
R_R_S_S_R_R_R_RiRyoS_R_R_R_R_S_R_S_R_S_R_S_R_1
.pdfСтанция управления позволяет переводить процесс с ручного управления исполнительным механизмом на автоматическое.
Станция управления компонуется из ручного задатчика (I) и переключателя (узлы II и III). Узел задатчика предназначен для установки задания при автоматическом регулировании и управлении исполнительным механизмом при ручном управлении.
Узел задатчика состоит из задатчика 1, усилителя мощности 2, и нерегулируемого пневмосопротивления 3.
Переключатель состоит из кнопочного механизма и узла с выключающими реле Ш. Если кнопка не включена, то воздух из канала питания проходит в реле переключателя. При включении кнопки конус 4 входит в выступ 5, который поджимается к поверхности конуса пружиной. Шток конуса пружиной 6 отталкивает шарик 7, в результате чего закрывается клапан питания, а включающее реле сообщается с атмосферой.
Выключающие реле 8 и 9 управляются командными сигналами Рк1, и Рк2 , подаваемыми в камеры Ат и Ао от соответствующих кнопок. При Рк = 0 под действием пружины закрыто сопло С2. Когда Рк = 1 закрыто сопло С1, но открыто сопло С2. Таким образом, выход реле в зависимости от давления команды Рк соединяется либо с одним, либо с другим соплом.
Станция управления имеет пять кнопок. Слева три кнопки соответствуют ручному управлению (Р), автоматическому (А) и автоматическому программному регулированию (АП). Две кнопки, расположенные справа, управляют включением регулятора (ВКЛ. и ОТКЛ.)
8.4. Методика поверки прибора ПВ
Поверка правильности показаний прибора ПВ производится по схеме, приведенной на рис. 8.4.
На поверяемый прибор ПВ подается воздух через редуктор Р давлением 0,14 мПа, контролируемая с помощь манометра М. От этого же редуктора через задатчик 3 подается регулируемое в пределах 20-100 кПа давление на вход поверяемого прибора и на образцовый манометр МО с пределами 0-160 кПа.
63

M ПВ
Р |
З |
140 кПа
MО
Рис. 8.4. Схема поверки
Указатель и перо должны устанавливаться на нижней отметке шкалы с точностью не ниже ±0,5% при подаче на вход прибора давления 20 кПа. Для устранения отклонений в приборе имеется корректор. Затем производится поверка правильности показаний на всех числовых отметках шкала вначале при увеличении давления, затем при его уменьшении.
Поверку можно производить двумя способами. По первому способу устанавливают стрелку прибора на поверяемую отметку шкалы Мш, создавая соответствующее давление Рэ, которое измеряется образцовым манометром.
По второму способу устанавливают по образцовому манометру расчетное значение входного давления Рр, а отчет показаний производят по шкале поверяемого прибора Nп. При этом значение входного давления Рр, кПа определяют по формуле:
P (0,2 0,8 |
Nø Nø .í |
) 100 |
|
||
p |
Nø .ê Nø .í |
|
|
|
где Nшк, Nшн значения измеряемой величины, соответствующие конечной и начальной отметкам шкалы.
Основная погрешность δ,% определяется по формулам: при поверке по первому способу
δ ( |
Nø Nø .í |
|
Pý 20 |
) 100 ; |
|
Nø .ê Nø .í |
80 |
||||
|
|
|
при проверке по второму способу:
δ ( |
Nø Nø .í |
|
Pý 20 |
) 100 . |
|
Nø .ê Nø .í |
80 |
||||
|
|
|
64

