Лабораторная работа
Тема:Изучение конструкции и проверка работоспособности ротаметра
Цель:
1. Изучить конструкцию ротаметра
2. Определить работоспособность ротаметра
1. Теоретическое обоснование
ВЕДЕНИЕ
Настоящее техническое описание и инструкция по эксплуатациираспространяются на ротаметры пневматические фторопластовые типа РПФ ГОСТ13045-81 (в дальнейшем ротаметры)
В обозначении ротаметра буквы обозначают:
Р — ротаметр; П — пневматический; Ф — фторопластовый.
1.НАЗНАЧЕНИЕ
1.1. Ротаметры типа РПФ предназначены для измерения объемногорасхода плавноменяющихся однородных потоков чистых и слабозагрязненныхагрессивных жидкостей с дисперсными немагнитными включениями инородных частиц,нейтральных к фтороиласту-4 ТУ6-05-810-76 и преобразования величины расхода вунифицированный пневматический сигнал.
Ротаметры работают в комплекте с вторичными пневматическимиприборами или устройствами с пределами изменения давления воздуха от 0,2 до 1,0кгс/см2
Ротаметры предназначены для эксплуатации в макроклиматическихрайонах с умеренным климатом.
Пример записи обозначения ротаметра при его заказе.
Ротаметр пневматический фторопластовый для измерения расходажидкости с верхним пределом измерения 10 м°/ч, исполнения У, для категорииразмещения 3 по ГОСТ 15150-69 РПФ-ЮЖУЗ.
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
2.1. Технические данные.
2.1.1. В зависимости от расхода измеряемых жидкостей ротаметрывыпускаются заводом-изготовителем в 3-х базовых моделях.
Каждая базовая модель имеет унифицированный корпус ротаметрическойчасти. Пределы измерения расходов для данных моделей получаются установкойсоответствующего мерительного конуса, а условный проход—установкойсоответствующего воротника.
2.1.2. Ротаметры типа РПФ имеют единую унифицированную пневмоголовкупреобразующую величину расхода в пневматический сигнал и обеспечивающую местныепоказания.
2.1.3. Основные параметры и размеры, коды ОКП и контрольные числа(КЧ) ротаметров приведены в табл. 1 и рис. 1.
2.1.4. Основная допускаемая погрешность по шкале местный показанийи пневмосигналу ±2,5 %; ±4 %.
2.1.5. Исполнение ротаметра— пылебрызгозащищенное.
2.1.6. Питание ротаметра осуществляется сжатым воздухом давлением1,4±0,14 кгс/см2 по ГОСТ 26.015-81. Воздух класса О, 1, 3 по ГОСТ17433-80. Для обеспечения работы прибора модели РПФ при минусовых температурахсжатый воздух, поступающий в прибор, должен иметь точку росы на 10 «С нижетемпературы окружающего воздуха.
2.1.7. Пределы изменения выходного пневмосигнала от 0,2 до 1кгс/см2.
2.1.8. Градуировка ротаметров — индивидуальная, производитсязаводом-изготовителем по воде при температуре воды и окружающего воздуха (20±5)°С.
2.1.9. Шкала местных показаний ротаметра — условная равномерная.Расход в м3/ч определяется по таблице, указанной в паспорте, методомлинейной интерполяции.
2.1.10. При измерении расхода жидкости, имеющей отличные от водызначения вязкости и плотности, необходимо провести пересчет расхода с воды наданную измеряемую жидкость согласно расчету 4Е2.833.706РР.
2.1.11. Температура измеряемой жидкости от 5 до 100 °С.
2.1.12. Температура окружающей среды от минус 30 до 50 °С.
2.1.13. Относительная влажность окружающей среды от 30 до 80 %'.
2.1.14. Дополнительная погрешность ротаметра, вызванная изменениемтемпературы окружающего воздуха, не должна превышать 0,5 абсолютного значенияосновной допускаемой погрешности на каждые 10 °С отклонения температуры от 20°С в диапазоне температур от минус 30 до 50 °С.
2.1.15. Материал деталей, соприкасающихся с измеряемой средой,фторопласт-4 ТУ6-05-810-76.
2.1.16. Материал уплотнения— фторопласт-4 ТУ6-05-810-76.
2.1.17. Присоединение ротаметра к трубопроводу—фланцевое.
2.1.18. Наибольшее расстояние передачи выходного сигнала ротаметрак вторичному прибору—300 м.
2.1.19. Величина потери давления от установки ротаметра втехнологическую линию—не более 0,1 кгс/см2.
2.1.20. Средний срок службы должен быть не менее 6 лет.
Таблица 1. Основные параметры ротаметровУсловное обозначение
Верхний предел измерения по воде, м3/ч
Условный проход
Ду, мм
Рабочее давление, кгс/см2 Габаритные размеры, ММ Масса, кг, не более Код ОКП ротаметра базовых моделей РПФ-0,63ЖУЗ РПФ-1 0,63 /> 16 347х220х 13 4213420401 РПФ-1 ЖУЗ 1,00 25 4213420402 РПФ-1,6ЖУЗ РПФ-11 1,6 40 16 347x220x243 25 4213420403 РПФ-2,5 ЖУЗ 2,5 40 4213420404 РПФ-4 ЖУЗ 4,0 40 4213420405 РПФ-6, ЗЖУЗ 6,3 70 4213420406 РПФ-1 ОЖУЗ РПФ-1 11 10 70 16 442х245х 32 421342040' РПФ-1 6ЖУЗ 16 100 421342040S
Примечание. Нижний предел измерения—не более 20 % от верхнегопредела измерения.
3. СОСТАВ РОТАМЕТРА
Таблица 2Обозначение Наименование Количество 4Е2.833. 697-00 Ротаметр (по спецификации заказа) 1
4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА РОТАМЕТРА
4 1. Ротаметр типа РПФ состоит из двух основных частей:ротаметрической и пневматической (пневмоголовка).
4.2. Принципиальное устройство ротаметра показано на рис. 2.
4.3. Ротаметрическая часть предназначена для размещенияротаметрической пары мерительный конус—поплавок, реагирующей на изменениепотока измеряемой жидкости и присоединения прибора в технологическую линию.
4.4. Корпус ротаметрической части 1 представляет собой прямоточнуютрубу с приваренными на концах кольцами 6. Внутри корпуса расположены,перемещающийся под действием измеряемого потока поплавок 2, жестко связанный сосдвоенными магнитами 7, конус мерительный 4, направляющие 3, 12.
Корпус ротаметрической части футерован фторопластом-4, анаправляющие 3, 12, поплавок 2, конус мерительный 4 выполнены из фторопласта-4.
К корпусу ротаметрической части приварена плата 26, служащая длязакрепления корпуса пневмоголовки.
4.5. Пневмоголовка предназначена для обеспечения местных показанийи преобразования высоты подъема поплавка, зависящей от величины расхода, впневматический выходной сигнал
4.6 Механизм перемещения 10 шарнирно соединен с реле механическим 8тягой 11, преобразует вертикальное перемещение штока 14 во вращательноедвижение стрелки 9
4.7 Для регулировки верхнего предела измерения служит направляющая19 Гайка 21 служит для контровки направляющей 19
4.8 Все детали пневмоголовки защищены от воздействия окружающейсреды (пыли, брызги) и механических повреждений крышкой, которая крепится ккорпусу при помощи 3-х винтов
4.9 Принцип действия ротаметра основан на восприятии поплавком,перемещающимся в конусе мерительном 4, динамического напора, проходящего снизувверх измеряемого потока жидкости (рис 2)
При подъеме поплавка проходной зазор между мерительнойповерхностью конуса и кромкой поплавка увеличивается, при этом уменьшаетсяперепад давления на поплавке
Когда перепад давления становится равным весу поплавка,приходящемуся на единицу площади его поперечного сечения, наступает равновесиеПри этом каждой величине расхода измеряемой жидкости при определенной ееплотности и кинематической вязкости соответствует строго определенное положениепоплавка
4.10 В принципе магнитопневматического преобразователя используетсясвойство восприятия следящим магнитом 6, механического перемещения сдвоенныхмагнитов 7, жестко связанных с поплавком, и преобразования этого перемещения в выходнойпневматический сигнал.
Перемещение поплавка вверх вызывает изменение положения следящегомагнита 6 и жестко связанной с ним заслонки 5 При этом зазор между соплом изаслонкой уменьшается, командное давление увеличивается увеличивая давление навыходе реле пневматического 4 (рис 4)
Усиленный по мощности сигналпоступает во внутреннюю полость стакана 15 (рис 2) Под действием этого сигналапроисходит сжатие упругого элемента (сильфон 17 — пружина 24) сервопривода 16,перемещение вверх штока 14, жестко связанного с нижним концом сильфона 17,сопла 25, реле механического 8, укрепленных на штоке 14
Движение штока 14 и реле механического8 происходит до тех пор, пока следящий магнит 5 с заслонкой не займутпервоначальное положение относительно сдвоенных магнитов 7.
