vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.1 Учебный стенд фирмы «FESTO»

1 – центробежный насос, 2 – турбинный расходомер, 3 – электромагнитный клапан, 4 – манометр электрический, 5 –сигнализатор уровня (геркон), 6 – манометр механический, 7- уровнемер ультразвуковой, 8 – блок управления нагревателем, 9 – контроллер, 10 – пневматический клапан, 11 – сигнализатор уровня емкостной, 12 – сигнализатор уровня емкостной, 13 – бак (резервуар), 14 – нагреватель, 15 – датчик температуры.

На стенде установлены три резервуара, соединенные между собой технологическими трубопроводами, на которых установлены вентили. Направление потока воды по трубопроводам осуществляется с помощью вентилей, Положение вентилей (ЗАКРЫТО) или (ОТКРЫТО) устанавливается в ручном режиме.

Центробежный насос

Центробежный насос предназначен для перекачки воды из резервуара в резервуар по трубопроводам. Общий вид центробежного насоса показан на рис.2. Конструкция центробежного насоса представлена на рис.3.

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.3 Конструкция центробежного насоса 1 – корпус насоса, 2 – рабочее колесо насоса, 3 – прокладка, 4 – винты,

5 – статор электродвигателя, 6 –подшипник, 7 – керамическая ось, 8 – прокладка, 9 – ротор электродвигателя Электродвигатель вращает рабочее колесо насоса, производительность насоса

меняется при изменении напряжения постоянного тока подаваемого на двигатель в пределах от 0 до 10 В. Аналоговый и цифровой сигнал величины напряжения формируется контроллером и выводится на регистрацию.

Пропорциональный клапан

Пропорциональный клапан предназначен для регулирования расхода воды в трубопроводе по линейному закону. На рис.4 представлен общий вид клапана. На рис.5 представлена принципиальная схема клапана

Рис.4 Пропорциональный клапан.

Входной сигнал постоянного напряжения в диапазоне от 0 до 10 В преобразуется контроллером в сигнал широтно-импульсной модуляции, который поступает на электромагнит.

Усилие электромагнита уравновешивается усилием возвратной пружины, обеспечивая необходимый зазор между плунжером и седлом клапана, таким образом

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

клапан закрывается и открывается пропорционально напряжению в диапазоне от 0 В до

10 В.

Рис.5 Принципиальная схема пропорционального клапана.

1 –пружина, 2 – седло, 3 – плунжер, 4 – седло, 5 – корпус, 6 – подвижное кольцо Расход воды через клапан будет пропорционален напряжению управления, при 0 В

клапан закрыт – расхода нет, при 10 В клапан открыт – расход максимальный.

Турбинный расходомер

Турбинный расходомер предназначен для определения расхода жидкости в трубопроводе. На рис.6 представлен вид турбинного расходомера. Принцип действия расходомера основан на измерении скорости потока жидкости при помощи легкой крыльчатки, установленной на пути движения жидкости.

Рис. 6 Турбинный расходомер В корпусе датчика установлен оптоэлектронный преобразователь (свето-диод и фото-

транзистор), который формирует импульсы, частота которых прямо пропорциональна числу оборотов крыльчатки, а следовательно измеряемому расходу, в диапазоне от 0 до 5 литров в минуту.

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.7 Оптоэлектронный преобразователь При измерении мгновенного значения расхода применяют схему измерения частоты

с преобразованием частоты импульсов в диапазоне от 15 до 1200 Гц в постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 10 В.

Датчики давления

Электрический манометр

Рис.8 Электрический манометр Электрический манометр с керамической мембраной и пьезорезистивным

чувствительным элементом измеряет избыточное давление от 0 до 400 КПа, и преобразует давление в выходной электрический сигнал в диапазоне от 0 до 10 В., класс точности 0,5.

Манометр с трубчатой пружиной

Манометр с чувствительным элементом трубкой Бурдона измеряет давление в емкости В103 (металлический резервуар), диапазон измерения избыточного давления в диапазоне от 0 до 1 бар, класс точности 2,5.

