Автоматизация технологических процессов книга

Рис. 4.3. Схемы преобразования перемещения мембраны:

а - барометр с механическим преобразованием; 6 - одноэлектродный емкостный

преобразователь; в - двухэлектродный емкостный преобразователь; р - измеряе­ мое давление; рср - давление сравнения; 1 - корпус; 2 - мембрана; 3 ~ электрод; 4 - изолятор

71

Рис. 4.4. Принцип действия дифференциального манометра с дифференциаль­ но-трансформаторным преобразователем:

1 - корпус; 2 - мембрана; 3 - дифференциально-трансформаторный преобразова­ тель (ДТП); 4 - сердечник ДТП

Рис. 4.5. Конструкция дифференциального манометра с дифференциальнотрансформаторным преобразователем

72

Рис. 4.6. Принцип действия компенсационного дифференциального манометра

сдифференциально-трансформаторным преобразователем:

/- рычаг; 2 - соленоид; 3 - сердечник дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП )

Ток, протекающий через обмотку соленоида, является выход­ ным током манометра, он линейно связан с величиной диффе­ ренциального давления, действующего с двух сторон мембраны. Так как перемещение мембраны имеет минимальное значение, манометр имеет линейную градуировочную характеристику.

4.4. СИЛЬФОННЫЙ МАНОМЕТР

Сильфонный манометр (рис. 4.7) представляет собой отрезок гофрированной трубки (трубка из латуни, бериллиевой бронзы или нержавеющей стали).

Рис. 4.7. Конструкция сильфонного манометра

73

При изменении давления внутри сильфона его высота или увеличивается, или уменьшается. Перемещение верхнего края сильфона преобразуется в электрический сигнал.

4.5. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Промышленные датчики давления чаще всего имеет чувстви­ тельный мембранный элемент и преобразователь, который пре­ образует деформацию мембраны в электрический сигнал. Могут применяться:

• емкостные преобразователи;

•индуктивные;

•тензопреобразователи и др.

Удатчика с тензочувствительным преобразователем деформа­ ция мембраны манометра преобразуется в электрический сигнал мостовой схемой. В плечах моста находятся тензодатчики, на­ клеиваемые на мембрану. Выходной сигнал напряжения снима­ ется с диагонали моста (рис. 4.8).

Погрешность манометра может иметь значение: 1,0 %; 0,5 %; 0,25 %.

Датчики выпускаются промышленностью для измерения дав­ ления в определённом диапазоне, выбираемом из следующего ряда (в МПа):

74

Глава 5

М Е Т О Д Ы И П Р И Б О Р Ы Д Л Я И З М Е Р Е Н И Я Р А С Х О Д А

Под величиной расхода понимается количество продукта, прошедшего через заданное сечение трубопровода в единицу времени. Количество продукта может измеряться в объёмных и массовых единицах.

Устройства, измеряющие массовые величины, называют мас­ совыми расходомерами. Расходомеры, определяющие объёмный пягхол. называются объёмными оасхоломеоами.

Выпускаются следующие типы расходомеров и счетчиков ко­ личества:

•Расходомеры переменного перепада давления.

•Турбинные расходомеры жидкости:

-турбинные расходомеры с механическим счётным механиз­

мом;

-турбинные расходомеры с индукционным узлом съёма сиг­

нала.

•Ультразвуковые расходомеры жидкости.

•Электромагнитные расходомеры жидкости.

•Вихревые расходомеры жидкости:

- с индуктивным преобразователем сигнала;

-с электромагнитным преобразователем сигнала;

-с ультразвуковым преобразователем сигнала.

•Расходомеры постоянного перепада давления (рота­ метры).

•Кориолисовы расходомеры.

75

5.1. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

При проходе потока через сужающее устройство (рис. 5.1) часть потенциальной энергии потока переходит в кинетическую, поэтому статическое давление после сужающего устройства ста­ новится меньше давления перед сужающим устройством. Раз­ ность давлений до и после сужающего устройства тем больше, чем больше расход протекающего вещества. Следовательно, пе­ репад давления может служить мерой расхода.

Из графика видно, что после сужающего устройства давление резко падает, а затем постепенно возрастает до нового устано­ вившегося значения. Однако оно не достигает исходного значе­ ния из-за потери части энергии на трение и завихрения потока в зонах, прилегающих к поверхности сужающего устройства. Вели­ чина безвозвратных потерь давления равна ри. Перед сужающим устройством давление несколько возрастает за счёт сжатия пото­ ка. Минимальное давление р2 наблюдается на некотором рас­ стоянии от сужающего устройства.

Для реализации этого метода разработаны стандартные «сужающие устройства» - диафрагмы, сопла и трубы Вентури (рис. 5.2), характеристики которых можно определить расчётным путём.

76

Рис. 5.3. Внешний вид дифманометра расходомера перемен­ ного перепада давления

Основные недостатки метода:

-потери давления на сужающем устройстве;

-малый динамический диапазон измерения расхода

78

5.2. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ (ТУРБИННЫЕ) РАСХОДОМЕРЫ

Рекомендуется также использовать струевыпрямитель, кото­ рый ставят перед расходомером (рис. 5.5).

Струевыпрямитель изготавливается из трубок, расположен­ ных параллельно оси трубопровода и заполняющих всё его се­ чение.

На рис. 5.6 показан внешний вид турбинного расходомера.

Турбинные расходомеры жидкости с индукционным узлом съёма сигнала. Частота вращения турбинки преобразуется в электрический сигнал в индукционном преобразователе, в кото­ ром возникает ЭДС индукции при пересечении лопаткой тур­ бинки магнитного поля преобразователя. Далее электрический

Рис. 5.4. Устройство турбинного расходомера:

1 - турбинка (вертушка); 2 - подшипники; 3 - электромагнитный преобразова­ тель (с помощью которого измеряют частоту вращения)

79

Рис. 5.5. Конструкция струевыпрямителя:

а - фланцевое исполнение; б - бесфланцевое исполнение

Рис. 5.6. Внешний вид турбин­

ного расходомера