В залежності від вихідного струмового сигналу здійснюється під’єднання перетворювача до вторинного пристрою за двох- або чотирьохпровідною схемою.

Національний університет

Львівська політехніка

 

 

Дослідження систем автоматичного контролю тиску.

 

Інструкція до лабораторної роботи №1

 

з курсу “Спеціальні вимірювальні прилади та системи в хімічній технології”

для інженерного рівня підготовки спеціальності 7.092501

“Автоматизація технологічних процесів і виробництв”, спеціалізації “хіміко-технологічних процесів та виробництв (ХТП)”

 

Затверджено

на засіданні кафедри

автоматизація теплових

і хімічних процесів

Протокол №____від_______

 

Львів 2002

 

Дослідження систем для вимірювання тиску з електричеим вихідним сигналом. Інструкція до лабораторної роботи №1 з курсу ”Спеціальні вимірювані прилади та системи в хімічній технології” для студентів спеціальності "Автоматизація хіміко-технологічних процесів та виробництв" /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту “Львівська політехніка”, 2002. - 7 с.

 

 

Укладач: Кріль Б.А., доцент

 

Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор

 

 

Рецензенти: Савицький В.К.,

Вашкурак Ю.З.

 

Мета роботи: вивчити будову систем для вимірювання тиску з електричним вихідним сигналом на прикладі давачів “Сапфир-22” та методи переналагодження та конфігурування давачів тиску.

 

Теоретичні відомості.

В системах автоматичного контролю, регулювання та керування технологічними процесами в теплоенергетиці, на хімічних підприємствах, в харчовій та переробній промисловості для вимірювання значень абсолютного, надлишкового і гідростатичного тиску, розрідження та різниці тисків нейтральних і агресивних середовищ широко застосовуються вимірювальні перетворювачі типу Сапфір–22. Вони відрізняються високими метрологічними характеристиками, надійністю, простотою обслуговування і, оскільки мають уніфікований сигнал сталого струму: 0-5; 0-20; 4-20 мА, то можуть працювати з регуляторами, мікропроцесорними контролерами, вторинними приладами та іншими пристроями, які мають відповідні вхідні уніфіковані сигнали.

Приладобудівною промисловістю серійно випускаються вимірювальні перетворювачі типу "Сапфір-22" різних модифікацій (моделей) таких видів:

"Сапфір – 22 ДА" – вимірювальні перетворювачі абсолютного тиску з верхніми межами вимірювання від 2,5 кПа (250 кгс/м²) до 16 Мпа (160 кгс/см²);

"Сапфір – 22 ДИ" – вимірювальні перетворювачі надлишкового тиску з верхніми межами вимірювання від 0,25 кПа (25 кгс/м²) до 100 МПа (1000 кгс/см²);

"Сапфір – 22 ДД" – вимірювальні перетворювачі різниці (перепаду) тисків з верхніми межами вимірювання від 0,25 кПа (25 кгс/м²) до 16 МПа (160 кгс/см²);

"Сапфір – 22 ДВ" – вимірювальні перетворювачі розрідження (вакууму) з верхніми межами вимірювання від -0,25 кПа (-25 кгс/м²) до -100 кПа (-1 кгс/см²);

"Сапфір – 22 ДИВ" – вимірювальні перетворювачі надлишкового тиску і розрідження з верхніми межами вимірювання від -0,125 - 0 - + 0,125 кПа (-12,5 кгс/м² - 0 - + 12,5 кгс/м²) до -0,1 - 0 - +2,4 Мпа (-10 000 кгс/м² - 0 - + 24 кгс/м²);

"Сапфір – 22 ДГ " – – вимірювальні перетворювачі гідростатичного тиску з верхніми межами вимірювання від 2,5 кПа (250 кгс/м²⁾ до 250 кПа (25 000 кгс/м²).

Межа допустимої основної похибки перетворювачів типу "Сапфір-22" залежить від моделі і верхньої межі вимірювань і складає ±0,25%; ±0,5 і ±1%. Варіація не перевищує абсолютного значення допустимої основної похибки. Зона нечутливості перетворювачів не перевищує 0,05% від діапазону вимірювань.

