«КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ О.М. Епанчинцева, П.Б. Ковальчук МЕТРОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Лабораторный практикум Часть вторая КЕМЕРОВО 2000 2 УД К: 389.1 Печатается по решению ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

О.М. Епанчинцева, П.Б. Ковальчук

МЕТРОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Лабораторный практикум

Часть вторая

КЕМЕРОВО 2000

2 УД К: 389.1 Печатается по решению Редакционно-издательского Совета Кемеровского Технологического Института Пищевой Промышленности Рецензенты:

Доцент кафедры АТП Московского государственного университета пищевых производств М. Ю. Никитушкина;

Главный метролог Кемеровского центра стандартизации, метрологии и сертификации А. И. Ромашкин.

Метрология и технологические измерения: Лабораторный практикум. Часть вторая / О. М. Епанчинцева, П. Б. Ковальчук. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности – Кемерово.103с., ISBN 5-89289-088- Учебное пособие предназначено для студентов дневного и заочного обучения специальности 21.02. “Автоматизация технологических процессов и производств” M У 50(03) Кемеровский технологический институт ISBN 5-89289-088- пищевой промышленности

СОДЕРЖАНИЕ

Поверка и градуировка приборов и преобразователей для измерения давления Лабораторная работа № 11. Изучение устройства и поверка норми- рующего преобразователя Ш- Лабораторная работа № 12. Изучение устройства и поверка маномет- ров с трубчатой пружиной Лабораторная работа № 13. Изучение устройства и поверка прибора ПВ 10.1Э Лабораторная работа № 14. Изучение устройства и поверка прибора ПКР- Лабораторная работа № 15. Изучение устройства и поверка преобразо- вателя давления 13ДД Лабораторная работа № 16. Изучение устройства и поверка преобразо- вателя давления «Сапфир»

Лабораторная работа № 17. Изучение устройства и поверка преобразо- вателя давления МС-П Изучение устройства и поверка преобразователей Лабораторная работа № 18. Изучение устройства и поверка электроп- невматического преобразователя ЭПП Лабораторная работа № 19. Изучение устройства и поверка пневмо- электрического преобразователя ПЭ-55М Изучение устройства и поверка приборов специального назначения Лабораторная работа № 20. Изучение устройства и поверка буйкового уровнемера УБ-П Лабораторная работа № 21. Изучение устройства и поверка рН-метра Лабораторная работа № 22. Изучение устройства и проведение гра- дуировки фотоколориметров Лица, впервые приступившие к лабораторной работе должны получить инструктаж по ТБ при работе с электроустановками и с приборами, находящимися под давлением. Включение и выключение аппаратуры на стенде должно производиться только под контролем преподавателя или персонала лаборатории. К обязательным условиям безопасной работы в лаборатории относятся наличие в лаборатории средств безопасности, которые включают аптечку, огнетушитель, одеяло или накидку с негорючей пропиткой, телефона и адресов ближайших пунктов скорой помощи 1. Название лабораторной работы 2. Приборы и принадлежности 3. Цель лабораторной работы 4. Схема лабораторной установки 5. Таблица, куда заносятся экспериментальные данные 6. Протокол поверки Изучение устройства и поверка нормирующего преобразователя Ш- Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой поверки преобразователя нормирующего Ш-71.

Приборы и принадлежности:

1) преобразователь нормирующий Ш-71,класса точности 0. 2) лабораторный ампервольтметр М207, класса точности 0.2 или цифровой вольтметр В7- Для измерения технологических параметров в настоящее время широкое применение находят вторичные измерительные приборы и измерительные комплексы с унифицированными входными сигналами. Обмен информацией между различными устройствами ГСП осуществляется, в основном, при помощи унифицированных сигналов связи.

Для обеспечения информационной совместимости применяются измерительные преобразователи.

Измерительные преобразователи предназначены для преобразования:

1) механических выходных сигналов датчиков (силы, перемещения) в унифицированные промежуточные сигналы. Такие датчики получили большое распространение, поскольку большинство датчиков для измерения таких распространенных технологических параметров, как давление, уровень и расход имеют механический выходной сигнал. Промежуточные преобразователи этой группы составляют с датчиком одно устройство 2) преобразования неунифицированных электрических сигналов датчиков (электрического сопротивления, ЭДС) в унифицированные электрические сигналы. Такие преобразователи называются нормирующими. Введение нормирующих преобразователей позволяет сочетать различные первичные преобразователи технологических параметров с микропроцессорными системами. Серийно выпускаются нормирующие преобразователи для совместной работы:

с термопреобразователями сопротивления НП-СЛ, ПТ-ТС, Ш-71, Ши др.;

с термоэлектрическими преобразователями: НП-ТЛ, ПТ-ТП, Ш-72,Ш-78;

с тензорезисторными преобразователями ПА-1,Ш-74;

с реостатными преобразователями НП-Р1, Ш-73.

3) преобразования унифицированных пневматических сигналов в унифицированные электрические и наоборот. Оптимальное решение задачи может быть достигнуто в результате сочетания электронных и пневматических средств контроля и регулирования. Такое сочетание позволяет использовать преимущества как электронной (быстродействие, удобство передачи сигналов), так и пневматической аппаратуры (высокая надежность, хорошие динамические качества) и дает возможность применять ЭВМ для управления такими технологическими процессами, на нижнем уровне иерархии которых по условиям эксплуатации можно применить только пневматические датчики и приборы.

Наиболее широко в системах измерения температуры с унифицированными токовыми сигналами применяются нормирующие преобразователи Ш-71 и Ш-72.

Измерительные преобразователи Ш-71 предназначены для преобразования сигналов термопреобразователей сопротивления в унифицированный сигнал постоянного тока 0…5 мА или напряжения постоянного тока 0….10В.

Упрощенная принципиальная электрическая схема нормирующего преобразователя для преобразования Rт в унифицированный сигнал постоянного тока 0..5 мА представлена на рис.11.1.

Преобразователь выполнен по статической автокомпенсационной схеме и состоит из:

измерительного моста МИ, представляющего собой мост из манганиновых резисторов R1, R2, R3 и термопреобразователя сопротивления;

усилителя УС с токовым выходом Iвых.;

устройства отрицательной обратной связи, включающего усилитель УОС и резистор Roc.

Неуравновешенный измерительный мост предназначен для преобразования изменения сопротивления Rт в напряжение постоянного тока Uм, снимаемого с моста a-b, которое сравнивается с напряжением обратной связи Uос Сигнал разбаланса U=Uм-Uос усиливается усилителем с токовым выходом Iвых., который поступает во внешнюю сеть Rн и в усилитель обратной связи УОС.

Токи на выходе и на входе УОС строго пропорциональны между собой и поэтому напряжение сигнала обратной связи U ос = I ос Rос = кос Rос I вых, где Кос – коэффициент передачи (усиления) Для усилителя Ус можно записать:

откуда:

где К – коэффициент передачи преобразователя.

При большом коэффициенте передачи усиления (Ку ) коэффициент передачи преобразователя Таким образом, стабильность преобразователя определяется постоянством Кос и Roc. Для регистрации номинального значения тока в данной работе используется цифровой измерительный вольтметр В7-35 (см. приложение 1).

Преобразователи периодически должны подвергаться поверке, в ходе которой определяется основная погрешность НП посредством сравнения показаний образцового прибора, включенного на выходе НП, с расчетным значением выходного сигнала. Схема поверки НП приведена на рис. 11.2.

Суммарная погрешность приборов, контролирующих входные и выходные сигналы, не должна превышать 1/3 допускаемой погрешности.

Перед поверкой преобразователь должен быть включен в течение 30 мин.

для прогрева.

Основная погрешность проверяется при значениях выходного сигнала 0, 20,40,60,80 и 100% предела изменения выходного сигнала.

За основную приведенную погрешность принимается выраженная в процентах наибольшая ( по абсолютному значению) разность между действительными значениями А выходного сигнала, измеренным при прямом и обратном ходе входного сигнала, и расчетным значениям А (табл.11.1) входного сигнала:

Вариация выходного сигнала определяется как наибольшая по абсолютному значению разность выходных сигналов, полученная при подходе к одному и тому же значению входного сигнала при увеличении или при уменьшении выходного сигнала. Вариация определяется при тех же значениях выходного сигнала, что и основная погрешность.

1. Собрать схему поверки согласно рис.11. 2. Установить в соответствии с табл.11.1 сопротивление, соответствующие 20% верхнего предела измерения преобразователя изменением сопротивления магазина Р4833 декадными переключателями. Записать в таблицу протокола поверки показания образцового прибора.

3. Повторить измерения при значениях выходного сигнала 40,60,80 и 100% предела изменения при прямом и обратном ходе. Результаты измерений записать в таблицу 11.2.

4. Определить для каждой точки измерения абсолютную погрешность и вариации.

5. Вычислить по данным таблицы наибольшее значение основной приведенной погрешности и вариации.

6. Результаты поверки оформить в виде протокола по прилагаемому образцу. Сделать вывод о пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Поверки преобразователя класса точности типа С пределами измерений от _до_ Преобразователь поверялся приборами типа_ Класс точности Заданное значе- Расчетное Действительное Погрешность пре- Вариание сопротивле- значение вы- значение вых. сиг- образователя I, ция В, образователя, Ом нала Iрас, мА Заключение: прибор годен (не годен) к эксплуатации.

Дата поверки Подпись Тип термопреобраПредел измерения С Входного сигнала Ом зователя сопротивления, обозначение

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Каково назначение нормирующих преобразователей?

2. Для чего приведена унификация промежуточных сигналов?

3. Устройство нормирующего преобразователя Ш-71.

4. Объяснить назначение элементов в схеме проверки преобразователя.

5. Порядок поверки преобразователя.

6. Как определяется расчетное значение выходного сигнала преобразователя?

Как определить основную приведенную погрешность преобразователя и вариацию?

Поверка манометров с трубчатой пружиной Цель работы: Ознакомиться с устройством и принципом действия грузопоршневого и трубчато-пружинного манометров. Освоить методику поверки манометра.

Приборы и принадлежности:

1) грузопоршневой манометр типа MП -60с классом точности 0.05, 2) манометр образцовый класс точности 0.1, 3) манометр рабочий с классом точности 0.4, 4) набор измерительных грузов.

Давление является одним из важнейших параметров технологических процессов. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. За единицу давления в международной системе единиц (СИ) принят Паскаль (ПА). Однако до настоящего времени используют такие внесистемные единицы: кгс/см2, мм вод.ст., мм рт.ст. и бар. Между этими единицами и Паскалем имеют место следующие соотношения: 1 кгс/см2 = 98066,5 Па; 1 мм вод.ст. = 9,80665 Па;

1 мм рт.ст. = 133,322 Па, 1 бар. = 105 Па.

