Устройство и принцип работы пружинного манометра

Индуктивные датчики. Схема индуктивного датчика изобра­жена на рис. 5.8. Прибор состоит из мембранного чувствительного элемента 3
с закрепленным на нем железным сердечником
6
и ин­дуктивной катушкой
4
с железным сердечником. Среда с измеря­емым давлением поступает по трубке
1
в полость
2
и вызывает прогиб мембраны
3,
вследствие чего сердечник
6
приближается к сердечнику индуктивной катушки
4.
Таким образом, индуктив­ность катушки изменяется пропорционально измеряемому давле­нию. Для подключения датчика к измерительной схеме преду­смотрены клеммы
5.
Емкостные датчики. Принципиальная схема емкостного дат­чика приведена на рис. 5.9. Измеряемое давление подводится к прибору через ниппель 1
и воспринимается мембраной
2.
Мембрана
2
и электрод
3
представляют собой обкладки конденсатора, подключенного к измерительной схеме с помощью клемм
4.
Из­вестно, что емкость конденсатора зависит от площади обкладок, диэлектрической проницаемости разделяющей их среды и расстоя­ния между обкладками: С=S∙ε/
l,
где
S —
площадь обкладок; ε — диэлектрическая постоянная воздушной среды;
l —
расстояния между обкладками.

Под действием давления мембрана прогибается и приближается к электроду 3.

Площадь обкладок в процессе измерения не меняется. Неизмен­на в процессе измерения также диэлектрическая постоянная ε. В процессе измерения давлений вследствие прогиба мембраны изменяется только расстояние l
между обкладками пропорцио­нально измеряемому давлению. Следовательно, формулу можно написать в следующем виде: С=k/
l
, где
k
=
S∙ε.
Иными словами, емкость конденсатора обратно пропорцио­нальна измеряемому давлению.
Емкостные датчики при промышленной частоте имеют малую мощность и большое сопротивление, доходящее до десятков мегом. Для увеличения мощности емкостных датчиков их применяют в цепях повышенной и высокой частоты.
Принцип действия датчиков с изменяющейся э, д. с. основан на использовании пьезоэффекта, заключающегося в свойстве не­которых кристаллов (кварца, турмалина, сегнетовой соли) под действием давления создавать на гранях разность потенциалов.
При этом возникающая э. д. с. пропорциональна измеряемому давлению.
Заряды, возникающие на кварцевой пластинке, не могут со­храняться длительное время из-за утечек в элементах измери­тельной схемы. Причиной утечек является объемная и поверх­ностная проводимость кристалла, проводимость изоляции соеди­нительного провода и поверхностная проводимость между сеткой и катодом усилительной лампы. Даже при самой тщательной изо­ляции, заряды практически исчезают за десятые доли секунды. Поэтому пьезоэлектрический метод применяют для измерения быстроменяющихся давлений.
4. Принципы действия ДИСТАНЦИОННЫХ МАНОМЕТРов

Достоинством глубинных дистанционных манометров явля­ются: 1) практически неограниченное время пребывания измери­тельного устройства в скважине, что весьма важно при исследова­нии неустановившихся процессов в пласте; 2) возможность на­блюдать на поверхности значение изменяющегося давления в про­цессе его измерения; 3) возможность дистанционного контроля с диспетчерского пункта.

Дистанционный глубинный манометр состоит из глубинного снаряда, в котором расположены чувствительный элемент и пре­образователь, канала связи и вторичного прибора. Наиболее удоб­ным методом телепередачи для глубинных дистанционных мано­метров следует считать частотный и импульсный, при которых параметры канала связи существенно не влияют на погрешность системы телеизмерения.
Устройство дистанционного глубинного манометра УДГМ-3 основано на частотном методе телеизмерения.
Схема устройства преобразователя: в основании жестко закреплены неподвижные концы трубчатых пружин,
подвижные концы которых соединены упругой пере­мычкой
.
Давление внешней среды через штуцер
,
капилляри канал действует на внутреннюю полость пружин, которые стремятся распрямиться и натягивают упругую перемычкусилой, пропорциональной измеряемому давлению.
В основании помещаются электромагнит,
служащий для возбуждения упругих колебаний в перемычке, и электромагниты
,
предназначенные для преобразования этих колебаний в э. д. с. Катушки электромагнитов включены последовательно. К вы­ходам электромагнитов и к входу электромагнита с помощью контактов подключен усилитель. В этом случае преобразователь работает в режиме незатухающих колеба­ний. Частота колебаний определяется по формуле:
где l

-длина перемычки; ρ — плотность материала, из которого изготовлена перемычка; σ — натяжение перемычки.

Натяжение перемычки создается трубчатыми пружинами под действием измеряемого давления. Таким образом, натяже­ние перемычки σ пропорционально измеряемому давлению, а сле­довательно, и частота f
также пропорциональна измеряемому давлению.
В случае работы преобразователя в режиме затухающих коле­баний используется только электромагнит.
В него посылается короткий импульс тока, приводящий упругую перемычку в коле­бание. После исчезновения импульса возбуждения в электромаг­ните находится э. д. с. переменного тока, имеющая частоту, равную частоте собственных колебаний перемычки. На концах трубчатых пружин помещены грузы с регулируемой массой. Регулировка массы грузов осуществляется изменением массы свинца
.
Трубчатая пружина и упругая перемычка выполнены целиком из одного стержня, изготовленного из сплава с малым температурным коэффициентом модуля упругости. Из этого же материала изготовлено основание
.
Датчик собран в герметичном вакуумированном корпусе.
Вторичный прибор состоит из конденсаторного преобразователя частоты и потенциометра или цифрового частотомера. Конденса­торный частотомер преобразует поступающую на его вход частоту в пропорциональный ей разрядный ток конденсатора.
Глубинный дистанционный манометр имеет сравнительно вы­сокую точность. Максимальная приведенная погрешность измере­ния прибором равна 0,5%.
В пневматических системах дистанционной передачи давление сжатого воздуха на выходе датчиков изменяется в пределах 19,6-98,1 кн/м2 (0,2-1 кгс/см2) или 0-98,1 кн/м2 (0-1кгс/см2). Поэтому в качестве вторичных приборов могут применяться различные манометры с малыми верхними пределам измеряемого давления. Преимущественное применение на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах получили Сильфонные манометры различных типов. До Последнего Времени широко применялись сильфонные манометры крупногабаритные в круглом корпусе типа МС Диаметр корпуса 365 мм. Они Выпускались как показывающими на одну точку (МС-270), с трехпозиционным электрическим контактным устройством (МС-278), так и самопишущими на одну точку (МС-410 и МС-610) и две точки (МС-430, МС-630) Самопишущие сильфонные манометры выпускались также с интегратором (МС-612) и стрехпозиционным электрическим контактным устройством(МС-618). В настоящее время более широко применяются показывающие манометры сильфонные малогабаритные в прямоугольном корпусе типа МП и ПВ ПП2 и самопишущие типов РЛ и ПВ с записью значений измеряемой величины на ленточной картограмме. Приборы 1МП-30А и ПВ.ПП2 предназначены для измерения и показания одно й величины. Размеры корпуса составляют 80х170 мм.

Рис. Принципиальная схема измерительного устройства прибора ПВ4 2Э.

1-сильфон; 2 – сопло; 3,4 – рычаг; 5-силовой элемент; 6-указатель; 7-тросик.