Материал: LR_2_БТПп-16-01_Корнаухова_Д

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра автоматизации производственных процессов

Отчет

о лабораторной работе №2

по дисциплине «Системы управления химико-технологическими процессами»

на тему: «Изучение и проверка автоматической системы контроля и регулирования давления в аппарате типа “Сапфир-22”»

Выполнил: ст. гр. БТПп-16-01 Д.А. Корнаухова

Проверил: ст. преподаватель каф. АТПП Р.М. Харисов

Уфа 2020

1 Цель работы

Градуировка шкалы вторичного прибора по входному сигналу, а также изучение принципа действия и устройства преобразователей типа «Сапфир-22».

2 Теоретические основы

2.1 Назначение преобразователей

Преобразователи давления типа «Сапфир-22» («Метран-22») предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного, абсолютного, гидростатического, разряжения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи (0 - 5 мА, 0 - 20 мА и др.).

Преобразователи разности давлений могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа, а преобразователи гидростатического давления - для преобразования значений уровня жидкости в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи разности давлений при работе с блоком извлечения корня БИК-1 могут использоваться для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП и предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0...5 или 0...20 мА постоянного тока.

2.2. Устройство и работа преобразователя

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются только конструкцией измерительного блока.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Схема преобразователей «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160 и 2170 и «Сапфир-22ДИВ» модели 2350 представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Схема преобразователей «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160 и 2170 и «Сапфир-22ДИВ» модели 2350

Мембранный тензопреобразователь 3 размещен внутри основания 9. Внутренняя полость 4 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному контуру к основанию 9. Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой.

Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 5, который уплотнен прокладкой 8. Измеряемое давление воздействует на мембрану 6 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока 1 по проводам через гермовывод 2.

Преобразователи «Сапфир-22ДА» моделей 2050 и 2060, предназначенные для измерения абсолютного давления, отличаются от вышеописанных тем, что полость 10 вакуумирована и герметизирована.

Преобразователи «Сапфир-22ДД» моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440 и 2444, предназначенные для измерения разности давлений, отличаются тем, что в них используется тензопреобразователь мембранно-рычажного типа, который размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремни-йорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды двумя металлическими гофрированными мембранами. Мембраны соединены между собой центральным штоком, перемещение которого передается рычагу тензопреобразователя, что вызывает деформацию тензопреобразователя.

Преобразователи «Сапфир-22ДИ» моделей 2110, 2120, 2130, 2140 и «Сапфир-22ДИВ» моделей 2310, 2320, 2330, 2340 отличаются тем, что одна из камер сообщена с окружающей атмосферой.

3 Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 2. На ней обозначено:

ИП – измерительный прибор (миллиамперметр М325),

ПР – преобразователь «Сапфир-22ДИ»,

G – источник питания постоянного тока 22БП-36,

Р – регулятор давления,

М – манометр,

R₁ – резистор МЛТ.

Рисунок 2 - Схема лабораторной установки

Давление от компрессора (на схеме не показан) величиной 1,6 кгс/см2 подается на регулятор Р, с помощью которого можно регулировать подаваемое на преобразователь давление в пределах от 0 до 1,6 кгс/см2.

Величина подаваемого давления измеряется манометром. Преобразователь преобразует величину давления в унифицированный токовый сигнал (0...5 мА), который воспринимается миллиамперметром.

4 Принцип градуировки шкалы вторичного прибора

Одной из целей лабораторной работы является градуировка шкалы вторичного прибора (миллиамперметра) по входному сигналу. Для преобразователя входным сигналом является давление, выходным – токовый сигнал.

Таким образом, целью работы является градуировка шкалы миллиамперметра в единицах давления с помощью преобразователя давления «Сапфир». Для этого достаточно определить величины подаваемого на преобразователь давления, соответствующие каждой из отметок шкалы миллиамперметра (т. е. при 0, 1, 2, 3, 4 и 5 мА).

Опытные данные снимаются при прямом и обратном ходе и результаты записываются в таблицу-протокол (см. табл. 1).

5 Обработка результатов

Таблица 1 – Результаты эксперимента

Вариация определяется как разность показаний при прямом и обратном ходе:

В_i = Р_пр.i - Р_обр.i (1)

В₁ = 0,056 – 0,054 = 0,002 кгс/см².

Вычисление диапазона измерений:

N = Р_max - Р_min (2)

N = 1,266 – 0,054 = 1,212 кгс/см².

Приведенная вариация определяется как отношение максимальной вариации к диапазону измерений и выражается в процентах:

e_max = (В_max / N)·100 % (3)

e_max=(0,01/1,212)·100 % = 0,83 %

На рисунке 3 приведен график зависимости ток-давление.

Рисунок 3 – Зависимость давления от тока

Вывод: в ходе лабораторной работы ознакомились с устройством и принципом действия преобразователей давления электрической ветви «Сапфир-22». Были зафиксированы входные (давление) и выходные (ток) сигналы преобразователя как для прямого, так и для обратного хода. По полученным данным построили зависимость «ток-давление». По значениям вариации, которая показывает разницу измеряемой величины, снятой при прямом и обратном ходах, выяснили, что максимальное отклонение составляет 0,01 кгс/см2.

По графику, представленном на рисунке 3, видно, что значения при прямом и обратном ходе близки, что свидетельствует об устойчивости показаний прибора.