В промышленной практике измерения давления и разности давлений широкое применение получили деформационные (с упругим чувствительным элементом) приборы. В этих приборах давление определяется по деформации упругих чувствительных элементов или по развиваемой ими силе, которые преобразуются с помощью передаточных механизмов в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора. В качестве упругих элементов используются трубчатые пружины, мембраны, мембранные коробки и сильфоны.

Манометры с трубчатой пружиной – один из наиболее распространенных видов деформационных приборов (рис.12. 1).

Чувствительным элементом манометра является трубчатая пружина, представляющая собой трубку 1 овального или эллиптического сечения, изогнутую в виде дуги окружности с центральным углом 180-270 0. Открытым концом трубка 1 через ниппель 7 присоединяется к источнику измеряемого давления.

Свободный (запаянный) конец трубки 1 через тягу 2 поворачивает зубчатый сектор 3 и находящуюся с ним в зацеплении шестерню 4. Вместе с шестерней поворачивается закрепленная на ней стрелка 5, перемещающаяся вдоль шкалы Манометры должны подвергаться периодической поверке, особенно пружинные приборы, изменения показаний которых наиболее часты. В эксплуатационных и лабораторных условиях манометры поверяют следующими тремя способами:

Поверка нулевой точки Поверка рабочей точки При этом две первые поверки производят непосредственно на рабочем месте с помощью трехходового крана (рис.12. 2).

Рисунок 12.2 Схемы проверки нулевой и рабочих точек манометра с помощью трехходового крана. Положения трехходового крана: 1 - рабочее; 2 - поверка нулевой точки;

3 - поверка рабочей точки, 4 - продувка импульсной линии.

Поверка нулевой точки манометра состоит в отключении его от импульсной линии и соединении его с атмосферой. Невозвращение стрелки к нулю указывает на неисправность прибора. Рабочая точка поверяется путем сравнения показаний рабочего и образцового манометров при подключении обоих к импульсной линии.

Полная поверка осуществляется в лаборатории на поверочном прессе или поршневом манометре (рис.12.3) после снятия манометра с рабочего места.

Рисунок 12.3. Гидравлическая схема манометра грузопоршневого MП-60:

1 - измерительная система: 1.1 - измерительный поршень; 1.2 - тарелка; 1.3 - измерительные грузы; 2 - масляный насос; 3 - уравнительный масляный бак; 4,5 - манометрические гнезда; 6,7 - вентили манометрических гнезд; 8 - вентиль уравнительного масляного бака; 9 - вентиль измерительной системы; 10,11 - образцовый и поверяемый манометры соответственно.

Принцип действия поршневого манометра основан на уравновешивании сил, создаваемых с одной стороны измеряемым давлением, а с другой – грузами, действующими на поршень, помещенный в цилиндр.

Масляный насос 2 засасывает масло из уравнительного масляного бака 3 и нагнетает его в гидравлическую систему манометра.

Под действием давления, созданного масляным насосом 2, измерительный поршень 1.1 вместе с грузами 1.3 поднимается на высоту, отмеченную на указателе положения тарелки 1.2.

В измерительной системе 1 манометра эталонное давление с помощью измерительного поршня 1.1, нагруженного соответствующей массой грузов 1.3.

Во время проведения измерений для устранения вредных сил трения поршня о стенки цилиндрического канала измерительный поршень вместе с грузами необходимо вручную привести во вращение с угловой скоростью 20-60 об/мин.

Запорные вентили 6,7,8 и 9 служат для отсечки ветви гидравлической системы в зависимости от потребностей.

Перед началом работы внимательно ознакомиться с конструкцией поршневого манометра, получить у преподавателя задания на поверку и подготовить протокол проверки Поверка рабочего манометра с помощью грузов 1. Открыть на один оборот вентили 6,7,8,9 (смотри рис12.3). Рукоятку масляного насоса 2 провернуть против часовой стрелки до упора и занести показания в таблицу.

2. Перекрыть вентили 7 и 8 и установить на тарелку 1.2 груз, соответствующий первой оцифрованной точке шкалы прибора.

3. Рукоятку масляного насоса 2 медленно поворачивать вправо до тех пор, пока не всплывет тарелка 1.2 с грузом и метка на боковой поверхности тарелки не совпадет со средней (белой) меткой на указателе положения. При давлении, близком к уравновешенному, рукой привести тарелку 1.2 вместе с грузами 1. во вращательное движение со скоростью 20-60 об/мин до полного совпадения меток. Снять показания поверяемого манометра и занести их в таблицу.

4. Произвести поверку прибора при увеличении давления с помощью измерительных грузов (прямой ход) и при уменьшении (обратный ход) до нуля. Результаты занести в таблицу 12. 1.

грузо- ряемого маномет- грешность метра, прямом ратном прямом ратном ВНИМАНИЕ !

Перед установкой нового дополнительного груза на тарелку во время поверки следует закрыть вентиль 9 измерительной системы 1, после чего осторожно поставить груз на тарелку и снова открыть вентиль 9 !

Перед снятием груза с тарелки вращением рукоятки масляного насоса 2 уменьшить давление до следующей поверяемой отметки, после чего убрать груз.

Для поверки последующих отметок шкалы добавляют соответствующее количество грузов и снова считывают показания. Это делают на всех оцифрованных отметках шкалы при увеличении давления до максимального деления шкалы (прямой ход) и при уменьшении давления до нуля (обратный ход) а) Определить абсолютную погрешность по формуле = P PД где Р - показания поверяемого прибора, кПа (кгс/см2);

РД - действительное значение измеряемой величины кПа (кгс/см2) б) Вычислить приведенную погрешность манометра, где ХN – диапазон измерения поверяемого манометра, кПа (кгс/см2).

в) Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности показаний поверяемого прибора находят по формуле п = где К - класс точности поверяемого прибор;

Абсолютную величину вариации можно определить как b = м б где б - среднее значение абсолютной погрешности при прямом ходе;

м - среднее значение абсолютной погрешности при обратном ходе Поверка с помощью образцового манометра.

Прежде чем приступить к поверке, необходимо рассчитать, сколько делений образцового прибора соответствует поверяемой отметке рабочего прибора, и занести эти данные в табл.12. 1. Открыть на один оборот вентили 6,7,8,9 (смотри рис.12.3). Рукоятку масляного насоса 2 провернуть против часовой стрелки до упора.

2. Перекрыть вентили 8,9, 3. Вращая рукоятку масляного насоса 2 по часовой стрелке, создать в системе давление, соответствующее первому значению действительного давления из табл.12.2. по шкале образцового прибора 10.

4. Произвести проверку рабочего манометра на всех оцифрованных отметках при увеличении (прямой ход) и уменьшении (обратный ход) давления. Результат занести в табл.12.2.

В каждой поверяемой точке отсчет показаний по образцовому прибору производится после легкого постукивания по корпусу манометра.

По окончании работы с манометром необходимо выполнить следующие операции:

• Открыть на один оборот вентили 8,9 (смотри рис.12.3). Рукоятку масляного насоса 2 провернуть против часовой стрелки до упора.

• Рукоятку масляного насоса 2 повернуть по часовой стрелке до упора.

а) Определить абсолютную погрешность по формуле = P PД где Р - показания поверяемого прибора, кПа (кгс/см2);

РД - показания образцового прибора, кПа(кгс/см2).

б) Вычислить приведенную погрешность манометра, = где ХN – диапазон измерения поверяемого манометра, кПа (кгс/см2) в) Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности показаний поверяемого прибора находят по формуле п = где К- класс точности поверяемого прибора;

Р мах- верхний предел измерения.

Абсолютную величину вариации можно определить как b = м б где б- среднее значение абсолютной погрешности при прямом ходе м - среднее значение абсолютной погрешности при обратном ходе Во время эксплуатации грузопоршневого манометра необходимо соблюдать осторожность в связи с созданием высокого давления масла в гидравлической системе прибора.

Особенно необходимо соблюдать следующие указания:

перед каждым снятием измерительных грузов следует снизить давление в гидравлической системе до нуля, поворачивая рукоятку масляного насоса до тех пор, пока измерительный поршень 1.1 не опустится в исходное положение;

перед каждым открытием запорных клапанов 6,7,8 и 9 следует снизить давление до нуля;

рукоятку масляного насоса следует поворачивать медленно и плавно, а после ощущения легкого сопротивления перестать поворачивать;

запрещается вынимать испытываемые манометры из манометрических гнезд.

Отчет о работе должен содержать принципиальную схему поршневого манометра (рис.12.3) и протокол проверки манометра с трубчатой пружиной, выполнение по следующей форме:

Проверки манометра с трубчатой пружиной _, пределы измерения _, класс точности _, температура при проверке _, Манометр поверялся приборами типа _ класс точности _.

Результаты поверки 1. Наибольшая разность показаний _ 2. Величина максимальной приведенной погрешности _ 3. Положение стрелки прибора при давлении, равному нулю:

до поверки, после поверки_ Заключение Дата поверки_ Подпись ового ние при- давлебора ния

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. В каких единицах измеряется давление?

2. Какие существуют способы измерения давления?

3. Как выбрать шкалу манометра (верхний предел) измерения для измерения постоянного и переменного давления?

4. Каково назначение спиральной пружины в передаточном механизме манометра с трубчатой пружиной?

5. Какие способы поверки манометров с трубчатой пружиной наиболее часто используются в промышленных условиях?

6. Какие причины вызывают появление дополнительной погрешности деформационные манометры?

7. Манометрические пружины имеют различные размеры сечения и различные первоначальные углы закручивания. Коэффициент преобразования какой из трубчатых пружин будет наибольшим?

Поверка приборов контроля пневматических самопишущих ПВ 10.1Э Цель работы: Изучение устройства и принципа действия приборов контроля пневматических самопишущих типа ПВ 10.1Э. Освоение методики его поверки.

Приборы и принадлежности:

1) Пневматический вторичный прибор типа ПВ 10.1Э класса точности 1.0;

2) Образцовые манометры типа МО;

3) Пневмотрубки;

4) Задатчик управления типа II Приборы контроля пневматические с электрическим приводом диаграммы входят в систему приборов и регуляторов СТАРТ.

Приборы контроля работают совместно с пневматическими датчиками и другими устройствами, выдающие унифицированные аналоговые сигналы в пределах от 0,2 до 1,0 кгс/см2. (0.02-0.1 МПа).