Рис.9 Манометр механический

Пневматический клапан

Клапан с пневматическим исполнительным устройством предназначен для перепуска воды из вехнего бака 102 в нижний бак 101. Общий вид клапана представлен на рис. 10.

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 10 Пневматический клапан При подаче электрического сигнала на электромагнитное реле, воздух проходит в

камеру поворотного механизма и перемещает поршень до упора, что приводит к повороту на 90о шарового органа и вода свободного перетекает из бака в бак. Положение поворотного механизма контролируется визуально и электрическими сигнализаторами. Красный цвет соответствует положению « КЛАПАН ЗАКРЫТ», желтый цвет соответствует положению « КЛАПАН ОТКРЫТ». Электрические сигналы с двух микро-переключателей соответственно выводятся на экран пульта управления «CLOSED/OPEN».

Вентили

Вентили конструктивно выполнены с шаровыми запорными органами, которые можно поворачивать вручную.и создавать различное проходное сечение для движущегося потока жидкости в трубопроводе. На рис.11 представлен общий вид вентиля. С помощью вентилей можно задавать различные схемы движения потока по трубопроводам, для этих целей каждый вентиль маркируется номером и устанавливается в открытом или закрытом положении. Если черная полоса на вентиле устанавливается перпендикулярно трубопроводу, то вентиль «ЗАКРЫТ», если черная полоса на вентиле устанавливается вдоль трубопровода, то вентиль «ОТКРЫТ».

Рис. 11 Вентиль (положение«ЗАКРЫТ»)

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Уровнемер ультразвуковой

Уровнемер ультразвуковой определяет расстояние до предмета, измеряя время, которое протекает между отправкой ультразвуковой вспышки и достижением отраженного от объекта назад на датчик. На рис.12 представлен вид уровнемера ультразвукового. Звук с частотой более чем 16 кГц не воспринимается человеческим слухом. Подобные звуки называют ультразвуками. Акустика ультразвуко-вых частот движется со скоростью 344 м/с в воздушной среде. Ультразвуковые датчики работают с пьезоэлектрическим преобразователем, который является как звуковым излучателем, так и приемником.

Рис.12 Уровнемер ультразвуковой Передатчик и приемник находятся в одном и том же корпусе. Водонепроницаемый

ультразвуковой датчик помещен в корпус с пенополиуретаном. Преобразователь посылает пакет звуковых импульсов и преобразовывает импульс эха в напряжение. Интегрируемый контроллер вычисляет расстояние по времени эха и скорости звука. Ультразвуковая частота находится между 65 кГц и 400 кГц, в зависимости от типа датчика; частота следования импульсов между 14 Гц и 140 Гц. На рис. 13 представлена эпюра ультразвуковых сигналов передатчика и приемника, при уменьшении расстояния затухание сигналов приводит к образованию слепой зоны.

Рис. 13 Ультразвуковые сигналы передатчика и приемника

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Выходной электрический сигнал пропорциональный расстоянию запрограммирован в диапазоне от 0 до 10 В. На рис.14 представлены зона неуверенного приема сигнала (слепая зона) в диапазоне от 0 до 46 мм от датчика и зона уверенного приема сигнала от

46 до 346 мм.

Рис.14 Зона уверенного приема сигнала

На рис.15 представлена теоретическая зависимость между температурой воздуха, давлением и скоростью звука.

:

Рис.15 Зависимость между температурой воздуха, давлением и скоростью звука. Поскольку в промышленных ультразвуковых датчиках вычисляется время эха сигнала

датчики термокомпенсированы. Эта особенность способствует устранению температурных влияний на выходе датчика. Для определения абсолютной точности измеренного значения ультразвукового датчика, необходимо учитывать следующие факторы:

-температура,

-атмосферное давление,

-относительная влажность,

-турбулентность,

-участки перегрева в воздухе, окружающем датчик или объект,

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

- датчик в горячем состоянии рабочего режима.

