Сигнализирующие, часто называемые электроконтактными, манометрические приборы предназначены для измерения технического давления различных сред и дискретного управления электрическими цепями вспомогательных и регулирующих устройств.
Некоторые термины, используемые в этой главе специфичны для раздела сигнализирующих (электроконтактных) манометров, и их формулировки, согласно ГОСТ 2405-88 /4/, представлены ниже.
Сигнализирующее устройство прямого действия – устройство, замыкание и размыкание контактов электрической цепи которого осуществляется без преобразования энергии.
Сигнализирующее устройство непрямого действия – устройство, замыкание и размыкание контактов электрической цепи которого осуществляется за счет преобразования энергии из одной в другую.
Указатель сигнализирующего устройства – элемент сигнализирующего устройства, положение которого относительно меток шкалы определяет отклонение контролируемого параметра от нормы.
Срабатывание сигнализирующего устройства – действие, заключающееся в замыкании и размыкании электрической цепи.
Уставка – задаваемое значение контролируемого параметра, при котором происходит срабатывание сигнализирующего устройства.
Диапазон уставок – зона контролируемого параметра, в пределах которого можно провести уставку.
Замыкающий (размыкающий) контакт – коммутируемый контакт, замыкающий (размыкающий) электрическую цепь при достижении параметра уставки.
Принципиальные электрические схемы электроконтактных манометров приведены на рис. 4.1.
|
|
|
Рис. 4.1. Принципиальные электрические схемы электроконтактных манометров: а – одноконтактная на замыкание (согласно ГОСТ 2405–88 – Исполнение I); б – одноконтактная на размыкание (Исполнение II); в – двухконтактная на размыкание–размыкание (Исполнение III); г – двухконтактная на замыкание–замыкание (Исполнение IY); д – двухконтактная на размыкание–замыкание (Исполнение Y); е – двухконтактная на замыкание–размыкание (Исполнение YI); 1 – указательная стрелка; 2 и 3 – электрические базовые контакты; 4 и 5 – зоны замкнутых и разомкнутых контактов соответственно; 6 и 7 – объекты воздействия |
Типовая схема функционирования электроконтактного манометра может быть проиллюстрирована рис. 4.1,а. При росте давления и достижении им определенного значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи в свою очередь приводит к вводу в работу объекта воздействия 6.
В схеме размыкания (рис. 4.1,б) при отсутствии давления электрические контакты указательной стрелки 1 и базового контакта 2 замкнуты. Под напряжением Uв находится электрическая цепь прибора и объект воздействия. При повышении давления и прохождении стрелкой зоны замкнутых контактов происходит разрыв электрической цепи прибора и соответственно прерывается электрический сигнал, направляемый на объект воздействия.
Наиболее часто в производственных условиях применяются манометры с двухконтактными электрическими схемами: одна используется для звуковой или световой индикации, а вторая – для организации функционирования систем различных типов управления. Так, схема размыкание–замыкание (рис. 4.1,д) позволяет по одному каналу при достижении определенного давления разомкнуть одну электрическую цепь и получить сигнал воздействия на объект 7, а по второму – с помощью базового контакта 3 замкнуть находящуюся в разомкнутом состоянии вторую электрическую цепь.
Схема замыкание–размыкание (рис. 4.1,е) позволяет при увеличении давления одну цепь замкнуть, а вторую – разомкнуть.
Двухконтактные схемы на замыкание–замыкание (рис. 4.1,г) и размыкание–размыкание (рис. 4.1,в) обеспечивают при повышении давления и достижении одних и тех же или различных его значений замыкание обеих электрических цепей или соответственно их размыкание.
Электроконтактная часть манометра может быть как неотъемлемой, совмещенной непосредственно с механизмом измерителя, так и присоединяемой в виде электроконтактной группы, устанавливаемой на передней части прибора. Отечественные производители традиционно используют конструкции, в которых тяги электроконтактной группы монтировались на оси трибки. В импортных устройствах, как правило, устанавливается электроконтактная группа, соединенная с чувствительным элементом через указательную стрелку манометра. Некоторые отечественные и зарубежные производители освоили электроконтактный манометр с микровыключателями, которые устанавливаются на передаточном механизме измерителя.
