Востриков Ю. Я.
Дистанционные измерительные системы с дифференциально - трансформаторными преобразователями перемещений
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 642
МОСКВА
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
1984
Редакционная коллегия: И. В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. А. Воронов, Л. М. Закс, В. К. Левин, В. С. Малов, В. Э. Низе, Д. А. Поспелов, И. В. Прангишвили, Ф. Е. Темников, Ю. М. Черкасов, А. С. Шаталов
Рецензент Л. Ф. Куликовский
Востриков Ю. Я. Дистанционные измерительные системы с дифференциально-трансформаторными преобразователями перемещений. Москва: Энергоатомиздат, 1984. (Библиотека по автоматике: Выпуск 642).
Излагаются основы теооии дистанционных дифференциально-трансформаторных измерительных систем (ДДТИС), принципы проектирования взаимозаменяемых первичных и вторичных приборов ДДТИС с унифицированными входными и выходными информационными сигналами, вопросы нормирования и поверки их метрологических характеристик.
Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой средств электрических измерений неэлектрических величин.
Редактор И. Д. Беликов
ЮРедактор издательства А. В. Матвеева
Художественный редактор А. Т. Кирьянов
Технический редактор Н. Н. Хотулева
Корректор Л. С. Тимохова
© Энергоатомиздат, 1984
Содержание книги
Дистанционные измерительные системы с дифференциально - трансформаторными преобразователями перемещений
Предисловие
Введение
Глава первая. Принцип действия и условия равновесия ДДТИС
1.1. Принципы обеспечения функциональной взаимозаменяемости
1.2. Устройство и общая характеристика свойств ДДТИС
1.3. Условие равновесия и функциональные параметры
Глава вторая. Функциональные параметры дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений и нуль-органа ДДТИС
2.1. Зависимость взаимной индуктивности ДТПП от перемещения его сердечника
2.2. Виды погрешностей взаимной индуктивности ДТПП
2.3. Основные свойства и виды погрешностей амплитудно-фазовой зоны нечувствительности нуль-органа
Глава третья. Метрологические характеристики ДДТИС
3.1. Графический метод исследования метрологических характеристик ДДТИС
3.2. Аналитические выражения для метрологических характеристик ДДТИС
3.3. Оптимизация метрологических характеристик ДДТИС
Глава четвертая. Основы проектирования взаимозаменяемых устройств ДДТИС
4.1. Принципы нормирования технических требований к устройствам ДДТИС
4.2. Унифицированная номинальная характеристика преобразования
4.3. Методика проектирования первичных измерительных преобразователей и вторичных приборов
Глава пятая. Методы раздельной поверки первичных и вторичных устройств ДДТИС
5.1. Основные требования к методике поверки
5.2. Поверка с помощью магазина комплексной взаимной индуктивности
5.3. Методика раздельной поверки ПП и ВП
Заключение
Список литературы
Предисловие
При управлении технологическими процессами во многих отраслях промышленности, например в теплоэнергетике, химий, металлургии и др., часто возникает необходимость дистанционного измерения давления, перепада давления, уровня и расхода различных сред.
Для таких измерений и использования в автоматических системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) крупных промышленных объектов приборостроение выпускает системы унифицированных измерительных преобразователей с токовым выходом, основанных как на силовой или магнитной компенсации, так и на тензорезисторном эффекте. Указанные устройства обладают высокими техническими характеристиками, но довольно сложны по конструкции и имеют высокую стоимость.
Для таких же измерений и применения в простых системах контроля и регулирования технологических процессов в небольших, но весьма многочисленных установках и агрегатах приборостроение выпускает так называемую дистанционную дифференциально-трансформаторную измерительную систему, использующую дифференциально-трансформаторные преобразователи перемещений. Эта система, как и все дистанционные системы, состоит из первичного измерительного преобразователя и вторичного измерительного прибора, соединенных электрической линией связи. Вторичные приборы работают по компенсационному принципу, в них могут встраиваться различные узлы для выполнения таких функций, как сигнализация, регулирование и преобразование. Первичные измерительные преобразователи и вторичные приборы этой системы гораздо проще по конструкции, гораздо дешевле других устройств того же назначения. Они обладают достаточно высокой надежностью, вибро- и ударостойкостью, удовлетворительными метрологическими характеристиками.
Область применения рассматриваемой системы не ограничивается измерением давления, разности давлений, уровня и расхода сред. Ее применяют для измерения линейных размеров, например толщины, для контроля формы изделий стекольной и деревообрабатывающей промышленности, в весоизмерительных приборах и дозаторах, а |гакже в подъемных устройствах. В практике лабораторных измерений ее применяют, например, для определения плотности грунтов методом измерения глубины вдавливания, для измерения водопоглощения материалов по изменению выталкивающей силы и т. д. [25]. Иначе говоря, дистанционную дифференциально-трансформаторную измерительную систему можно применять для измерения любой неэлектрической величины, если ее легко преобразовать в перемещение.
Несмотря на широкое распространение устройств рассматриваемой системы, в настоящее время отсутствуют работы, которые дали бы достаточно полное представление об основах ее теории и проектирования, хотя эти данные необходимы разработчикам, изготовителям, проектантам и эксплуатационникам средств и систем автоматизации. Поэтому назначение данной книги — сообщить необходимый минимум сведений о дистанционной дифференциально-трансформаторной измерительной системе.
