Traductorul de presiune diferentiala tip efl 271 - elt 370

TRADUCTORUL DE PRESIUNE DIFERENTIALA TIP EFL 271 - ELT 370

2. Principiul aparatului

TPD se compune dintr-un detector EFL 271 avand rolul de a transforma

variatiile unei presiuni diferentiale in rotirile unui brat si adaptorul ELT 370

avand rolul de a transforma deplasarile unghiulare intr-un semnal electric

unificat.

Detectorul EFL 271 (fig.2) are ca principal element un clopot scufundat

intr-o baie de apa. Intreg ansamblul este inchis intr-un rezervor cilindric

prevazut cu doua racorduri. Aerul sub presiune patrunde prin cele doua racorduri deasupra si dedesubtul clopotului, dand o forta de presiune care produce deplasarea clopotului si, printr-un sistem de parghii, rotirea unui ax. Domeniul de lucru al detectorului este - p = 0 - 50 mm c.a., iar presiunea statica maxima in rezervor este 7 bari. Adaptorul ELT 370 are schema functionala prezentata in fig.1.

1.    Descrierea instalatiei de etalonare

Instalatia de etalonare (fig..2) se compune din traductorul 1 tip EFL 271 -

ELT 370, un miliampermetru 2 pentru domeniul 2 - 10 mA, 2, un

micromanometru diferential 3 si o sursa de aer comprimat 4. Micromanometrul 3 este legat in paralel cu traductorul de presiune diferentiala la sursa de aer comprimat. Aparatele electrice sunt legate la pamant.

Fig.1. Schema electrica a traductorului.

Fig.2. Schema instalatiei de etalonare a traductorului de presiune EFL-ELT .

1-traductorul de presiune, 2-miliampermetru, 3-micromanometru cu tub inclinat.

Fig.3 Fotografia instalatiei de masurare. 1-Traductorul de presiune EFLELT.

2-miliampermetru , 3-micromanometru cu tub inclinat.

2.    Modul de lucru

Dupa realizarea montajului se alimenteaza treptat cu aer comprimat

TPD, citindu-se concomitent presiunea la micromanometrul 3 si curentul indicat la miliampermetrul 2.

Dupa atingerea presiunii maxime se deconecteaza aparatul de la sursa de aer

comprimat si se repeta citirile eliminandu-se treptat aerul.

Presiunea hi exprimata in mm c.a. se calculeaza cu relatia:

hi = li * K (1) unde li reprezinta denivelarea lichidului masurata pe scara micromanometrului diferential, iar K coeficientul de amplificare al scarii (K = 1/5).

Intensitatea curentului se determina cu relatia:

Ii = 2 + 0,8 * di (2) unde di reprezinta numarul de diviziuni citite pe cadranul miliampermetrului. Se

vor efectua cate 10 masuratori la cresterea si descresterea presiunii intre zero si valoarea maxima.

3.    Prelucrarea rezultatelor

Rezultatele vor fi trecute in tabelul urmator:

Rezultatele experimentale vor fi reprezentate in graficul hi=h(Ii),

marcandu-se cu semne distincte punctele obtinute la cresterea si descresterea

presiunii.

Se va face apel la programul de calcul nr.1 din Excel pentru calculul

parametrilor dreptei de regresie hr=hr(I), pe grafic fiind reprezentata aceasta

dreapta. Se vor analiza coeficientul de corelatie si diferentele h dintre valorile masurate si cele calculate cu dreapta de regresie

h hr hi (3)

tragandu-se concluzii privind abaterile de la liniaritate. Se vor calcula si abaterile relative de la liniaritate cu formula

(4)

urmarind evidentierea valorii maxime.

6. Principiile masurarii pe cale electrica a presiunilor

Pentru masurarea presiunii in diverse procese tehnologice sau pentru urmarirea parametrilor unei instalatii este necesara o centralizare a acestora catre un pupitru de urmarire si comanda, pentru care este absolut necesara o transformare a acesteia intr-o marime electrica, permitandu-se astfel o transmitere la distanta a informatiei, o prelucrare facila, o stocare a datelor si nu in ultimul rand o posibilitate de automatizare a proceselor industriale.