ПВ 10.1Э - прибор для непрерывной записи и показания величины регулируемого параметра, указания положения контрольной точки и величины давления на исполнительном механизме.

Диапазон аналоговых сигналов, подаваемых на вход, составляет 0.020. МПа (0.2-1.0 кгс/см2). В приборах ПВ-10.1Э давление задатчика изменяется в пределах 0.020.1 МПа (от 0,2 до 1,0 кгс/см2) Предел допускаемой основной погрешности по шкале ±1.0% от номинального диапазона входного сигнала Принципиальная схема пневматического прибора типа ПВ представлена на рис.13.1.

Действие прибора основано на компенсационном методе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от изменения входного давления, уравновешивается усилием пружины обратной связи, натяжение которой определяет положение указателя прибора.

Рисунок 13.1. Принципиальная схема пневматического прибора ПВ.

Сжатый воздух от источника питания через постоянный дроссель 1 подается к соплу 5 и силовому элементу 10.

При изменении контролируемого параметра Рвх приемной сильфон 3, перемещая рычаг 4, изменяет зазор между неподвижным соплом 5 и заслонкой 6, закрепленной на конце рычага 4.

Если заслонка прикрывает сопло, давление в линии на силовой элемент увеличивается, мембрана выгибается, отводя рычаг 8, к концу которого прикреплена лавсановая нить 14. Перемещение нити через ролики 11 и 13 вызывает растяжение пружины обратной связи 7, соединенной с нижним концом рычага При увеличении значения контролируемого параметра рычаг 8 перемещается вправо, нить, растягивая пружину, тянет вверх закрепленный на ней указатель параметра 12, пружина 7 отводит рычаг 4 и заслонку 6 от сопла 5 почти в исходное положение. Таким образом, усилие, развиваемое приемным сильфоном 3, компенсируется усилием пружины обратной связи 7, определяющей ход указателя 12.

При уменьшении входного сигнала Р вх верхний конец рычага 8 перемещается влево и указатель опускается.

Рычаги 4 и 8 крепятся к кронштейнам при помощи пластинчатых пружин Так как прибор предназначен для регистрации унифицированного, пневматического сигнала в диапазоне от 20 до 100 кПа, в нем предусмотрены корректор нуля и узел регулировки диапазона шкалы прибора.

Нулевое значение указателя, соответствующее значению пневмосигнала 20 кПа, устанавливается выведенным на лицевую панель корректором нуля, воздействующим на начальное натяжение нити через промежуточный ролик 11.

Конечное значение указателя, соответствующее максимальному значению пневмосигнала (100 кПа), настраивается изменением числа витков пружины обратной связи 7. При этом изменяется жесткость пружины, т.е. одному и тому же перемещению указателя 12 соответствует разное усилие обратной связи, компенсирующее входное усилие. Это изменяет диапазон измерения прибора, который должен быть равен 100 мм (размах шкалы) при изменении входного сигнала от 20 до 100 кПа.

Поверка пневматических приборов предусматривает поверку погрешности на всех оцифрованных точках при прямом и обратном ходе, оценку заходов за нуль и максимум, качество записи, скорость диаграммной ленты.

Для вторичных приборов с встроенной станцией управления (например, типа ПВ 10.1Э) необходимо проверить работоспособность станции управления и герметичность каналов.

Станция управления обеспечивает возможность трехрежимного ведения процесса: ручного управления, автоматического регулирования и автоматического программного регулирования. Станция управления включает задатчик и переключатель, состоящий из кнопочного пульта и механизма клапанов. Задатчик выполнен из аналоговой пневматической техники УСЭППА.

Узел задатчика предназначен для установки задания (контрольной точки) при автоматическом регулировании и изменения положения клапана исполнительного механизма при ручном управлении.

Узел задатчика состоит из следующих элементов: задатчика, усилителя мощности, нерегулируемого пневмосопротивления и фильтра. Непосредственно задатчик закреплен на передней стенке прибора, усилитель, пневмосопротивление и фильтр закреплены на кронштейне прибора.

Установка задания производится с помощью настроечного винта ручкой на передней панели прибора.

Перед началом работы необходимо ознакомиться с конструкцией и принципом работы пневматического прибора, мерами безопасности.

Поверку прибора ПВ10.1Э производят при включенных кнопках переключателей Р и АП При давлении 0.02 МПа (0.2 кгс/см2) перья и стрелка прибора устанавливаются на начальной отметке шкалы с допустимым отклонением ±1.0% 1. Собрать схему поверки согласно рис.13. 2.

2. Установить питание Рпит =1,4 кгс/см2, которое контролируется манометром М2.

3. Задатчиком 31 установить по образцовому манометру М1 входное давление Рвх=0,2 кгс/см2. При этом стрелка на пневматическом приборе должна установиться на 0. Если этого не произошло, произвести корректировку нуля Рисунок 13.2. Схема поверки вторичного прибора ПВ.

4. Задатчиком 31 установить по образцовому манометру М2 давление Рвх=1,0 кгс/см2.

Стрелка на приборе ПВ должна установиться на 100%. При отклонении произвести корректировку.

5. Затем вернуться на нулевую позицию и произвести поверку на всех оцифрованных точках. При этом задатчиком 31 изменяем давление до тех пор, пока стрелка не установится на поверяемую отметку по шкале прибора. Выходной сигнал снимается с манометра М1.

6. После 3-5 минут выдержки на верхнем пределе измерения провести поверку при обратном ходе. Результаты поверки занести в таблицу 1 протокола поверки.

7. По известным формулам рассчитать абсолютную и приведенную погрешности, вариацию в абсолютном и относительном выражении. В результате проведенной работы сделать заключение о годности прибора.

Отчет о работе должен содержать схему поверки пневматического прибора ПВ и протокол поверки, выполненный по следующей форме.

поверки вторичного пневматического прибора типа_ пределы измерения_кл. точности_ поверка производилась образцовый прибором класс точности 1. Наибольшая разность показаний_ 2. Величина основной максимальной приведенной погрешности 3. Максимальная вариация ЗАКЛЮЧЕНИЕ: прибор годен (не годен) к эксплуатации Подпись Дата поверки_

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Устройство пневматического вторичного прибора ПВ.

2. В чем суть компенсационного метода измерения в данном приборе?

3. Принцип работы вторичного пневматического прибора.

4. Что включает в себя поверка пневматических вторичных приборов?

5. Как производится установка начального и конечного значения шкалы прибора? Порядок поверки пневматического прибора.

6. Как определяется расчетное значение выходного сигнала?

7. Что включает в себя протокол поверки?

Расчетное значение Ртаб кгс/см Давление (усл.ед) Действительное значение Р1,кгс/см пр. ход Давление (усл.ед.) Действительное значение Р2, кгс/см обр.ход Абсолютная погрешность Р1, кгс/см пр. ход Абсолютная погрешность Р2, кгс/см обр.ход Вариация В1 кгс/см Поверка прибора контроля пневматического регистрирующего Цель работы: Изучение конструкции и принципа действия прибора контроля пневматического регистрирующего типа ПКР.2. Освоение методики его поверки.

Приборы и принадлежности:

1) Прибор контроля пневматический регистрирующий типа ПКР2 класса точности 1.0;

2) образцовые манометры типа МО;

3) пневмотрубки;

4) задатчик управления Приборы контроля пневматические регистрирующие типа ПКР.1 предназначены для непрерывной регистрации на вертикально расположенной ленточной диаграмме показаний одного параметра; ПКР.2-двух параметров, изменение которых преобразовано в изменение давления воздуха от 0,2-1 кгс\см. Эти приборы отличаются высокой эксплуатационной надежностью. Конструкция приборов ПКР (в отличие от всех других пневматических приборов) позволяет устанавливать их «впритык в один ряд без переходных рамок (единый вырез в щите для всего ряда приборов).

Регистрация измеряемых величин - одна из важнейших функций автоматического регистрирующего прибора. Запись значений величин во времени в ходе всего технологического процесса является объективным документом, характеризующим процесс всех изменяемых параметров. Например: режим тепловой обработки продукта.

Принципиальная схема прибора контроля пневматического регистрирующего типа ПКР представлена на рис.14.1.

Входной сигнал поступает в приемный элемент - сильфон 8. Усилие развиваемое сильфоном, передается на рычаг 3, который поворачиваясь вокруг своей опоры, прикрывает сопло 2 пропорционально величине входного сигнала.

Изменение входного сигнала вызывает изменение зазора между соплом и рычагом, что приводит к изменению давления в линии сопла, а следовательно и в полости цилиндра 7 пневматического сервомеханизма.

Изменения давления в цилиндре вызывает перемещение поршня 6, уплотненного манжетой мембраной 5, которое преобразуется с помощью реечной передачи во вращательное движение входного вала. На валу жестко закреплен шкив, приводящий в движение посредством тросика 1 каретку с указателем и с пишущим устройством. Перемещение поршня будет продолжаться до тех пор, пока создаваемый натяжением пружин обратной связи момент не уравновесит момент, создаваемый сильфоном. Настройка нуля осуществляется с помощью пружины 9, а диапазон - с помощью пружины обратной связи 4. Для сглаживания автоколебаний в линии сопла могут быть установлены пневмоемкости. Конструкция пневматических приборов ПКР могут отличаться компактностью, высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками.

Рисунок 14.1. Принципиальная схема прибора ПКР Перед началом работы необходимо ознакомиться с конструкцией и принципом работы прибора ПКР2, мерами безопасности. Подготовить протокол поверки.

1. Собрать схему поверки согласно рис.14. 2. Установить питание Рпит=1,4 кгс\см.2 которое контролируется манометром М1.

3. Задатчиком 31 установить по образцовому манометру М2 входное давление Рвх=0,2 кгс/см.2 При этом стрелка прибора ПКР2 должна установиться на нулевую отметку шкалы. При необходимости провести корректировку.

4. Произвести поверку прибора по всем оцифрованным точкам шкалы. Задатчиком 31 изменяем давление до тех пор, пока стрелка на приборе ПКР2 не установиться на поверяемую отметку. Давление снимается с манометра М2.

Поверку произвести при прямом и обратном ходе.

5. Аналогично произвести поверку второй шкалы прибора ПКР2. Результаты занести в таблицу 1 протокола поверки.

6. По известным формулам рассчитать погрешности и вариацию прибора и дать заключение и годности.

Отчет должен содержать схему поверки прибора ПКР.2. и протокол поверки, выполняемый по следующей форме.