В залежності від вихідного струмового сигналу здійснюється під’єднання перетворювача до вторинного пристрою за двох- або чотирьохпровідною схемою.

 

 

Схема перетворювачів “Сапфир-22ДИ-Вн” моделей 2150, 2160, 2170,

“Сапфир-22ДИВ” моделі 2350:

 

рис.1

Мембранний тензоперетворювач 2 розміщений всередині основи 8. Внутрішня площина 3 тензоперетворювача заповнена кремнійорганічною рідиною і відділена від вимірюваного середовища металічною гофрованою мембраною 5, яка по зовнішньому контуру приварена до основи 8. Порожнина 9 з’єднана з атмосферою. Вимірюваний тиск подається в камеру 6 фланця 4, який ущільнений прокладкою 7.

Вимірюваний тиск діє на мембрану 5 і через рідину діє на мембрану тензоперетворювача, викликаючи при цьому її прогин і вимірювання опорів тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача по дротах передається до вимірювального блоку електронного пристрою 1.

Перетворювачі “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2050 та 2060 відрізняються від описаних вище тим, що порожнина 9 вакумована і герметизована.

 

Схема перетворювачів “Сапфир-22ДИ-Вн” моделей 2151, 2161, 2171,

“Сапфир-22ДИВ” моделі 2351:

 

рис. 2

Мембранний тензоперетворювач 3 розміщений всередині корпуса 5. Вимірюваний тиск подається в камеру 4 і діє на ме6мбрану тензоперетворювача, викликаючи при цьому її прогин та зміну опорів тензоперетворювачів. Порожнина 2 з’єднана з атмосферою. Електричний сигнал від тензоперетворювача по дротах передається до вимірювального блоку електронного пристрою 1.

Перетворювачі “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2051 та 2061 відрізняються від описаних вище тим, що порожнина 2 вакумована і герметизована.

 

 

Схема перетворювачів “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2020, 2030, 2040:

Тензоперетворювач 4 мембранно-важільного типу розміщений всередині основи 9 і відокремлений від вимірюваного середовища металічною гофрованою мембраною 8.

Мембрани 8 та 14 по зовнішньому контуру приварені до основи 9 і з’єднані між собою центральним штоком 6, який з’єднаний з кінцем важеля тензоперетворювача 5 з допомогою тяги 13. Вимірюваний тиск подається в камеру 7; порожнина 12 вакумована та герметизована.

Фланець 10 ущільнений прокладкою 3.

Дія вимірюваного тиску викликає прогин мембрани 8, прогин мембрани тензоперетворювача 4 та вимірювання опору тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від вимірювального блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2.

 

Схема перетворювачів “Сапфир-22ДД-Вн” моделей 2410, 2420, 2430, 2440, 2444:

 

Тензоперетворювач 4 мембранно-важільного типу розміщений всередині основи 9 в замкнутій порожнині 11, що заповнена кремній-органічною рідиною, та відокремлений від вимірювального середовища металічними гофрованими мембранами 8. Мембрани 8 приварені по зовнішньому контурі до основи 9 і з’єднані між собою штоком 6, який з’єднаний з кінцем важеля тензоперетворювача 4 тягою 5. Фланці 10 ущільнені прокладкою 3. Дія вимірюваної різниці тиску (більший тиск подається в камеру 12) викликає прогин мембран 8, згин мембрани тензоперетворювача 4 та вимірювання опору тензорезисторів.

Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від вимірювального блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2.

Вимірювальний блок витримує без порушень дію одностороннього перевантаження робочим надлишковим тиском. Це забезпечується тим, що при такому перевантаженні одна з мембран 8 лягає на спряжену поверхню основи 9.

Перетворювачі “Сапфир-22ДВ-Вн” відрізняються тим, що вимірюваний тиск подається в камеру 12, а камера 7 з’єднана з атмосферою.

