Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Для дифманомегров с тонкостенным колоколом можно пренебречь гидростатическнм давлением и принять в уравнении (12-2-1) площадь поперечного сечения колокола ) = О вследствие ее малости. Для этого случая уравнение (12-2-1) принимает вид: КЕ =б„. (12-2-2) При возникновении разности давлений Рт — Ра (Рг- Рг) Равнонесие сил„приложенных к колоколу, нарушается. При этом появляется подъемная сила от перепада давления, направленная вверх, которая будет перемещать колокол в том же направлении.
Это в свою очередь вызовет возникновение противодействующей силы, обусловленной изменением упругих сил винтовой пружины вследствие ее деформации. Когда подъемная сила сделается равной по своему значению противодействующей силе, то колокол, переместившись на высоту Н, займет новое положение равновесия. Уравнение, определяющее новое состояние равновесия колокола, а вместе с тем и устанавливающее зависимость между измеряемой Разностью ДавлениЯ Рг — Рв и значением Н, имеет виД: (Р,— Р,)Р.=Н.— .(Š— Н) или с учетом уравнения (12-2-2) (12-2-3) где Р, — внутренняя площадь колокола, м'. Из уравнения (12-2-3) следует, что для приборов с тонкостенным колоколом значение Н не зависит от плотности разделительной жидкости, но плотность определяет тот максимальный перепад Ьк рр, который может быть измерен данным прибором.
Таким образом, при применении колокольного днфманометра этого типа наибольший измеРЯемый им пеРепад давлениЯ ЬР =- Р, — Рз можно пРинять равным предельному номинальному перепаду давления ЬР, прибора. Уравнение, определяющее чувствительность рассматриваемого цнфманометра, имеет внд: Н ° да (12-2-4) И Таким образом, изменяя жесткость пружины и внутреннюю площадь колокола, можно изменять чувствительность прибора, а следовательно, и верхний предел измерения. Следует отметить, что изменение показаний дифманометра с тонкостенным колоколом при отклонении температуры окружающего воздуха от нормальной температуры до любой температуры от 5 Ф~ до 50"С очень мало и им можно пренебречь. Это является большим преимуществом приборов данного типа.
з Изменение верхних пределов измерений у дифманаметров коло- 6 кольных достигается сменой пружин и колокола, причем для перекрытия всех рабочих диапазонов г 7 от 0 до 100 кгс/м' (от 0 до 1000 Па) обычно бывает достаточно иметь В два размера колоколов. У Для ознакомления с устройством колокольных дифманометров в качестве примера рассмотрим выпускаемый в настоящее время Ивано-Франковским приборостроительным заводом дифманометр колокольный типа ДКО (модель 3702), схематично показанный на рис. 12-2-2, в котором разность Рас, 1з-з-2.
дафвавометр хслсхольдавлений, воспринимаемая колоко- ный типа ДКО. лом, уравновешивается упругими силами винтовой пружины. Дифманометр этого типа, выпускаемый без отсчетных устройств, снабжен дифференциально-трансформаторным передающим преобразователем (гл.
8). В рассматриваемом приборе тонкостенный стальной колокол 8, подвешенный на винтовой пружине 5, плавает в разделительной жидкости (трансформаторном масле), налитой в сосуд 4. Трансформаторное масло отделяет «плюсовую» камеру (под колоколом) от <минусовой> (над колоколом). Для понижения центра тяжести колокола в нижней его части прикреплен кольцевой груз 10, котоРый прн перемещении колокола астаегся всегда погруженным в масло. Дифференциально-трансформаторный преобразователь 9 закреплен на разделительной трубке 8, выполненной из нержавеющей немагиитной стали. Внутри разделительной трубки находится сердечник 11, жестко связанный с колоколом с помощью стержня 7, выполненного из немагнитной стали.
Дифманометр имеет два запорных вентиля для включения и выключения прибора и один уравнительный вентиль. При работе прибора большее (или избыточное) давление р, подается через вентиль, обозначенный знаком +, и трубку 7 в запасную камеру (ловушку), а затем по трубке 2 — в простраиспю под колоколом. Меньшее (или вакуумметрическое) давление р, через вентиль, обозначенный знаком —, и трубку б поступает во вторую запасную камеру (ловушку) и через трубку 12 подается в пространство над колоколом. Под действием измеряемой разности давлений рг — р, колокол и жесткосвязанный с ним сердечник дифференциально- трансформаторного преобразователя перемещаются до тех пор, пока усилйе от приложенной к колоколу разности давлений не уравновесится упругими силами винтовой пружины.
Перемещение сердечника приводит к изменению взаимной индуктивности между первичной и вторичной цепями преобразователя, а вместе с тем и к изменению выходного сигнала. Если измеряемый перепад давления будет превышать предельное номинальное значение, повреждения дифманомегра не произойдет, так как при больших и длительных перегрузках разделительная жццкость частично сбрасывается в запасные камеры. Если будет иметь место такой случай, то необходимо выключить прибор, слить масло из запасных камер, восстановить уровень масла в приборе и произвести его поверку. Заполнение прибора маслом и слив его осуществляются через отверстия, закрытые винтовыми пробками, которые на рис. 12-2-2 ие показаны.
