородка) - это плоский диск с отверстием
d
, расположенным симметрично относительно
20
измерительного трубопровода диаметром D20.
Диафрагма имеет следующие параметры:
- материал диафрагмы нержавеющая сталь 12Х18Н9Т
- относительный диаметр отверстия диафрагмы 0,716969
- предельное смещение оси отверстия
диафрагмы относительно оси трубопровода, мм 0,49
- предельное смещение оси отверстия
диафрагмы относительно оси трубопровода
на входном торце, не вносящее
погрешности, мм 0,25
- начальный радиус закругления
входной кромки, мм 0,050
- толщина диска диафрагмы, мм 1,40
- допустимая длина цилиндрической
части, мм 0,35 – 1,40
- коэффициент линейного расширения
материала диафрагмы, 1/
о
С 0,00001596
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]