Автор надеется, что результаты, изложенные в книге, окажутся полезными тем, кто занимается разработкой средств для электрических измерений неэлектрических величин.
Все замечания и предложения по содержанию книги будут приняты автором с благодарностью.
Введение
Дистанционную дифференциально-трансформаторную измерительную систему (ДДТИС) начали применять в начале 50-х годов. Первоначально она была выполнена в виде первичного дифференциально-трансформаторного измерительного преобразователя — дифманометра ДМ и вторичного дифференциально-трансформаторного прибора ВЭП.
В последующие годы появились конструкции первичных преобразователей и вторичных приборов, которые можно считать вторым поколением дифференциально-трансформаторных устройств. В их числе были такие устройства, получившие широкую известность, как манометр МЭД, мембранный и колокольный дифманометры ДМ и ДКО, ротаметры РЭД. В качестве вторичных приборов выпускались показывающие приборы ДП, ЭИВ и ВМД, а также самопишущие приборы с ленточной и дисковой диаграммой МСИР, ДС и ЭПИД.
Устройства первого и второго поколений выпускались изготовителем в виде измерительного комплекта, состоящего из одного первичного измерительного преобразователя (ПП) и одного вторичного прибора (ВП). Основная погрешность такого комплекта обеспечивалась его индивидуальной регулировкой на заводе-изготовителе. Ясно, что в готовых комплектах, поступивших к потребителю, нельзя'было заменить ни одно из устройств другим, однотипным устройством без нарушения гарантированной погрешности комплекта, достигнутой регулировкой.
Отсутствие взаимозаменяемости устройств ДДТИС порождало ряд отрицательных последствий. Во-первых, на промышленных объектах было необходимо хранить не отдельные запасные устройства, а целые запасные комплекты, так как при выходе из строя хотя бы одного устройства приходилось заменять весь комплект. Во-вторых, был невозможен многоточечный контроль, когда один ВП подключается поочередно к нескольким ПП. Невозможность многоточечного контроля вызывала нежелательное увеличение потребности в ВП. В-третьих, было невозможно управлять качеством изготовления измерительных комплектов из-за отсутствия объективных методов раздельного контроля невзаимозаменяемых ПП и ВП. Эта проблема существенно обострилась, когда ПП и ВП стали выпускать на разных предприятиях.
В связи с этим в начале 70-х годов приборостроительная промышленность перешла к производству третьего поколения дифференциально-трансформаторных устройств, которые были уже взаимозаменяемыми. Первичные измерительные преобразователи: манометры МЭД, дифманометры ДМ и ДКО, вторичные приборы: показывающие КПД-1 и ВМД, самопишущие с ленточной диаграммой 100 и 160 мм КСД 1 и КСД-2, а также с дисковой диаграммой 250 мм КСД-3. В отличие от устройств второго поколения взаимозаменяемые устройства выпускаются не в комплекте, а раздельно.
Проблему взаимозаменяемости устройств ДДТИС удалось решить благодаря использованию накопленного опыта. Уже Давно разработаны принципы обеспечения функциональной взаимозаменяемости и устаной-лена последовательность работ, необходимых для ее достижения [7, 11* 28—30].
При использовании накопленных в машиностроении научных результатов в области электрических измерений неэлектрических величин оказалось возможным получить новые результаты, которые подробно излагаются в данной книге. В частности, установлена физическая природа информационного сигнала в ДДТИС: комплексная взаимная индуктивность между обмотками дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещения (ДТПП). В связи с этим для взаимозаменяемых ПП и ВП третьего поколения введен унифицированный информационный сигнал — взаимная индуктивность 0—10 мГн. Предложены принципы раздельного нормирования метрологических характеристик ПП и ВП третьего поколения. Разработана производственная методика раздельной поверки ПП и ВП третьего поколения с помощью средств, специально выпускаемых для этой цели — магазина комплексной взаимной индуктивности Р-5017.
Первичные измерительные преобразователи и вторичные приборы третьего поколения имеют ряд новых конструктивных и схемных решений, обеспечивающих выполнение новых технических требований, возникших в связи с раздельным нормированием метрологических характеристик. В частности, ДТПП снабжены органами настройки взаимной индуктивности измерительных устройств на унифицированное значение О—10 мГн. Усилитель для вторичных приборов выполнен с применением двойного преобразования сигнала по схеме демодулятор-модулятор.
Производство взаимозаменяемых дифференциально-трансформаторных ПП и ВП открывает широкие возможности для использования многоточечного контроля давления, расхода и уровня. При этом сокращение потребности в ВП, например в теплоэнергетике, может составлять 20—40%. Для сравнения укажем, что применение многоточечного контроля температуры позволяет сократить потребность в ВП (мостах и потенциометрах) на 40—60%.- По расчетам, ежегодная экономия от внедрения многоточечного контроля давления, расхода и уровня может составить не менее 4 млн. руб. Эксплуатация взаимозаменяемых ПП и ВП позволяет сократить их запасы на промышленных объектах за счет хранения отдельных ПП и ВП вместо измерительных комплектов. Это сокращение приведет к уменьшению потребности в выпуске ВП примерно на 25% и, по расчетам, даст около 6 млн. руб. экономии.
Таким образом, обеспечение взаимозаменяемости ПП и ВП позволит народному хозяйству экономить около 10 млн. руб. ежегодно.
Скачать книгу "Дистанционные измерительные системы с дифференциально-трансформаторными преобразователями перемещений". Москва, Энергоатомиздат, 1984
|
