Контрольная работа: Экспериментальная аэромеханика
Каковы назначения, устройство и принцип действия автоматического потенциометра (любого)? Приведите принципиальную схему потенциометра
В системах автоматического контроля и регулирования различных параметров технологических процессов находят широкое применение в качестве вторичных приборов автоматические потенциометры и мосты. Мы рассматриваем схему автоматического потенциометра (рисунок 1). В этой схеме в качестве первичного измерительного преобразователя используется термопара, так как диапазон изменения температуры составляет 0–700º С, то наиболее целесообразно использовать термопару типа ТХА (-200÷1300º С).
Рисунок 1 – принципиальная измерительная схема автоматического потенциометра
Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. Они гораздо более линейны, чем многие другие датчики, а их нелинейность на сегодняшний день хорошо изучена и описана в специальной литературе. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01° С. Они вырабатывают на выходе терма ЭДС в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.
Классификация приборов для измерения расхода
Поток жидкости или газа количественно характеризуется средней скоростью и расходом между средней скоростью и расходом. Существует следующая зависимость.
Количеством называется объем жидкости или газа протекающий по трубопроводу через определенный промежуток времени. Расходом называется количество жидкости или газа протекающий по трубопроводу в данный момент времени. В системе СИ расход измеряется м3 /с или кг/с, вне системная единица л/с. Количество измеряют тахометрическими приборами, которые называются счетчиками. Расход измеряется расходомерами, которые по принципу действия делятся на расходомеры постоянного и переменного перепада давления.
Счетчики по принципу действия делятся на: скоростные и объемные. Чувствительным элементом скоростных счетчиков является крыльчатка или турбина (ротор). Крыльчатка устанавливается перпендикулярно потоку жидкости и турбина по направлению потока. Принцип действия скоростных счетчиков основан на суммировании за определенный период времени числа оборотов, помещенного в патоко-вращающихся турбины или крыльчатки, частота которых пропорциональна средней скорости протекающей жидкости то есть расходу. Турбина или крыльчатка с помощью редуктора связанна со счетным механизмом. Бывают следующих типов: УВК - универсальная водяная крыльчатка, УВТ - универсальная водяная турбина. Для измерения расхода газа применяются объемные счетчики. Счетчик состоит из двух вращающихся лопастных роторов, передаточного механизма и счетного устройства. Принцип действия основан на суммировании единичных объемах газа вытесниных роторами из измерительной камеры за определенный промежуток времени, За один оборот два ротора выполняют объем газа равный объему измерительной камеры. Тип счетчика бывает РГ - роторный газовый.
Расходомеры постоянного перепада давления. Ротаметр
Ротаметр имеет расширяющую трубку 2 и поплавок 1. Поплавок имеет нижнею конусную часть, среднюю целендрическую, верхнею со скошенным бортиком и направляющие канавки для придания поплавку вращательного движения.
Принцип действия ротаметров состоит в том, что гидродинамическое давление измеряемого потока среды воздействует на поплавок, вызывая его вертикальное перемещение. Под действием перемещения поплавка из за косности трубки изменяется площадь проходного сечения между поплавком и трубки, а перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным по этому их называют расходомерами постоянного перепада давления. Бывают таких типов: PM - ротаметр стеклянный, РЭД - с электрической дистанционной передачею, РПД - с пневматической дистанционной передачею.
Принцип действия приборов с переменным перепадом давления основан на измерении перепада давления образующегося в результате изменения скорости измеряемого потока на специальном сужающим устройстве, которое называется диафрагма. При протекании жидкости или газа через сужающее устройство часть потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию. При этом средняя скорость потока в сечении повышается, а давление уменьшается. Таким образом, при протекании жидкости или газа образуется разность давления, до и после сужающего устройства. Разность давления (перепад) зависит от скорости протекающего вещества. Величина перепада давления измеряется специальными устройствами, которые называются дифференциальными манометрами (дифманометрами). К стандартным сужающим устройствам относятся: диафрагма, сопла, трубки Вентури. Самое большое распространение получили диафрагмы. Диафрагма представляет собой металлический диск с коническим отверстием.
Приборы переменного перепада давления
Дифманометр с пневматической передачею показаний
Измерительный блок дифманометра состоит из двух камер 1 и 2 - плюсовая и минусовая. Внутри этих камер находится мембраны, жесткий центр которых с помощью толкателя 3 изменяет положение рычага 4. Рычаг в свою очередь является заслонкой, которая перемещаясь, изменяет давление в линии сопла 5. Давление питания Рпит подается на пенвмо реле 6, а из него на сопла, на сильфон обратной связи и на ход, изменения давления в линии сопла вызовет изменение выходного сигнала в переделах от 0,2 до 1кгс/м2 .
Дифманометр работает со вторичными пневматическими приборами. Сильфон обратной связи 7 служит для уравновешивания входного сигнала. В приборе также предусмотрено установка корректора от 0 до 8
Дифманометр с электрической передачею показаний ДРМ
Дифманометр состоит из двух камер плюсовой и минусовой, внутри этих камер находятся мембранные коробки 3 связанные между собой и заполненные дистиллированной водой. Жесткий центр верхней мембранной коробки связан со штоком 4, на другом конце штока закреплен плунжер 5 индукционной катушки деференциально-трансформаторного преобразователя.
Индукционная катушка имеет первичную обмотку 6 и вторичную обмотку 7. На первичную обмотку подключается напряжение питания, а на вторичную обмотку трансформируется напряжение по направлению и величины зависящее от положения плунжера относительно обмоток. Величина выходного электрического сигнала будет пропорциональна изменятся изменению разности давления, следовательно и расходу.