поверки вторичного пневматического прибора типа_ пределы измерения_кл. точности_ поверка производилась образцовым прибором_кл.точности _ Результаты поверки Наибольшая разность показаний: 1 шкалы _ Величина максимальной приведенной погрешности в % Наибольшая вариация % 1 шкалы _ ЗАКЛЮЧЕНИЕ: прибор годен (не годен) к эксплуатации Подпись_ Дата поверки_ кгс\см. Действительное значение Р кгс/см пр. ход Действительное значение Р кгс/см обр.ход Абсолютная погрешность Р кгс/см Абсолютная погрешность Р кгс/см Вариация В1 кгс/см Действительное значение Р3, кгс/см пр. ход Действительное значение Р кгс/см обр.ход Абсолютная погрешность Р кгс/см пр. ход Абсолютная погрешность Р кгс/см обр. ход Вариация В2 кгс/см

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Устройство прибора контроля пневматического регистрирующего типа ПКР.

2. Принцип работы прибора.

3. Для чего необходима регистрация измеряемых величин?

4. Каков диапазон изменения выходных сигналов?

5. Как произвести установку нуля и диапазона измерения?

6. Приведите порядок поверки прибора.

7. Как рассчитать основные погрешности прибора?

8. Что такое вариация в абсолютном и относительном выражении?

Поверка измерительного преобразователя 13ДД Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой поверки измерительного преобразователя разности давления пневматического 13ДД11.

Приборы и принадлежности:

1) измерительный преобразователь разности давления пневматический типа 13ДД11 класса точности 1.0;

2) образцовые манометры типа МО;

3) панель дистанционного управления;

4) задатчик управления типа П1099.

Преобразователи измерительные разности давления пневматические 13 ДД11 (в дальнейшем - преобразователи) предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров различных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического выходного сигнала о передаче давления, расходе жидкостей и газов, а также уровне жидкости. Верхний предел измерений перепадов давления от 16 до 160 МПа (от 160 до 1600кгс/см2 ). При изменении перепада давления от нуля до предельного номинального значения выходной сигнал изменяется от 0,02 до 0,1 МПа (от 0,2 до 1,0 кгс/см2 ).

Давление питания преобразователя 0,14±014 МПа (1,4±0,14кгс/см2 ).

Преобразователи обеспечивают передачу выходного сигнала по пневматической линии связи внутренним диаметром 4мм на расстояние 150м или внутренним диаметром 6мм на расстояние до 300м по трассе.

Преобразователь состоит из пневмопреобразователя и измерительного блока. Принцип действия преобразователя основан на пневматической силовой компенсации.

Принципиальная схема преобразователя представлена на рис.15.1.

Под воздействии разности давления (перепада) подводимых к камерам «+»

и «-» на двухмембранном чувствительном элементе измерительного блока возникает пропорциональное перепаду давления усилие.

Преобразователь состоит из измерительного блока и пневмосилового передающего преобразователя. Измерительный блок преобразователя - мембранный УЧЭ (упругий чувствительный элемент), состоящий из двух мембран 3 и 7, причем профиль подушки 5 полностью совпадает с профилем прилегающей к поверхности подушки мембраны. Блок зажат между двумя фланцами 4 и 6 и образует между ними две камеры -"плюсовую"(справа) и " минусовую." (слева).

Связь УЧЭ с рычагом вывода 1 осуществляется шарнирно. Основание рычажного вывода вварено в мембранный блок.

Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сильфона обратной связи 2 вдоль рычага 1. Перестройка преобразователя с одного предела измерения на другой производится заменой сильфона ОС. Возможность перестройки преобразователя ограничена диаметром мембранного блока, в связи с чем преобразователи 13ДД выпускаются нескольких модификаций.

Ряд преобразователей 13ДД снабжены специальным вентильным блоком вместо обычных двух запорных и одного уравнительного вентиля. Вентильный блок крепится непосредственно к измерительному блоку дифманометра.

Рисунок 15.1: Измерительный преобразователь разности давления 13ДД11.

Схема принципиальная: 1-рычаг; 5-камера управления; 3,7-мембрана;; 2-сильфон; - пружина корректора нуля;

Под воздействием измеряемого усилия рычаг 1 поворачивается на небольшой угол и перемещает заслонку относительно сопла. В случае приближения заслонки к соплу давление в камере управления пневмореле возрастает. Это давление является выходным сигналом преобразователя. Одновременно оно поступает в сильфон обратной связи 2, который создает момент на рычаге 1, компенсирующий момент от изменения перепада давления.

Пружина корректора нуля 8 предназначена для установки начального значения выходного сигнала, равного 0,02 МПа(0,2 кгс/см2 ).

Пневматические преобразователи давления должны подвергаться периодической поверке (1 раз в год). При поверке выполняются следующие операции:

1. Внешний осмотр. Поверяемый прибор не должен иметь повреждений и дефектов, ухудшающих внешний вид и препятствующих его применению.

2. Установка выходного сигнала 0,02 МПа при отсутствии измеряемого давления.

3. Поверка герметичности узла чувствительного элемента измерительного блока.

4. Определение основной погрешности и вариации.

Образцовые приборы при проведении поверки должны иметь класс точности не ниже 0,16.

Прибор считается годным к эксплуатации, если основная погрешность и вариация выходного сигнала не превышает класса точности прибора.

Схема поверки представлена на рис. 15. Питание 13ДД11 осуществляется от задатчика 4. В камеру (+) от задатчика 4 подается сжатый воздух, давление которого контролируется образцовым манометром 2 типа МО. Камера (-) 13ДД11 через открытый вентиль сообщается с атмосферой. Таким образом, на измерительном блоке создается перепад давлений Р=Р1 –Рб. Питание 13 ДД11 осуществляется от панели через редуктор 5.

Давление на выходе 13 ДД 11 контролируется по образцовому манометру 3 типа МО.

Основную погрешность 13ДД11, выраженную в % от предельного номинального перепада давления определяют по формуле где Sд- действительное значение выходного сигнала, Мпа Sр –расчетное значение выходного сигнала, Мпа Вариацию выходного сигнала определяют как наибольшую разность между значениями выходного сигнала, соответствующие одному и тому же значению перепада давления и полученными при прямом и обратном ходе. Вариация не должна быть больше абсолютной величины предела допускаемой основной погрешности.

Так как шкала образцового манометра МО выражена в условных единицах, то для точного контроля Р значения Р необходимо пересчитывать в условные единицы по формуле P = P пред. где Р-расчетное значение перепада, соответствующее поверяемой отметке в условных единицах (делениях) Р-расчетное значение перепада, соответствующее поверяемой отметке в МПа Рпред.-предел измерения образцового манометра в условных единицах (делениях) Рпред- предел измерения образцового манометра в МПа Рисунок 15.2. Схема поверки преобразователя 13ДД 1-преобразователь; 2,3-образцовые манометры; 4-задатчик управления; 5- редуктор; В1уравнительный вентиль; В2,В3- соединительные вентили.

Поверка преобразователя производится вначале при плавно возрастающем значении измеряемого давления, а затем, после выдержки на верхнем пределе измерений не менее 5 мин., при плавно убывающем значении измеряемого давления. Поверка прибора производится путем установки по образцовому прибору номинального значения измеряемой величины и измерения по другому образцовому прибору выходного сигнала преобразователя.

Основная погрешность определяется посредством сравнения действительных значений выходного сигнала с расчетными значениями.

Расчетные значения выходных сигналов Sр для номинального перепада давления можно также определять по формуле, если величины определены в кгс/см2.: S р = 0.2 + 0.8 (15.1) где Sр - расчетное значение выходного сигнала, кгс/см Р - заданное номинальное значение перепада давления, кгс/см2 ;

Рмах –предельный номинальный перепад давления, кгс/см2.

1.Определить по (15.1) расчетные значения выходного сигнала для измеряемого перепада давления, соответствующего 20, 40, 60, 80 и 100 % верхнего предела измерений и записать их в таблицу протокола поверки.

2.Собрать схему поверки согласно рис.15.2, для чего:

а) подключить давление питания к преобразователю 1;

б) подключить на выход преобразователя образцовый манометр 3;

в) к плюсовой камере при помощи соединительного вентиля В2 подключить задатчик переменной перепада давления г) минусовая камера сообщается с атмосферой вентилем В3.

3.Редуктором 5 установить давление в линии питания преобразователя 1,4+_0,14 кгс/см2 (0,14+_0,014 МПа).

4.Открыть уравнительный вентиль В1 и проверить выходной сигнал, соответствующий нулевому значению измеряемого перепада давления. Если оно отличается от значения 0,2 кгс/см2, установить это значение корректором нуля.

После установки нуля закрыть вентиль.

5.Установить по образцовому манометру 2 с помощью задатчика 4 давления, соответствующее 20% верхнего предела измерения преобразователя и записать в таблицу протокола поверки показание образцового манометра 3.

6.Повторить измерения при значении измеряемого давления 40, 60, 80 и 100% верхнего предела измерения.

7.После 5-минутной выдержки на верхнем пределе измерения повторить измерения при обратном ходе.

8.Определить для каждой точки измерения абсолютную погрешность S и вариацию В.

9.Вычислить по данным таблицы:

а) наибольшее значение основной приведенной погрешности преобразователя по формуле:

где Smax– наибольшее значение абсолютной погрешности по данным таблицы (.кгс/см2) б) наибольшее значение вариации величин выходных сигналов в относительном выражении по формуле:

По результатам проведенной работы дать заключение о годности преобразователя к работе, мотивировав его результатами поверки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Устройство измерительного преобразователя 13 ДД 11.

2. Каким образом осуществляется установка начального значения выходного сигнала? Какова его величина?

3. Каким образом производится настройка преобразователя на заданный предел измерения?

4. Объяснить назначение элементов в схеме поверки преобразователя.

5. Порядок поверки преобразователя.

6. Как определяется расчетное значение выходного сигнала преобразователя?

7. Как определить основную приведенную погрешность преобразователя и вариацию?

Поверки преобразователя-_ Предел измерения_класс точности Образцовые приборы класса точности Номинальное Расчетное зна- Действительное значение выходного Погрешность преобразовате- Вариация дов давления Р го сигнала Sр деде- Число лений Наибольшее значение основной приведенной погрешности ВЫВОД! Прибор годен (не годен) к дальнейшей эксплуатации.

Дата поверки………………подпись……………… Изучение устройства и поверка преобразователя «Сапфир-22 ДИ»

Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой проверки измерительного преобразователя давления «Сапфир-22 ДИ».

Приборы и принадлежности:

1) Измерительный преобразователь давления «Сапфир-22 ДИ» класса точности 0.5;

2) грузопоршневой манометр:

3) лабораторный ампервольтметр М 2007,.класса точности 0,2 или цифровой измерительный вольтметр В7- Преобразователи давления этого типа служат: для измерения абсолютного давления («Сапфир-22 ДА»); измерения избыточного давления («Сапфир- ДИ»); измерения вакуума («Сапфир-22 ДВ»); измерения давления разряжения и давления вакуума («Сапфир-22 ДИВ»).

Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления автоматическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления абсолютного, гидростатического, разряжения, разности давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи разности давлений могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа, а преобразователи гидростатического давления для преобразования значений уровня жидкости в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи разности давлений при работе с блоком извлечения корня БИК-1 могут использоваться для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом методом переменного перепада давления.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП. Они предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами центрального контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0…5мА или 0..20мА или 4..20мА постоянного тока.

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока.

Измеряемый параметр подаётся в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Схема преобразователя Сапфир-22 ДИ представлена на рис.16.1.

Рисунок 16.1. Схема преобразователя Сапфир-22 ДИ Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремнеивыми плёночными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединённая с металлической мембраной тензопреобразователя.

Структура однополоскового тензорезистора приведена на рис 16.2.

1- тензорезистор, 2- защитное покрытие, 3- металлизированные токоведущие дорожки, 4упругий элемент преобразователя (сапфировая мембрана) Тензорезисторы можно располагать на мембране так, что при деформации они будут иметь по знаку разные приращения сопротивления. Это позволяет создавать мостовые схемы, в каждое из плеч которых включены тензорезистоR ры с соответствующим значением Мембранный тензопреобразователь 3 размещён внутри основания 9. Внутренняя полость тензопреобразователя 4 заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному контуру к основанию 9. Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой. Измеряемое давление подаётся в камеру фланца 5, который уплотнён прокладкой 8.

Измеряемое давление воздействует на мембрану 6 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя вызывая её прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передаётся от измерительного блока 1 по проводам через гермовывод 2.

Для регистрации номинального значения тока в данной работе используется цифровой измерительный вольтметр В7- Измерительные преобразователи давления должны подвергаться периодической проверке. Проверка производится путём установки заданного значения давления по образцовому прибору на выходе преобразователя, измерения по другому образцовому прибору и сравнения его с расчетным значением выходного токового сигнала.

При проведении проверки выполняются следующие операции:

1. внешний осмотр;

2. опробование герметичности;

3. определение основной погрешности и вариации выходного сигнала.

При опробовании проверяют работоспособность преобразователя и функционирования корректора нуля. Работоспособность преобразователя проверяют, плавно изменяя измеряемое давление от нижнего предельного значения до верхнего. При этом выходной сигнал должен плавно изменяться в диапазоне изменения выходного сигнала.

Функционирование корректора нуля проверяют, задав любое значение измеряемого давления. При вращении корректора сначала по часовой стрелке, а затем против должно наблюдаться соответствующее изменение выходного сигнала в сторону уменьшения и увеличения.

Определение герметичности преобразователей «Сапфир-22 ДИ» производят при подаче в измерительную камеру избыточного давления, равному верхнему пределу измерения. Преобразователь считают герметичным, если 3 минуты выдержки под давлением в течение последних 2 минут не наблюдается изменение выходного сигнала.

Основную погрешность преобразователей давления определяют не менее чем на пяти значениях измеряемой величины, в том числе при значениях измеряемой величины, соответствующих нижнему и верхнему предельным значениям выходного сигнала с расчётными значениями.

Расчетные значения выходных сигналов Iрасч определяют по формуле:

где Р и Рмах – соответственно, заданное и максимальное (верхний предел измерения) значение давления;

Iмах – верхнее предельное номинальное значение выходного сигнала, мА.

1. Определить по (16.1) расчётные значения выходного сигнала для измеряемого давления, соответствующего 20, 40, 60, 80 и 100% верхнего предела измерений и записать их в таблицу протокола поверки.

2. Подготовить к работе грузопоршневой манометр.

3. Собрать схему проверки согласно рис.16.2.

4. Установить на тарелке грузопоршневого манометра груз, соответствующий 20% верхнего предела измерения преобразователя. Закрыть вентиль масляного бака.

5. Рукоятку масляного насоса медленно поворачивать вправо до тех пор, пока не всплывёт тарелка с грузом и метка на боковой поверхности не совпадёт с белой меткой на указателе положения. При давлении близком к уравновешенному, рукой привести тарелку вместе с грузами во вращательное движение до полного совпадения меток.

6. Записать в таблицу протокола поверки показание образцового амперI вольтметра I д = д где R2=200 Ом, Iд и Uд – действительные значения силы тока и напряжения.

7. Повторить измерения при значении измеряемого давления 40, 60, 80 и 100% верхнего предела измерения 8. После 3-минутной задержки на верхнем пределе измерения повторить измерения при обратном ходе.

9. Определить для каждой точки измерения абсолютную погрешность и вариацию.

10. Вычислить по данным таблицы наибольшее значение основной приведённой погрешности и вариации по известным формулам. За нормирующее значение преобразователей принимается диапазон изменения выходного сигнала.

11. По результатам проведённой работы дать заключение о годности преобразователя к работе, мотивировав его результатами проверки.

поверки преобразователя _ пределы измерения _класс точности преобразователь поверялся с помощью приборов (типа и класс точности) Заданное зна- Расчётное зна- Действительное зна- Абсолютная Погреш- Вариация чение давле- чение выходно- чение вых. сигнала ность преобразователя В мА Наибольшее значение основной приведённой погрешности_ Наибольшее значение вариации Вывод: прибор годен (не годен) к дальнейшей эксплуатации.

Дата поверки _ Подпись

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Устройство измерительного преобразователя «САПФИР-22 ДИ».

2. Что такое КСН - структура?

3. Объясните назначение элементов в схеме поверки преобразователя.

4. Порядок поверки преобразователя.

5. Как определяется расчетное значение выходного сигнала преобразователя?

6. Как определить основную приведенную погрешность преобразователя и вариацию?

7. Каково отношение между абсолютным, избыточным, атмосферным и вакуумметрическим давлением?

8. Каково соотношение между единицами измерения давления кгс см и мПа ?

Поверка преобразователя давления МС-П Цель работы: Изучение устройства и принципа действия работы преобразователя давления МС-П1 и освоение методики его поверки Приборы и принадлежности:

1) преобразователь МС-П1, класса точности 1.0;

2) манометр ГПМ типа МТ-60;

3) образцовые манометры типа МО;

4) набор грузов (4 кг);

5) пневмотрубки.

Преобразователи давления измерительные с пневматическим выходным сигналом входят в общий комплекс унифицированной системы взаимозаменяемых компенсационных преобразователей ГСП. Преобразователи давления измерительные предназначены для непрерывного преобразования давления (абсолютного, избыточного или вакуумметрического) в пропорциональный пневматический сигнал дистанционной передачи. Преобразователи используют в комплекте со вторичными приборами, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного пневматического сигнала 0.2 –1кгс/см2 (ГОСТ 9468-60) Преобразователи построены по блочному принципу. Основным блоком преобразователя давления является пневмосиловой преобразователь. Пневмосиловой преобразователь предназначен для непрерывного преобразования усилия, развиваемого чувствительным элементом преобразователя, в стандартный пневматический выходной сигнал и может использоваться в различных преобразователях, в которых изменение измеряемого параметра может быть преобразовано в изменение силы. Пневмосиловой преобразователь может быть использован также в виде самостоятельного изделия.

Принцип действия пневмопреобразователей основан на пневматической силовой компенсации.

Измеряемое давление преобразуется на чувствительном элементе измерительного блока, в пропорциональное усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением сжатого воздуха в сильфоне обратной связи. Это давление является выходным сигналом преобразователя. Принципиальная схема МС-П1 представлена на рис. 17.1.

Измерительные блоки преобразователей унифицированы и отличаются друг от друга только элементами или расположением чувствительного элемента.

В манометре сильфонном типа МС-П12 узел чувствительного элемента непосредственно воздействует на Т-образный рычаг 1 преобразователя. Усилие, передаваемое на пневмосиловой преобразователь, пропорционально произведению эффективной площади сильфона на воздействующее на него давление.

Усилие, с которым измерительный блок воздействует на пневмосиловой преобразователь, создает давление, вызывающее незначительное перемещение рычажной системы передаточного механизма и связанной с рычагом 1 заслонки 8 относительно неподвижного сопла.5. Возникший в линии сопла сигнал управляет давлением, поступающим с пневмореле 7 в сильфон обратной связи Пневмосиловой преобразователь состоит из следующих основных элементов: передаточного механизма, сильфона обратной связи, индикатора рассогласования и пневмореле.

Усилие передается рычагу 2 через подвижную опору 4. Передаточный механизм обеспечивает изменение передаточного отношения в 10 раз.

Рисунок 17.1 Пневматическая принципиальная схема преобразователя МС-П 1,2 - рычаги передаточного механизма; 3 - пружина корректора нуля; 4 - подвижная опора; – сопло; 6 - сильфон обратной связи; 7 – пневмореле; 8 - заслонка; 9 – демпфер; 10 - чувствительный элемент; 11 - винт.

Сильфон обратной связи 6 жестко закреплен на колодке и присоединен к Г-образному рычагу 2.

Индикатор рассогласования выполнен по системе сопло-заслонка. Заслонка 8 закреплена на Т-образном рычаге. При нормальной работе заслонка 8 перемещается вместе с рычагом относительно неподвижного сопла 5. При перегрузках заслонка плотно закрывает отверстие сопла и остается неподвижной при дальнейшем перемещении Т-образного рычага пневмосилового преобразователя.

Пневмореле 7 прикреплено к плате передаточного механизма. Воздух питания поступает в камеру пневмореле. При повышении или понижении давления в линии сопла повышается или понижается давление воздуха в камерах пневмореле. Воздух под этим давлением поступает в сильфон обратной связи и является выходным сигналом преобразователя. Для устранения автоколебаний предусмотрен жидкостный демпфер 9. В демпфере используют кремнийорганическую жидкость или демпферное масло ДС-1.

В пневмосиловом преобразователе имеется корректор нуля, предназначенный для установки требуемого значения выходного сигнала. Корректировка осуществляется вращением винта 11.

Перед началом работы внимательно ознакомиться с конструкцией преобразователя давления, методами безопасности и подготовить протокол поверки 1. Собрать схему поверки (рис.17.2). Подключить питание Рпит=1. кгс/см2.

2. Произвести коррекцию нуля.(Ризб=0, Р=0.2). При помощи штурвала создается давление, которое контролируется манометром М1, поверка прибора осуществляется в пяти точках 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, при прямом и обратом ходе. Выходной сигнал снимается с манометра М3. Результаты занести в таблицу 1.

