10-5. Приборы давления с электрическими и пневматическими преобразователями

Приборы давления с электрическими и пневматическими преобразователями, или так называемые первичные приборы давления, получили широкое применение в различных отраслях промышленности для дистанционного измерения избыточного, вакуумметрического и абсолютного давления газа и жидкости, не агрессивных по отношению к сплавам на медной основе и углеродистым сталям.

Первичные приборы давления применяются в комплекте с вторичными приборами и автоматическими регуляторами, а приборы с унифицированным выходным сигналом постоянного тока используются также и с информационно-вычислительными машинами при создании АСУ ТП. Ниже рассмотрим приборы давления с электрическим и пневматическим выходными сигналами, широко применяемые в энергетике и других отраслях промышленности. Эти приборы относятся к группе унифицированной системы электрических и пневматических взаимозаменяемых приборов ГСП.

Первичные приборы типа МЭД. Эти приборы, выпускаемые заводом «Манометр», предназначены для измерения и непрерывного преобразования избыточного или вакуумметрического давления в унифицированный выходной сигнал переменного тока. Эти

приборы (показывающие) изготовляются с отсчетными устройствами и без них в следующих модификациях: манометры с верхними пределами измерения избыточного давления от 1 до до вакуумметры с верхним пределом измерения вакуумметрического давления мановакуумметры с верхними пределами измерения вакуумметрического давления до и избыточного — от 0,6 до до

В приборах МЭД применяется унифицированный взаимозаменяемый передающий дифференциально-трансформаторный преобразователь с нормированной взаимной индуктивностью между первичной и вторичной цепями его В зависимости от верхнего предела измерения давления в приборах МЭД применяют трубчатые пружины различной жесткости. Приборы МЭД выпускаются классов точности 1 и 1,5. Допускаемая в условиях эксплуатации температура окружающего воздуха — от 5 до 50°С при относительной влажности воздуха до

Рис. 10-5-1. Прибор давления типа МЭД.

На рис. 10-5-1 схематично показан первичный прибор типа МЭД без отсчетных устройств.

Действие этого прибора основано на использовании деформации одновитковой трубчатой пружины 1, свободный конец которой, связанный с сердечником 2 дифференциально-трансформаторного преобразователя 3, перемещается пропорционально измеряемому давлению среды.

Изменение положения сердечника дифференциально-трансформаторного преобразователя вызывает изменение взаимной индуктивности между его обмотками, а следовательно, и электрических параметров (напряжения и фазы) сигнала на выходе прибора.

В приборах типа МЭД с отсчетными устройствами (показывающих) свободный конец трубчатой пружины, кроме того, соединен с помощью секторного передаточного механизма с показывающей стрелкой. Подвод измеряемого давления к прибору МЭД осуществляется через резьбовой штуцер держателя 4. Для подключения к линии связи вторичного прибора применяют четырехштырьковый штепсельный разъем, который на рис. 10-5-1 не показан.

Приборы давления МЭД работают в комплекте с взаимозаменяемыми вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы КПД1, КВД1, КСД1, КСД2 и КСДЗ с нормированным входным параметром Следует отметить, что взаимозаменяемость приборов обеспечивает возможность работы одного

вторичного прибора (например, КПД1 или КВД1) с несколькими первичными приборами МЭД. В этом случае периодическое подключение приборов МЭД к вторичному прибору осуществляется с помощью переключателя.

Приборы давления с преобразователями, основанными на принципе компенсации магнитных потоков. Приборы давления, снабженные преобразователями с магнитной компенсацией, разработаны НИИТеплоприбором совместно с ВТИ и предназначены для измерения давления газа или жидкости [56]. Эти приборы, выпускаемые казанским заводом «Теплоконтроль» [58], изготовляются без от-счетных устройств в виде следующих первичных измерительных устройств: манометров абсолютного давления мембранных (МАДМЭ) с верхними пределами измерения абсолютного давления 0,1 и манометров мембранных с верхними пределами измерения избыточного давления от 1,6 до (от 0,16 до 2,5 МПа); манометров с трубчатой пружиной (МПЭ) с верхними пределами измерения избыточного давления от 25 до (от 2,5 до 60 МПа). В приборах этого типа используется унифицированный передающий линейный преобразователь с магнитной компенсацией, рассмотренный выше

Рис. 10-5-2. Манометр мембранный типа ММЭ.

