6.2 Деформационные преобразователи давления с дистанционной передачей показаний

В качестве прибора для измерения давления кислорода с дистанционной передачей показаний (см. рисунок 6, поз. 3–1); измерения давления охлаждающей воды с дистанционной передачей показаний (см. рисунок 6, поз. 5–1) применяются деформационные преобразователи давления с дистанционной передачей показаний.

Для измерения давления, разрежения, разности давлений в химической технологии наибольшее распространение получили деформационные измерительные преобразователи.

Принцип действия деформационных манометров основан на зависимости деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Деформация или сила, пропорциональная измеряемому давлению, преобразуется в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. В соответствии с используемым чувствительным элементом деформационные манометры подразделяют на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные.

Для передачи информации об измеряемом давлении на расстояние рабочая точка упругих чувствительных элементов соединяется с элементом электрического или пневматического преобразователя, создающего соответствующие унифицированные сигналы, которые поступают на удаленные вторичные устройства.

Рисунок 14 - Деформационные измерительные преобразователи давления: а — плоская диафрагма; б — гофрированная диафрагма; в — мембрана (анероидная коробка); г — сильфон; д — одновитковая трубка Бурдона; е — скрученная или спиральная трубка Бурдона; ж — многовитковая трубка Бурдона

6.3 Задатчик

В качестве прибора (рисунок 7, поз. 1–5) выбираем задатчик избыточного давления воздух 4000.

Задатчик предназначен для воспроизведения избыточного давления в диапазоне от 20 Па до 40 кПа (2 кгс/м² до 4000 кгс/м²). В комплекте с блоком опорного давления задатчик предназначен для воспроизведения избыточного давления в диапазоне от 15 Па (1,5 кгс/м²) до 40 кПа (4000 кгс/м²) при условном (опорном) значении атмосферного давления.

Задатчик (рисунок 15) состоит из плиты (поз. 1), установленной на четырех опорах (поз. 2), регулируемых по высоте, регулятора расхода (поз. 6), пневмораспределителя (поз. 7), емкости (поз. 8), вентиля (поз. 9), системы пневмопроводов. На передней панели задатчика расположены рукоятки пневмораспределителя и вентиля «Питание». На плите находятся преобразователь силы в давление (поз. 3) и уровни (поз.4). На приборе установлено четыре штуцера: для подключения давления питания и опорного давления; выходы «+» и «–» (поз. 5).

1 – плита; 2 – опоры; 3 – преобразователь силы в давление; 4 – уровни; 5 – выходы «+» и «–»; 6 – регулятор расхода; 7 – пневморпмпределители; 8 – емкости; 9 - вентиль

Рисунок 15 – Задатчик избыточного давления воздух 4000

7. Приборы для контроля и регулирования расхода веществ

В качестве сужающего устройства для измерения расхода кислорода (см. рисунок 6, поз. 1–1), а так же для измерения расхода охлаждающей воды (см. рисунок 6, поз. 4–1) выбираем диафрагму, которая используется как для измерения расхода жидкости и газа, так и пара.

Сужающие устройства – диафрагмы – предназначены для измерений расхода жидкостей, пара, газов методом переменного перепада давления в комплекте с датчиками разности давлений, а также с датчиками избыточного (абсолютного) давления, датчиками температуры и вычислителем.

p₁ – давление перед диафрагмой, p₂ – после

Рисунок 16 - Схема установки диафрагмы в устройстве для измерения расхода жидкости.

Принцип работы устройства аналогичен работе трубы Вентури – диафрагма создает перепад давления (p₁ – давление перед диафрагмой, p₂ – после диафрагмы), измерив который можно легко рассчитать количество протекающей жидкости.

В качестве прибора для измерения расхода кислорода (см. рисунок 6, поз. 1–2), а также измерения расхода охлаждающей воды (см. рисунок 6, поз. 4–2) выбираем ультразвуковой расходомер.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении зависящего от расхода того или иного акустического эффекта, возникающего при прохождении ультразвуковых колебаний через контролируемый поток жидкости или газа.

Расходомеры по конструктивному исполнению подразделяются на одно- и двухканальные. В одноканальной схеме (рисунок 17, а) каждый пьезоэлемент работает попеременно в режиме излучателя и приемника, что обеспечивается системой переключателей. Для увеличения чувствительности ход луча в среде может быть увеличен применением рефлекторов (рисунок 17, б). Чувствительность ультразвуковых преобразователей также растет с уменьшением угла между векторами скорости потока и ультразвука. В двухканальной схеме (рисунок 17, в) каждый пьезоэлемент работает только в одном режиме — излучателя или приемника. Двухканальные схемы проще одноканальных (нет сложных схем переключения), но точность их меньше, вследствие возможной акустической асимметрии обоих каналов.

Рисунок 17 - Схемы ультразвуковых преобразователей расходомеров:

а — одноканального; б — с отражателями; в — двухканального

В качестве вторичного прибора для регистрации расхода кислорода (см. рисунок 6, поз 1–3), а так же для регистрации расхода охлаждающей воды (см. рисунок 6, поз. 4–3) выбираем датчик перепада давления типа Метран-100-ДД. (рисунок 18).