Сигнализаторы уровня

Сигнализатор уровня (геркон)

Герко́н (сокращение от « ГЕРметичный КОНтакт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу, соприкасающимися под действием магнитного поля. Это дает возможность осуществления электрического контакта в различных средах: влажным, запыленным, радиоактивным, с активными жидкостями и газами, с температурой от – 600С до + 1500С. Различают герконы работающие на замыкание, переключение и размыкание электрической цепи.

При приближении к геркону постоянного магнита контакты замыкаются. На рис. 16 представлен общий вид сигнализатора уровня.

Рис. 16 Сигнализатор уровня (геркон) 1 – поплавок (магнит), 2 – контакты

При изменении уровня воды, выталкивающая сила перемещает поплавок, внури которого находится постоянный магнит. Когда магнит приближается к упору контакты замыкаются, когда уровень воды уменьшается поплавок удаляется от упора вместе с магнитом контакты размыкаются.

Магнитодвижущая сила срабатывания — значение напряженности магнитного поля, при котором происходит замыкание контактов геркона.

Магнитодвижущая сила отпускания — значение напряженности магнитного поля, при котором происходит размыкание контактов геркона.

Световые сигналы на пульте управления указывают режим работы контактов геркона. Контакты замкнуты цвет индикатора «ЗЕЛЕНЫЙ», контакты разомкнуты цвет индикатора «СЕРЫЙ».

Сигнализатор S111 установлен на верхней крышке нижнего бака 101. Сигнализатор S111 размыкает контакты цвет «СЕРЫЙ», если уровень воды поднимается, Сигнализатор S111 замыкает контакты цвет «ЗЕЛЕНЫЙ», если уровень воды снижается.

Сигнализатор S112 установлен на передней боковой стенке верхнего бака 102. Сигнализатор S112 размыкает контакты цвет «СЕРЫЙ», если уровень воды поднимается, Сигнализатор S112 замыкает контакты цвет «ЗЕЛЕНЫЙ», если уровень воды снижается.

Сигнализатор уровня емкостной

10

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Два емкостных сигнализатора уровня В113 и В114 установлены на боковой стенке нижнего бака В101. Рис. 17 представлен общий вид сигнализатора уровня емкостного.

Рис. 17 Общий вид сигнализатора уровня емкостного Принцип действия сигнализатора основан на изменении электрической емкости

конденсатора, включенного в цепь RC – генератора Если вблизи сигнализатора появляется вода, то емкость конденсатора увеличивается и изменяется частота RC – цепи. Величина емкости конденсатора зависит от расстояния, размеров и диэлектрических констант материалов. Преимуществом емкостных уровнемеров является отсутствие движущихся частей, долговечность, надежно работают в сосудах под давлением, вакуумом, при достаточно широком диапазоне по температуре.

Сигнализатор В113 размыкает контакты цвет «СЕРЫЙ», если уровень воды снижается, Сигнализатор В113 замыкает контакты цвет «ЗЕЛЕНЫЙ», если уровень воды поднимается. Сигнализатор В114 размыкает контакты цвет «СЕРЫЙ», если уровень воды снижается, Сигнализатор В114 замыкает контакты цвет «ЗЕЛЕНЫЙ», если уровень воды поднимается. На корпусе сигнализаторов В113 и В114 установлены два светодиода, Когда уровень воды выше сигнализатора горит свет « ЖЕЛТЫЙ », когда уровень воды понижается гаснет свет « ЖЕЛТЫЙ », подключение сигнализаторов к блоку питания указывает свет светодиода «СИНИЙ».

11

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Порядок выполнения лабораторной работы

На рис.18 представлена схема соединения блоков управления лабораторной установки.

