А.В. РИТТЕР Научный руководитель – С.Б. ЧЕБЫШОВ, д.т.н., профессор ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

А.В. РИТТЕР
Научный руководитель – С.Б. ЧЕБЫШОВ, д.т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ЗАДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРВИЧНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С НОМИНАЛЬНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
ОТ 0,1 ДО 1 МПА
Приведены краткие сведения по разработанному задатчику давления для автоматизированного исследования первичных преобразователей с номинальным
значением давления от 0,1 до 1 МПа. Применяется два метода формирование избыточного давления: на сопротивлении стравливающего воздух устройства, в
герметичном объеме накачкой воздуха компрессором.
При разработке измерительных преобразователей давления (ИПД),
первичных преобразователей, при их поверке, калибровке и паспортизации возникает потребность в задатчике давления, реализующим режимы
работы с минимальными отклонениями от заданного закона: циклического изменения давления, установки заданного давления, изменения давления с заданной скоростью нарастания/спада давления для расчета динамических параметров первичных/измерительных преобразователей давления.
На рис. 1 приведена функциональная схема задатчика давления выполненная в соответствии с ГОСТ 21.404-85.
Описываемый задатчик давления включает в себя регулирующий орган 1, падение давления на котором достигает 0,1 МПа в текущей конфигурации стенда с компрессором Tornado air erupt 150 PSI. Применение
арматуры 1 с управляемым сопротивлением позволило реализовать режимы: изменения давления с управляемой скоростью нарастания/спада, задание избыточного давления до 0,1 МПа по функции от напряжения питания компрессора. Для автоматизированного измерения давления до 1
МПа используется первичный преобразователь давления (ППД) 8 (кран 2
закрыт), для измерения давления до 0,1 МПа – ППД 9. Исследуемый ППД
– 11. Манометр 10 служит для визуального контроля давления по месту.
Конструкция арматуры 1: сгон с удлиненной муфтой; муфта герметично закрыта с одной стороны заглушкой. Воздух, проходя внутри сгона с
внешней резьбой, стравливается через область, образованную внутренней
резьбой муфты и внешней резьбой сгона (длина участка сгона с резьбой
45 мм). Позиционирование муфты на сгоне реализуется реверсивным
электроприводом постоянного тока с редуктором.
Рис. 1. Функциональная схема задатчика давления
Объем сигналов необходимых для управления задатчиком давления:
- 2 DI (digital input) два концевых выключателя: отвечают за контроль
крайних положений и счет числа оборотов муфты;
- 4 DO (digital output +5V) для управления модулями реле по два на
электропривод крана и на электропривод муфты, оба электропривода с
реверсом;
- 1 AO (analog output) задает напряжение компрессора;
- 1 AI (analog input) для первичного преобразователя 8 или 9 давления
с выходом по напряжению +5V.
Состояние +5V концевого выключателя соответствует одному из
крайних положений муфты. Второй концевой выключатель установлен
для подсчета числа оборотов муфты.
Параметры стенда:
- класс точности манометра, %
1;
- погрешность ППД 8 в диапазоне температур от 0 до 85 С, % 2,5;
- максимальное избыточное давление задатчика c закрытым краном 2,
МПа
1;
- избыточное давление задатчика с открытым краном 2 в текущей конфигурации стенда, диапазоны, МПа
от (0;0,058) до (0;0,094);
- производительность компрессора Tornado air erupt 150 PSI, 1,94 cfm;
- объем воздуха заключенного в задатчике давления, л
0,85
- минимальный объем сжатого воздуха в задатчике давления, л 0,2
- время открытия/закрытия крана 2, с
3;
- время передвижения муфты из одного крайнего положения в другое,
мин
3;
- время необходимое для достижения задатчиком давления 0,7 МПа
при нулевом исходном избыточном давлении, мин
1;
В приведенной конструкции задатчика давления применяется два метода формирования избыточного давления – в герметичном объеме
накачкой воздуха компрессором, получение избыточного давления при
падении на сопротивлении стравливающего воздух устройства; второй
метод позволяет формировать непрерывные, относительно произвольные,
в сравнении с первым методом, циклы изменения давления, с максимальным избыточным давлением, при максимальной мощности компрессора, –
2,7 атм. Управляемая скорость падения давления позволяет измерять динамические параметры ППД, ИПД. Эмпирическая зависимость давления
(P, КПа) от напряжения компрессора (U, В) при максимальном сопротивлении регулирующего органа 1:
(1)
P  0,8118  U 2  7,4908  U  5,3485
Задатчик давления в составе программно-технического комплекса позволяет реализовывать в автоматизированном режиме запрограммированные законы изменения давления. Применение двух первичных преобразователей давления и арматуры 1 дает возможность исследовать измерительные преобразователи давления с номинальным давлением 5-100 КПа
при давлении до 1МПа с целью разработки математической модели дополнительной погрешности возникающей при превышении номинального
давления, максимального давления на которое рассчитан ППД, ИПД.