2.6 Фильтр
Для данной системы был выбран фильтр серии HIF, который бладает широкой применяемостью – в коммунальном, производственном и оборотном водоснабжении, в технологии очистки и доочистки некоторых типов сточных вод. Стандартный корпус фильтра выполнен из нержавеющей стали и подвергнут электрополировке.
Передаточная функция насоса имеет вид:
,
(16)
где kпроп – коэффициент пропорциональности.
,
(17)
где p = 50 м3/сек – перепад давления расход,
q =50 кПа – расход жидкости.
Следовательно
kпроп = 0,83.
Тогда передаточная функция фильтра имеет вид:
(18)
3 РАСЧЕТ ДАТЧИКА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
В качестве датчика обратной связи был выбран мембранный манометр, принцип работы которого основан на измерении деформации гофрированной мембраны (рисунок 3).
Диапазоны измерения мембранных манометров находятся в пределах 63—4000 мм вод. ст. (около 0,3—400 мбар) и 0,6—25 бар. По точности измерения, обычно выпускаемые промышленностью мембранные манометры, соответствуют классу 1,6 (погрешность не превышает 1,6% диапазона измерения).
1 –нижний фланец, 2- присоединительный штуцер, 3- мембранная камера,
4 – верхний фланец, 5 – мембрана, 6 – соединительный болт, 7 – шаровой шарнир, 8 – тяга, 9 – сегмент, 10 – зубчатое зацепление, 11 – стрелка,
12 - циферблат
Рисунок 3 - Конструкция мембранного манометра
Мембраны, представляющие собой заделанные по периметру эластичные пластины, находят широкое применение в качестве воспринимающих органов датчиков давления. В зависимости от величины измеряемого давления, типа выходного преобразователя и условия работы применяют различные материалы и формы мембран. С помощью мембраны возможно преобразование давления в усилие. Величина прогиба мембраны, обладающей определенной собственной жесткостью, определяется давлением.
Для получения стабильной характеристики желательно иметь, возможно, более мягкую мембрану и создавать противодействующее усилие добавочным упругим элементом. Однако это требование не всегда может быть выполнено. Материалы, применяемые для мембран, и их основные физические свойства приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Основные характеристики мембраны манометра
-
Наименование параметра
Значение
Материал
бериллиевая бронза
Предел прочности, кг/мм2
125
Предел текучести, кг/мм2
114
Предел упругости, кг/мм2
77
Предел пропорциональности, кг/мм2
75
Модуль упругости, кг/мм
5000
Удельное сопротивление, Ом*мм2/м
0,068
Для определения связи между прогибом центра мембраны х и давлением р воспользуемся соотношением:
(19)
где R = 2, 5 см - радиус мембраны,
Е = 50 кг/см2 - модуль упругости материала,
=
0,82 мм - толщина мембраны,
х = 0,5 мм - перемещение центра мембраны,
=
0,25 - коэффициёнт Пуассона.
,
(20)
,
(21)
,
(22)
где R = 2, 5 см - радиус мембраны,
rж.ц = 1,5 см - радиус жесткого центра.
Следовательно
с = 1,6,
А = 0,18.
В = 0,35.
Следовательно, связь между прогибом центра мембраны и давлением будет иметь вид:
.
Допускаемый прогиб толстой мембраны определяется выражением:
,
(23)
где
= 6В - допускаемое напряжение на растяжение.
Следовательно
xдоп = 0,7. (24)
Удачное решение датчика давления получается при использовании мембраны с наклеенными омическими тензодатчиками. Механические напряжения на поверхности мембраны, заделанной по контуру, меняются вдоль радиуса r по закону для радиального напряжения и тангенциального напряжения.
Для получения максимальной чувствительности и максимальной температурной погрешности тензодатчики, включенные в соседних плечах моста, должны быть наклеены на мембрану в ее центральной части и на периферии, в областях, где напряжения имеют разные знаки.
Чувствительность приведена для напряжения питания моста 6в. Нелинейность характеристики не более 0,2—0,5%.
Преимуществами датчиков давления с плоскими мембранами являются конструктивная простота и высокие динамические свойства.
Для повышения быстродействия тонких плоских мембран, их иногда натягивают по контуру. Частота колебаний для этого случая определится по формуле:
,
(25)
где Р = 7 кг/см – натяжение мембраны по периферии ,
m = 0,0025 кг *сек2/см – масса мембраны .
Следовательно
.
(26)