Рис.18 Схема соединения блоков управления лабораторной установки

1 – блок аналого-цифрового преобразователя «EasyPort USB», 2 – устройство связи с контроллером «I/O terminal Syslink», 3 – кабель связи, 4 – блок передачи аналоговых сигналов, 5 - кабель передачи аналоговых сигналов, 6 – блок питания «Power supply 24 V DC, 4,5 A», 7 – провода напряжения питания (красный и синий), 8 – кабель «USB» для связи с персональным компьютером.

Шаг 1. Включите тумблер пилота «НАПРЯЖЕНИЕ 220 В».

Шаг 2. Включите тумблер на системном блоке компьютера «ВКЛ». Шаг 3. На экране компьютера нажмите кнопку «ОК» USER1.

Шаг 3. После загрузки ОС WINDOWS включите на стенде тумблер «POWER 24 V» Шаг 4. На экране компьютера двойным нажатием левой клавиши мыши загрузите программу «FluidLab – PAV3.0 Compact Workstation».

Рис. 19 Меню программы «FluidLab - PA V3.0 Compact Workstation»

12

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Шаг 5. Если в открывшемся меню программы «FluidLab - PA V3.0 Compact Workstation» имеется надпись « no communication EasyPort ». Необходимо присоеди-

нить кабель «EasyPort USB» (белого цвета) к компьютеру и щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке «Initialize», мерцающие сигналы указывают, что устанавливается программное обеспечение блока «EasyPort» и появляется изображение блока.

Шаг 6. Если не появляется изображение блока «EasyPort» и имеется надпись

« no communication EasyPort », необходимо отсоединить кабель «EasyPort USB» от компьютера и снова повторить шаг 5.

Шаг 7. Если появилось изображение блока «EasyPort» и имеется надпись

«EasyPort USB», подведите курсор к кнопке «SETUP» и щелкните левую кнопку мыши. Появится меню программы калибровки каналов измерения рис.20.

Рис.20 Меню «SETUP»

1-каналы измерения, 2- выходной сигнал (В), 3- коэффициент усиления, 4- смещение, 5- фильтр, 6 – расчетное значение, 7 – размерность, 8 –максимальное значение, 9 – световая сигнализация, 10 – тумблеры, 11 – движок потенциометра, 12 – регулирование напряжения.

Рис.21 Тумблеры и световая сигнализация Шаг 8. Для калибровки ультразвукового уровнемера по каналу измерения высоты уровня

жидкости в баке 102 необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили

«ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода

13

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

в верней емкости достигнет отметки 10 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.

Шаг 9. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке 0 мм.. Записать выходной сигнал уровнемера Umin в вольтах, который соответствует минимальному уровню воды Lmin=0 мм.

Шаг 10. Вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верхней емкости достигнет отметки 300 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.

Шаг 11. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке Lmax.= 293 мм. Записать выходной сигнал уровнемера Umax=10(±0,01) в вольтах, который соответствует зоне уверенного приема сигнала, и записать Lmаx в миллиметрах в окно рис.20 (п.8).

Шаг 12. Необходимо решить уравнения:

Определить (Factor) коэффициент усиления КL и (Offset) смещение bL и подставить их значения в соответствующие окна меню рис.20 (п.3, п.4).

. Шаг 13. Выполнить поверку канала измерения уровня воды в баке 102 ультразвуковым уровнемером. С помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 на фиксированных отметках.

14

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7205

8190

9175

10160

11143

12128

13112

1495

1578

1662

1745

1828

1810

200

Шаг 14. По полученным экспериментальным данным оценить результаты измерения. Вычислить среднее арифметическое значение приведенных погрешностей измерения, вычислить оценку среднего квадратического отклонения приведенных погрешностей измерения, вычислить доверительные границы приведенных погрешностей измерения при заданной вероятности Р=0,95 и проверить гипотезу о том, что результаты измерений принадлежат закону распределения Стьюдента.

Шаг 15. Для калибровки ультразвукового уровнемера по каналу измерения расстояния от датчика уровня до поверхности жидкости в баке 102 необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верней емкости достигнет отметки 10 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.

Шаг 16. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке 0 мм.. Записать выходной сигнал уровнемера U в вольтах, который соответствует максимальному расстоянию до поверхности воды

Dmах=340 мм.

Шаг 17. Вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верхней емкости достигнет отметки 300 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.20 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.

15

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Шаг 18. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке Dmin.= 47 мм. Записать выходной сигнал уровнемера Umax=10(±0,01) в вольтах, который соответствует зоне уверенного приема сигнала, и записать Dmах=340 мм. в миллиметрах в окно рис.20 (п.8).

Определить (Factor) коэффициент усиления КD и (Offset) смещение bD и подставить их значения в соответствующие окна меню рис.20 (п.3, п.4).

. Шаг 20. Выполнить поверку канала измерения расстояния от датчика уровня до поверхности жидкости в баке 102 ультразвуковым уровнемером. С помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 на фиксированных отметках.. Записать в таблицу выходной сигнал уровнемера Uк в вольтах, расчетное значение расстояния до поверхности воды Dк в миллиметрах.

16

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17295

18312

19330

20340

Шаг 21. По полученным экспериментальным данным оценить результаты измерения. Вычислить среднее арифметическое значение приведенных погрешностей измерения, вычислить оценку среднего квадратического отклонения приведенных погрешностей измерения, вычислить доверительные границы приведенных погрешностей измерения при заданной вероятности Р=0,95 и проверить гипотезу о том, что результаты измерений принадлежат закону распределения Стьюдента.

Шаг 22. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора S112 уровня воды в баке 102, необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верней емкости достигнет поплавка сигнализатора уровня, он начнет подниматься и выключится зеленый свет индикатора 4 (рис.21) т.е. контакты сигнализатора разомкнутся. Необходимо вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора.

Шаг 23. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора S112 уровня воды в баке 102, необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке, когда поплавок опустится и индикатор 4 (рис.21) загорится зеленым светом. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора. Для определения среднего значения диапазона срабатывания сигнализатора S112 уровня воды в баке 102 необходимо повторить испытания шаг 22 и шаг 23.

Шаг 24. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора S111 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V110 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ», вода будет перекачиваться из верхней емкости в нижнюю. Когда вода в емкости 101 достигнет поплавка сигнализатора S111 уровня, он начнет подниматься и выключится зеленый свет индикатора 1 (рис.21) т.е. контакты сигнализатора разомкнутся.

Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора.

Шаг 25. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора S111 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши.

17

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю поплавок сигнализатора уровня начнет опускаться и включится зеленый свет индикатора 1 (рис.21) т.е. контакты сигнализатора замкнутся. Необходимо вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора. Для определения среднего значения диапазона срабатывания сигнализатора S111 уровня воды в баке 101 необходимо повторить испытания шаг 24 и шаг 25.

Шаг 26. Для определения диапазона срабатывания емкостного сигнализатора В113 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V110 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ», вода будет перекачиваться из верхней емкости в нижнюю. Когда вода в емкости 101 достигнет сигнализатора уровня В113 включится зеленый свет индикатора 3 (рис.21) и загорится желтый свет индикатора на корпусе сигнализатора В113, т.е. контакты сигнализатора замкнутся. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора.

Шаг 27. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора В113 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю уровень воды в нижней емкости 101 начнет опускаться и выключится зеленый свет индикатора 3 (рис.21) и погаснет желтый свет индикатора на корпусе сигнализатора В113, т.е. контакты сигнализатора разомкнутся. Необходимо вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора. Для определения среднего значения диапазона срабатывания сигнализатора В113 уровня воды в баке 101 необходимо повторить испытания шаг 26 и шаг 27.

Шаг 28. Для определения диапазона срабатывания емкостного сигнализатора В114 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V110 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ», вода будет перекачиваться из верхней емкости в нижнюю. Когда вода в емкости 101 достигнет сигнализатора В114 уровня включится зеленый свет индикатора 4 (рис.21) и загорится желтый свет индикатора на корпусе сигнализатора В114, т.е. контакты сигнализатора замкнутся. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора.

Шаг 29. Для определения диапазона срабатывания сигнализатора В114 уровня воды в нижнем баке 101, необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю уровень

18

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

воды в нижней емкости 101 начнет опускаться и выключится зеленый свет индикатора 4 (рис.21) и погаснет желтый свет индикатора на корпусе сигнализатора В114, т.е. контакты сигнализатора разомкнутся. Необходимо вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.21) и щелкните левой клавишей мыши. Зафиксируйте уровень воды в миллиметрах, при котором произошло срабатывание сигнализатора. Для определения среднего значения диапазона срабатывания сигнализатора В114 уровня воды в баке 101 необходимо повторить испытания шаг 28 и шаг 29.

Шаг 30. Оформить протокол испытаний уровнемеров.

19

Лабораторная работа №1 vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Исследование статических и динамических характеристик промышленных термопар.

Цель работы:

1.Изучить принцип действия промышленных термопар, схемы включения.

2.Определить градуировочную характеристику исследуемой термопары.

3.Определить динамические (временные, частотные) характеристики термопары, как датчика температуры в системах автоматического регулирования, (коэффициент усиления, постоянную времени, время запаздывания),

Порядок проведения работы:

1.Исследование статических характеристик промышленной термопары

1.1. Поместить исследуемую термопару и эталонную на подставку на стенде, включить электронный вольтметр и зафиксировать показания температуры окружающей среды Токр. Данные записать в протокол испытаний.

1.2.Поместить эталонную и исследуемую термопару в печь.

1.3.Включить тумблером (переключателем) электрическое напряжение для нагрева печи.

1.4.Последовательно установить режимы нагрева печи (40 0С, 60 0С, 80 0С, 100 0С,

120 0С, 140 0С, 160 0С,180 0С, 200 0С), при которых значения температуры Тэ должны быть стабильными.

Включая или выключая электрическое напряжение ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонной термопарой Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ ±5 0С.

1.5.В каждом установившемся режиме зафиксировать показания температуры эталонной термопары Тэ и показания исследуемой термопары Е в милливольтах по электронному вольтметру.

Данные внести в таблицу №1.

Таблица №1. Экспериментальные данные (статическая характеристика термопары)

2. Исследование динамических характеристик промышленной термопары (Временная характеристика термопары при охлаждении)

2.1.Поместить эталонную и исследуемую термопары в печь.

2.2.Нагреть печь до Тэ = 200±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонной термопарой Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 200±10 0С.

1

2.3.Вынуть исследуемую термопару из печи и положить на подставку на стенде, эталонная vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

термопара остается в печи.

2.4.Включить секундомер и последовательно через равные промежутки времени (10-15 сек) записать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

Испытания проводить в течении 3-5 минут , в зависимости от скорости изменения показаний Е (мВ) исследуемой термопары (при ее охлаждении до комнатной температуры Токр).

2.5. Экспериментальные данные внести в таблицу №2

Таблица №2. Экспериментальные данные (временная характеристика термопары при охлаждении)

3. Временная характеристика термопары при нагреве

3.1.Исследуемую термопару положить на подставку на стенде.

3.2.Поместить эталонную термопару в печь.

3.3.Нагреть печь до Тэ = 200±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонной термопарой Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 200±10 0С. 3.4 Поместить исследуемую термопару в печь, эталонная термопара остается в печи. 3.5.Включить секундомер и последовательно через равные промежутки времени (10-15 сек) записать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

Испытания проводить в течении 3-5 минут , в зависимости от скорости изменения показаний Е (мВ) исследуемой термопары (при ее нагреве до температуры Тэ = 200±10 0С).

3.6. Экспериментальные данные внести в таблицу № 3

Таблица №3. Экспериментальные данные (временная характеристика термопары при нагреве)

2

5. Динамическая (частотная ) характеристика исследуемой термопары vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

(метод прямоугольной волны) (смена режима через 2 мин)

5.1.Поместить эталонную термопару и исследуемую термопару в печь.

