 |
|
Устройство и работа измерительных преобразователей
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт геологии и нефтегазодобычи
Кафедра «Автоматизации
и вычислительной техники»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе
«Изучение приборов для измерения давления»
(ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ САПФИР 22 ДИ)
по дисциплине «ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ»
для студентов направления 220200 «Автоматизация и управления» и
и специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов
и производств» всех форм обучения
Тюмень 2013
Цель работы – изучение принципа действия и устройства преобразователей Сапфир – 22 ДИ. Проведение поверки преобразователя.
Измерительный преобразователь Сапфир – 22 ДИ
Назначение
Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – давления избыточного в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.
Преобразователи относятся к изделиям ГСП. Преобразователи являются сейсмостойкими, выдерживают сейсмические нагрузки в 9 баллов на высоте 20 м. Преобразователи предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0-5 или 4-20 мА постоянного тока.
Электрическое питание преобразователей осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением (36±0,72) В. степень защиты преобразователей от воздействия пыли и воды IP – 2 по ГОСТ 14254-80. По устойчивости к механическим воздействиям преобразователь соответствует виброустойчивому исполнению 2 по ГОСТ 17167-71. Вероятность безотказной работы не менее 0.97 за 2000 ч. средний срок службы не менее 12 лет [1].
Устройство и работа измерительных преобразователей
Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.
Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя измерительного блока, вызывает линейную деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя.
Электронное устройство датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами («кремний на сапфире»), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.
Схема преобразователей Сапфир – 22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170 представлена на рис.1.
Мембранный тензопреобразователь1 размещен внутри основания 2. Внутренняя полость 3 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 4, которая приварена к основанию 2 по наружному контуру. В камеру 5 фланца 6 подается измеряемое давление. Фланец уплотнен прокладкой 7. Полость 8 сообщена с окружающей средой. Измеряемое давление воздействует на металлическую мембрану 4 и через жидкость действует на мембрану тензопреобразователя. В результате мембрана тензопреобразователя прогибается, что вызывает изменение сопротивления тензорезисторов.
 |
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 9.
Схема преобразователей Сапфир – 22 ДИ моделей 2151, 2161, 2171 представлена на рис.2.
Мембранный тензопреобразователь 1 размещен внутри корпуса 2. Измеряемое давление подается в камеру 3 и воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Полость 4 сообщена с окружающей атмосферой.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 6.
Наименование преобразователя, модель, пределы измерений, пределы допускаемой основной погрешности преобразователей Сапфир – 22 ДИ, указаны в табл.1.
Таблица 1
| Наименование преобразователя | Модель | Верхний предел измерений, Мпа (кгс/см2) | Предел допускаемой основной погрешности, ± γ % |
| Преобразователь измерительный избыточного давления | 0,4 (4,0) 0,6 (6,0) 1,0 (10) 1,6 (16) 2,5 (25) | 0,25; 0,5 | |
| 4,0 (40) 6,0 (60) 10,0 (100) 16 (160) | 0,25; 0,5 | ||
| 25 (250) 40 (400) 60 (600) 100 (1000) | 0,25; 0,5 | ||
| 0,4 (4,0) 0,6 (6,0) 1,0 (10) 1,6 (16) 2,5 (25) | 0,25; 0,5 | ||
| 4,0 (40) 6,0 (60) 10,0 (100) 16 (160) | 0,25; 0,5 | ||
| 25 (250) 40 (400) 60 (600) 100 (1000) | 0,25; 0,5 |
Каждый преобразователь имеет корректор «нуля», позволяющий устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра и корректор диапазона, позволяющий устанавливать верхнее предельное значение и может быть перенастроен на любой верхний предел измерений, указанный для данной модели (табл.1).
Зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром для преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала 4-20 мА определяется по формуле:
где Ip - расчетное значение выходного сигнала, соответствующее измеряемому параметру Р, мА;
Р – значение измеряемого параметра МПа или кгс/см2;
Рmax – верхний предел измерений, Мпа или кгс/см2;
Imax – верхнее предельное значение выходного сигнала, мА;
Io – нижнее предельное значение выходного сигнала, мА.
Расчетные значения выходного сигнала (Up), выраженные в напряжении постоянного тока определяют по формуле:
где Rоб – значение образцового сопротивления, Ом.
Проведение поверки
Условия поверки
При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие преобразователей следующим требованиям:
1) проверяемые преобразователи не должны иметь повреждений, препятствующих их применению;
2) при периодической проверке преобразователь должен иметь паспорт или документ его заменяющий;
3) маркировка преобразователей должна соответствовать данным, указанным в паспорте;
4) температура окружающего воздуха (23±2)0С;
5) относительная влажность окружающего воздуха от 30 до 80 %.
Работоспособность преобразователя проверяют, изменяя измеряемое давление от нижнего предельного значения до верхнего. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала.
Определение герметичности преобразователей «Сапфир – 22 ДИ» производят при подаче в измерительную камеру избыточного давления, соответственно равных верхнему пределу измерений.
Преобразователь считают герметичным, если после перекрытия канала, подводящего давление, и после трехминутной выдержки под давлением (разряжением) указанным выше, в течение последующих 2 мин. не наблюдается изменение выходного сигнала. При арбитражных поверках время выдержки должно быть соответственно 15 и 10 мин. [2].