8.5. Прибор контроля пневматический интегрирующий типа ПИК-1
Прибор предназначен для измерения количества вещества путем суммирования значений расхода за промежуток времени (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Схема пневматического прибора ПИК-1
Интегратор состоит из двух основных частей механической (счетчик) и пневматической (интегратор), включающей измерительный узел и узел преобразования сигнала, пропорционального перепаду, в сигнал, пропорциональный расходу.
Действие прибора основано на принципе силовой компенсации. Усилие на приемном элементе сильфоне 1, получающееся от входного пневматического сигнала, непрерывно уравновешивается усилием, развиваемым центробежным регулятором 2. Вращение центробежного регулятора передается на ось счетчика 8.
Измерительный узел и узел преобразования устанавливают на общем основании. К основанию прикрепляют приемный сильфон 1. В сильфон поступает пневматический сигнал от преобразователя диф-
65
манометра-расходомера. Дно сильфона жестко закрепляют на рычаге 3. Один конец рычага подвешен на ленточных подвесах 4. На другом конце рычага закреплена заслонка 5, отстоящая от сопла 6 на расстояние 0,01-0,15 мм. Ленточные подвесы обеспечивают качание рычага 3, взаимно перпендикулярны и надежно закреплены.
Коррекция нуля прибора осуществляется винтом 7. Интегрирующие приборы снабжены шестизначным счетчиком
барабанного типа и дисковой шкалой для точных отсчетов (с точностью до 0,005). Количество вещества Q определяется по формуле:
Q = C n
где С постоянная интегратора; n разность показаний счетчика. Допустимая погрешность интегратора 1,0 %.
8.6. Поверка интеграторов
Данные, необходимые для поверки шкалы прибора ПИК-1, приведены в табл. 1.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
Данные поверки интегратора ПИК-1 |
|
|
|
|||
Рас- |
Расчетное |
Допустимая разница |
Расчет. |
|
Допуск |
Действи- |
|
|
ход, |
кол-во |
показаний счетчика за |
Время на Z |
|
на вре- |
тельное |
|
|
% |
цифр по |
время, дел |
цифр, мин |
|
мя, С |
время на Z |
|
|
|
счетчику |
1% |
+1% |
|
|
|
цифр, мин |
|
30 |
6 |
5,8 |
6,2 |
10 |
|
20 |
|
|
50 |
5 |
4,9 |
5,1 |
5 |
|
6 |
|
|
75 |
6 |
5,92 |
6,08 |
4 |
|
3,2 |
|
|
100 |
6 |
6,94 |
6,06 |
3 |
|
1,8 |
|
|
Поверка интеграторов производится также по схеме, приведенной на рис. 4. Давления питания и выходного сигнала устанавливаются по манометрам М и Мобр. Время работы интегратора фиксируется по секундомеру первого класса. Работу интегратора проверяют при давлениях 20;27;4; 40; 65 и 100 кПа, соответствующих 0; 30; 50; 75 и 100% шкалы.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с разновидностями пневматических приборов, их устройством и принципом работы.
66
2.Выполнить поверку прибора ПВ двумя способами. Сравнить таблицы опытов и рассчитать основную погрешность.
3.Ознакомиться с принципом работы и устройством интегрирующего прибора ПИК-1.
4.Выполнить поверку прибора ПИК-1 в следующем порядке:
включить лабораторный стенд (подать давление).
включить интегрирующий прибор ПИК-1 (с помощью SA1).
используя регулятор R1, установить давление: 0;10; 20; 30; 40; 50 на образцовым манометре.
в течение каждых 5 минут произвести снятие показаний (с учетом постоянной интегрирования).
5. Заполнить табл. 2.
|
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
|
|
|
Давление |
Расход, |
Расход, |
Абсолютная |
Относитель- |
|
№ |
Время |
погреш- |
|||||
Р, |
Qтабл, |
Qизм, |
ная погреш- |
||||
опыта |
t, мин |
ность, |
|||||
1,6 кгс/см2 |
м3/ч |
м3/ч |
ность, % |
||||
|
|
|
|
|
% |
|
|
1 |
|
0 |
29,13 |
|
|
|
|
2 |
|
10 |
29,82 |
|
|
|
|
3 |
|
20 |
30,5 |
|
|
|
|
4 |
|
30 |
30,84 |
|
|
|
|
5 |
|
40 |
31,19 |
|
|
|
|
6 |
|
50 |
31,36 |
|
|
|
Результаты опытов сравнить с данными таблицы.
Содержание отчета
В отчете по данной работе должны быть приведены: 1) принципиальные схемы приборов ПВ, ПИК-1 и их метрологические характеристики, перечень лабораторного оборудования; 2) таблицы и расчеты основных погрешностей, выводы о работоспособности испытуемых приборов.
67

одробное описание выполнения лабораторной работы
Рисунок. Статическая характеристика интегратора ПИК-1
Контрольные вопросы
1.Назначение и основные типы пневматических приборов.
2.Как работает преобразователь типа "сопло-заслонка"?
3.В чем заключается принцип работы прибора ПВ?
4.Расскажите о режимах работы прибора ПВ со станцией управления.
5.Как и по какой схеме проводятся поверка пневматических приборов?
6.По каким формулам рассчитываются погрешности приборов типа ТШ?
7.Из каких основных узлов состоит интегратор ПИК-1?
68
Лабораторная работа № 9 ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ВЕЩЕСТВА МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ.
Цель работы изучение способа измерения расхода методом переменного перепада давления; ознакомление с приборами, применяемыми для измерения расхода газа этим методом и приобретение необходимых навыков для работы с ними.
9.1. Общие сведения
Количество жидкости, газа или пара, проходящее через данное сечение трубопровода в единицу времени, называется расходом этого вещества. В зависимости от того, в каких единицах он измеряется, различают объемный и массовый расходы. Измерение и контроль расхода и количества веществ с целью управления ими способствует повышению качества продукции, проведению научных исследований. В промышленности наиболее часто применяют расходомеры переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные и переменного уровня.
9.2. Расходомеры переменного перепада давления
Принцип работы расходомеров переменного перепада давления основан на том, что с изменением расхода вещества изменяется перепад давления, создаваемый сужающий поток устройством, установленным в трубопроводе (рис. 9.1).
Расходомер переменного перепада давления с сужающим устройством состоит из установленного на трубопроводе сужающего устройства (СУ) 1, соединительных трубок 2 и измерителя перепада давления, например U-образного дифманометра 3. При прохождении вещества через СУ средняя скорость потока увеличивается (рис. 9.1, б); часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую.
В результате этого статическое давление потока после СУ уменьшается, что вызывает перепад давления на нем (рис. 9.1, в). Сжатие потока начинается перед СУ за сечением 1-1 и достигает наибольшей величины на некотором расстоянии от СУ в сечении 2-2, затем струя расширяется до полного сечения трубопровода. Статическое давление потока около стенки трубопровода при подходе к СУ
69

