Одеський державний інститут вимірювальної техніки

Білоцерківська філія

Спеціальність 5.05100102- електротеплотехнічні вимірювання

 

 

РОБОЧИЙ ЗОШИТ

Для виконання лабораторних занять

 

З дисципліни: Вимірювання витрат, рівня

 

Курс

 

 

 

 

Студента__________________________________

Курсу_________ Групи____________

Залікова оцінка____________

Підпис викладача_____________

М.Біла Церква

Лабораторне заняття №1

Тема:-«Вимірювання витрати дифманометрами- витратомірами з вихідними сигналами комплексної взаємної індуктивності»

Мета заняття

1.1. Вивчити методику вимірювання витрат методом змінного перепаду тиску

1.2. Вивчення конструкції та принципу дії дифманометрів витратомірів

1.2. Вивчення конструкції та принципу дії вторинного приладу КСД-2

1.3. Провести вимірювання витрат вимірювальним комплектом, використовуючи лабораторний стенд

1.4 Зобразити і дослідити графік залежності об’ємної витрати рідини від величини перепаду тиску на звужуючому пристрої

Прилади та обладнання

2.1 Дифманометр витратомір ДМ 3583 М

2.2 Вторинний прилад КСД-2

2.3 Лабораторний стенд

Загальні відомості

Серед усіх різновидів дифманометрів особливо широкого призначення у промисловості набули мембранні дифманометри типу ДМ з диференційно-трансформаторною передачею показів, які не мають шкали.

На рисунку 3.1 зображено будову приладу дифманометра ДМ-3583М.

 

Рисунок 3.1- Будова дифманометру ДМ-3585 М

Чутливий елемент дифманометру – мембранний блок, що складається з двох (а інколи чотирьох) мембранних коробок 4 та 7, які вкручені своїми основами в перетинку 6. Внутрішні порожнини мембранних коробок, які сполучаються між собою, заповнюються через ніпель 20 водним розчином етиленгліколю і після цього ніпель заварюється. Перетинка 6 разом з двома кришками 3 та 19, між якими вона затискається за допомогою муфти 5, утворює дві порожнини – нижню та верхню. В першу подається тиск Р1 через штуцер 2, а в другу – тиск Р2 через штуцер 21. Під дією перепаду тиску нижня мембранна коробка стискається і частина рідини перетікає у верхню коробку, визиваючи переміщення верхньої мембрани та з’єднаного з нею осердя 11, який рухається всередині діамагнітної поділяючої трубки 18. Ззовні останньої знаходиться котушка 17 перетворювача, закріплена на траверсі 10, яка захищена від випадкових ударів щитками 8. Котушка 17 захищена екраном, що складається з нерухомого корпуса 16 та рухомого ковпачка 15, переміщенням якого досягається мінімальна нелінійність вихідної характеристики, після чого ковпачок фіксується гвинтами 12. На ковпачку зверху закріплені змінний 14 та постійний 13 опори розподілювача, що забезпечує отримання стандартного вихідного сигналу. Зверху котушка 17 з опорами закрита ковпачком 9, на якому кріпиться штепсельний роз’єм. Дифманометр забезпечений урівнюючим клапаном 24, клапаном 1 та верхнім отвором біля поділяючої трубки (закритим пробкою 22 з гумовим ущільнюючим кільцем 23), що призначений для випускання повітря при заповненні дифманометра рідиною.

При випадковому однобічному перевантаженні мембранного блоку він не пошкоджується, оскільки здійснюється повне перетікання рідини з мембранної коробки, що знаходиться під тиском, в іншу коробку, а її мембрани складаючись по профілю притискаються одна до одної. Цим виправдовується складність пристрою мембранного блоку. Окрім того, верхню мембранну коробку роблять в декілька разів жорсткішою, ніж нижню і цим значно зменшують вплив температури на переміщення осердя. Для переходу на іншу границю вимірювання необхідно замінити весь мембранний блок. Мембрани виготовляються з дисперсійно-затвердіваючих сплавів 36НХТЮ, 40КХНМ з належною термічною обробкою і з’єднуються шовним роликовим зварюванням.

Дифманометри типу ДМ-3583М виготовляються на тиск до 16 МПа та на усі границі вимірювання за нормальним рядом від 1,6 до 630 кПа. Їх клас точності 1,0 та 1,5. Аналогічні дифманометри типу ДМ на іншому заводі виготовляються для тиску до 6,3; 25 та 63 МПа.

Вторинним приладом, працюючим в комплекті з дифманометром використовується прилад КСД-2

Прилад типу КСД-2 з диференційно трансформаторною вимірювальною схемою відноситься до приладів системи ГСП. Він може використовуватися для автоматичного контроля і регулювання неелектричних величин тиску, рівня, витрат і т.д. Прилади працюють в комплекті з взаємо замінними приладами, перетворюючими вимірюєму неелектричну величину в вихідний електричний параметр- комплексну взаємну індуктивність мають стандартні вихідні сигнали 0-10; 10-0-10 мГн.

Основні елементи диференціально-трансформаторної передачі показів дифманометра типу ДМ на вторинний прилад – два ідентичних індуктивних перетворювача, з яких один П1 є на дифманометрі ДМ, а інший П2 – у вторинному приладі КСД-2. Кожен перетворювач має осердя, що переміщується всередині індуктивної котушки, яка складається з двох обмоток: первинної, що живиться змінним струмом напругою 24 В та частотою 50 Гц від обмотки силового трансформатора підсилювача, і вторинної, дві секції якої ввімкнені назустріч.