Traductoarele electrice de presiune reprezinta una din categoriile de traductoare care cunosc o larga raspandire in automatizarile industriale, presiunea constituind un parametru de baza pentru numeroase procese tehnologice. In multe ramuri industriale, ca de exemplu; industria petrolului, chimiei, termoenergetica, etc., reglarea presiunii este chiar determinanta in vederea asigurarii unei corecte desfasurari a proceselor tehnologice.

In forma generala, un traductor este constituit dintr‑un element sensibil (senzor) la variatia unui parametru si un adaptor, legate electric conform schemei bloc din fig. 22.1.

In vederea utilizarii semnalelor electrice de la iesirea diverselor traductoare de catre un singur sistem complex de automatizare, se incearca a se realiza si utiliza traductoare cu aceeasi marime de iesire, avand acelasi domeniu de valori in intervalul de functionare .

In acest scop s-a ales un semnal unificat in curent continuu avand domeniul 2÷10 mA.

Marimea de intrare X_i este transformata de senzor intr‑o marime electrica intermediara X_o , uzual de putere redusa, ce este apoi transformata

Fig. 22.1. Schema bloc a unui traductor.

de conditioner in marimea de iesire X_e (semnal unificat) aplicata apoi sistemului de automatizare.Sunt si situatii cand traductoarele sunt conectate direct la aparatele de masurat (indicatoare sau inregistratoare), caz in care traductorul se limiteaza doar la elementul sensibil-senzorul, fara a mai utiliza blocul adaptor.

Caracteristica statica a traductorului este reprezentata in fig. 22.2.

Fig. 22.2. Caracteristica statica a traductorului.

Un exemplu de semnal unificat este curentul la iesirea traductorului de 210 mA, folosit uzual in instalatii de masurare, reglare, automatizare: valoarea minima a acestuia de 2mA, corespunde valorii nule (sau eventual unei valori minime, diferite de zero) a masurandului, iar valoarea sa maxima de 10 mA corespunde valorii maxime a masurandului (fig. 22.3).

In legatura cu acest semnal unificat, este interesant de observat ca valoarea sa minima (teoretica) nu a fost aleasa egala cu zero, astfel incat orice intrerupere in circuitul electric de masurare sa poata fi recunoscuta imediat, prin anularea marimii de iesire.

Fig. 22.3 Caracteristica statica in semnal unificat.

Ecuatia generala a conversiei dintr‑un masurand X intr‑un semnal unificat I este de forma :

(22.1)

unde :

‑ ‑ valoarea minima, respectiv valoarea maxima ale semnalului unificat;

- ‑ valorile extreme ale masurandului ( ce definesc limitele intervalul de masurare )

Raportul reprezinta sensibilitatea convertorului in semnal unificat. In cazul traductoarelor studiate in lucrarea de fata, masurarea presiunii presupune urmatoarea succesiune de conversii:

presiune ‑ deformatie mecanica ‑ tensiune electrica ‑ curent electric.

Traductoarele de presiune au urmatoarele parti principale:

‑ elementul elastic cu rol de a converti presiunea intr-o deformatie mecanica

‑ dispozitivul de conversie ce are rolul de a converti deformatia mecanica in tensiune electrica

‑ adaptorul ce are rolul de a converti tensiuna electrica in curent electric

Elementele elastice ce echipeaza traductoarele din categoria studiata, pot fi :

‑ membrana simpla sau dubla (capsula);

‑ tuburi ondulate (silfoane);

‑ tuburi Bourdon.

In legatura cu semnalele analogice se pune o problema de mare importanta practica, si anume aceea a influentei semnalelor perturbatoare. Orice semnal perturbator de aceeasi natura cu semnalul analogic peste care se suprapune produce o eroare relativa egala cu raportul dintre cele doua semnale. Daca semnalul perturbator este un semnal continuu de valoare constanta, efectul consta in aparitia unei erori sistematice. Daca acesta este, insa, un semnal cu fluctuatii sau alternativ, va rezulta o eroare aleatoare. In ambele cazuri valoarea semnalului perturbator trebuie mentinuta sub anumite limite, astfel incat eroarea sa fie acceptabila.

7.    Modul de experimentare

7.1. Ridicarea caracteristicii statice ( )

Pentru traductorul de presiune diferentiala de tip FE‑3 DM, ce functioneaza pe principiul balantei de forte, caracteristica statica se determina utilizand montajul din fig. 22.4.