3. Произвести поверку прибора с помощью, с помощью измерительных грузов также при прямом и обратном ходе.

ВНИМАНИЕ: При обратном ходе перед снятием груза с тарелки необходимо уменьшить давление до следующей поверяемой отметки, после чего убрать груз. Результаты занести в таблицу протокола поверки.

4. Обработка результатов измерений:

а) найти расчетное значение выходного сигнала:

где Р - значение измеряемого давления, кгс/см2, Рмах - верхний предел измерения прибора, кгс/см2, б) определить абсолютную погрешность прибора по формуле где Р, Р расч. - соответственно показания поверяемого прибора и расчетное значение давления, кгс/см2, в) вычислить приведенную погрешность прибора где Р - абсолютная погрешность, кгс/см2, ХN- диапазон измерения, кгс/см2, г) рассчитать вариацию В в относительном выражении по формуле где Р1, Р2- соответственно показания прибора при прямом и обратном ходе, кгс/см2, ХN –диапазон измерения поверяемого прибора, кгс/см Примечание При работе с приборами, находящимися под давлением необходимо соблюдать следующие указания:

перед каждым снятием измерительных грузов следует снизить давление в гидравлической системе до нуля, поворачивая рукоятку масляного насоса до тех пор, пока измерительный поршень не опустится в исходное положение рукоятку масляного насоса следует поворачивать медленно и плавно, а после ощущения легкого сопротивления перестать поворачивать перед каждым открытием запорных клапанов следует снизить давление до нуля запрещается вынимать образцовый манометр.

Отчет о работе должен содержать схему поверки преобразователя и протокол поверки МС-П1, выполненный по следующей форме Поверки преобразователя типа пределы измерения класса точности типа класса точности_ Наибольшая разность Р- _ величина максимальной приведенной погрешности Максимальная вариация В_ N Значение вход- Расчетное зна- Действительное значение Погрешность Вариация ного сигнала Рвх чение вых. сиг- выходного сигнала ВЫВОД! Прибор годен (не годен) к дальнейшей эксплуатации.

Дата поверки подись

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

Назначение преобразователя ЭПП.

2. Устройство и принцип работы.

3. Основные элементы в схеме поверки и порядок поверки преобразователя.

4. Как производится установка нуля и диапазона преобразователя?

Обработка результатов измерений.

Изучение устройства и поверка прибора ЭПП.

Цель работы: Изучение устройства, принцип действия электропневматического преобразователя и освоение методики его поверки.

Приборы и принадлежности:

1) преобразователь ЭПП; Р4833,класса точности 1.0;

2) Р 3) ампервольтметр или цифровой вольтметр универсальный В7-35;

4) коммутационные провода;

5) пневмотрубки.

При создании комбинированных систем контроля, регулирования и управления часто возникает необходимость объединять в единый комплекс электрические, пневматические и гидравлические технические средства автоматизации.

В этом случае для согласования вида энергии сигналов применяются специальные преобразователи для связи между ветвями ГСП. Для реализации таких комбинированных систем и обеспечения их информационной совместимости необходимы преобразователи. Серийно выпускаются межсистемные преобразователи общепромышленного назначения: электропневматические типов ЭПП и ЭПП-М и пневмоэлектрические типа ПЭ-55М.

Устройство и принцип работы преобразователя типа ЭПП.

Электропневматический преобразователь типа ЭПП предназначен для преобразования электрического сигнала постоянного тока 0….5 мА в унифицированный пневматический (аналоговый) сигнал 20…100 кПа.

Преобразователь (рис.18.1) состоит из двух функционально различных блоков: электромеханического преобразователя (совокупность магнитоэлектрического механизма и рычажной системы) и пневматического усилителя.

Входной электрический сигнал подводится к катушкам возбуждения 7 магнитоэлектрического механизма 6, в результате чего возникает магнитный поток, который перемещает якорь 5, изготовленный из ферромагнитного материала.

Перемещение рычага 2 вызывает изменение давления в линии сопла 1, которое усиливается пневмоусилителем 8. Выходной пневматический сигнал поступает в линию связи и одновременно в сильфон обратной связи 4. Усилие, возникающее в устройстве обратной связи от действия выходного давления, уравновешивает усилие от входного сигнала. Пружина 3 предназначена для корректировки нуля преобразователя. Перемещение сильфона обратной связи 4 вдоль рычага 2 обеспечивает постройку диапазона преобразования.

В ряде конструкций преобразователей в линии обратной связи устанавливается пневмоемкость для сглаживания автоколебаний. В качестве индикатора рассогласования и устройства обратной связи может применяться сопло-шарик.

Рисунок 1. Схема электропневматического преобразователя ЭПП.

Перед началом работы необходимо ознакомится с конструкцией и принципом работы преобразователя, мерами безопасности и подготовить протокол проверки.

1. Определить расчетное значение выходного сигнала соответствующего 0%, 25%, 50%, 75 % и 100% диапазона измерения и записать их в таблицу протокола поверки.

2. Собрать схему согласно рис 18.2.

3. Подготовить к работе универсальный измерительный прибор. Произвести установку нуля. С помощью источника регулируемого напряжения (ИРН « V ») задать значения тока 0-5 мА по ампервольтметру. Выходной сигнал давления снимать с манометра М2.

4. После 3-5 минутной выдержки на верхнем пределе повторить измерения при обратном ходе.

5. Результаты измерений занести в таблицу 1 протокола поверки.

6. По известным формулам рассчитать погрешности и вариацию прибора. Дать заключение о годности прибора.

1 – универсальный измерительный прибор Р 4833 2 – образцовая катушка сопротивлением 100 ом 3 – ампервольтметр 4 – преобразователь 5,6 – манометры Отчет должен содержать схему поверки преобразователя ЭПП и протокол поверки, выполненный по следующей форме.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Назначение преобразователя давления.

2. Пневмосиловой преобразователь МС-П. Что представляет собой измерительный блок? Принцип работы.

3. Основные элементы в схеме и порядок поверки преобразователя.

4. Как определяется расчетное значение выходного сигнала?

5. Назначение демпфера.

Поверки преобразователя Пределы измерения, класс точности _ Входной Расчетные Действительные.значения. вых. сигналов. Абсолютная погрешность Вариация сигнал значения величина максимальной приведенной погрешности % _ Максимальная вариация в % Заключение: прибор годен (не годен) к эксплуатации Дата поверки подпись Изучение устройства и поверка пневмоэлектрического преобразователя Цель работы:.Ознакомление с принципом действия пневмоэлектрического преобразователя ПЭ-55М. Освоение методики его поверки.

Приборы и принадлежности:

1) Преобразователь пневмоэлектрический типа ПЭ-55М класса точности 1.0;

2) манометр образцовый типа МО;

3) задатчик управления типа П1099;

4) резисторы нагрузки;

5) лабораторный ампервольтметр типа М2007, класс точности 0,2 или вольтметр универсальный цифровой В7- Обмен информацией между различными ГСП осуществляется в основном при помощи унифицированных сигналов связи. Причем для решения многих задач в АСУТП оптимальным является комбинированное использование технических средств с различными по физической природе сигналами связи: электрическими и пневматическими.

Например при совместном использовании электрических и пневматических СИ удается сочетать большее быстродействие электрических элементов, удобство передачи и преобразование с высокой надежностью и хорошими динамическими качествами пневматических исполнительных механизмов. Для реализации таких комбинированных систем и обеспечения их информационной совместимости необходимы так называемые устройства сопряжения, или межсистемные преобразователи. Эти устройства предназначены для преобразования унифицированных электрических в унифицированные пневматические сигналы, или наоборот. Примером таких устройств служат пневмоэлектрические преобразователи типа ПЭ, принципиальная схема которого представлена на рис.19.1.

Усилие от манометрической пружины (блок1) через систему рычагов 2 передается на флажок 4, перемещающийся вблизи катушки 5, включенной в схему высокочастотного генератора блока 6. При изменении положения флажка изменяются параметры катушки 5, что ведет к изменению величины сигнала на входе генератора.

Усиленный сигнал подается на катушку обратной связи 3 и на выход в виде токового унифицированного сигнала. Для контроля наличия падения напряжения имеются гнезда Г1,Г2.

Катушка обратной связи 3 закреплена на коромысле и находится в поле постоянного магнита 7. Ток, проходящий через катушку 3, взаимодействуя с полем постоянного магнита 7, создает усилие, направленное навстречу входным параметрам.

Благодаря большому коэффициенту усиления блока 6 реализует компенсация сил, минимальное перемещение рычажной системы и пропорциональность входного тока измеряемому параметру. Корректировка нуля осуществляется посдтроечным резистором, установленным в корпусе прибора. Имеются также механические узлы регулировки для грубой настройки прибора.

Рис.19.1. Принципиальная схема пневматического преобразователя ПЭ -55М Поверка производится путем установки заданного значения давления в приделах 0,2…..1кг/см2 по образцовому прибору, на выходе снижается напряжение. Значение выходного токового сигнала определяется по формуле:

где Uвых – напряжение, измеряемое на выходе, мВ Основную погрешность преобразователя давления определяют не менее чем на пяти значениях измеряемой величины. Она определяется посредством сравнения действий значений выходного сигнала с расчетными значениями.

Расчетные значения выходного сигнала определяются по формуле:

где P, Рmin, Pmax – соответственно заданное, минимальное и максимальное значение давления, кгс/см Imax - верхнее предельное значение выходного сигнала, мА Перед началом работы внимательно ознакомиться с конструкцией и принципом действия преобразователя.

1. Определить по формуле 19.2 расчетное значение выходного сигнала, соответствующего 0,25,50,75,100% верхнего предела измерения.

2. Собрать схему поверки согласно рис.19.2.

1 – задатчик управления; 2 – образцовый манометр; 3 – преобразователь давления;

4,5 – резисторы нагрузки (R1=2000 0м, R2= 200 Ом; 6 – ампервольтметр 3. Произвести установку нуля. При необходимости произвести корректировку.

4. Осуществить поверку приборов в пяти точках шкалы: 0,25,50,75,100% диапазона измерения. Значение выходного сигнала задается задатчиками 31 и контролируется образцовыми манометрами MI. Выходное напряжение снимается с ампервольтметра. Выходной токовый сигнал рассчитывается по формуле 18.1.

5. После 3-5 мин. выдержки на верхнем пределе произвести измерение при обратном ходе. Результаты измерений занести в таблицу 1 протокола поверки.

6. Определить для каждой точки измерения абсолютную погрешность и вариацию. Рассчитать наибольшую приведенную погрешность и вариацию в относительном выражении.