 

Рисунок 3.2 Принципова схема диференційно-трансформаторної передачі показів дифманометра ДМ.

Як первинні, так і вторинні обмотки обох перетворювачів з’єднані між собою. При положенні осердь всередині котушок, електрорушійні сили Е1 та Е2, що індукуються у вторинних перетворювачах П1 і П2 будуть дорівнювати нулю. При будь-якому відхиленні осердя дифманометра від цього положення внаслідок зміни взаємних індуктивностей МВ та МЗ між первинною та верхньою та нижньою частинами вторинної обмотки на виході первинної обмотки буде виникати ЕРС Е1, значення і фаза якої буде залежати від величини та напрямку переміщення осердя. Виникаюча при цьому різниця напруг Е1 - Е2 посилюється підсилювачем та приводить у дію реверсивний двигун РД, що переміщує стрілку або перо вторинного приладу та осердя перетворювача П2 доки він не займе точно таке ж положення, що і осердя дифманометра. Тоді ЕРС Е2 стане рівною Е1, напруга на вході та виході підсилювача буде відсутнім і система займе нове положення рівноваги.

Номінальне значення взаємної індуктивності між первинною обмоткою та вихідним колом при ΔРМАХ дорівнює 10мГ. По причині неможливості виготовлення строго ідентичних індуктивних котушок до їх вторинних обмоток під`єднані дільники, які складаються зі змінних R1 і R1` та постійних R2 і R2` резисторів, які дозволяють при налагодженні змінювати верхню границю Е1 на ± 25% та Е2 на ±15% та забезпечити взаємозамінність перетворювачів. Для корегування нулю по шкалі вторинних приладів типів КСФ2, КВД-1 та КПД-1 призначена обмотка ДО і змінний резистор R3. Резистор R4 і конденсатор С4 утворюють фазозсуваючий ланцюг, а конденсатори С3, С3`, С3`` створюють резонансний контур, сприяючий зростанню струму основної частоти.

Диференціально-трансформаторна передача складніше індуктивної, але її велика перевага у тому, що тертя у вторинному приладі не впливає на покази, оскільки реверсивний двигун завжди його здолає. Розбалансування осердь у перетворювачах П1 і П2 залежить лише від порогу чутливості підсилювача. Перетворювач П1 має три модифікації ДТП-1, ДТП-2 та ДТП-3 з номінальним робочим ходом осердя з середнього положення 1,6; 2,5; та 4 мм відповідно.

Перетворювач П2 у вторинного приладу має одну модифікацію ДТП-4 з тим же номінальним ходом, що і ДТП-3. Перетворювач ДТП-4 – окрім резисторів R1` і R2` має ще й обмотку ДО і резистор R3 для корегування нуля.

Раніше перетворювачі ДМ випускались без опорів R1, R2, R1` і R2`, а для корегування нуля використовувалась третя котушка з осердям, що регулюється. Такі дифманометри не взаємозамінні. Крім того, в них мембранний блок заповнювався дистильованою водою, яка замерзала при низьких температурах та виводила прибор з ладу. В дифманометрах ДМ-3583М ці недоліки видалені. В більш ранніх конструкціях кришки, між якими затискалась перетинка, що розділяла мембранні коробки, стягувались болтами і в верхній кришці закріплювались трубки з запірними й вирівнюючими вентилями. В ДМ-3583М цих трубок немає, а кришки стягуються різьбовою муфтою. Ці мембранні дифманометри в експлуатації виявились більш зручними та надійними приладами.

Література та посібики

1 Гаузнер С.И., Кивилис С.С., Осокина А.П., Павловський А. Н. Измерение массы, объема и плотности. – М.: Издательство стандартов,1992.

2. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. – М.: Энергия,1979.

3. Преображенський В.П. Теплотехнические измерения температуры. – М.: Издательство стандартов,1970.

4. Цейтлин В.Г. Техника измерений расхода и количества жидкостей, газов и паров. – М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете министров СССР,1968.

5 Контрольні питання

5.1. Фізична суть вимірювання витрат по методу змінного перепаду тиску

5.2 Основні типи звужуючих пристроїв

5.3 Класифікація витратомірів зміннного перепаду тику.

5.3. Конструкція і принцип роботи витратомірів змінного перепаду тиску типу ДМ

5.4. Область використання витратомірів змінного перепаду тиску.

5.5 Конструкція і принцип дії вторинного приладу типу КСД

5.6 Методи повірки вимірювального комплекту

Відповіді на контрольні запитання

Порядок виконання завдання

6.1 Вивчити конструкцію і принцип дії дифманометрів

6.2 Вивчити конструкцію і принцип дії вторинного приладу типу КСД-2

6.2 Підключити вторинний прилад до лабораторного стенду

6.3 Задопомогою диференціально-трансформаторного перетворювача стенду створюємо перепад тиску, відповідаючий вимірюваній витраті рідини

6.4 Знімаємо покази з вторинного приладу.

6.5 Результати вимірювань заносимо до таблиці

6.6 На основі результатів вимірювання будуємо графік залежності об’ємних витрат рідини Q в ід перепаду тиску ∆ Р на звужуючому пристрої.

6.7 Зробити висновок про роботу.

6.8 Ознайомити викладача з результатами вимірювань