Индукционные расходомеры. Принцип действия, область применения.

Индукционные расходомеры. Принцип действия индукционного расходомера (рис. 12.3) основан на явлении электромагнитной индукции. При прохождении электропроводящей жидкости (в том числе и водопроводной воды) через однородное магнитное поле в ней, как в движущемся проводнике, возникает электродвижущая сила, пропорциональная средней скорости потока.

Рис. 12.3. Схема индукционного расходомера.

1 - магнитопровод; 2 - трубопровод; 3 - электроды; 4 - измерительный прибор.

Индукционный расходомер имеет в своей конструкции электромагнит, полюса которого прикрепляются по обе стороны трубопровода. Напряжение, возникающее в жидкости, снимается электродами, располагаемыми перпендикулярно внешнему магнитному полю, и подается на измерительный прибор. Связь между напряжением и расходом воды устанавливается заводской тарировкой расходомера.

Индукционные расходомеры имеют ряд достоинств:

· результаты измерения не зависят от распределения скоростей в сечении;

· отсутствуют дополнительные гидравлические потери в трубопроводе;

· возможность применения для измерения загрязненной жидкости.

Выпускаемые отечественной промышленностью индукционные расходомеры ИР-1 и ИР-1М позволяют измерять расходы в трубопроводах диаметром до 0,3 м с точностью до 0,5 %.

Принцип действия

Измерение основано на законе Фарадея о электромагнитной индукции. Жидкость проходящая через индукционный расходомер является проводником движущимся в магнитном поле. Это поле создано двумя электромагнитами. При движении жидкости на электродах наводится ЭДС, пропорциональная средней скорости потока v, расстояние между электродами d (const) и электромагнитной индукции В (const) в соответствии с формулой: u = B х d х v

ЭДС наведенная в электродах, поступает в микропроцессорный преобразователь. Эта ЭДС не зависит от температуры, вязкости и проводимости жидкости, при условии, что проводимость имеет значение больше чем вышеуказанный минимум.

Электродвигательные ИМ.

В зависимости от типа регулирующего органа различают однооборотные, многооборотные, шаговые и постоянно вращающиеся ЭИМ.

Однооборотные с углом поворота выходного вала до 360° применяют обычно в приводе таких регулирующих органов, как заслонки, краны, и т.п.

Многооборотные используют для перемещения регулирующих органов в форме запорных вентилей, дросселей и задвижек. Выходной вал у них может совершать большое число оборотов и одновременно поступательно перемещать регулирующие органы.

Шаговые применяют для преобразования импульсных сигналов управления в фиксированный угол поворота, т.е. на каждый импульс механизм делает строго заданный угловой шаг.

У постоянно вращающихся крутящий момент от вала электродвигателя к регулирующему органу передается обычно через электромагнитную муфту. Направление и скорость вращения выходного вала муфты регулируют, изменяя ток возбуждения муфты

Основными техническими требованиями, предъявляемыми к ЭИМ, являются:

- статическая устойчивость и линейность механических характеристик во всем диапазоне изменения управления;

- линейная зависимость угловой скорости вращения ротора от величины управляющего сигнала во всем рабочем диапазоне;

- высокое быстродействие по отношению к динамическим параметрам объекта управления;

- большой пусковой момент;

- малая мощность управления при значительной механической мощности на валу электродвигателя;

- отсутствие самохода, т.е. малый остаточный вращающий момент при отсутствии сигнала управления;

- высокая надежность;

- малые габариты, размеры и масса;

- высокие эксплуатационные свойства (КПД, ресурс работы)

Билет 19

73. Правила преобразования структурных схем управления.

Следующие правила являются элементарно-преверяемыми свойствами структурных схем. Но на их основе можно любую, сколь угодно сложную структурную схему преобразовать и упростить до требуемого вида.

 

 Передаточные функции последовательно соединенных звеньев перемножаются.

 

U(p) X₁(p) X₂(p) X_k-1(p) Y(p)

……

 

X₁(p)=W₁(p)U(p);……. Y(p)=W_k(p)X_k-1(p).

 

Последовательно подставляем выходные сигналы, выражая их через входные:

 

поэтому:

(28)

 

 

 Передаточные функции параллельно соединенных звеньев складываются.

 

U(p)

….………… Y(p)

 

поэтому:

(29)

 

 

 Передаточная функция участка с обратной связью передаточная функция замкнутой системы.

Обозначим все сигналы:

U(p) e(p) Y (p) Y(p) =W(p)e(p); Y_ос(p) = W_ос(p)Y(p);

e(p)=U(p) -Y_oc(p) = U(p) -W_ос(p) Y(p);

(-/+) исключим е(p), выразим выход че-

Y_oc(p) рез вход: Y(p)=W(p)(U(p)-W_ос(p)Y(p);

Y(p)(1± W(p)W_ос(p))=W (p)U(p);

 

поэтому:

(30)

 

Знак плюс или минус зависит от того, отрицательная или положительная обратная связь имеется в замкнутой системе.

 

 

 Перенос узла через блок.

 

 

U(p) U(p) Y(p)

….………… Y_i(p)=W(p)U(p) …..

уз ел уз ел

 

 

Эти две схемы полностью эквивалентны, но в первой имеется множество блоков с одинаковой передаточной функцией, что неэкономно.

 

 

 Перенос внешнего воздействия вперед и назад через блок.

 

U(p)

 

U(p) e(p) Y (p) Y(p)

 

 

Y_oc(p)

 

Эти две структурные схемы полностью эквивалентны с точки зрения W_зс(p).

 

 

 

 Перенос места включения обратной связи.

 

 

U(p) e(p) Y(p) U(p) Y(p)

 

 

Y_oc(p)

 

 

Эти две структурные схемы полностью эквивалентны с точки зрения W_зс(p).