Контрольная работа: Теплотехнические измерения
Для автоматических уравновешенных мостов, установлены автоматическим потенциометрам классы точности (по показаниям), а именно 0,25; 0,5; 1,0; 1,5 (ГОСТ 7164-71).
Пределы допускаемой основной погрешности показаний автоматических уравновешенных мостов, выраженные в процентах, на всех отметках шкалы не должно превышать: ±0,25; ±0,5; ± 1,0 1,5% - для класса точности 0,25; 0,5; 1,0; 1,5.
В настоящее время выпускаются автоматические уравновешенные мосты типов КПМ, КВМ, КСМ. Эти приборы удовлетворяют в большей степени современным требованиям промышленности по сравнению с ранее выпускаемыми автоматическими уравновешенными мостами МП, ЭВМ, ЭМД, МС и др.
Автоматические уравновешенные мосты, по конструктивному их оформлению можно разделить на следующие основные группы: показывающие типы КПМ1 и КВМ1; показывающие и самопишущие с ленточной диаграммой типа КСМ1, КСМ2 и КСМ4; показывающие и самопишущие с дисковой диаграммой типа КСМ3. Приборы этих типов, выпускаемые в нескольких модификациях, применяются также для сигнализации или регулирования температуры.
Емкостные уровнемеры
Емкостные уровнемеры широко применяют для сигнализации и дистанционного измерения уровня однородных жидкостей в различных объектах в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Емкостные уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под давлением до 25 - 60 кгс/см2 (2,5 - 6,0 Мпа) и имеющих температуру от - 40 до 200єС. Эти ограничения обусловленные надежностью применяемой изоляции для изготовления общепромышленных первичных преобразователей емкостных уровнемеров.
Емкостные уровнемеры не могут быть использованы для измерения уровня вязких (более 0,980 Па·с), пленкообразующих, кристализирующих и выпадающих в осадок жидкостей, а также взрывоопасных сред.
Действие рассматриваемых уровнемеров основано на измерение электрической ёмкости первичного преобразователя, изменяющейся пропорционально изменению контролируемого уровня жидкости в резервуаре. Первичный преобразователь, преобразующий изменение уровня жидкости в пропорциональное изменение емкости, представляет собой, например, цилиндрический конденсатор, электрод которого расположены коаксиально. Для каждого значения уровня жидкости в резервуаре емкость первичного преобразователя определяется как емкость двух параллельно соединенных конденсаторов, один из которых образован частью электродов преобразователя и жидкостью, уровень которй измеряется, а второй - остальной частью электродов преобразователя и воздухом или парами жидкости.
При применение емкостных уровнемеров необходимо иметь в виду, что измеряемый уровень жидкости функционально связан с диэлектрической проницаемостью веществ. Поэтому при измерение уровня жидкости емкостным уровнемером следует учитывать, что значение диэлектрической проницаемости жидкости изменяется с изменением температуры её.
В зависимости от электрических характеристик жидкости, уровень которых измеряют емкостным методом, разделяют на неэлектропроводные и электропроводные. Такое деление жидких диэлектриков имеет некоторую условность, но является практически целесообразным. жидкости, имеющим удельное сопротивление ρ > 107 ч 108 Ом · м и относительную диэлектрическую проницаемость εж ≤ 5 ч 6, относятся к группе неэлектропроводных, а жидкости имеющие ρ ≤ 105 ч 106 Ом · м и εж ≥ 7ч10, относятся к группе электропроводных. Следует отметить, что удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая проницаемость жидкостей в большой степени зависят от частоты напряжения, на которой производится измерение уровня. Вследствие различия электрических характеристик жидкостей емкостные преобразователи уровнемеров выполняют различными. Принципиальное различие состоит в том, что один из электродов преобразователя для измерения уровня электропроводных жидкостей покрывается электрической изоляцией, а электроды преобразователей для неэлектропроводных жидкостей не изолируют. Некоторые типы емкостных уровнемеров находят применение для сигнализации и дистанционного измерения уровня сыпучих тел с постоянной влажностью.
Рис.1. Схема устройства емкостного преобразователя для измерения уровня неэлектропроводных жидкостей.
На рис.1 приведена схема устройства емкостного преобразователя уровнемера, выполненного в виде цилиндрического конденсатора из двух коаксиально расположенных стальных труб 2 и 3. Преобразователь окружен в резервуаре 1, в котором производится измерение жидкости.
Cпр - Емкость преобразователя
Спр = С1 + Сon
Con - начальная емкость преобразователя на рабочем участке высотой Н, заполненном воздухом.
Сon = (2πε0 Н) / ln * (r2/ r1 )
С1 - емкость проходного изолятора 4 и соединительного кабеля.
С2 - емкость преобразователя на участке высоты H - h, заполненном воздухом и парами жидкости.
r1 и r2 - радиусы электродов 3 и 2, м.
С2 = (2πε0 ε 2 ( Н-h)) / ln * (r2/ r1 )
С3 - емкость преобразователя на участки высотою h, заполненной жидкостью.
С3 = (2πε0 εж h) / ln * (r2/ r1 )
Рис. 2 Схема устройства емкостного преобразователя для измерения уровня электропроводных жидкостей.
Рис.3 Эквивалентная электрическая схема преобразователя
На рис.2 приведена схема устройства емкостного преобразователя для измерения уровня электропроводности жидкости. Один электрод преобразователя выполнен в виде металлического стержня 1, наружная поверхность которого покрыта изоляцией 2, например фторопластом. Вторым электродом служит цилиндрическая стенка резервуара 3, в котором измеряют уровень жидкости. Такая схема преобразователя используется в емкостном индикаторе уровня ЭИУ-2. На рис.3 изображена эквивалентная электрическая схема этого преобразователя. Здесь С1 - емкость проходного изолятора 4 и соединительного кабеля, значение которой не зависит от среды, находящейся в резервуаре; С2 - емкость, образованная наличием на электроде 1 изоляционного покрытия 2 с диэлектрической проницаемостью ε2 на участке длиной H -h; С3 - емкость между наружной поверхностью изолированного электрода 1 и стенкой резервуара 3 на участке высотой H -h, где диэлектриком являются воздух и пары жидкости, уровень которого измеряют; С4 - емкость, образования наличием на электроде 1 изоляционного покрытия с диэлектрической проницаемостью на участке высотою h, соприкасающемся с проводящей жидкостью; С5 - емкость между наружной поверхностью изолированного электрода 1 и стенкой резервуара 3 на участке высотою h.
Емкость преобразователя, отнесенная к зажимам (а), определяется по формуле
Спа = С1 + С4 С5/ (С4 +С5 )