Измерительные преобразователи типов «Сапфир» и «Сапфир-22-Ех»

Материал из Контрольно-измерительные приборы и автоматики
Перейти к: навигация, поиск

Измерительные преобразователи типов «Сапфир» и «Сапфир-22-Ех» предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра — давления избыточного, давления абсолютного, разрежения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи разности давлений могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа, а преобразователи гидростатического давления — для преобразования значений уровня жидкости в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи разности давлений при работе с блоком извлечения корня БИК-1 применяют для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом.

Преобразователи предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0—5, 0—20 или 4—20 мА постоянного тока.

Принцип действия преобразователя основан на использовании тензоэффекта в полупроводниковом материале. Измеряемый параметр поступает в камеру измерительного блока, где линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензо- преобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразует это изменение сопротивления в выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразо- вателя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Преобразователи типа «Сапфир-22-Ех» имеют взрывозащищённое исполнение. Технические характеристики этих преобразователей приведены в таблице 4.12 и таблице 4.13, а обозначение исполнения преобразователей по материалам, контактирующим с измеряемой средой, — в таблице 4.14.

Каждый измерительный преобразователь имеет регулировку диапазона измерений и может быть настроен на любой верхний предел измерений, указанный для данной модели.

Преобразователи с пределом допускаемой погрешности 0,25 % поставляются по предварительному согласованию с заводом-изготовителем.

Преобразователи типа Сапфир-22ДД выпускают с убывающей или возрастающей характеристикой выходного сигнала (линейная — по перепаду и нелинейная — по расходу) в зависимости от заказа, остальные преобразователи — с линейно возрастающей характеристикой выходного сигнала. При использовании преобразователя типа Сапфир-22ДД с предельным значением выходного сигнала 4 и 20 мА совместно с блоком извлечения корня БИК-1, питание преобразователя осуществляется от БИК-1.

Предельные значения выходных сигналов: 0 и 5 или 0 и 20, или 4 и 20 мА постоянного тока.

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.

Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока.

Измерительные блоки выполнены двух типов (в зависимости от пределов измерения): мембранного и мембранно-рычажного.



4.9.a. Схема преобразователей типа «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160, 2170 и типа «Сапфир-22ДИВ» модели 2350

В схеме преобразователей типа «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160, 2170 и типа «Сапфир-22ДИВ» модели 2350 мембранный тензопреобразователь размещен внутри основания Р.

Внутренняя полость 4 тензопреобразователя 3 заполнена кремний-органической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному контуру к основанию 9.

Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой. Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 5, который уплотнен прокладкой 8, воздействует на мембрану 6 и через жидкость — на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов.

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.



Электронное устройство смонтировано на трех платах, размещенных внутри специального корпуса, закрытого крышками и имеющего сальниковый кабельный ввод.



4.9.b. Схема преобразователей типа «Сапфир-22ДД» моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440, 2444

В схеме преобразователей «Сапфир-22ДД» моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440, 2444 тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 2 в заполненной кремнийорганической жидкостью полости.

Он отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 1, которые по наружному контуру приварены к основанию и соединены между собой центральным штоком 5, связанным с концом рычага тензопреобразователя.

Воздействие разности давлений вызывает прогиб мембраны 1, изгиб мембраны 8 тензопреобразователя, изменение сопротивления тензорезисторов 5.

Электрический сигнал с тензомодуля передается из полости высокого давления во встроенное электронное устройство 6 по проводам через гермовывод 7.

Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим давлением. Это обеспечивается тем, что при односторонней перегрузке мембрана 1 после дополнительного перемещения ложится на профилированную подушку.



В преобразователях разрежения, избыточного давления-разрежения и избыточного давления используются одни и те же измерительные блоки. Они отличаются от измерительных блоков преобразователей разности давлений конструкцией фланцев и тем, что у них измеряемое давление подводится лишь к «плюсовой» камере, а «минусовая» камера сообщена с окружающей атмосферой. Отличие измерительных блоков абсолютного давления состоит в том, что у них «минусовая» камера вакуумирована и герметизирована.

Измерительный блок преобразователя гидростатического давления выполнен на базе описанного выше измерительного блока разности давлений, имеет дополнительно мембранный разделительный элемент, смонтированный на вынесенном фланце, который установлен на основании измерительного блока вместо фланца со стороны «минусовой» полости.

Не допускается применение преобразователей с измерительными блоками, заполненными кремнийорганической (полиметил-силоксановой) жидкостью, в процессах, где недопустимо попадание этой жидкости в измеряемую среду. Это ограничение не относится к преобразователям типа «Сапфир-22ДА» моделей 2020, 2030, 2040, 2051, 2061, типа «Сапфир-22ДИ» моделей 2151, 2161, 2171 и типа «Сапфир-22ДИВ», не имеющих кремнийорганического заполнения.