5.2.Нагреть печь до Тэ = 200±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонной термопарой Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 200±10 0С. 5.3.Вынуть исследуемую термопару и положить на подставку на стенде, эталонная термопара остается в печи.

5.4.Включить секундомер и последовательно в течении двух минут через равные промежутки времени (20-30 сек) записать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

5.5.Поместить исследуемую термопару в печь, эталонная термопара остается в печи. 5.6.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

5.7.Вынуть исследуемую термопару и положить на подставку на стенде, эталонная термопара остается в печи.

5.8.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут (смена режима) через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

5.9.Поместить исследуемую термопару в печь, эталонная термопара остается в печи. 5.10.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут (смена режима) через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемой термопары Е (мВ) по электронному вольтметру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ =

200±10 0С.

5.11. Экспериментальные данные внести в таблицу № 5

Таблица №5. Экспериментальные данные (частотная характеристика термопары ) (смена режима через 2 мин)

4

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Лабораторная работа №2 Исследование статических и динамических характеристик

промышленных термометров сопротивления.

Цель работы:

1.Изучить принцип действия промышленных термометров сопротивления, схемы включения.

2.Определить градуировочную характеристику исследуемого термометра сопротивления.

3.Определить динамические (временные, частотные) характеристики термометра сопротивления, как датчика температуры в системах автоматического регулирования, (коэффициент усиления, постоянную времени, время запаздывания).

Порядок проведения работы:

1.Исследование статических характеристик промышленного термометра сопротивления

1.1. Поместить исследуемый термометр сопротивления и эталонный на подставку на стенде, включить электронный тестер и зафиксировать показания температуры окружающей среды Токр. Данные записать в протокол испытаний.

1.2.Поместить эталонный и исследуемый термометры сопротивления в печь.

1.3.Включить тумблером (переключателем) электрическое напряжение для нагрева печи.

1.4.Последовательно установить режимы нагрева печи (20 0С, 30 0С, 40 0С, 50 0С,

60 0С, 70 0С, 80 0С,90 0С, 100 0С), при которых значения температуры Тэ должны быть стабильными.

Включая или выключая электрическое напряжение для нагрева печи ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонным термометром сопротивления Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ ±5 0С.

1.5.В каждом установившемся режиме зафиксировать показания температуры эталонного термометра сопротивления Тэ и показания исследуемого термометра сопротивления Rи в омах по электронному тестеру.

Данные внести в таблицу №1.

Таблица №1. Экспериментальные данные (статическая характеристика термометра сопротивления)

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Исследование динамических характеристик промышленного термометра сопротивления 2.Временная характеристика термометра сопротивления при охлаждении

2.1.Поместить эталонный и исследуемый термометры сопротивления в печь.

2.2.Нагреть печь до Тэ = 100±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение для нагрева печи ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонным термометром сопротивления Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 100±10 0С.

2.3.Вынуть исследуемый термометр сопротивления из печи и положить на подставку на стенде, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

2.4.Включить секундомер и последовательно через равные промежутки времени (10-15 сек) записать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

Испытания проводить в течении 3-5 минут , в зависимости от скорости изменения показаний Rи (Ом) исследуемого термометра сопротивления (при его охлаждении до комнатной температуры Токр).

2.5. Экспериментальные данные внести в таблицу №2

Таблица №2. Экспериментальные данные (временная характеристика термометра сопротивления при охлаждении)

8и т.д.

3.Временная характеристика термометра сопротивления при нагреве

3.1.Исследуемый термометр сопротивления положить на подставку на стенде.

3.2.Поместить эталонный термометр сопротивления в печь.

3.3.Нагреть печь до Тэ = 100±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение для нагрева печи( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонным термометраом сопротивления Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 100±10 0С.

3.4 Поместить исследуемый термометр сопротивления в печь, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

3.5.Включить секундомер и последовательно через равные промежутки времени (10-15 сек) записать показания исследуемого термометра сопротивления Rи(Ом) по электронному тестеру.

Впроцессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Испытания проводить в течении 3-5 минут , в зависимости от скорости изменения показаний Rи (Ом) исследуемого термометра сопротивления (при его нагреве до температуры Тэ = 100±10 0С).

3.6. Экспериментальные данные внести в таблицу № 3

Таблица №3. Экспериментальные данные (временная характеристика термометра сопротивления при нагреве)

4. Динамическая (частотная ) характеристика исследуемого термометра сопротивления

(метод прямоугольной волны) (смена режима через 1 мин)

4.1. Поместить эталонный и исследуемый термометры сопротивления в печь. 4.2. Нагреть печь до Тэ = 100±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение для нагрева печи ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонным термометром сопротивления Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 100±10 0С.

4.3.Вынуть исследуемый термометр сопротивления и положить на подставку на стенде, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

4.4.Включить секундомер и последовательно в течении одной минуты через равные промежутки времени (10-15 сек) записать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

4.5.Поместить исследуемый термометр сопротивления в печь, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

4.6.Продолжать по секундомеру последовательно в течении одной минуты через равные промежутки времени (10-15 сек) записывать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

4.7.Вынуть исследуемый термометр сопротивления и положить на подставку на стенде, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

4.8.Продолжать по секундомеру последовательно в течении одной минуты (смена режима) через равные промежутки времени (10-15 сек) записывать показания

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру. В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

4.9.Поместить исследуемый термометр сопротивления в печь, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

4.10.Продолжать по секундомеру последовательно в течении одной минуты (смена режима) через равные промежутки времени (10-15 сек) записывать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

4.11. Экспериментальные данные внести в таблицу №4

Таблица №4. Экспериментальные данные (частотная характеристика термометра сопротивления )

(смена режима через 1 мин)

5. Динамическая (частотная ) характеристика исследуемого термометра сопротивления

(метод прямоугольной волны) (смена режима через 2 мин)

5.1.Поместить эталонный и исследуемый термометры сопротивления в печь.

5.2.Нагреть печь до Тэ = 100±10 0С.

Включая или выключая электрическое напряжение для нагрева печи ( дополнительно включая или выключая вентилятор), необходимо наблюдать за температурой, которая регистрируется эталонным термометром сопротивления Тэ. Необходимо обеспечить постоянство температуры в пределах Тэ = 100±10 0С.

5.3.Вынуть исследуемый термометр сопротивления и положить на подставку на стенде, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

5.4.Включить секундомер и последовательно в течении двух минут через равные промежутки времени (20-30 сек) записать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

5.5.Поместить исследуемый термометр сопротивления в печь, эталонный термометр

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

сопротивления остается в печи.

5.6.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

5.7.Вынуть исследуемый термометр сопротивления и положить на подставку на стенде, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

5.8.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут (смена режима) через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

5.9.Поместить исследуемый термометр сопротивления в печь, эталонный термометр сопротивления остается в печи.

5.10.Продолжать по секундомеру последовательно в течении двух минут (смена режима) через равные промежутки времени (20-30 сек) записывать показания исследуемого термометра сопротивления Rи (Ом) по электронному тестеру.

В процессе испытаний наблюдать за температурой в печи и обеспечить ее стабильность Тэ = 100±10 0С.

5.11. Экспериментальные данные внести в таблицу № 5

Таблица №5. Экспериментальные данные (частотная характеристика термометра сопротивления )

(смена режима через 2 мин)

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Градуировочные таблины для термометров сопротивления (согласно ГОСТ 6651-59 приложения 10-13)

Гр.21 для платиновых термометров сопротивления

Гр.22 (R=100,00 Ом) для платиновых термометров сопротивления

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Гр.23 (R =53,00 Ом) для медных термометров сопротивления

Гр.24 (R =100,00 Ом) для медных термометров сопротивления