I |
II |
III |
|
I |
|
II |
III |
P |
|
|
|
|
|
|
P |
P’1 |
P1 |
P2 |
|
|
|
P’2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
1 |
|
0 |
2 |
|
3 |
|
|
||||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
l
Рис. 1.
70

возрастает, что обусловлено подпором, и понижается до минимума в месте наибольшего сужения струи. Далее, по мере расширения струи давление потока около стенок повышается, но не достигает прежнего значения на величину потери, обусловленной завихрениями, ударом и трением (сечение 3-3).
Перепад давления на СУ зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.
Для установления зависимости расхода вещества от перепада давления на СУ запишем закон сохранения энергии, и уравнение неразрывности струи для сечений 1-1 и 2-2:
|
|
P' |
|
|
W 2 |
|
P' |
W 2 |
|
||||
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
2 |
|
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
ρ |
|
|
2 |
|
|
ρ |
2 |
|
|
||
W1 |
|
|
W2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
A1 |
|
a2 |
|
|
|
|
|
|
(3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где P’1 и P’2 абсолютные статические давления в сечениях |
1 1 и |
||||||||||||
2 2, Па; и W средние скорости потока в этих же сечениях; A1 |
и А2 |
площади сечений потоков; ρ плотность вещества. Введем безраз-
мерные величины: m |
A |
|
d 2 |
модуль СУ; μ = A2/A0 коэффици- |
|
0 |
|
||||
A |
D 2 |
||||
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
ент сужения струи (где А0 площадь отверстия СУ, d диаметр СУ, D
– диаметр трубопровода). Совместное решение уравнений (2) и (3) дает:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
1 |
|
|
2 |
(P' P' |
) . |
(4) |
||
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
1 |
m2μ2 |
|
|
ρ |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обычно перепад давление измеряют не в сечениях А А и В В (т. е. не P1 P2 ), а непосредственно до и после сужающего устройства, а
именно P = P1 P2. Соотношение между указанными перепадами устанавливается с помощью поправочного коэффициента , т.е.
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|||||
|
P P |
|
P P |
|
|
|
||||||||
1 |
2 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
Тогда уравнение (4) примет вид. |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W |
|
|
ψ |
|
|
2 |
(P P ) , |
(5) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 |
1 m2μ2 |
|
|
|
ρ |
1 |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Р1 и Р2 перепад давления непосредственно у торцов СУ, Па.
71

Объемный расход |
|
Q равен |
|||||||
Q W2 A2 W2μA0 |
|
|
|
|
|||||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μ |
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
A |
2 |
(P P ) |
||||
|
|
|
|
||||||
|
1 m2μ2 |
0 |
|
ρ |
1 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Введем обозначение μψ / 1 m2μ2 . Эта величина учитывает
расхождение теоретического и действительного расходов вещества, протекающего по трубопроводу, и называется коэффициентом расхода. Тогда объемный расход выразится:
Q αA |
|
2 |
(P P ) |
(6) |
|
|
|||||
0 |
|
ρ |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
При измерении расхода сжимаемых веществ в уравнение (6) следует вводить поправочный коэффициент, учитывающий расширение вещества.
Коэффициент расхода зависит от геометрической формы и размеров СУ, от физических свойств вещества и скорости потока. Для удобства практического применения формулы (6) ρ выражается в кг/м3. Вместо секундного расхода пользуются часовым; площадь СУ выражают через внутренний диаметр трубопровода D, мм при рабочей температуре t °С. При этих условиях основная рабочая формула, примет вид
Q 0,01252 α ε m D2K 2 |
P |
(7) |
|
||
t |
ρ |
|
|
|
где Р = (Р1 Р2); К поправочный множитель на изменение внутреннего диаметра трубопровода при отклонении температуры от 20°С.
Диаметр отверстия СУ при температуре его изготовления (20С) находят по равенству:
α ( D ) m .
Kt
9.3.Описание лабораторной установки
Схема лабораторной установки приведена на рисунке.
72