Caracteristica ideala a traductorului este descrisa de relatia:

(22.2)

unde:

= 2 mA, =10 mA, = 0 mmH₂O, = 1000 mmH₂O;

, reprezinta diferenta dintre lungimile celor doua coloane de lichid ale manometrului, in milimetri.

Pe acelasi grafic se vor trasa atat caracteristica reala cat si cea ideala .

Se va calcula eroarea de neliniaritate a caracteristicii reale a traductorului, cu relatia:

(22.3)

Fig. 22.4 Schema de montaj a traductorului diferential.

T ‑ traductor de presiune diferentiala tip FE ‑ 3 DM

R ‑ rezistenta etalon de 100

V ‑ voltmetru electronic

P ‑ pompa

ML‑ manometru cu lichid

SA‑ sursa de tensiune continua 24V

Rezultatele experimentale se vor trece in tabelul 22.1.

Tabelul 22.1

in care:

h - diferenta de nivel intre cele doua coloane ale manometrului cu lichid;

U - caderea de tensiune la bornele rezistentei etalon R;

R - rezistenta etalon conectata in circuitul de iesire al traductorului de presiune;

I - valoarea masurata a curentului la iesirea traductorului;

I_i - valoarea ideala a curentului la iesirea traductorului;

_n - eroarea traductorului de presiune.

Se va modifica presiunea cu ajutorul pompei, masurand caderile de tensiune U, pe rezistenta etalon R, si se va calcula curentul de iesire cu relatia .

Se vor trece in tabel valorile corespunzatoare lui h si . Se vor calcula celelalte valori din tabel cu relatiile de mai sus.

7.2 Verificarea unui manometru analogic

Verificarea unui manometru analogic cu un manometru electric de presiune relativa ce functioneaza cu ajutorul modulatorului magnetic se realizeaza utilizand montajul din fig. 22.5.

Fig. 22.5 Schema de montaj a traductorului de presiune relativa.

unde:

T ‑ traductor electric de presiune

R ‑ rezistenta etalon

V ‑ voltmetru electronic

P ‑ pompa

Rs‑ rezistenta de sarcina

MA‑ manometru analogic

Caracteristica ideala a traductorului este descrisa de relatia:

(22.4)

unde :

= 2 mA = 10 mA

= 0 Kgf/cm² = 2,5 Kgf/cm²

Se va calcula eroarea raportata a traductorului analogic, cu relatia :

(22.5)

Rezultatele experimentale se vor trece in tabelul 22.2

Tabelul 22.2

in care :

I - curentul masurat experimental la iesirea traductorului studiat;

p - presiunea determinata pe baza valorii curentului I de la iesirea traductorului;

p_i - presiunea masurata la manometrul analogic;

I_i - curentul teoretic la iesirea traductorului de presiune, calculat conform relatiei (22.4);

Se va fixa presiunea in instalatie cu ajutorul pompei la reperele principale ale manometrului analogic, citindu-se curentul la iesirea traductorului (I_e). Masuratorile se vor efectua la valoarea zero a rezistentei de sarcina R.

Pentru valorile masurate ale curentului I la iesirea traductorului de presiune, se vor calcula valorile presiunii corespunzatoare valorii masurate a curentului I, conform relatiei :

(22.6)

Se vor calcula celelalte date din tabel cu relatiile de mai sus, si se vor trasa in acelasi sistem de coordonate graficele I(p_i) si I_i(p_i).

7.3 Verificarea stabilitatii conditionerului la variatiile sarcinii

Verificarea stabilitatii conditionerului la variatiile rezistentei de sarcina se va face pentru o presiune p_i = 1 Kgf/cm², procedandu‑se la masurarea succesiva a caderilor de tensiune U pe rezistenta R pentru valori in domeniul 0 10 k

Se va utiliza schema de montaj din fig. 22.5. Rezultatele se vor trece in tabelul 22.3

Tabelul 22.3

p_i = 1 Kgf/cm²             mA

Se vor calcula abaterile curentului de iesire fata de curentul de iesire , pentru valorile mentionate ale rezistentei de sarcina, si se vor raporta la variatia maxima a curentului , conform relatiei:

(22.7)