Основное назначение поршне­вых манометров состоит в поверке и градуировке средств измерения давления, применяемых в народ­ном хозяйстве. При этом находят применение как методы поверки, основанные на задании точного зна­чения   давления   по   образцовому

Рис.  27.  Образцовый  грузопоршневой прибору с последующим отсчетом дифманометр ^трехступенчатой поршне- показаний    поверяемого    прибора,

так и методы поверки, основанные на регулировании давления по от­меткам поверяемого прибора с последующим измерением этого давле­ния по образцовому прибору. Однако, в связи с широким распростране­нием в технике измерения и регулирования давления бесшкальных изме­рительных преобразователей основной объем поверочных работ прово­дится методом задания образцового давления. Традиционные поршневые манометры, отличаясь универсальностью (они применимы как для зада­ния давления, так и для его измерения), нуждаются в применении вспо­могательных регулировочных устройств, причем все работы по поверке и градуировке проводятся непосредственно оператором. Это предопре­делило все более широкое использование в поверочной практике автома­тизированных поршневых задатчиков давления, которые, помимо увели­чения производительности поверочных работ, повышают комфортность условий труда оператора.

В настоящее время в народном хозяйстве страны применяются авто­матизированные задатчики давления различных типов, предназначенных для измерения давления как жидкости, так и воздуха. Краткие техничес­кие характеристики наиболее часто применяемых в нашей стране задат­чиков давления приведены в табл. 9.

При выборе уровня автоматизации необходимо учитывать назначе­ние задатчика, объем поверочных работ, условия применения, сложность конструкции и стоимость, требования к квалификации обслуживающе­го персонала и пр. Во многих случаях применение автоматизированных

Таблица   9

 

Тип задатчика	Класс точнос-	Диапазон изме-	Измеряемая	Форма поршня
	ти	рений	среда
Воздух-250	ОД	Верхний предел	Воздух	Нецилиндричес-
		измерения от		кий
		10 Па до 2,5
		кПа*
Воздух-1,6	0,02; 0,05	1-160 кПа	Тоже	Тоже
Воздух-2,5	0,02; 0,05	25-250 кПа	—м—	—„—
Воздух-6,3	0,02; 0,05	63-630 кПа	—„—
АЗД-0,4	0,1	8-40 кПа	«	Цилиндричес-
				кий
АЗД-2,5	0,05	10-250 кПа	»>	Тоже
АЗДГ-16	0,05	0,04-1,5 МПа	Трансформа-	«
			торное масло
АЗДГ-60	0,05	0,1-6 МПа	Тоже	9)
АЗДГ-600	0,05	1-60 МПа	Касторка	М

* Верхние пределы измерений поверяемых  приборов  составляют от  10 до 2,5 кПа (15 комплектов грузов).

задатчиков в настоящее время вообще не целесообразно. Однако, по ме­ре совершенствования задатчиков их использование будет постоянно рас­ширяться.

Одним из первых в нашей стране нашел применение автоматический задатчик давления АЗД-0,4, предназначенный для поверки и регулиров­ки мембранных и ртутных сфигманометров (приборов для измерения давления крови в медицинских учреждениях) с верхним пределом из­мерений 40 кПа (300 мм рт.ст.).

Задатчик (рис. 28) содержит поршень 1, к верхней части которого прикреплена ступенчатая втулка 2 с трубкой 5, цилиндр 7, смонтирован­ный на разделительный бачок 12 и корпус 13. На корпусе покоятся гру­зы 6; фотоэлектрическая следящая система, состоящая из фотодиода 3 и осветителя 4; электромагнитные клапаны 8 и 10, управляемые транзис­торно-релейной схемой (на рисунке не показана), и коллектор 9 для подключения поверяемых манометров. Нижняя часть разделительного бачка заполнена керосином, который поступает под давлением в зазор между поршнем и цилиндром, остальная часть измерительной системы заполнена воздухом. В процессе измерений корпус 13 с лежащими на нем грузами 6 и поршень 1 с помощью электродвигателя 11 вращаются от­носительно оси цилиндра 7.