На рис. 10-5-2 показано устройство манометра мембранного электрического типа ММЭ в упрощенном виде. Манометр состоит из чувствительного элемента 1, выполненного в виде мембранной коробки, передающего линейного преобразователя с магнитной компенсацией 2 и полупроводникового усилителя 3 типа На крышке 7 корпуса измерительного блока жестко укреплена разделительная трубка 4 из немагнитной нержавеющей стали. Внутри разделительной трубки находится магнитный плунжер 5, который жестко связан с центром дна мембранной коробки. В приборе предусмотрена возможность перемещения преобразователя относительно магнитного сердечника, что позволяет производить первоначальную настройку нулевого значения выходного сигнала манометра. При эксплуатации манометра регулировка нулевого значения выходного сигнала производится с помощью корректора нуля 6. Подвод измеряемого давления осуществляется через штуцер 8 внутрь корпуса измерительного блока. Штуцер выполняют с резьбой и снабжают гайкой и ниппелем.

Измеряемое давление среды преобразовывается мембранной коробкой в пропорциональное перемещение магнитного плунжера,

который создает магнитным управляющий поток и вызывает изменение намагниченности сердечников преобразователя. При этом возникает сигнал рассогласования в виде напряжения, который управляет выходным сигналом усилителя. Выходной сигнал постоянного тока с выхода усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в обмотку обратной связи преобразователя, которая создает магнитный поток, компенсирующий воздействие управляющего магнитного потока. Структурная и принципиальная схемы преобразователя приведены на рис. 8-7-1 и 8-7-2.

Рис. 10-5-3. Манометр пружинный типа МПЭ. 1 - магнитный плунжер; 2 — рычаг; 3 — трубчатая пружина; 4 — передающий преобразователь с магнитной компенсацией; 6 — резьбовой штуцер; 6 — внешний вид мано» метра.

Манометры типа ММЭ имеют класс точности 1. Выходной сигнал Допускаемое сопротивление нагрузки — до Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха , допускаемая частота вибрации не более 30 Гц, амплитуда вибрации — не более Питание от сети переменного тока 220 В, 50 Гц, потребляемая мощность — не более

Манометр абсолютного давления типа МАДМЭ имеет класс точности 2,5; другие технические характеристики те же, что и для прибора ММЭ. Конструктивно он выполнен аналогично с манометром ММЭ. В качестве чувствительного элемента используется специальной конструкции мембранная коробка.

Манометр пружинный электрический типа МПЭ показан в упрощенном виде на рис. 10-5-3. Принцип его действия не отличается от описанных выше приборов (ММЭ).

Манометры типа МПЭ выпускаются класса точности 1; другие технические характеристики аналогичны приведенным для прибора ММЭ.

Первичные приборы давления ММЭ, МАДМЭ и МПЭ могут работать в комплекте с миллиамперметрами-, выполненными на базе автоматических показывающих или показывающих и самопишущих потенциометров а также с другими типами миллиамперметров. Кроме того, эти приборы могут быть использованы для работы с автоматическими регуляторами и информационно-вычислительными машинами.

Приборы давления электрические с силовой компенсацией. Приборы давления электрические с силовой компенсацией, разработанные НИИтеплоприбором при участии завода «Манометр»,

построены по блочному принципу с использованием унифицированного электросилового преобразователя, полупроводникового усилителя и измерительных блоков с различными по назначению упругими чувствительными элементами.

Рассматриваемые приборы давления без отсчетных устройств с унифицированным выходным сигналом постоянного тока или изготавливаются заводом «Манометр» в виде следующих модификаций: тягомеров сильфонных с верхними пределами измерения вакуумметрического давления газа от 40 до (от 0,4 до 40 кПа); напоромеров сильфонных с верхними пределами измерения избыточного давления газа от 40 до (от 0,4 до тягонапоромеров сильфонных с верхним пределом измерения избыточного и вакуумметрического давления газа от ±20 до (от ±0,2 до ±20 кПа); вакуумметров сильфонных с верхним пределом измерения вакуумметрического давления газа от 0,25 до (от 25 до мановакуумметров сильфонных с диапазонами измерения избыточного и вакуумметрического давления газа от до манометров абсолютного давления сильфонных с верхними пределами измерения абсолютного давления газа от 0,06 до (от 0,006 до манометров сильфонных с верхним пределом измерения избыточного давления газа от 0,25 до (от 0,025 до манометров пружинных с верхним пределом измерения избыточного давления газа и жидкости от 25 до (от 2,5 до манометров пружинных сверхвысокого давления с верхним пределом измерения избыточного давления газа и жидкости от 1000 до (от 100 до 1000 МПа). В манометрах типа используются трубчатые пружины, показанные на рис. 10-2-9, а в приборах типа применяется прямолинейная трубчатая пружина с эксцентричным каналом (см. рис. 10-2-13). Все эти приборы давления выпускаются классов точности 0,6; 1 и 1,5, кроме манометров типа имеющих классы точности 0,6; 1; 1,5 и 2,5 в зависимости от диапазона измерения.