7. По результатам проведенной работы дать заключение о годности прибора.

Отчет о поверки должен содержать схему поверки преобразователя и протокол поверки, выполненный по следующей форме.

Поверки преобразователятипа _ пределы измерениякласс точности образцовый приборкласс точности Заданное значение Расчетные Выходной сигнал Абс.погр. мА Вариация Наибольшее значение основной приведенной погрешности _ Наибольшее значение вариации В ВЫВОД: Прибор годен (не годен) к дальнейшей эксплуатации.

Дата поверки_ Подпись

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Назначение преобразователей.

2. В чем достоинства комбинированного использования технических средств с электрическими и пневматическими сигналами?

3. Устройство и принцип работы преобразователя ПЭ.

4. Каким образом осуществляется установка и установка начального значения выходного сигнала? Какова его величина?

5. Порядок поверки преобразователя.

6. Как определить основную приведенную погрешность преобразователя и вариацию в относительном выражении?

7. Привести диапазоны унифицированных токовых сигналов.

Изучение конструкции и поверка буйкового уровнемера УБ-П Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой поверки буйкового уровнемера УБ-П Приборы и принадлежности:

1) Уровнемер буйковый УБ-П класса точности 1.5;

2) вторичный прибор ПВ10.1Э;

образцовый манометр типа МО, предел измерения 1.6 кгс/см2;

4) гири общепромышленного назначения.

Уровнемеры буйковые (бесшкальные, унифицированной системы ГСП) предназначены для непрерывного преобразования уровня жидкости, находящегося под атмосферным, избыточным, вакуумметрическим давлением (разряжением), в пропорциональный сигнал дистанционной передачи: УБП - пневматическим, (0.02-0.1МПа), УБ-Э - токовый (0-5мА или 0-20мА), УБ-Ч - частотный (1500-2500Гц).

Уровнемеры буйковые пневматические (бесшкальные) унифицированной системы ГСП предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического сигнала об уровне жидкости или об уровне раздела фаз, находящихся под вакуумметрическим, атмосферным или избыточным давлением.

Уровнемеры построены по блочно-модульнуму принципу с использованием пневмосилового преобразователя и применяются в комплекте с вторичными приборами и регуляторами, работающими от стандартного пневматического сигнала 0.2-1.0 кгс/ cм2 (0.02-0.1 МПа) К стендовой поверке буйковых уровнемеров предъявляются повышенные требования, так как в случае неполадки в процессе эксплуатации демонтаж из затруднен и часто невозможен без остановки технологического процесса.

На заданные пределы измерения уровнемер настраивают в помещении при 20±30С, имитируя при помощи грузов гидростатическую силу, действующую на буек и соответствующую предельному номинальному значению уровня. Для поверки и настройки 0 на рычаге 3 подвешивают градуировочный груз (тарировочный) массой mг, которая меньше массы mв буйка 1 на массу вытесняемой им жидкости, плотностью ж (кг/см3). Массу градуировочного груза mг опредеd ляют по формуле mг = mб где d-диаметр буйка, м, ж- плотность жидкости (кг/м3), г – плотность газа над поверхностью измеряемой жидкости (кг/м3).

Для определения массы градуировочных грузов внутри диапазона измерения уровнемера (в 3-4 промежуточных точках) в указанную формулу подставляют промежуточные значения уровня Н.

Уровнемер состоит из пневмосилового преобразователя и измерительного блока.

Принципиальная пневматическая схема уровнемера представлена на рисунке 20.1.

Рисунок 20.1 Принципиальная схема уровнемера буйкового УБ-П 1-буек, 2-мембрана,3, 12-рычаги, 4-Т-образный рычаг, 5- корректор нуля,6- подвижная опора с Г-образным рычагом, 7- усилитель, 8-сопло, 9-заслонка, 10- сильфон обратной связи, 11груз Принцип действия уровнемера основан на пневматической силовой компенсации. При изменении измеряемого уровня жидкости на чувствительном элементе (буйке) 1 измерительного блока возникает усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением сжатого воздуха в сильфоне обратной связи 10. Это давление является одновременно выходным сигналом уровнемера. Усилие, с которым измерительный блок воздействует на преобразователь, создает момент, вызывающий незначительное перемещение рычажной системы передаточного механизма, состоящего из Т-образного и Гобразного рычагов, и связанной с рычагом 4 заслонки 9 относительно неподвижного сопла 8. Возникший в линии сопла сигнал управляет давлением, поступающим в усилитель 7 и сильфон обратной связи.10.

Буек 1 подвешен к концу рычага 3, вывод рычага 3 из полости рабочего давления уплотнен с помощью упругой мембраны 2. Длина буйка в зависимости от предела измерения составляет от 0.2 до 1.6 м. При длине буйка больше 1.6 м он изготавливается составным ( свинчиваемым) что облегчает его изготовление и транспортировку.

Класс точности К:

-для уровнемеров с верхним пределом измерения уровня до 1.0м- 1 и 1. -для уровнемеров с верхним пределом измерения уровня от 1.6 м-1. В связи с трудностью создания в учебной лаборатории установки для непосредственной поверки уровнемера по уровню жидкости, обычно поверка производится сухим методом. Параметры буйков в зависимости от исполнения уровнемера и верхнего предела измерения уровня приведены в таблице.20. Предел измерения, м Диаметр буйка, мм Длина буйка, мм Чтобы настроить уровнемер на начало шкалы (давление воздуха на выходе должно быть 0.02 МПа) на рычаге 12 подвешивают груз, равный массе буйка 1. Если давление на выходе больше нормы, вращают грузы 11 на рычаге вправо. Это приведет к повороту Т-образного рычага 4 пневмопреобразователя по часовой стрелке, увеличению зазора между заслонкой 9 и соплом 8 на индикаторе рассогласования и уменьшению давления воздуха на выходе.

Более точно настраивают начальное давление, воздействуя на рычаг пружиной 5. Чтобы уменьшить давление, пружину растягивают вращением винта настройки, а чтобы увеличить давление - сжимают.

Заменив подвешенный груз градуировочным с массой mг, настраивают выходной сигнал равным 0.1 МПа с допускаемым отклонением. Если выходной сигнал уровнемера выходит из допускаемых пределов, настраивают диапазон измерения. Если выходной сигнал больше нормы, то перемещают подвижную опору 6 влево вдоль Г-образного рычага. При этом возрастает сила воздействия обратной связи, развиваемая выходным давлением на сильфоне 10.

Заслонка 9 отойдет от сопла 8 и момент силовой компенсации наступит при меньшем давлении на выходе. Если выходной сигнал меньше нормы, подвижную опору 6 перемещают вправо. Настроив уровнемер на верхнем пределе измерения, проверяют его настройку на начальном значении уровня. Пока не достигнут желаемого результата.

Схема поверки уровнемера УБ-П представлена на рисунке 20. 1. Поплавок взвешивается на весах, измеряется его диаметр и длина.

Диаметр буйка определяется как среднее арифметическое результатов измерения в трех местах каждой секции буйка: посредине и на расстоянии 0.1 м от концов секции. Измерение производится с точностью до ±0.01 мм.

2. На рычаг 3 уровнемера вместо буйка подвешивают грузовую площадку, масса которой m1.

3. Для поверки уровнемера используют грузы, помещаемые на площадке, имитируя гидростатическую выталкивающую силу, действующей на буек при различном значении уровня. Массу градуировочных грузов определяют по где mб - масса буйка, (буек из сталь 12Х18Н10Т. Плотность стали 12Х18Н9Т =8000кг/м3.) кг, dб и Lб –диаметр и длина буйка, м,(14 мм, 4000мм), ж- плотность жидкости (измеряемой среды) (1000 кг/м3), Н-значение уровня жидкости на поверяемой точке в % от диапазона измерения.

4. Уровнемер поверяется при значениях уровня, равных номинальному, в 3-4 промежуточных точках при прямом и обратном ходе.

5. Перед поверкой преобразователь должен быть настроен на начальное давление 0.02 Мпа 1. Ознакомиться с конструкцией измерительного преобразователя уровня 2. Собрать схему поверки согласно рис.20.2. Питание уровнемера 5 и вторичного прибора 2 производится от системы сжатого воздуха и регулируется редукторами 7 и 8. Давление питания контролируется техническими манометрами 3 и 4. Давление в линии вторичного прибора 2 измеряется образцовым манометром 1.

3. Измерить геометрические размеры буйка. Подсчитать по (20.1) массу градуировочных грузов для данного веса буйка при поверке точек 20, 40, 60, и 100 % предела измерения. Расчет записать в бланк отчета, а результаты – в таблицу протокола поверки 4. Определить расчетное значение выходного сигнала уровнемера для каждой поверяемой точки по формуле где Н - действительное значение измеряемого уровня, м Нmax - предел измерения уровня, м.

Результаты записать в таблицу 20. 1-образцовый манометр МО, 2- вторичный прибор ПВ01.1Э, 3,4 –технические манометры, уровнемер буйковый УБ-П, разновесы, 7,8 –редукторы Установить на грузовую площадку подвески рычага 3 (см рисунок) груз, масса которого (с учетом массы грузовой площадки ) равна массе буйка и с помощью редуктора 7 установить давление питания уровнемера 0,14±0,014 МПа (1,4±0,14 кгс/см2) Записать в таблицу показания образцового манометра 1. Оно должно соответствовать начальному значению унифицированного пневматического сигнала 0,02МПа. Если давление выходного сигнала отличается от этого значения, то необходима настройка корректором нуля.

5. Устанавливая настроечные грузы, соответствующие 20, 40, 60, 80, 100% диапазона измерения (с учетом массы грузовой площадки), записать в таблицу значения выходного сигнала при прямом и обратном ходе.

При поверке уровнемера при обратном ходе его выдерживают в течение минут под действием массы настроечного груза, соответствующего верхнему пределу измеряемого уровня.

Определить для каждой точки измерения абсолютную погрешность S и вариацию В Вычислить по данным таблицы А) наибольшее значение основной погрешности уровнемера по формуле = max 100, где sмаx - максимальное значение абсолютной погрешности Б) наибольшее значение вариации величин выходных сигналов по формуле, % В= (Вmax/0.8). 100.

Вариация не должна превышать основной допустимой погрешности

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:

1. Устройство уровнемера УБ-П.

2. Принцип работы пневмосилового преобразователя.

3. Назначение сильфона обратной связи.

4. Порядок поверки буйковых уровнемеров.

5. Как определяется масса тарировочных грузов?

6. Как определяется расчетное значение выходного сигнала уровнемеров?