4.10. Функциональная схема измерительного взрывозащищённого преобразователя типа «Сапфир-22-Ех»: I, II — зоны соответственно взрывоопасная и взрывобезопасная; ИБ — измеретельный блок; ВЭУ — встроенное электронное устройство

Преобразователь взрывозащищенный типа «Сапфир-22-Ех» состоит из двух функциональных устройств: первичного преобразователя, включающего в себя измерительный блок и встроенное электронное устройство, и блока преобразования сигналов БПС-24.

Питание преобразователя «Сапфир-22» от блока питания 22БП-36 стабилизированным напряжением постоянного тока 36 В. Питание блока переменным током напряжением 220 В или 240 В частотой 50 Гц.

Блоки питания имеют два варианта исполнения: 1 — одноканальный, обеспечивающий питание трех преобразователей, и 2 — двухканальный, обеспечивающий питание шести преобразователей. Блок питания двухканальный включает в себя два идентичных, независимых друг от друга гальванически развязанных канала.

Мощность, потребляемая блоком питания при максимальном значении тока нагрузки на один канал 70 мА, не превышает: для одноканального блока 12 В·А, для двухканального 24 В·А.



Питание взрывозащищенного измерительного преобразователя типа «Сапфир-22-Ех» осуществляется от блока преобразования сигналов БПС-24, обеспечивающего получение линейной зависимости между формируемым выходным унифицированным токовым сигналом и измерительным параметром (БПС-24 П), а также линеаризацию статической характеристики преобразователя при измерении расхода по методу перепада давления на сужающем устройстве (БПС-24 К).

Питание блока БПС-24 переменным током напряжением 220 В или 240 В частотой 50 Гц; потребляемая мощность 40 В·А.

Питание блока извлечения корня БИК-1 в зависимости от исполнения осуществляется переменным током напряжением 220 В или 240 В частотой 50 Гц или постоянным током напряжением 36 В, например от блока 22БП-36, входящего в состав преобразователей «Сапфир-22»; потребляемая мощность не более 10 В·А.

Приборы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха: преобразователи «Сапфир-22» и «Сапфир-22-Ех» от 1 до 80 °С и относительной влажности 95 %; блоки 22БП-36 и БИК-1 от 1 до 50 °С, БПС-24 от −20 до +50 °С. Преобразователи типа «Сапфир-22ДГ» выдерживают воздействие температуры измеряемой среды у «открытой» мембраны в диапазоне от −50 до +120 °С.


Габаритные размеры преобразователей «Сапфир-22ДД»:

  • моделей 2420—2460 — 120×205×136 мм,
  • блоков 22БП-36, БПС-26 и БИК-1 — 80×160×352 мм.


Масса преобразователей «Сапфир-22»:

  • моделей 2020—2040 — 5 кг,
  • моделей 2051—2061 — 1,6 кг,
  • модели 2410 — 11,9 кг,
  • моделей 2520—2540 — 13,1 кг,
  • блоков 22БП-36 и БПС-24 — не более 5 кг,
  • БИК-1 — не более 5,5 кг.

Конструкция приборов виброустойчива.



Таблица 4.12. Технические характеристики преобразователей типов «Сапфир-22ДА, Сапфир-22ДИ, Сапфир-22ДВ, Сапфир-22ДИВ» и «Сапфир-22ДА-Ех, Сапфир-22ДИ-Ех, Сапфир-22-ДВ-Ех, Сапфир-22ДИВ-Ех»

