Воздушный групповой фильтр БВ-3101 (рис. 61) служит для предварительной очистки и окончательного удаления влаги воздуха, поступающего к пневматическим измерительным приборам и автоматам. Применение группового фильтра не исключает необходимости установки непосредственно перед прибором индивидуального фильтра окончательной (тонкой) очистки воздуха мод. 336 или блока фильтра со стабилизатором мод. 337 и 339, выпускаемых заводом «Калибр».
|
Групповой фильтр выполнен в виде полого цилиндра, разделенного на два отсека, образующие три ступени очистки воздуха. На входе фильтра установлены кран 1 для присоединения к сети и влаго-
отделитель 2 типа В41-13 с металлокерамическим фильтрующим элементом, задерживающим частицы пыли и механические примеси размером свыше 0,05 мм. Во влагоотделителе задерживается также основная часть влаги, находящейся в воздухе во взвешенном состоянии. Поступая в отстойник группового фильтра, поток воздуха резко изменяет скорость и направление движения, что способствует дальнейшему выпадению осадка. Во избежание захвата конденсата струей проходящего воздуха нижняя часть отстойника изолируется от остальной части фильтра отражателем 7. Для периодического удаления скопившегося конденсата служит кран 8.
Поглощение влаги, находящейся в воздухе в парообразном состоянии, осуществляется на второй ступени фильтра с помощью патрона, заполненного высокоэффективным адсорбентом—цеолитом 6. Емкость цеолитного поглотителя невелика. Поэтому, если в групповой фильтр поступает неосушенный воздух, то поглотитель быстро насыщается и не поглощает влагу. Установленный на верхней части фильтра индикатор влажности 4 позволяет судить по изменению цвета наполнителя о насыщении влагой цеолита, а следовательно, и о его работоспособности.
Предварительная очистка воздуха от механических примесей осуществляется иа последней ступени высокопроизводительным фильтрующим элементом б из ультратоикого стекловолокна. Для контроля давления воздуха на выходе из группового фильтра служит манометр 3.
Технические характеристики
Групповых воздушных фильтров БВ-3101-01 в БВ-3101-02
БВ-3101-01 БВ-3101-02 6 10
0,35—0,7 120 250
99,9
0,025 4000
М14Х1 М18Х1.8 31,2
»
Фильтры изготовляет по заказам московский завод «Калибр»
| Условный проход, мм....................................................................... Допускаемое давление иа входе, МПа.... Расход воздуха, л/мин....................................................................... Степень очистки воздуха, %, не менее.... Падение давлении в фильтре при давлении па входе 0,35 МПа и максимальном расходе, МПа Продолжительность работы фильтра, ч.... Присоединительная резьба иа входе и выходе по ГОСТ 9150—59 •...................................................................... Масса, кг.................................................................................................. |
Групповой фильтр устанавливают в непосредственной близости от обслуживаемых им приборов. Рабочее положение фильтра — вертикальное. При монтаже фильтра следует обеспечить свободный доступ к спускным кранам влагоотделителя и отстойника фильтра, а также возможность наблюдения за показаниями манометра и индикатора влажности. Участки воздухопровода от установки для осушки воздуха до группового фильтра и от группового фильтра до индивидуальных фильтров тонкой очистки необходимо монтировать с наклоном в сторону, противоположную направлению потока воздуха. Отводные патрубки следует располагать вверху основной магистрали. Такое расположение воздухопровода способствует сбору конденсата в отстойниках и предотвращает его распространение по магистрали. При эксплуатации воздушного группового фильтра слив конденсата из влагоотделителя и отстойника следует производить по мере его накопления, во не реже одного раза в смену.
|
| Рис. 83. Влагоотделитель тина B4I |
По мере насыщения влагой наполнитель второй ступени фильтра — цеолит следует заменить новым либо подвергнуть регенерации путем прокаливания при 200° С в течение 20 мин. Необходимость замены или регенерации наполнителя определяется по изменению цвета индикатора влажности.
Выпускают специальные индивидуальные фильтры, обладающие высокой эффективностью очистки воздуха. Принципиальная схема фильтра мод. 336 завода «Калибр» показана на рис. 62.
Воздух из сети после группового фильтра поступает во внутреннюю полость колпака 1 и далее через фильтрующую ткань 2 (ФПП-2 — фильтр профессора Петрякова) в выходной канал. Ткань ФПП обладает высокой эффективностью очистки, которая достигает 99,95%. Эта ткань обеспечивает фильтрацию частиц размером до 0,2 мкм. Под отражателем 3 образуется зона для сбора конденсата, который удаляют при ежедневном обслуживании через вентиль 4. Давление на вход фильтра составляет 0,3—0,6 МПа, наибольший расход 6 мя/ч, падение давления на фильтре 0,02 МПа.