Поверки уровнемера УБ-П пределы измерениякласс точности образцовый приборкласс точности Наибольшее значение основной приведенной погрешности _ Наибольшее значение вариации В ВЫВОД: Прибор годен (не годен) к дальнейшей эксплуатации.

Дата поверки_ Подпись Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой поверки рН-метра Приборы и принадлежности:

2) Имитатор электродной системы – И-201 или И-02;

Качество протекания многих технологических процессов часто зависит от того, имеют применяемые растворы нейтральную, щелочную или кислую реакцию. Степень щелочности или кислотности этих растворов характеризуется величиной так называемого показателя концентрации водородных ионов,которую принято обозначать рН. Известно, что вода диссоциирует на ионы водорода, имеющие положительный заряд, и ионы гидроксила, имеющие отрицательный заряд, по схеме H 2O H + + OH причем концентрация тех и других (в грамм-ионах на литр в воде без примесей одинакова) Так как количество диссоциированных молекул в воде весьма мало, то концентрацию недиссоциированных молекул можно принять за постоянную величину. Таким образом, произведение концентрации ионов водорода на концентрацию ионов гидроксила как для чистой воды так и для водных растворов при данной температуре является величиной постоянной. Это произведение получило название константы электролитической диссоциации или ионного произведения и обозначается К. Установлено, что при температуре +220 С эта константа равна 10-14., то есть H + OH = K в = 1014. В связи с тем, что из молекулы воды всегда образуется только один ион водорода и один ион гидроксила, При растворении кислот, щелочей и солей в воде образуется большое количество положительных и отрицательных ионов. В результате электростатического взаимодействия ионов с противоположными зарядами часть их соединяется в ионные пары, поэтому в каждый момент времени некоторая часть ионов не активна. Активность ионов водорода (активная концентрация) ан выражается в тех же единицах, что и реальная концентрация их, то есть в грамм-ионах на литр. В разбавленных растворах силы электролитического взаимодействия между ионами очень малы, поэтому можно считать, что в таких растворах активная концентрация (активность ионов водорода ) равна их реальной концентрации. В растворах же с большим содержанием кислоты или щелочи активная концентрация ионов водорода ан может значительно отличаться от реальной концентрации, и aH = H + f,где ан –активность ионов водорода (или активная концентрация ионов), г-ион/л; Н+- реальная концентрация ионов водорода, г-ион/л; f- коэффициент активности, равный отношению активной концентрации к реальной.. Для воды и слабых растворов f =1.

Таким образом водородный показатель рН является мерой активности (активной концентрации) ионов водорода Для воды H + = 107, это значит рН для чистой воды равен 7.

Определение потенциала производится исключительно потенциометрическим методом. Сущность его состоит в измерении электродвижущей силы, возникающей на специальных электродах, погруженных в исследуемый раствор и закономерно изменяющейся с изменением величины рН.

Если какой-либо металл погрузить в раствор, содержащий ионы этого металла, то на границе металл-раствор возникнет разность потенциалов, величина которой зависит от концентрации ионов металла в растворе. Величина возникающего потенциала определяется уравнением Нернста где R-универсальная газовая постоянная, Т- абсолютная температура, nвалентность металла, F-число Фарадея, С- концентрация ионов в растворе, Е0 – стандартный потенциал электрода, зависящий от свойств самого электрода. По величине ЭДС можно судит о концентрации ионов в растворе. Аналогично можно измерять и концентрацию и водородных ионов, то есть величину рН растворов, так как водород ведет себя также как и металлы.

Так как электродный потенциал непосредственно измерить нельзя, в потенциометрическом методе применяют гальваническую измерительную ячейку (рис.21.1) в которой один электрод является измерительным, а другой – электрод сравнения, потенциал которого не зависит от концентрации ионов в растворе.

ЭДС такой ячейки определяется суммой всех потенциалов возникающих в электрической цепи такой ячейки. Согласно рис. 21. ЭДС измеряемого элемента равна алгебраической сумме четырех потенциалов, из которых только один изменяется с изменением рН исследуемого раствора (Ех), так как величины Е1, Е2, Е3 не зависят от свойств контролируемого раствора и могут изменяться только при изменении температуры:

где Е - суммарная ЭДС Е=f(рН) замеряется прибором, называемым рН метром.

При этом потенциал измерительного электрода функционально связан с концентрацией водородных ионов в растворе, а потенциал сравнительного или вспомогательного электрода должен оставаться в процессе измерения постоянным.

1- стеклянный электрод, 2- сравнительный электрод, 3- измерительный прибор Самое широкое применение для промышленных, а также для лабораторных измерений в качестве измерительных электродов нашли стеклянные электроды.

Чаще всего стеклянный электрод изготовляется в виде полого шарика 1 из специального электродного стекла. Шарик припаивается к концу толстостенной стеклянной трубочки 2 и заполняется раствором электролита. Внутрь шарика помещается вспомогательный электрод 4, предназначенный для снятия потенциала с внутренней поверхности шарика. В качестве вспомогательного электрода могут применяться как коломельные так хлор-серебряные и бромсеребряные электроды. Основная часть электрода (собственно электрод) находиться в верхней части трубки. Здесь помещается небольшое количество ртути и коломельной пасты (Hg2Cl2). В настоящее время применяются комбинированные электроды, включающие в себя измерительный и сравнительный электрод (рис.21.2.г) Рисунок 21.2. Конструкции электродов. А- стеклянный, б - хлорсеребряный, в- коломельный 1 - шарик из электродного стекла; 2 - толстостенная стеклянная трубка (корпус); 3 - эталонный раствор; 4 - вспомогательный хлорсеребряный контактный электрод; 5 - выводной провод; 6 - выводной провод; 7 - контактный проводник; 8 - ртуть; 9 - коломельная паста; 10 стеклянная трубка; 11 - тампон; 12 - насыщенный раствор хлористого калия; 13 - насыщенный раствор хлористого калия; 14 - стеклянная пробка; 15 - шлиф; 16 - защитная пробирка;

17 - асбест; 18 - корпус; 19 - раствор хлористого калия; 20 - резиновые уплотнители; 21 - платиновый контактный электрод; 22 - кристаллическое хлористое серебро; 23 - резиновые мембраны. г)комбинированный электрод для измерения pH ЭДС стеклянного электрода при температуре 20 0С изменяется на величину 57 мВ при изменении величины рН раствора на одну единицу. Величина изменения ЭДС измерительного электрода при изменении рН раствора на одну единицу S = 57 мв.Разница потенциалов внутренней и наружной сторон стеклянного электрода в одинаковых растворах (Ех –Е1 ) называется потенциалом асимметрии, величина которого у различных электродов может быть различна.

При изменении температуры контролируемого раствора электродный потенциал стеклянного электрода меняется, вследствие изменения коэффициента RT в уравнении Нернста. Вследствие этого одной и той же величине рН соответствуют при разных температурах раствора различные ЭДС электродной системы. Зависимость ЭДС от рН и температуры представляет собой семейство прямых, пересекающихся в одной точке (рНи, Еи), которая называется изопотенциальной. Рис. 21. Рисунок 21.3. Характеристики электродной системы со стеклянным электродом Из рисунка видно, что наклон прямой меняется с изменением температуE ры.,меняется и S =. Точка, в которой пересекаются прямые называется точкой постоянной ЭДС или изопотенциальной точкой. Измерительные схемы рН метров предусматривают автоматическую корректировку показаний прибора при изменении температуры исследуемого раствора Работа рН –метра основана на преобразовании ЭДС электродной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине (рис.21.4) Рисунок.21.4. Схема рН –метра с отрицательной обратной связью по току Преобразователь состоит из усилителя, измерительного блока и блока питания. Усилитель состоит из входного преобразователя, усилителя с демодулятором и генератора импульсов. Электродвижущая сила Ех электродной системы сравнивается с падением напряжения на сопротивлении R через которое протекает ток Iвых конечного каскада усилителя. Падение напряжения U вых на сопротивлении R противоположно по знаку ЭДС Ех и на вход усилителя подается напряжение U вх = Ex U вых = Ex RI вых. Напряжение U вх преобразуется в переменное напряжение, которое многократно усиливается и при помощи демодулятора преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение управляет током Iвых оконечного каскада усилителя. Напряжение U вых мало отличается от ЭДС Ех и благодаря этому ток, протекающий через электроды в процессе измерения ЭДС, весьма мал. Ток Iвых протекающий через сопротивление R пропорционален ЭДС электродной системы, то есть рН контролируемого раствора.

В данной лабораторной работе рассматривается рН метр –222.2., предназначенный для контроля кислотности молока на предприятиях молочной промышленности. Рис.21. Прибор устанавливается в лаборатории молочного завода или в цехе в непосредственной близости от емкости с продуктом. Контроль кислотности прибором производится в отдельных пробах, отбираемых из емкостей, где хранится или вырабатывается продукт. Возможность контроля кислотности молока и молочных продуктов по значению рН основывается на том, что с увеличением содержания молочной кислоты в продукте в нем изменяется концентрация ионов водорода, то есть значение рН.

Пределы измерений величины рН от 3 до Диапазоны измерения рН№-4,4-5,.5-6,:6-7,7-8.

Цена делениярН-0. Предел основной абсолютной погрешности преобразователя должен составлять +/- 0.015 рН Изменение показаний преобразователя, вызванное отклонением сопротивления стеклянного электрода от номинального значения 500 МОм- на величину +/-500 МОм не превышает 0.01 рН Изменение показаний преобразователя, вызванное отклонением сопротивления вспомогательного электрода от номинального значения 10 КОм- на величину +/-10 Ком не превышает 0.01 рН Параметры электродной системы Координаты изопотенциальной точки РНи –(4,25+/-0.2)рН; Еи- (-25+/-20)мв Крутизна характеристики при температуре продукта S = 58.16 ± 0.5 мв / рН Ознакомиться со схемой, устройством и работой рН-222.2. Собрать схему поверки согласно рис. 21. Гнездо измерительного электрода Поверку прибора производят после прогрева прибора в течение 30 минут при нормальном напряжении питания 220в.

Настройка и поверка прибора производится в зависимости от предполагаемого в дальнейшем рабочего диапазона Если в приборе предусмотрена автоматическая термокомпенсация, то к зажимам термометра сопротивления необходимо подключить магазин сопротивлений и установить сопротивление равное сопротивлению компенсационного термометра при рабочей температуре раствора. При 20 С оно равно 189, Ом.

При отсутствии термокомпенсации ЭДС электродной системы от величины рН и температуры контролируемого продукта представлена уравнением таблица значений ЭДС. электродной системы при температуре 20 С приведена в таблице 21.1.