Принцип действия задатчика заключается в следующем. При нажатии кнопки „пуск" пульта управления клапан 10 открывается, и воздух от источника питания поступает в верхнюю часть бачка, повышая давление в измерительной системе до значения, которое уравновешивает собствен­ный вес поршня с укрепленными на нем втулкой и трубкой. При даль­нейшем увеличении давления при подъеме поршня ступенчатая втулка поочередно снимает с корпуса 13 грузы, чем обеспечивается создание по-

Рис. 28. Принципиальная схема АЗД-0,4

следовательных значений, давления, соответствующих поверяемым от­меткам. При достижении значения давления, соответствующего поверя­емой отметке, клапан 10 закрывается на время отсчета. Давление снижа­ется клапаном 8 нажатием соответствующей кнопки пульта управления. Закрытие и открытие клапанов производится фотоэлектрической следя­щей системой и транзисторно-релейной схемой. Трубка 5 составлена из чередующихся прозрачных и непрозрачных колец. При перекрытии луча света от осветителя к фотодиоду соответствующий клапан закрывается, прекращая изменение давления. Схема автоматики позволяет проводить работу на установке в трех режимах:

полуавтоматическом задании значений давления с остановкой на каждой поверяемой отметке на любое время по усмотрению оператора;

автоматическом задании значений давления с кратковременными ос­тановками на поверяемых отметках шкалы;

непрерывном плавном повышении и понижении давления с останов­ками на предельных отметках шкалы.

Более высокий уровень автоматизации достигнут в автоматических гидравлических .задатчиках давления типа АЗДГ класса 0,05 с програм­мным управлением, предназначенных для поверки и градуировки мано­метров и измерительных преобразователей давления жидкости в диапа­зоне от 0,4 до 60 МПа.

Автоматический задатчик АЗДГ (рис. 29) содержит: поршневой ма­нометр 2, механизм наложения грузов 1, узел сигнализации положения поршня 3, блок электронного программного управления 4 с пультом 5, блок регулирования давления 6, гидравлическую насосную станцию 7 и быстродействующие зажимы 8 для подключения поверяемых приборов. Принцип действия задатчика основан на автоматическом уравновешива­нии веса грузов, наложенных на поршень по заданной программе давле-

нием жидкости, которое одновременно подается к поверяемым приборам.

Рис. 29. Структурная блок-схема автоматичес­кого задатчика давления A3ДГ

По программе, зало­женной в перфокарте бло­ка 4, механизм наложения грузов 1 нагружает пор­шень манометра 2 и од­новременно блоку 6 дает­ся команда на регулиров­ку давления в измеритель­ной системе, отработка ко­торого прекращается по сигналам устройства 3 при достижении равновесия поршня. Пульт 5 обеспечи­вает следующие режимы работы:

автоматические на 1 цикл (переход со ступени на ступень, выдержка на верхнем пределе, обратный ход) или непрерывный (повторение цик­лов с выдержкой на нуле);

ручной (переход на каждую следующую ступень по отдельным ко­мандам оператора);

регулировочный и наладочный (плавное изменение давления от нуля до заданного значения и обратно по команде оператора), а также специ­альные технологические режимы и блокировки.

АЗДГ выпускаются в трех модификациях с верхними пределами измерений 1,6; 6,0; 60 МПа с числом ступеней 160 и 60. Время перехода со ступени на ступень 12 с; режим перехода двухскоростной, что обеспе­чивает плавный односторонний подход к поверяемой отметке. Габарит­ные размеры одного задатчика 960Х720Х1500 мм, масса 300 кг. Особен­но эффективны задатчики давления при массовой поверке измеритель­ных преобразователей давления с токовыми выходными сигналами, где достигается полная автоматизация с распечаткой результатов поверки или градуировки.