Принцип действия датчиков основан на тензорезистивном эффекте в полупроводниковом чувствительном элементе под воздействием измеряемой величины. Изменение электрического сопротивления тензорезисторов чувствительного полупроводникового упругого элемента преобразуется в электронном блоке датчика в стандартный аналоговый и/или цифровой выходной сигнал.

Датчики имеют унифицированный микропроцессорный электронный преобразователь сигналов и отличаются лишь конструкцией измерительного узла с тензорезисторным преобразователем входной величины.

Рисунок 18 – схема датчика типа Метран -100-ДД.

В качестве регулятора расхода кислорода (см. рисунок 6, поз. 1–4) выбираем вентиль регулирующий (рисунок 19).

На любой промышленный или бытовой трубопровод устанавливается арматура. Трубопроводный вентиль позволяет регулировать или перекрывать поток проходящей жидкости или газа. Чтобы корректно подобрать вентиль для той или иной системы, необходимо знать устройство вентиля и принцип его работы.

1-головка, 2-пружинка; 3-направляющая втулка с отверстиями для слива; 4-клапанок; 5-верхнее сопло, 6-нижнее сопло; 7-корпус; 8-дроссель постоянного сечения.

Рисунок 19 – Схема регулирующего вентиля.

8. Исполнительный механизм

В качестве пускателя бесконтактного (см. рисунок 7, поз. 1–7) выбираем пускатель бесконтактный реверсивный ПБР 2–1.

Пускатель предназначен для бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых используются электродвигатели переменного напряжения.

Область применения: системы автоматического регулирования технологическими процессами в энергетической и других отраслях промышленности.

Принцип управления исполнительным механизмом с однофазным электродвигателем с симметричными обмотками поясняется схемой, приведенной на рисунке 20.

Основу пускателя составляют два симисторных ключа V21 и V22, которые управляются сигналами, вырабатываемыми регулирующими устройствами или оператором. При подаче управляющего сигнала «Меньше» срабатывает соответствующий генератор, который вырабатывает импульсы частотой 2.5 кГц. Импульсы через обмотку трансформатора Т2.2 поступают на управляющие электроды симистора V21, при этом к обмотке О1 электродвигателя подключается силовое питающее напряжение. К другой обмотке О2 напряжение поступает через фазосдвигающий конденсатор С. Электродвигатель вращается в направлении «Меньше». Для включения электродвигателя в противоположном направлении необходимо срабатывание симистора V22 путем подачи управляющего сигнала «Больше». При этом к источнику силового напряжения подключается обмотка О2 непосредственно, а обмотка О1 через фазосдвигающий конденсатор. Фазовый сдвиг между напряжением, подведенным к обмоткам, меняет знак, в результате чего происходит реверс электродвигателя.

Рисунок 20 - Схема электрическая принципиальная пускателя с однофазным электродвигателем

В качестве исполнительного механизма опускания или подъема шибера (см. рисунок 7, поз. 1–8) выбираем мембранный исполнительный механизм.

Исполнительные механизмы применяются в промышленности для управления приводными устройствами. Принцип работы механизма построен на изменении частоты. В первую очередь напряжение подается на катушку. На этом этапе происходит преобразование тока. При этом частотность колеблется в районе 35 Гц. Переходник служит отличным проводником. Через мотор в действие приводится выходной вал. Для его стабилизации применяется расширитель. За гармонические колебания отвечает конденсатор. Непосредственно подключение устройств осуществляется через контакторы.

Мембранные регулирующие органы производятся разной частотности. Для вентиляционных систем они подходят замечательно. Также стоит отметить, что показатель проводимости у них стартует от 20 мк. Многие модификации производятся с двумя переходниками. Контакторы у них имеются на три фазы. Расширители довольно часто используются двухполюсного типа.

Если рассматривать низкочастотные устройства, то у них отсутствует реостат. При этом вал не способен похвастаться повышенной частотностью. Для управления насосами модели подходят. Детали трубопроводов можно подбирать даже с компрессорами.

Рисунок 21 – Исполнительный механизм

В качестве указателя положения регулирующего органа (см. рисунок 7, поз. 1–9) выбираем дистанционный указатель положения ДУП.

Дистанционный указатель положения ДУП (рисунок 21) предназначен для передачи на щит оператора сведений о положение регулирующего органа в системе регулирования. Показания измерительного прибора ИП, включенного в измерительную диагональ моста соответствуют положению выходного вала исполнительного механизма в процентах от полного угла поворота вала.

Рисунок 22 - Принципиальная электрическая схема ДУП

Таблица 2 - Техническая характеристика ДУП

Параметры прибора	Величина прибора
Напряжение питания, В	220
Частота, Гц	50
Потребляемая мощность, ВА	23
Температура окружающей среды, ºС	+5-+50
Быстродействие, С	3