Измерительные преобразователи Модель Верхние пределы измерения Предел допускаемой основной погрешности (±), % Исполнение по материалам (таблица 4.14)
Единица физических величин Значение предела измерения
Измерительные преобразователи
абсолютного давления:
«Сапфир-22ДА»; «Сапфир-22ДА-Ех»
2020 кПа 2,5; 4 1 01; 02
6; 10 0,5
2030 6 *; 10 *; 16; 25; 40
2040 40 *; 60; 100; 160; 250
2050 МПа 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5 0,25; 0,5
2051 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5 11
2060 2,5 *; 4; 6; 10; 16 01; 02
2061 2,5 *; 4; 6; 10; 16 11
Измерительные преобразователи
избыточного давления:
«Сапфир-22ДИ»; «Сапфир-22ДИ-Ех»
2110 кПа 0,25 1 01; 02
0,4 0,5
0,6; 1; 1,6 0,25; 0,5
2120 2,5; 4; 6
10 0,5
2130 6 * 0,25; 0,5
10; 16 0,5
25; 40 0,25; 0,5
2140 40 *; 60; 100; 160; 250
Измерительные преобразователи
избыточного давления:
«Сапфир-22ДИ»; «Сапфир-22ДИ-Ех»
2150 МПа 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5 0,25; 0,5 01; 02
2151 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5 11
2160 2,5 *; 4; 6; 10; 16 01; 02
2161 2,5 *; 4; 6; 10; 16 11
2170 16 *; 25; 40; 60; 100 01; 02
2171 16 *; 25; 40; 60; 100 11
Измерительные преобразователи
разрежения:
«Сапфир-22ДВ»; «Сапфир-22ДВ-Ех»
2210 кПа 0,25 1 01; 02
0,4; 0,6; 1; 1,6 0,5
2220 2,5; 4; 6; 10
2230 6 *; 10 *; 16; 25; 40
2240 40 *; 60; 100
Измерительные преобразователи
давления-разрежения:
«Сапфир-22ДИВ», «Саифир-22ДИВ-Ех»
2310 кПа −0,125…+0,125 1
−0,2…+0,2; −0,3…+0,3 0,5
−0,5…+0,5; −0,8…+0,8 0,25; 0,5
2320 −1,25…+1,25
Измерительные преобразователи
давления-разрежения:
«Сапфир-22ДИВ»; «Сапфир-22ДИВ-Ех»
2320 кПа −2…+2; −3…+3; −5…+5 0,5 01; 02
2330 −3…+3; −5…+5 *; −8…+8; −12,5…+12,5; −20…+20
2340 −20…+20 *; −30…+30; −50…+50; −100…+60; −100…+150
2350 МПа −0,1…+0,3; −0,1…+0,5; −0,1…+0,9; −0,1…+1,5; −0,1…+2,4
2351 −0,1…+0,3; −0,1…+0,5; −0,1…+0,9; −0,1…+1,5; −0,1…+2,4 11
Примечания:

1. Преобразователи моделей 2020 и 2030 выпускают по согласованию с заводом-изготовителем.

2. Преобразователи типов «Сапфир-22ДИ» и «Сапфир-22ДИ-Ех» модели 2140 изготовляют в соответствии с заказом с пределами измерения 20—100 кПа.
* Рекомендуется применять только при необходимости их перенастройки в период эксплуатации.


Таблица 4.13. Технические характеристики преобразователей типов «Сапфир-22ДД», «Сапфир-22ДГ» и «Сапфир-22ДЦ-Ех»

Измерительные преобразователи Модель Верхние пределы измерения Допускаемое рабочее
избыточное давление,
МПа
Предел допускаемой погрешности, % Исполнение
по материалам
(таблица 4.14)
Единица измерения Значение предела измерения
Измерительные преобразователи
разности давлений:
«Сапфир-22ДД»; «Сапфир-22ДД-Ех»
2410 кПа 0,25 4 0,5; 1 01; 02
0,4; 0,63; 1; 1,6 0,5
2420 2,5; 4; 6,3; 10
2430 6,3; 10; 16; 25 16
МПа 0,04 *
2434 кПа 6,3; 10; 16; 25 40
МПа 0,04 *
2440 0,04 *; 0,063; 0,1; 0,16; 0,25 16
2444 0,04 *; 0,063; 0,1; 0,16; 0,25 40
2450 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5 16
2460 2,5; 4; 6,3; 10; 16 25
Измерительные преобразователи
гидростатического давления
«Сапфир-22ДГ»
2520 кПа 2,5; 4; 6 4 0,25; 0,5
10 0,5
2530 6; 10; 16; 25; 40 0,5
2540 40; 60; 100 0,25; 0,5
160; 250
Примечания:

1. При выпуске преобразователя разности давлений, предназначенного для измерения уровня жидкости, преобразователь может быть настроен в соответствии с заказом на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели.

2. Нижний предел измерении равен нулю.
* Обеспечивается только по заказу, согласованному с предприятием-изготовителем.


Таблица 4.14. Обозначение исполнения преобразователей типа «Сапфир-22» по материалам, контактирующим с измеряемой средой

Исполнение Материал
мембрана фланцев преобразователя,
пробок для дренажа и продувки,
ниппеля,
монтажного фланца,
корпуса вентильного блока
01 Сплав 36 НХТЮ Углеродистая сталь с покрытием кадмием
02 Сталь 08Х18Г8Н2Т
11 Титановый сплав
Примечание. Материал уплотнительных колец: резина — для исполнений 01; фторопласт — для остальных исполнений.



Измерительные преобразователи давления

Измерительные преобразователи типов «Сапфир» и «Сапфир-22-Ех»