 

Схема перетворювачів “Сапфир-22ДД-Вн” моделей 2450, 2460, 2464:

Мембранний тензоперетворювач 4 розміщений всередині корпуса 8 і відокремлений від вимірювального середовища металічними гофрованими мембранами 7. Внутрішні порожнини 6 і 10 заповнені кремній-органічною рідиною. Фланці 9 ущільнені прокладками 3. Вимірювальна різниця тисків діє на мембрани 7 і через рідину на мембрану тензоперетворювача, викликаючи зміну опору тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від вимірювального блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2.

Вимірювальні блоки витримують одностороннє перевантаження тиском:

- до 16 МПа – перетворювачі моделі 2450;

- до 25 МПа – перетворювачі моделі 5460;

- до 40 МПа – моделі 2464;

 

Для вимірювання гідростатичних тисків використовують перетворювачі “Сапфир-22ДГ-Вн” моделей 2520, 2530,2540, схема яких наведена нижче:

 

 

В електронному блоці вимірювальних перетворювачів типу “Сапфір-22” відбувається формування уніфікованого вихідного сигналу, пропорційного до значення тиску, розрідження чи різниці тисків, що вимірюється. Для настроювання вимірювальної схеми конкретної моделі перетворювача на відповідний діапазон (наприклад, в моделі 2430 “Сапфіру-22ДД” можливі 5 варіантів діапазонів вимірювання: 0 – 6,3 кПа, 0 – 10 кПа, 0 – 16 кПа, 0 – 25 кПа, 0 – 40 кПа) передбачені коректори ступінчастого 1–4 і плавного 5,6 настроювання “Діапазону” і “Нуля” вихідного сигналу (рис.1.).

Рис.1. Елементи настроювання вимірювального перетворювача.

Ступінчасте перенастроювання здійснюється зміною положень перемичок 1–4, а плавне – з допомогою багатообертових змінних опорів 5 і 6.

 

Порядок виконання роботи.

1. Ознайомитись з конструкцією досліджуваного перетворювача та зібрати систему вимірювання тиску в складі: задавача тиску і зразкового засобу для вимірювання тиску, блоку живлення перетворювача, промислового вторинного приладу та зразкового міліамперметра.

2. Розрахувати значення тисків при яких буде вестись перевірка перетворювача.

3. Задати розраховані значення тиску на вхід перетворювача, зробивши хід вверх та вниз, і визначити основну приведену похибку перетворювача.

4. Розрахувати новий діапазон вимірювання перетворювача.

5. Для мінімального і максимального значень тиску грубо встановити відповідні значення струму шляхом перемикання перемичок на платі перетворювача.

6. Точно виставити межі вимірювання перетворювача регулювальними резисторами.

7. Внести всі дані досліджень в протокол, замалювати схеми під’єднань, зробити висновок про придатність перетворювача для експлуатації

 

1. Перевірка вимірювального перетворювача “Сапфір 22” з допомогою вантажопоршневого манометра

 

Вимірювальний перетворювач ______________________________,

тип ______________________, модель ______. Клас точності ___. Діпазон вимірювань ___________Па, вихідний сигнал _____ мА, спосіб під’єднання до вторинного приладу: ___- провідний, № ___________.

Взірцевий манометр: ____________________, тип _________,

№ ___________.

Вторинний прилад:____________________________, № _____

 

 

Рис.2. Схема лабораторної установки.

 

Результати вимірювання до переградуювання (верхня межа вимірювання ________Па):

 

Pд	Івих Д, мА	Івих , мА	Δ	Івих , мА	Δ	Варіація абсолютна
Хід вверх		Хід вниз

 

Результати вимірювання після переградуювання (верхня межа вимірювання ________Па):

Pд	Івих Д, мА	Івих , мА	Δ	Івих , мА	Δ	Варіація абсолютна
Хід вверх		Хід вниз

Накреслити статичні характеристики до та після переградуювання.

Визначити максимальні зведені похибки вимірювальних перетворювачів.

Висновок: ___________________________________________ __________________________________________________________