При движении поплавка внизизменяется положение следящего магнита 5 и связанной с ним заслонки, при этомзазор между заслонкой и соплом 25 увеличивается, уменьшая тем самым командноедавление и давление на выходе реле пневматического Избыточный воздух из полостистакана 15 (рис 2) через клапан реле пневматического стравливается в атмосферуТак как давление в стакане 15 уменьшилось, шток 14 под действием упругогоэлемента (сильфон — пружина) вместе с реле механическим 8 перемещается вниз (всторону движения поплавка) до тех пор, пока следящий магнит 5 с заслонкой незаймут первоначальное соложение относительно сдвоенных магнитов.
Воздух, очищенный от пыли, масла,поступает на вход реле пневматического, далее через кольцевой зазор клапана I, через дроссель 4 вкамеру сопла «Б», которого. Одновременно, воздух поступает на выход реле пневматического(далее к вторичному прибору) и в камеру «А»,
При уменьшении зазора между соплом9 и заслонкой 2 давление в камере «Б» растет.
Давление в камере «Б»уменьшается., а следовательно, уменьшается: давление на мембраны 8, 10,
Мембрана 8 открывает клапан 7,через который воздух из камеры. «А» стравливается в атмосферу, а мембрана 10прикрывает клапан 1, уменьшая поступление воздуха в реле пневматическое,давление на выходе реле пневматического уменьшается.
2. Ход работы
2.1 Описание лабораторного стенда
Основными задачамилабораторного стенда
«Проверкаработоспособности ротаметра»
1) ознакомление студентов с измерениемрасхода жидкости методом постоянного перепада давлений;
2) ознакомление студентов с назначениемротаметра пневматического типа РП;
3) ознакомление студентов с устройствомротаметра пневматического типа РП.
Структурная схема стендапредставлена на рисунке 1
/>
Рисунок 1 — Схемалабораторного стенда
Для подачи воды, расходкоторой измеряется и регулируется стендом, необходимо открыть вентиль 1. Приэтом нужно выгнать воздух из трубопровода: помощью вспомогательных вентилей 2 и3. После вентили 2 и 3 нужно закрыть, а вентиль 4 открыть. Ротаметр 5 измеряетрасход жидкости в трубопроводе. Регулирование расхода происходит с помощью регулирующегоклапана 6. После прохождения воды через ротаметр и регулирующий клапан, онапопадает в ёмкость 7. Для слива воды из ёмкости необходимо открыть клапан 8.При закрытом клапане 8 можно наблюдать изменение расхода на изменении скоростиприбавления уровня воды в ёмкости.
При выполнении лабораторнойработы сравниваются показания ротаметра с показаниями вторичного прибора, припрямом и обратном ходе.
Проверка местных показаний ипневмосигнала ротаметра при прямом ходе
Сравнение показанияротаметра и вторичного прибора производят в пяти шести точках равномернораспределённых по шкале. Изменение величины задания на вторичном прибореприводит к изменению сигнала посылаемого на исполнительный механизм, который всвою очередь изменяет расход жидкости.
Все показания приборовзаписываются в отчёт. Проверка местных показаний и пневмосигнала ротаметра приобратном ходе.
По данным показанийприборов производиться отчёт основной погрешности и вариации.
Проверка местных показаний ипневмосигнала ротаметра при обратном ходе
При обратном ходесравнение показаний ротаметра и вторичного прибора производится по тем же самымточкам шкалы, что и при прямом оде.
Все показания приборовзаписываются в отчёт. После проведения опыта производится работка результатов. Находитсяосновная допустимаяпогрешность, вариация.
Основная допустимаяпогрешность по шкале четных показаний и пневмосигналу не должно повышать ±4 %.
Рекомендуемая формапротокола поверки ротаметра.
Протокол №_______
от______ __________________200годаПроверки работоспосбности ротаметра пневматического
Тип________ номер_________________
Пределизмерения_____________________________
Вторичный прибор тип_______________номер___________________Предел измерения________________ класс точности________________ Показания приборов /> Вариация
Прибор
Вторичный Абсолютная погрешность /> Прямой ход обратный ход /> Прямой ход обратный ход /> 20 /> 30 /> 40 /> 50 /> 60 /> 70 /> 80 /> 90 /> 100 /> /> /> /> /> /> /> /> />