Лабораторная работа

Тема: Изучение конструкции и поверка преобразователя давления МС -П

Цель работы:

1. Ознакомиться с принципом действия и устройством сильфонного манометра

2. Ознакомиться с устройством и работой вторичного пневматического прибора.

3. Ознакомиться с устройством и работой технического манометра.

4. Ознакомиться с устройством и работой задатчика.

3. Ознакомиться с методикой и произвести проверку работоспособности сильфонного МС-П.

1 Теоретическое обоснование

1.1 Преобразователя давления МСП

1.1.1 Назначение

Преобразователи давления входят а общий комплекс унифицированной системы взаимозаменяемых компенсационных преобразователей ГСП и используются в комплекте с вторичными приборами, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля, и системами управления, работающими от стандартного пневматического выходного сигнала 0,2--1 кгс/см².

Преобразователь давления - прибор предназначенный для работы в системах автоматического управления, контроля и регулирования производственных процессов с целью выдачи информации об измеряемом давлении или заряжении газа или жидкости в виде унифицированного аналогового выходного сигнала.

1.1.2 Технические характеристики

Рабочий диапазон изменения выходного сигнала от 0,2 до 1 кгс/см² .

Питание приборов производится очищенным от пыли, влаги и масла сжатым воздухом под давлением 1,4 ±0,14 кгс/см². Расход воздуха питания преобразователей, в установившемся режиме превышает 3 лlмuн.

Температура «точки росы» воздуха питания должна быть не менее чем на 10°С ниже температуры воздуха, окружающего прибор.

Предельное расстояние передачи выходного сигнала по трассе 300 м (внутренний диаметр трубки 6--8 мм).

Зона нечувствительности, то есть, изменение измеряемой величины, необходимое для получения заметного изменения выходного сигнала, не должна

превышать 0,1% диапазона измерений.

В зависимости от используемого усилительного реле приборы предназначены для работы в следующих окружающих условиях: приборы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от --50 до +50° С.

Датчики могут работать при отрицательной температуре только в том случае, если исключены: высаживание конденсата из измеряемой среды (для датчиков, измеряющих давление газообразных сред); замерзание, кристаллизация среды или выкристаллизовывание из нее отдельных компонентов (для датчиков, измеряющих давление жидкостей).

Для измерения параметров вязких, горячих, кристаллизующих-ся сред и сред, агрессивных по отношению к указанным ниже ма-териалам, манометры с верхними пределами измерений не выше 600 кгс/см² (кроме манометров абсолютного давления), мановакуумметры и вакуумметры по согласованию с заводом-изготовителем поставляются в комплекте с разделительными устройствами, изготовленными из материалов, предусмотренных техническими условиями на эти устройства.

Для изготовления сопротивляющихся с измеряемой средой деталей приборов (кроме манометров сверхвысокого давления) применяются нержавеющие стали.

Вес манометров сверхвысокого давления не более 8 кг, остальных приборов -- не более 7 кг.

Преобразователи могут применяться во взрывоопасных помещениях.

По устойчивости к механическим воздействиям преобразователи изготовляются в обыкновенном исполнении по ГОСТ 12997-76.

1.1.3 Принцип действия

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 как самостоятельное изделие.

Принцип действия прибора основан на пневмосиловой компенсации.

Измеряемое давление или разрежение преобразуется на чувствительном элементе измерительного блока в пропорциональное усилие, которое автоматически уравновешивает усилием, развиваемым давлением сжатого воздуха в сильфоне обратной связи. Это давление является выходным сигналом преобразователя.

Преобразователи построены по блочному принципу. Основным блоком преобразователя является пневмосиловой преобразователь

1,2 - Рычаг передаточного механизма; 3 - Пружина корректора нуля; 4 - Подвижная опора; 5 - Сопло; 6 - Сильфон обратной связи; 7 - Пневмореле; 8 - Заслонка; 9 - Демпфер; 10 - Чувствительный элемент; Р1 - Давление питания; Р2 - Выходной сигнал; Р3 - Измеряемое давление или разрежения; М - Момент воздействующий на преобразователь;

Рисунок 1 - Схема пневматическая принципиальная измерительного преобразователя и пневмосилового преобразователя давления.

Принципиальная схема пневмосилового преобразователя представлена на рисунке 1. Усилие с которым измерительный блок воздействует на пневмосиловой преобразователь, создает момент М, вызывающий 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 6.

Пневмосиловой преобразователь (рисунок 2) состоит из следующих основных элементов: передаточного механизма, сильфона обратной связи, индикатора рассогласования и пневмореле.

Передаточный механизм смонтирован между двумя платами 10. Усилие передается от Т - образного рычага 2 к Г - образному рычагу 3 через подвижную опору 5

1--Перекрестие ленточное; 2--Рычаг Т-образный; 3--Рычаг Г-образный; 4--Упор; 5--Опора подвижная; 6--Пружина корректора нуля; 7--Перекрестие ленточное; 8--Колодка;9--Винт корректора нуля; 10--Плата; 11--Заглушка;12-- Сильфон обратной связи; 13--Кожух; 14--Колодка; 15--Ра-ма; 16--Колодка; 17--Болт конический; 18--Штуцер; 19-- Пневмореле; 20--Демпфер.

Рисунок 2 - Преобразователь пневмосиловой

1.2 Вторичный прибор ПКР

1.2.1 Назначение

Прибор контроля пневматический регистрирующий ПКР.1 предназначен для непрерывной записи на ленточной диаграмме и показания по шкале величины одного, ПКР.2 - двух параметров, изменение которых преобразовано в изменение давления воздуха от 20 до 100 кПа (от 0,2 до 1,0 кгс/см² ).

Приборы применяются в схемах автоматического контроля управления и регулирования теплоэнергетических параметров технологических процессов: давления, перепада давления, расхода уровня, разрежения, температуры, состава и свойств веществ.

1.2.2 Технические характеристики

Диапазон изменения входного сигналов от 20 до 100 кПа (от 0,2 до 1,0 кгс/см²)

Предел допускаемой основной погрешности, выраженной в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала, не должен превышать 0,5 для приборов с классом точности 0,5 и 1,0 для приборов с классом точности 1,0.

Приборы изготавливаются с линейными диаграммами и шкалами 0-100. Шкалы и диаграммы в соответствии со стандартными рядами для манометров дифференциальных, в том числе расходомеров, манометров, вакуумметров, мановакуумметров, оговоренные заказами, поставляются в комплекте прибора.

Скорость перемещения диаграммной ленты 20 мм/ч (40, 60 или 1200 мм/ч по спецификации заказа)

Приборы могут работать в среде с относительной влажностью до 80% при температуре от минус 10 до плюс 60⁰С. Давление воздуха питания приборов (140 14) кПа (1,4 0,14 кгс/см²).

Содержание в воздухе питания пыли, масла, влаги и агрессивных примесей должно соответствовать классам загрязнённости 0 или 1.

Длинна шкалы 100 мм.

В приборах синхронный двигатель привода диаграммы питается от сети переменого тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Масса приборов не привышает:

ПКР.1 - 4,0 кг.

ПКР.2 - 4,5 кг.

Расход воздуха питания, не более

ПКР.1 - 1,3 л/мин.

ПКР.2 - 3,0 л/мин[8].

1.2.3 Принцип действия

Прибор состоит из следующих основных узлов:

Ш измерительного механизма (преобразователя Р/);

Ш лентопротяжного механизма; редуктора с электродвигателем; пневматического разъёма;

Ш механизма перемещения каретки с пером и стрелкой;

Ш дроссельной колодки; шасси; корпуса.

Принцип действия измерительного механизма приборов основан на методе силовой компенсации, при котором момент, развиваемый чувствительным элементом, уравновешивается моментом пружины обратной связи. Принципиальные схемы приборов приведены на рисунках 3 и 4.

Входной сигнал в виде сжатого воздуха поступает в сильфон 10. Усилие, развиваемое сильфоном, передается на рычаг 12, который, поворачиваясь вокруг упругой опоры II, перекрывает сопло 3.

Изменение входного сигнала вызывает изменение зазора между соплом и рычагом, что приводит к изменению давления в линии сопла, а следовательно, и в полости цилиндра. 9 пневматического сервомеханизма. Изменение давления в цилиндре вызывает перемещение поршня 8 уплотненного мембраной 7. Поступательное движение поршня с помощью реечной передачи преобразуется во вращательное движение выходного вала 6, на котором закреплён шкив 5, приводящий в движение посредством тросика 4 каретку с пером и стрелкой. Поршень сервомеханизма будет перемещаться, поворачивая выходной вал и тем самым менять натяжение пружины обратной связи до тех пор, пока создаваемый натяжением пружины момент не уравновесит момент, создаваемый сильф оном. Новому состоянию равновесия соответствует новое положение стрелки прибора.

Рисунок 3 - Принципиальная схема прибора ПКР.1



1.3 Технический манометр

1.3.1 назначение

Манометр предназначен для измерения давления рабочей среды.

1.3.2 Принцип действия

Принцип действия манометра основан на зависимости между измеряемым давлением и упругой деформацией одновитковой трубчатой пружины 10 (рисунок 5).

Измеряемое давление, поступающее через штуцер держателя 18 в пружину, вызывает перемещение ее свободного конца с наконечником 6, которое при помощи поводка 4 и трибко - секторного механизма 2 преобразуется в поворот стрелки 14, напрессованной на конусную поверхность трибки 15.

Для выбора люфтов в механизме служит спиральная пружина 7, которая при сборке манометра закручена на 1 ... 1,5 оборота трибки.

Механизм манометра за нижнюю пластинку 8 крепится двумя винтами 9 к держателю, который в свою очередь кре-пится двумя винтами 5 к корпусу 17 манометра.

Все винты поставлены на клее БФ-4. Циферблат 13 и стекло 12 крепятся в корпусе при помощи разжимного кольца 11.

Для сглаживания пульсаций быстроизменяющегося давления и предохранения полости трубчатой пружины от засорения служит демпфер 19.

Манометры с демпфером поставляются только по требованию заказчика.

С целью компенсации растяжки трубчатой пружины и отхода стрелки от нулевого деления упор 1 и нулевое деление шкалы смещены в сторону увеличения показаний на величину абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности.

Манометр имеет место для пломбирования (А), исключающее возможность доступа внутрь прибора без повреждения пломбы.

Опломбированные манометры поставляются по требованию заказчика. Регулировка манометра производится изменением длины хвостовика зубчатого сектора 3 и поворотом механизма в пазах нижней пластинки .

I -- упор; 2 -- трибко-секторный механизм; 3 -- зубчатый сектор; 4 -- поволок; 5 -- винт; 6 -- наконечник; 7 -- спиральная пружина; 8 -- нижняя пластинка; 9 -- винт; 10 -- трубчатая пружина; 11 -- разжимное кольцо; 12 -- стекло; 13 -- циферблат; 14 _ стрелка; 15 -- трубка; 16 -- винт; 17-- корпус; 18 -- держатель; 19 -- демпфер; 20 -- верхняя пластинка

Рисунок 5 - Конструкция манометра

1.3.3 Манометр образцовый типа МО

Действие прибора основано на использовании зависимости между измеряемым давлением и упругой деформацией одновитковой трубчатой пружины, перемещение свободного конца, в которой передаточным механизмом преобразуется в угловое перемещение стрелки.

Шкала прибора имеет 400 условных единиц. Кроме того, она продолжена за конечные отметки на 5 условных единиц. Дополнительные деления служат для отсчета отклонения показаний поверяемых рабочих приборов на нуле и верхнем пределе измерений.

Прибор имеет корректор нуля, обеспечивающий диапазон корректировки от 8 до 16 условных единиц. При выпуске из производства корректор обеспечивает перемещение стрелки от нулевой отметки не менее чем на 4 условные единицы в каждую сторону.

Для предохранения трубчатой пружины, стрелки и передаточного механизма от деформаций или смещений, возникающих при вакуумировании и транспортной тряске и приводящих к нарушению регулировки, в приборах с верхним пределом измерений до 25 кгс/см² предусмотрен арретир .

1.4 Редуктор давления

1.4.1 Назначение

Редуктор давлений с фильтром РДФ-3 предназначен для регулирования и автоматического поддержания давления воздуха, необходимого для питания приборов и средств автоматизации, а также для очистки воздуха от пыли, масла и влаги.

Редуктор применяется для питания сжатым воздухом одного прибора или контура регулирования и рассчитан для работы при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 60 °С и относительной влажности до 95 % при температуре 35 ⁰С и при более низких температурах, без конденсации влаги. Редуктор выпускается двух модификаций:

РДФ-3-1--с манометром (основная модификация);

РДФ-3-2 -- без манометра, но с заглушенным резьбовым отверстием под манометр. Кроме того, редуктор может выпускаться в исполнении для тропического климата РДФ-3-1 Т, РДФ-3-2Т.

1.4.2 Технические характеристики

Максимальный расход воздуха, m³/ h 1,6

Допускаемое давление питания, МРа 0,25--0,6

Пределы регулирования давления на выходе, МРа 0,02--0,2

Допускаемое отклонение выходного давления при температуре окружающего воздуха (20±5) °С, МРа, при изменении:

входного давления воздуха от 0,25 до 0,8 МРа

расхода воздуха от 0,15 до 1,6 m²/h 0,01

Отклонение выходного давления при изменении температуры окружающей среды на каждые 10 ⁰С, МРа 0,002

Степень загрязненности воздуха на выходе:

содержание твердых частиц размером 5--10 m, mg/m³,

не более 2

Габаритные размеры, mm, не более:

с манометром 140х115Х98

без манометра 140Х115Х64

Масса, kg, не более:

с манометром 0,71

без манометра 0,64

1.4.3 Принцип действия

Редуктор -- комбинированный малогабаритный прибор, в котором очищается воздух при прохождении через фильтр 9 (рисунок 5), состоящий из ультрасупертонкого стеклянного волокна, и регулируется давление воздуха с автоматическим поддержанием его на заданном уровне.



1-колпачок; 2-пружина; 3-контргайка; 4-клапан предохранительный; 5-мембрана; 6-клапан конический; 7-основание; 8-шпиндель; 9-фильтр; 10-пробка

Рисунок 6 - Редуктор давления с фильтром РДФ-3

Давление воздуха понижается за счет дросселирования его в зазоре между коническим клапаном 6 и седлом основании 7, который образуется во время работы прибора.

Автоматическое регулирование выходного давления основано на уравновешивании им силы сжатия пружины 2 при помощи воздействия на мембрану 5. При нарушении равновесного состояния, возникающего из-за изменения расхода или входного давления, мембрана прогибается в соответствующую сторону и воздействует на конические клапан, вызывая изменение зазора между ним и седлом. Благодаря этому количество воздуха, поступающего в камеру выходного давления, изменяется так, что оно восстанавливается до прежней величины с небольшим отклонением, обусловленным новым равновесный положением мембраны и соответственно новой силой сжатия пружины.

При чрезмерном повышении выходного давления срабатывает предохранительный клапан 4, выпуская излишек воздуха через отверстие в колпачке 1 в атмосферу.

1.5 Задатчик

1.5.1 Назначение

Панель управления типа ПП12.2 (рисунок6) в комплекте с вторичными приборами и регуляторами предназначен для реализации одноконтурных и каскадных схем регулирования и управления теплоэнергитическами параметрами технологического процессов.

В одноконтурных схемах регулирования осуществляется дистанционное ручное управление исполнительным миханизмом, автоматическое управление с постоянным заданием, автоматическое управление с программным заданием, а также плавный переход с ручного управления на автоматическое и обратно.

В каскадных схемах регулирования осуществляются: дистанционное ручное управление исполнительным миханизмом, автоматическое управление с постоянным заданием основного и вспомогательного параметров; автоматическое управление с программным заданием основного и вспомогательного параметров; каскадное управление, а также плавный переход с ручного управления на автоматическое и обратно.

1.5.2 Технические характеристики

Рабочий диапазон изменения входного и выходного аналоговых сигналов (0,02…0,1) Мпа.

Класс точности двух стрелочного показывающего манометра 1,5. Предел измерений манометра (0,02…0,1) Мпа.

Давление воздуха питания (0,14 0,014) Мпа. Расход воздуха в установившемся режиме не менее 4,5 л/мин.

Дальность передачи пневматического сигнала по трубопроводу с внутренним диаметром 6мм до 300 мм. Габаритные размеры 16060228 мм. Масса панели не более 4,5 кг.

Непостоянство задания в течение 48 ч не более 0,0005 Мпа. Габаритные размеры 4141120 мм. Масса не более 0,35 кг.

Вероятности безотказной работы панели в течение 2000 ч при равна 0,95.

Панель может работать в пожаро- и взрывоопасных помещениях.

Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха (5……50)0С; относительная влажность (30….80)%.

1.5.3 Принцип действия

Конструкция панели показана на рисунке 7.

На лицевой панели 1 расположены задатчики ЗД1, ЗД2, манометр МН1, переключатель П2. Реле РВ1-РВ4,клапаны К1,К2 и штуцера внутренних соединений смонтированы на плате 3, в который имеются каналы. С помощью этих каналов и соединительных трубок 6 осуществляется коммутация между элементами. Плата соединяются с дном 4, на котором расположены переключатель П1 и штуцера 5 внешних соединений. Все узлы панели закрыты кожухом 7. Управление работой панели осуществляется с помощью переключателя П2, которые выдает командные сигналы на выключающие реле РВ1-РВ4. Последние подключают задатчики ЗД1 и ЗД2 к манометру типа МН1 и внешним штуцерам панели в соответствие с необходимом режимом работы.

При уменьшении затяжки пружины 10 и соответствующем уменьшении давления в камерах Б и Д или при увеличении выходного давления, например вследствие давления питания и при неизменной затяжке пружины 10, увеличивается проходное сечение пары «сопло-заслонка» 5, и давление на выходе задатчика уменьшается.

Задатчик монтируется на щите, пульте или панели прибора .



Рисунок 6 - Панель управления пневматическая дистанционная типа ПП12.2

1 - лицевая панель; 2 - колодка; 3 - плата; 4 - дно; 5 - штуцера; 6 - соединительный трубки; 7 - кожух

Рисунок 7 - Конструкция панели типа ПП12.2

2 Ход работы

2.1 Назначение лабораторного стенда

Лабораторный стенд предназначен для изучения конструкции и регулировки преобразователя давления типа МСП.

Лабораторный стенд представляет собой совокупность измерительных приборов: преобразователя давления МСП, задатчика, манометров и вторичного прибора ПКР.2. Все выше перечисленные устройства взаимодействуют между собой по определённой схеме.

Общий вид лабораторного стенда

1 - Корпус лабораторного стенда;

2,4 - Образцовый манометр типа МТИ;

3- Технический манометр типа МТП - 160;

5 - Задатчик типа ПП 12.2;

6 - Вторичный прибор ПКР.2;

- Преобразователь давления МСП;

- Редуктор;

Рисунок 8 - Общий вид лабораторного стенда

Принципиальная пневматическая схема стенда

1 - Редуктор РДФ - 3 - 1

2 - Преобразователь давления с пневматическим выходным сигналом типа МСП

3 - Вторичный прибор контроля и регистрации ПКР.2

4 - Задатчик типа ПП12.2

5,7 - образцовые манометры типа МТИ

6 - технический типа МТП - 160

Рисунок 9 - Принципиальная пневматическая схема

Питание приборов осуществляется очищенным от пыли и масла сжатым воздухом при давлении 1,4 кгс/см² 0.14 кгс/см² (140 кПа 14 кПа).

На лабораторный стенд подается сжатый воздух (давление должно быть не ниже 140 кПа), который проходя через редуктор, поступает на: преобразователь давления МСП; вторичный пневматический прибор ПКР.2; технический манометр МТП и на задатчик ПП12.2.

Задатчик ПП12.2 служит для имитации измеряемого давления, подаваемого на вход поверяемого прибора для изменения его в диапазоне от 20-100 кПа.

Воздух с задатчика поступает на преобразователь давления МСП, вторичный пневматический прибор ПКР.2 и на образцовый манометр.

После того как воздух поступил на преобразователь давления МСП с его выхода, воздух подается на образцовый манометр.

Произвели поверку преобразователя давления с пневматическим выходным сигналом типа МСП.

Соединения устройств осуществляется с помощью металлических или пластиковых трубок с внутренним диаметром 4 или 6 мм, и соответственно с наружным 6 или 8 мм, которые присоединяются к устройствам с помощью специальных штуцеров.

Трубки не должны быть перегнуты, помяты и потрескавшиеся.

Для эффективной работы стенда необходимо, чтобы:

Ш приборы обеспечивали достаточную точность показаний;

Ш трубные проводки обеспечивали подачу воздуха без потерь;

Подготовка лабораторного стенда к работе

Перед запуском лабораторного стенда необходимо проверить:

Ш герметичность трубной проводки;

Ш наличие напряжения питания вторичного прибора.

После выполнения выше перечисленных условий следует включить компрессор и в соответствие с правилами поверки произвести настройку и регулировку прибора.

Контрольные вопросы

1. Назначение МС-П

2. Принцип действия МСП

3. Как настроить ноль преобразователя?

4. как изменить предел измерения преобразователя?

5. Как проверить работоспособность преобразователя?

6. В каких системах автоматического управления может участвовать ?