Влагоотделители предназначены для предварительной очистки воздуха от масла, влаги и механических частиц. В пневматических измерительных системах для предварительной очистки воздуха используют влагоотделители типа В41 (рнс, 63, табл. 25).
Рис. 82. Схема индивидуального фильтра мод. 336 завода < Калибр»
|
Поток сжатого воздуха, подводимого от сети, проходя через щели крыльчатки 1, сообщающие воздуху движение по винтовой линии, попадает в прозрачный стакан 2. Мелкие частицы воды, находящиеся в потоке воздуха во взвешенном состоянии, под действием центробежных сил отбрасываются на стенки стакана и затем стекают вниз в зону для сбора конденсата, отделенную от остальной части стакана отражателем 4. Дальнейшая очистка воздуха от механических примесей происходит в металлокера.мическом фильтре 3.
25. Технические характеристики влагоотделителей типа B41
|
Конденсат из влагоотделителя удаляется под действием сжатого воздуха при открывании шарикового клапана 5. Вместе с конденсатом удаляются и механические примеси.
ВОЗДУХОПРОВОДЫ
Сжатый воздух к пневматическим измерительным приборам подается по медным (табл. 26) и поливинилхлоридным трубкам (табл. 27).
В медных трубах, подвергаемых перед монтажом отжигу, обра- вуется окалина, которую после придания трубе соответствующей формы необходимо удалить. Перед установкой трубы на прибор ее нужно тщательно продуть сжатым воздухом.
В качестве воздухопровода, соединяющего измерительную оснастку прибора с отсчетным прибором, лучше всего применять поливинил- хлоридные трубки (см. табл. 28), сочетающие гибкость с прочностью. При достаточной толщине стенки эти трубки могут быть использованы также на участке воздухопровода от стабилизатора давления до входного сопла.
При рноы до 1 МПа в качестве воздухопровода применяют медные трубы по ГОСТ 617—72. В технически обоснованных случаях эти
26. Трубы ыедные по ГОСТ 617—72 (тянутые и холоднокатаные)
|
27. Трубки поливинилхлоридные
|
трубы допускается также использовать при риом = 0,6—0,25 МПа. Трубки поливинилхлоридные по ТУ 120—68 применяют при рНОм = = 0,25 МПа.
Для соединений гибких воздухопроводов используют широкую номенклатуру концевых проходных и переходных штуцеров, угольников, тройников, крестовин, гаек и ниппелей по СТП-БВ-201—73 н- -г-СТП-БВ-227—73.
Прн назначении внутреннего диаметра воздухопровода на участке от источника питания до стабилизатора давления (для участков, находящихся под сетевым давлением) принимают нижнюю границу сетевого давления равной 0,32 МПа, а максимально допустимую скорости потока воздуха 15 м/с. Внутренние диаметры воздухопроводов, необходимых для питания одного или нескольких стабилизаторов давления мод. 335 и 337, работающих с наибольшим расходом воздуха, приведены в табл. 28.
Внутренний диаметр воздухопровода, соединяющего стабилизатор давления с входными соплами прибора, рекомендуется принимать равным 6 мм.
28. Внутренний диаметр воздухопровода, соединяющего источник питания и стабилизатор давления
|
Оптимальный диаметр отверстия воздухопровода измерительной камеры на участке входное сопло— измерительная оснастка dBH = 3 мм в случае применения входных сопл с d] < 1 мм или d„H= 4 мм при А ^ 1.2 мм.
Качество монтажа воздухопровода пневматического измерительного устройства определяют по отсутствию засорений и его герметичности. Все элементы воздухопровода, особенно после группового фильтра, должны быть тщательно очищены от окалины, стружки, масла и других загрязнений и продуты очищенным сжатым воздухом.
Герметичность воздухопровода на участке от компрессора до стабилизатора давления на работе пневматических измерительных устройств ие сказывается. Утечки в этом случае лишь увеличивают рас- код воздуха и в некоторой степени могут снизить давление перед стабилизатором. Негерыетичность воздухопровода на участке после стабилизатора давления недопустима. Она особенно опасна на участке после входных сопл. Утечки воздуха на этом участке воздухопровода оказывают такое же влияние на показания измерительного устройства, как соответствующее этой утечке увеличение измерительного зазора. Утечки через неплотности соединений воздухопроводов носят обычно переменный характер и поэтому не могут быть компенсированы соответствующей настройкой измерительных устройств.