Помимо автоматизированных задатчиков давления, основанных на измерительных системах с цилиндрическими поршневыми парами, в по­верочной практике находят применение автоматизированные задатчики давления с нецилиндрическим поршнем, принцип действия которого основан на динамическом равновесии веса поршня с давлением, действу­ющим на него со стороны протекающей через междроссельную камеру из­меряемой среды. Нецилиндрический поршень, имеющий форму тела вра­щения, обычно выполняется в форме сферы или усеченного конуса. Из­мерительная система задатчика (рис. 30) содержит поршень 1 сферичес­кой (рис. 30, а) или конической (рис. 30, б) формы и цилиндрическое сопло 2, образующее переменный дроссель, отражатель струи воздуха питания 3 и постоянный дроссель 4. Междроссельная камера Л трубкой

Рпит

Рис. 30. Поршневые преобразователи силы в давление с нецилиндрическим

поршнем

соединяется с объемом Б, в который подается выходное давление преоб­разователя".

Так же, как и в классическом поршневом манометре с цилиндричес­ким поршнем в равновесном состоянии, усилие, приложенное к поршню, уравновешивается действующим на площадь его поперечного сечения давлением в междроссельной камере и силами трения протекающей через кольцевой зазор измеряемой среды. Однако, в отличие от цилиндричес­кой поршневой пары геометрическая площадь сечения нецилиндрическо­го поршня существенно изменяется в зависимости от его положения от­носительно верхней кромки сопла. Поэтому эффективную площадь не­цилиндрического поршня принято представлять в виде

^эф =

G- v

cos a),

(3.37)

где Fc — геометрическая площадь сечения отверстия сопла на уровне верхней кромки; G — массовый расход измеряемой среды (газа) через переменный дроссель; р — давление в междроссельной камере; а — угол наклона струи газа при выходе из кольцевого зазора; v — скорость ис­течения газа из кольцевого зазора.

Так же, как и в традиционных поршневых манометрах, измеряемое давление определяется по формуле (3.23)

.   mg      ,,      рв
,

По принципу действия задатчики с нецилиндрическим поршнем име­ют ряд очевидных преимуществ по сравнению с манометрами с цилинд­рическим поршнем. Непрерывный подвод в измерительную систему га-

за — носителя дополнительно энергии и его с рос в окружающую сре­ду позволяют автоматически поддерживать соответствие выходного дав­ления приложенной к нецилиндрическому поршню силе. При этом также автоматически происходит самоцентровка поршня относительно кромки сопла в горизонтальной плоскости, благодаря чему отпадает необходи­мость в применении устройств для вращения поршня вокруг его верти­кальной оси.

С другой стороны, задатчики с нецилиндрическим поршнем в отли­чие от манометров с цилиндрическим поршнем весьма чувствительны к вертикальному перемещению поршня относительно кромки сопла, что приводит к существенному изменению зазора между поршнем и кром­кой сопла, а следовательно, и эффективной площади поршня. В принци­пе, согласно (3.36) постоянство эффективной площади может быть до­стигнуто при условии

Gv
———  • cos a = const,

но при этом каждому значению задаваемого давления р соответствуют свои массовый расход G и скорость истечения газа v. Указанное может быть реализовано при применении автоматических регуляторов расхода газа, но это приводит к возникновению дополнительных погрешностей, связанных с расчетом необходимой регулировочной характеристики. Помимо отмеченного, задатчики давления с нецилиндрическим пор­шнем уступают манометрам с цилиндрическим поршнем по универсаль­ности, область их применения по принципу действия ограничена задани­ем давления; ограничены также и верхние пределы измерений. В настоя­щее время (см. табл. 9) принцип нецилиндрического поршня нашел при­менение в образцовых задатчиках давления воздуха (газа) классов точ­ности 0,02—0,1 с верхними пределами измерений от ОД до 600 кПа.

Обратите внимание: