Основы проектной деятельности

Назначение измерительного преобразователя Сапфир – 22 ДИ.

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.

Наименование преобразователя, модель, пределы измерений, пределы допускаемой основной погрешности преобразователей Сапфир – 22 ДИ, указаны в табл.8.

Таблица 8 – Характеристики измерительных преобразователей избыточного давления

Наименование преобразователя Модель Верхний предел измерений, МПа (кгс/см2) Предел допускаемой основной погрешности,

± γ %

Преобразователь измерительный избыточного давления 2150 0,4 (4,0)

0,6 (6,0)

1,0 (10)

1,6 (16)

2,5 (25) 0,25; 0,5

2160 4,0 (40)

6,0 (60)

10,0 (100)

16 (160) 0,25; 0,5

2170 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.

Зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром для преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала 4-20 мА определяется по формуле:

Ip = ( Р / Рmax ) * (Imax - Io) - Io

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:

Up = Ip - Rоб

где Rоб – значение образцового сопротивления, Ом.

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 рисунке 1.

Рис. 1 – Схема преобразователей Сапфир –22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170

Мембранный тензопреобразователь 1 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.

Стартовое положение

Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе представлено на рисунке 2.

Рис. 2 - Внешний вид установки для испытания преобразователя Сапфир-22.

Порядок действий

1. Откройте вентили перед манометрами.

2. Включите прибор.

3. С помощью маховика, расположенного с правой стороны прибора, установите стрелку образцового манометра на отметку 5 Па.

4. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при прямом ходе и показания "Сапфир". Показания преобразователя будут выражены в десятых долях от номинального давления.

5. Установите большее значение давления, вращая маховик расположенный с правой стороны прибора, а затем вновь установите выбранное давление (5 Па) на эталонном манометре с помощью маховика. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при обратном ходе.

6. Повторите эксперимент для нескольких значений давления. Результаты измерение занесите в отчет.

Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы:

1 группа – 4 Па; 11Па; 16Па; 19Па; 25Па.

2 группа – 8 Па; 13Па; 19Па; 24Па; 27Па.

3 группа – 9 Па; 14Па; 18Па; 21Па; 29Па.

4 группа – 6 Па; 10Па; 15Па; 20Па; 26Па.

5 группа – 7 Па; 12Па; 17Па; 22Па; 28Па.

7. Результаты измерение занесите в отчет.

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее:

1. Описание принципа действия, устройство преобразователей Сапфир – 22 ДИ, техническую характеристику;

2. Схему включения приборов для проведения поверки преобразователя;

3. Определение основной и дополнительной погрешности;

4. Протокол поверки;

5. Выводы о пригодности поверяемого преобразователя к дальнейшей эксплуатации.

Таблица 9 - Протокол поверки манометра с использоанием преобразователя «Сапфир»

№

п/п Значения выходного сигнала на преобразователе «Сапфир» Значение измеряемого давления на преобразователе «Сапфир», МПа Действительные значения давления, МПа Погрешности Вариация

Прямой ход Обратный ход Прямой ход Обратный ход

Δ δ γ Δ δ γ

1

2

3

4

5