Герметичность воздухопровода на участке стабилизатор давления—входные сопла—измерительная оснастка проверяют с помощью мыльной пены в местах возможных утечек (уплотнения в штуцерах, резьбовые соединения и т. д.) под максимальным рабочим давлением. С этой целью перекрывают отверстия выходных сопл (измерительных и противодавления), а с помощью стабилизатора давления устанавливают максимально допустимое для данного прибора рабочее давление. Для отсчетно-командиых устройств с сильфонами давление не должно превышать 0,2 МПа.
Возможен также другой способ проверки герметичности. К проверяемому участку присоединяют технический манометр с ценой деления 0,01 МПа класса 2,5.
При перекрытых отверстиях выходных сопл в измерительное устройство подается сжатый воздух под максимальным рабочим давлением. Перекрыв вход в измерительное устройство за стабилизатором давления, в течение Э мин ведут наблюдение за показанием манометра. Стрелка манометра при этом не должна перемещаться. Если обнаруживается падение давления, места утечки определяют с помощью мыльной пены.
Для сигнализации и блойЯровки в случае падения сетевого давления ниже допустимой границы служит реле давления на рвои до 1 МПа по ГОСТ 19486—74*.
ИНДУКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ
Индуктивные приборы отличаются высокой точностью, позволяют вести дистанционные измерения; сравнительно небольшие габаритные размеры индуктивных преобразователей позволяют создавать компактные измерительные устройства^ Наличие единого источника энергии (электрического тока) является существенным преимуществом перед пневматическими приборами, где требуется питание электрическим током и сжатым воздухом. Недостатки следующие: сравнительная сложность электрических элементов, требующих квалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации; необходимость надежной герметизации преобразователей.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
^В индуктивных приборах используют свойство катушки изменять свое реактивное сопротивление при изменении некоторых ее параметров, определяющих величину индуктивности L.I.
Для получения возможно большей индуктивности катушку, как правило, выполняют с магнитопроводом из ферромагнитного материала
Рис. 84. Схемы индуктивных преобразователей:
а — измеряемая величина вызывает изменение длины воздушного зазора; б — измеряемая величина вызывает изменение площади воздушного зазора; / — катушка преобразователя; 2 — магннтопровод; 3 — якорь преобразователя; 4 — пружина, создающая измерительное усилие; 6 — Контролируемая деталь
|
/)f»w)w>ihm >/>fo»m»»)mnhh а) ' б)
(рис. 64). Один из элементов магнитопровода (якорь) выполняют подвижным, и его положение относительно неподвижной части магнитопровода определяет величину изменения магнитного сопротивления цепи, а следовательно, и индуктивности катушки.
| деталь |
Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к соответствующему изменению ее полного сопротивления Z. Таким образом.
Рис. 65. Структурная схема индуктивного прибора:
ИП — индуктивный преобразователь; ИС — измерительная схема, преобразует сигнал ИП в удобный для дальнейших преобразований и измерений электрический параметр; ЭУ — электронный усилитель; ПУ — показывающее устройство; К — устройство для подачи команд; П — источник питания
если связать перемещение якоря с измеряемой величиной б при U = = const, то возникнет функциональная зависимость между б и электрическим параметром L[L= f (6)].
Устройство, которое преобразует линейные перемещения в электрический сигнал с помощью рассматриваемой выше катушки, называется индуктивным преобразователем.
Полная структурная схема индуктивного прибора представлена на рис. 65.
индуктивные преобразователи
Выражение для определения индуктивности катушки преобразователя имеет вид
4як>2
60,
|
где w — число витков катушки; 60, S„ — длина и площадь воздушного зазора между якорем и неподвижной частью магнитопровода; б*, Sj — длина магнитных линий и площадь сечения магнитопровода; (i0, — соответственно магнитная проницаемость воздуха и материала магнитопровода.
В применяемых в настоящее время индуктивных преобразователях! для линейных измерений индуктивность изменяют посредством изменения величины 60 (см. рис. 64, а) или площади S0 (см. рис. 64, б).
Характеристика индуктивного преобразователя с переменным аазором L = f (б) приведена на рис. 66, а, а преобразователя с переменной площадью — на рис. 66, б. Из рис, 66, а видно, что характеристика преобразователя с переменным зазором нелинейна, но позволяет получить высокочувствительную измерительную систему. Для повышения чувствительности преобразователя величину воздушного зазора следует уменьшать. Чтобы с заданной степенью точности можно было считать чувствительность преобразователя величиной постоянной, необходимо рабочий участок длиной Д6 = 6шах — 6rain преобразователя ограничивать допустимыми зазорами бшах и 6mln, причем минимальная величина воздушного зазора должна быть тем больше, чем больше диапазон изменения зазора в процессе измерения.