Дифманометры колокольные типа ДКО-3702 выпускаются с верхними пределами измерений, соответствующими предельным номинальным перепадам давления или сумме предельных номинальных перепадов давления, лежащих в интервале от 10 до 100 кгс!мз (от 100 до 1000 Па). Предельно допускаемое рабочее избыточное давление дифманометров колокольных 2,5 кгсусм' (0,25 МПа). Дифманометр ДКО-3702 имеет класс точности 1. Если дифманометр отградуирован вместе с вторичным прибором, то пределы допускаемой основной погрешности показаний не превышают -+-1,5~/о нормирующего значения измеряемой величины.
Дифмаиометры колокольные позволяют измерять расход находящегося при низком избыточном давлении газа в комплекте с вторичным прибором, снабженным квадратичным кулачком, и сужающим устройством при малых перепадах давления. Эти дифманометры используются также в качестве тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров. Дифманометры ДКО-3702 работают в комплекте с вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы КПД1, КВД1, КСД2 и КСДЗ с нормированной взаимной индуктив- нсстью между первичной и вторичной цепями дифтрансформатора 10 — 0 — 10 Мг, дифманометры колокольные выпускаются также и с ферродинамическимн преобразователями (гл.
8), например типа ДКОФМ 117). 12-3. Дифманометры кольцевые Дифманометры кольцевые применяют в промышленности для измерения расхода газа по перепаду давления в сужающем устройстве. Дифманометры этого типа используются также для измерения малого вакуумметрического и избыточного давления газа.
Схема дифманометра кольцевого показана на рис. 12-3-1. Дкфманометр представляет собой замкнутое полое кольцо, разделенное Рис. 12-3-1. Схема дифмаиометра кольцеаого. вверху непроницаемой перегородкой, а в нижней своей части на угол, равный а, заполненное разделительной жидкостью (водой или трансформаторным маслом). Кольцо может поворачиваться на некоторый угол ~р (обычно 40 — 50"'С) около оси, перпендикулярной плоскости окружности. Осью кольца является опорная призма (одна или две), расположенная в центре кольца и опирающаяся на стальную подушку (одну или две), заделанную в кронштейне, который на схеме ие показан.
К нижней части кольца прикреплен груз 6, который создает противодействующий момент и определяет максимальное значение угла поворота кольца при заданном верхнем пределе измерения разности давлений. Давления р„ и р к обеим полостям кольца, образованным перегородкой и разделительной жидкостью, подводятся посредством гибких резиновых трубок. Противодействующий момент, создаваеммй резиновыми трубками„мал и не оказывает существенного влияния на угол поворота кольца. Подвижная система дифманометра до заполнения кольца разделительной жидкостью и снятом грузе 6 балансируется с помощью специальных грузов так, чтобы центр тяжести подвижной системы совпадал с осью вращения, На схеме ляля з(п~р= (12-3 3) нли И, Лр =-„- — з(п ~р, й (12-3-4) где Š— расстояние от оси вращения кольца до центра тяжести груза; г — площадь поперечного сечения кольца (площадь перегородки).
Из полученных уравнений вытекает, что угол поворота кольца ~р зависит от размеров кольца: чем больше г' и Л, тем больше угол поворота кольца. При постоянных значениях Лр, )т, г' и 1. угол поворота кольца зависит от силы тяжести груза бй чем меньше сила тяжести груза, тем больше угол поворота кольца. Изменение верхнего предела измерения разности давлений осуществляется в ряде случаев путем изменения силы тяжести груза 6, и для этого груз делают составным из отдельных пластин.
Верхний предел измерения кольцевого дифманометра можно также менять изменением значения А. Этот метод также находит применение в приборах, выпускаемых отечественными приборостроительными заводами. Из вышеизложенного также следует, что угол поворота кольца дифманометра не зависит от плотности разделительной жидкости кольцевого дифманомегра (рис, 12-3-1) балансирные грузы не показаны. Кольцо дифманометра будет находиться в равновесии до тех пор, пока в обеих его полостяхдавлеииеодинаково, т.
е. р~ = рм Если Ръ будет больше рм то под действием разности давлений независимо от движения кольца разделительная жидкость в нем переместится на угол р и, таким образом, действующая на жидкость разность давлений Лр = р, — р, будет уравновешиваться столбом жидкости й, т.
е. Лр = йд ( р — р,), где р и р, — плотности соответственно разделительной жидкости и среды, находящейся над жидкостью. При этом дейсгвуюшля на перегородку кольцевой трубки разность давлений Лр = р, — р, создает движущую силу.
Эта сила Лрг'. приложенная в центре тяжести перегородки, находящейся на расстоянии Я от осн вращения кольца, будет создавать вращающий момент М.=бр~)~, (12-3-1) благодаря которому кольцевая трубка повернется на некоторый угол я~. Противодействующий момент М„создается силой тяжести груза и определяется уравнением М„= 6Л з(п гр. (12-3-2) Для равновесия кольца необходимо, чтобы существовало равенство моментов М„= М„. Отсюда получаем уравнение, выражающее зависимость угла поворота кольца от измеряемой разности давлений: и плотности среды, находящейся нзд ней, и температурный коэффициент кольцевого дифманометра с замкнутым кольцом практически равен нулю. Однако плотность разделительной жидкости при заданных размерах кольца определяет верхний предел измерения разности давлений, которая может быть измерена данным дифманометром. Увеличить этот верхний предел измерения разности давлений при данной разделительной жидкости и при тех же размерах кольца не пред- /гг1 ставляется возможным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