Кроме перечисленных приборов давления электрических с силовой компенсацией завод «Манометр» выпускает манометры узкопредельные сильфонные с верхним пределом измерения избыточного давления газа и жидкости от 2,5 до (от 0,25 до Эти манометры выпускаются классов точности 0,25; 0,4; 0,6 и 1 в зависимости от диапазона измерения.

На рис. 10-5-4 приведена схема устройства напоромера сильфонного типа где 1 — сильфон измерительного блока; электросиловой линейный преобразователь, работающий в комплекте с полупроводниковым усилителем Принцип работы электросилового преобразователя и схема усилителя описаны выше Обозначения отдельных элементов и узлов электросилового преобразователя соответствуют принятым на рис. 8-8-1.

Измерительный блок манометра сильфониого МСЭ выполнен аналогично.

В тягомерах или вакуумметрах рычаг сильфона в измерительном блоке соединяется с верхним плечом -образного рычага 3. В этом случае момент возникающий на -образном рычаге при измерении вакуумметрического давления, будет иметь то же направление, что и в манометрах или напоромерах, выполненных по схеме рис. 10-5-4. В этих приборах в зависимости от верхнего предела измерения избыточного или вакуумметрического давления применяются сильфоны с различными эффективными площадями,

Рис. 10-5-4. Схема устройства сильфониого напоромера НСЭ.

Схема устройства манометра пружинного с силовой компенсацией МПЭ показана на рис. 10-5-5. Здесь неподвижный конец трубчатой пружины 1 закреплен в держателе, а подвижный — в рычаге, связанном через тягу с -образным рычагом 3 электросилового линейного преобразователя 2. Назначение остальных элементов и узлов рассмотрено при описании схемы преобразователя (см. рис. 8-8-1).

Приборы давления пневматические с силовой компенсацией. Приборы давления пневматические с пневматическим выходным сигналом созданные НИИтеплоприбором при участии завода «Манометр», построены по блочному принципу с использованием унифицированного пневмосилового преобразователя, пневматического усилителя мощности и измерительных блоков с различными по назначению упругими чувствительными элементами.

Приборы давления пневматические, выпускаемые заводом «Манометр», изготовляются без отсчетных устройств в виде следующих первичных измерительных устройств: тягомеров сильфонных ТС-П;

напоромеров сильфонных тягонапоромеров сильфонных вакуумметров сильфонных мановакуумметров сильфонных манометров абсолютного давления сильфонных манометров сильфонных манометров пружинных манометров пружинных сверхвысокого давления Все эти приборы выпускаются на те же верхние пределы измерения (или диапазоны измерения) и тех же классов точности, что и соответствующие им по назначению приборы с электросиловой компенсацией.

Кроме перечисленных пневматических приборов завод «Манометр» выпускает манометры пневматические сильфонные узкопредельные на те же верхние пределы измерения давления газа и жидкости и тех же классов точности, что и узкопредельные манометры сильфонные с электросиловой компенсацией.

Рис. 10-5-5. Схема устройства пружинного манометра

На рис. 10-5-6 приведена схема устройства тягомера типа где 1 — сильфон измерительного блока, пневмосиловой преобразователь. Принцип работы пневмосилового преобразователя и пневматического усилителя мощности (см. рис. 8-10-2) описан выше Обозначения отдельных элементов и узлов пневмосилового преобразователя соответствуют принятым на рис. 8-10-1.

На рис. 10-5-7 показана схема устройства манометра абсолютного давления типа Измерительный блок 1 у этого прибора имеет два одинаковых сильфона с эффективной площадью 0,4 или в зависимости от диапазона измерения абсолютного давления, Сильфон 14 вакууммирован и заварен, а в сильфон 13 подается измеряемое давление. Расстояния сильфонов от опоры рычага 3

примерно одинаковы и подбираются таким образом, чтобы моменты, создаваемые сильфонами относительно опоры рычага, при изменении барометрического давления были бы одинаковы. Поскольку эти моменты направлены в противоположные стороны, то изменение барометрического давления не будет влиять на выходной сигнал прибора, определяемый только измеряемым абсолютным давлением. Обозначения других элементов и узлов пневмосилового преобразователя манометра соответствуют принятым на рис. 8-10-1.

Приборы давления пневматические могут работать в комплекте с вторичными показывающими или самопишущими приборами с диапазоном измерения и пневматическими регуляторами ГСП.

Рис. 10-5-6. Схема устройства сильфониого тягомера

Рис. 10-5-7. Схема устройства манометра абсолютного давления