Чем меньше отношение -в—, тем меньше величина нелинейности 6„
характеристики преобразователя. Для получения более линейной зависимости без уменьшения величины Дб применяют индуктивные преобразователи, принцип действия которых показан на рис. 67, а. Преобразователь имеет две магнитные цепи с общим якорем. Под дей-
|
| ff О |
| а) |
L
О
S
|
б)
Рве. 66. Характеристики индуктивных преобразователей: а — с изменяющейся шириной воздушного чаэора; 6 с изменяющейся площадью воздушного зазора
| 7W/AVM Рис. 68. Схема дифференциального соленоидного преобразователя |
| 0— |
| -а |
О
ЗзаэО
а;
Рис. 67. Схемы индуктивных преобразователей: а — дифференциальный с изменяющимся воздушным зазором; б — дифференциальный с изменяющейся площадью воздушного зазора
ствием измеряемой величины оба зазора изменяются одинаково, но с различными знаками. Такой преобразователь называют дифференциальным.
Для дифференциальных преобразователей при нелинейности характеристики в 1% «0,15-1-0,20. При таком отношении диапазона
измерения и начального зазора нелинейность характеристики недифференциального преобразователя составит более 10%.
При соответствующем включении обеих катушек в измерительную схему (например, в соседние плечи мостовой схемы) дифференциальный преобразователь имеет примерно в 2 раза большую чувствительность по сравнению с недифференциальным, менее чувствителен к колебаниям окружающей температуры, питающего напряжения и его частоты. Поэтому дифференциальные преобразователи находят широкое применение в приборах для линейных измерений.
Индукцивные преобразователи с переменной площадью воздушного зазора имеют линейную характеристику L~ f (S0) (см. рис. 66, б), но невысокую чувствительность используются для измерения больших перемещений. Дифференциальная схема данного типа преобразователя (рис. 67, б) обладает аналогичными преимуществами.
Для измерения больших перемещений и построения малогабаритных преобразователей с высокой степенью линейности характеристик применяют дифференциальные преобразователи соленоидного типа (рис. 68). Преобразователь состоит из двух катушек, внутри которых помещен ферромагнитный сердечник (якорь). При перемещении якоря внутри катушек индуктивность их изменяется. Для повышения чувствительности катушки заключены в ферромагнитный экран.^Харак- теристика соленоидного преобразователя линейна, измерительное усилие незначительно.
Эти преобразователи питаются напряжением с частотой 5—10 кГц и позволяют конструировать приборы с ценой деления 0,02—50 мкм для измерения (0,001-т-6) мм.)
Для получения требуемой чувствительности особенно важно правильно выбрать магнитную цепь преобразователя.
Магнитные цепи индуктивных преобразователей должны обеспечивать следующие требования:
минимальную реакцию электромеханических сил на измерительный стержень;-
минимальную зависимость параметров от температуры; минимальные габариты магнитной системы; форму магнитной цепи, обеспечивающую наиболее простую технологию обработки и сборки и наиболее рациональное сочетание конструкции магнитной системы с конструкцией подвески измерительного стержня с подвижным якорем.,}
Этим требованиям наилучшим образом отвечают дифференциальные преобразователи.
{ Катушки преобразователя обычно питаются стабилизированным по частоте и амплитуде напряжением 1—10 В. Выбор значения частоты источника питания определяется необходимостью получения достаточной чувствительности и уменьшением динамических погрешностей измерений.]) Чувствительность преобразователя растет с увеличением частоты питающего напряжения, ио одновременно растут потери в сердечнике и, следовательно, активное сопротивление катушки преобразователя. При некоторой оптимальной частоте питания чувствительность преобразователя достигает своего максимума.
Существующие высокоточные приборы питаются напряжением с частотой 3—10 кГц.
Выбор материала для магнитных цепей индуктивных преобразователей определяется из условия минимальных потерь на гистерезис и вихревые токи. В качестве материала для магнитной цепи при питании преобразователя напряжением с частотой 50 Гц рекомендуется применять листовую кремниевую сталь марок 1311, 1411, 3413 ГОСТ 21427.0—75. Листовую сталь применяют для шихтованных сердечников Ш- или П-образных магнитопроводов. Для цилиндрических магнитопроводов применяют прутковую малоуглеродистую электротехническую сталь.