Электроконтактные манометры производятся с механическими контактами, контактами с магнитным поджатием, индуктивной парой, микровыключателями.
Электроконтактная группа с механическими контактами конструктивно наиболее проста. На диэлектрическом основании фиксируется базовый контакт, представляющий собой дополнительную стрелку с закрепленным на нем электрическим контактом и соединенным с электрической цепью. Другой разъем электрической цепи связан с контактом, который передвигается указательной стрелкой. Таким образом, при росте давления указательная стрелка смещает подвижный контакт до момента его соединения со вторым контактом, закрепленным на дополнительной стрелке. Механические контакты, изготовленные в виде лепестков или стоек, производятся из сплавов серебро–никель (Ar80Ni20), серебро–палладий (Ag70Pd30), золото–серебро (Au80Ag20), платина–иридий (Pt75Ir25) и др.
Приборы с механическими контактами рассчитаны на напряжение до 250 В и выдерживают максимальную разрывную мощность до 10 Вт постоянного или до 20 В×А переменного тока. Малые разрывные мощности контактов обеспечивают достаточно высокую точность срабатывания (до 0,5 % полного значения шкалы).
Более прочное электрическое соединение обеспечивают контакты с магнитным поджатием. Их отличие от механических состоит в закреплении на обратной стороне контактов (клеем или винтами) малых магнитов, что усиливает прочность механического соединения. Максимальная разрывная мощность контактов с магнитным поджатием составляет до 30 Вт постоянного или до 50 В×А переменного тока и напряжением до 380 В. Из-за наличия магнитов в системе контактов класс точности не превышает 2,5.
Схемы с индуктивными контактами электросигнализирующих манометров основаны на взаимодействии индуктивного блока 2 с плунжером 1(рис. 4.2). Приборы изготавливают по двум схемам: с внешним плунжером (рис. 4.2,а) и плунжером, расположенным внутри блока (рис. 4.2,б). Электроконтактные устройства на основе индуктивных блоков с внешними плунжерами обеспечивают функционирование электрической цепи при постоянном напряжении 5-25 В и максимальном токе до 3 мА.
|
|
Рис. 4.2. Схема индуктивных контактов электроконтактного манометра: а – с внешним плунжером; б – с внутренним плунжером; 1 – плунжер; 2 – индуктивный блок |
Внутреннее расположение плунжера обеспечивает действие цепи при постоянном токе до 1 мА. Класс точности таких систем не превышает 0,5. Индуктивный блок крепится на дополнительной подвижной опоре - базовом контакте, а роль плунжера выполняет как основная, так и дополнительная стрелки.
В отечественной промышленности электроконтактные манометры с индуктивными блоками используются мало, хотя за рубежом с их помощью контролируются взрывоопасные среды, устанавливаются в агрессивных условиях окружающей среды.
Манометры с пневматическими контактами аналогичны предыдущим, но вместо индуктивных блоков устанавливаются пневматические датчики, которые под воздействием плунжера при достижении заданного давления закрывают или открывают пневматическую линию.
Наиболее интересны, однако недостаточно распространены электроконтактные манометры с микровыключателями, размыкающими или замыкающими электрическую цепь под воздействием кулачка, установленного на трибке передаточного механизма манометра. В другой конструкции манометра предусматривается наличие двух независимых передаточных механизмов, один из которых традиционно связан со стрелкой, а другой посредством дополнительной стрелки и системы тяг соединен с микровыключателем. Входы обоих механизмов функционально соединены с чувствительным элементом. Технические характеристики этих приборов определяются свойствами микровыключателей, контакты которых изготавливаются из чистого серебра (99,9 %), а электрическое напряжение составляет до 380 В и рабочий ток до 5 А, т. е. такие приборы могут включаться непосредственно в цепь сигнализации и управления.
Традиционно электроконтактные манометры изготовляются на базе показывающих приборов с трубчатой пружиной Бурдона или многовитковым чувствительным элементом.