При повышенных частотах питания преобразователей применяют материалы, обладающие высокими удельными электрическими сопротивлениями: лотовой хромистый или молибденовый пермаллой или прессованные сердечники из окислов некоторых металлов, так называемые ферриты.
измерительные схемы
Измерительная схема индуктивного прибора должна обеспечить получение возможно более линейной зависимости тока или напряжения на выходе схемы от изменения сопротивления катушек преобразователя, минимальную погрешность от изменения питающего напряжения и температуры окружающей среды, влияния внешних магнитных и электрических полей.
Основными измерительными схемами индуктивных приборов для линейных измерений являются симметричные мостовые схемы переменного тока, работающие в режиме отклонений и в равновесном режиме. Наибольшей 'распространение " пЪлучили схемы первого типа (рис. 69, а).
Рис. 69. Измерительные схемы индуктивных приборов:
а — работающая в режиме отклонений; б — работающая в равновесном
режиме
|
Симметрию моста можно осуществить двояко: Z1= Z3 и Z2= Z4 (первый тип симметрии), где Z1 и Z3— полное сопротивление катушек дифференциального преобразователя; zBH — полное сопротивление показывающего прибора или входное сопротивление электронного усилителя, а такжеZl = Z2 и Z3= Z4 (второй тип симметрии), гдеZ1 и Z2 — полные сопротивления катушек преобразователя.
Мост с симметрией первого типа (Z1=Z3 и Z2=Z4) обеспечивает получение более линейной характеристики, благодаря чему даниая схема находит широкое применение в индуктивных приборах.
Схемы, работающие в равновесном режиме (рис. 69, б), нашли применение в индуктивных самописцах и реже в приборах активного контроля.
Сопротивления Z1 и Z3 являются полными сопротивлениями индуктивного дифференциального преобразователя. Величина напряжения разбаланса моста подается на усилитель У, а затем на исполнительный механизм (электродвигатель) Д, который перемещает движок реохорда /?2 + /?4 до тех пор, пока иа выходной диагонали моста напряжение не станет равным нулю. Положение движка реохорда определяет размер контролируемой детали.
Иногда с целью получения большей отдачи мощности от преобразователя для приборов с усилителем вместо активных сопротивлений используют дифференциальную реактивную катушку (рис. 70, а) либо первичную обмотку дифференциального трансформатора (рис. 70, б).
В том случае, когда измерительный мост состоит из двух катушек дифференциального преобразователя и двух чисто активных сопротивлений, напряжение разбаланса моста (измерительное напряжение) чаще всего не совпадает по фазе с напряжением его питания. Это приводит к появлению в нулевой зоне шкалы области неуравновешенного напряжения, которая уменьшает диапазон измерения прибора.
Специальной наладкой элементов измерительного моста можно добиться совпадения по фазе напряжения разбаланса моста и напряжения его питания. Это достигается (рис. 71) изменением переменного сопротивления R и начального зазора между магиитопроводом и яко-
дифференциальным трансформатором
Рис. 71. Схема включения дополнительного сопротивления для балаисиросии моста
|
рем преобразователя или изменением частоты питающего напряжения и переменного сопротивления R.
Первый способ компенсации применяют, когда измерительная схема индуктивного прибора питается напряжением промышленной частоты.
В качестве указывающих устройств в индуктивных приборах для линейных измерений используют микроамперметры имиллли- вольтметры магнитоэлектрической системы, которые через полупроводниковый выпрямитель соединяют с выходом усилителя или с измерительной диагональю моста. Выпрямитель ие должен значительно уменьшать чувствительность и диапазон измерения всего прибора. В существующих индуктивных приборах в качестве выпрямительных узлов применяют фазочувствительные выпрямители, которые реагируют на знак изменения измеряемой величины и удовлетворяют перечисленным выше требованиям.
ИНДУКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ, ВЫПУСКАЕМЫЕ ЗАВОДОМ «КАЛИБР»
Завод «Калибр» выпускает ряд индуктивных приборов для линейных измерений в лабораторных и цеховых условиях, в которые входит несколько модификаций доказывающих устройств (табл. 29) и индуктивных преобразователей ' абл. 30). Эти приборы могут быть использованы для построения средств активного контроля, а также для их поверки.
На рис. 72 приведена блок-схема прибора мод. 214. Эта схема унифицирована и используется при построении приборов мод. 212 и 217. Катушки индуктивного дифференциального преобразователя ИП и две обмотки измерительного трансформатора Тр образуют мостовую схему.
