Средства измерения массы. Типы весов

В легкой и других отраслях промышленности применяют средства измерения массы (весы) следующих типов: общепромышленные, технологические, лабораторные и специальные (для физико-механических измерений).

Среди общепромышленных, употребляемых для учета продукции и сырья, распространены товарные, автомобильные, вагонные, вагонеточные и др. Технологические служат для взвешивания продукции в ходе производства при технологически непрерывных и периодических процессах. Лабораторные применяют для определения влажности материалов и полуфабрикатов, проведения физикохимического анализа сырья и других целей. Различают технические, образцовые, аналитические и микроаналитнческие весы.

Измерение переносными измерительными приборами

Получая измерительные приборы, нужно проверить их состояние, исправность, осмотреть зажимы и соединительные провода. Сборка схем для измерений осуществляется гибкими одножильными многопроволочными проводами с изоляцией, которая соответствует рабочему напряжению прибора. Провода должны иметь специальные оконцеватели; сечения берутся в соответствии с измеряемыми величинами тока, но не менее 2,5 мм².

Сборку временных схем производят только при снятом напряжении. В собранной схеме нельзя переключать соединительные провода под напряжением, так как можно получить травму от электрической дуги. После окончания работ временное питание надо отключить, поскольку оставленная под напряжением линия может стать причиной несчастного случая.

Располагать переносные измерительные приборы следует на столиках так, чтобы чтение их показаний не было связано с приближением к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Во время измерений нельзя касаться включенных трансформаторов, приборов и проводов. Место измерений надо оградить и вывесить плакат «Под напряжением».

Приборы для измерения и регулирования уровня жидкостей и сыпучих материалов

Классификация уровнемеров и принципы их устройства

В процессе производства измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов необходимо для учета их наличия и расхода, определения отклонения фактического уровня от заданного значения, а также для отмеривания нужного количества используемого материала.

Приборы для измерения уровня различают:

• по роду исследуемого материала: для измерения уровня жидкостей, сыпучих материалов и кусковых твердых тел;
• по назначению: для контроля и сигнализации предельных значений уровня; для непрерывного измерения значений уровня; для определения границы раздела двух несмешивающихся сред, обладающих различной плотностью и акустическим сопротивлением (например, вода и керосин);
• по принципу действия: визуальные, механические, манометрические, электрические и акустические.

К визуальным уровнемерам относятся мерные стекла, с помощью которых можно наблюдать за уровнем непосредственно в резервуаре или в трубке, сообщающейся с ним.

Примером механических уровнемеров может служить поплавковый прибор с пружинным уравновешиванием УДУ, предназначенный для измерения уровня в больших резервуарах.

Принцип его работы основан на действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости и перемещающегося вместе с ее уровнем (рис. 1).

Жидкостные и деформационные приборы для измерения давления и разрежения

Жидкостные приборы для измерения давления и разрежения

В зависимости от схемы подключения жидкостные приборы могут измерять избыточное давление, разрежение или разность давлений. Во всех случаях значение измеряемой величины выражается разностью высот столбов рабочей жидкости (воды, ртути, спирта и др.) в сосудах.

Рис. 1. Жидкостный дифференциальный тягонапоромер: 1 — верхний кронштейн, 2 — прижим, 3 — планка-указатель, 4 — стекло, 5 — упор, 6 — рама корпуса, 7 — нижний кронштейн, 8 — винт-фиксатор, 9 — направляющая ось, 10 — стеклянный бачок,  11 — болт, 12 — шкалы, 13 — стеклянные трубки

На рис. 1 изображен жидкостный дифференциальный тягонапоромер ТДЖ. Все сборочные единицы и детали укреплены на раме корпуса 6. К раме приварены верхний 1 и нижний 7 кронштейны, прижимы 2 и упор 5 для крепления стекла 4. Шкалы 12 крепятся к кронштейнам с помощью винтов, а стеклянные трубки 13 — при помощи скоб. Стеклянные бачки 10 установлены на кронштейнах, которые укреплены при помощи направляющих осей 9 и винтов-фиксаторов 8. Каждый бачок имеет два отвода: нижний соединен резиновой трубкой с нижним концом измерительной стеклянной трубки, верхний служит для заливки жидкости и подсоединения импульсной трубки. Прибор крепится к стенке щита болтами 11. К нижнему кронштейну винтами прикреплена планка-указатель 3, на которой нанесены краской указания о местах отбора измеряемых параметров.

Приборы для измерения давления и разрежения

Приборы, используемые для измерения давления и разрежения, различают:

• по виду измеряемой величины: барометры (барометрическое давление), манометры (избыточное давление), вакуумметры и тягомеры (разрежение), мановакуумметры (избыточное давление и разрежение), дифференциальные манометры (разность давлений), микроманометры (небольшие, до 40 кПа, избыточное давление и разрежение, измеряемые с большой точностью), напоромеры (малое избыточное давление), тягомеры (малое разрежение), тягонапоромеры (малое давление и разрежение);
• по принципу действия: жидкостные, деформационные, поршневые и электрические;
• по метрологическому назначению: рабочие и образцовые.

В жидкостных приборах усилие, вызываемое измеряемым давлением, уравновешивается массой столба жидкости, в деформационных — силой упругости чувствительных элементов (пружины, мембраны или сильфона). В электрических приборах усилие преобразуется в электрический сигнал, а мерой давления служит изменение электрической величины (сопротивления, индуктивности и др.)

Определение неисправностей вторичных приборов для измерения и регулирования температуры и их техническое обслуживание

Автоматические измерительные приборы типа КС состоят из отдельных легкосъемных модулей, включаемых в схему с помощью штепсельных разъемов. В случае неисправности прибора нужно, поочередно меняя модули, обнаружить неисправный, установить причину и устранить ее. Возможные неисправности и способы их устранения указаны в табл. 1.

В техническое обслуживание автоматических измерительных приборов входят смена диаграммной ленты, наполнение чернилами баллона пишущего устройства, чистка или смена пера и капилляра, смазка и чистка частей механизма, замена пружины с контактами реохорда, тросика, двигателей, усилителя и источника стабилизированного питания.

Смену диаграммной ленты производят следующим образом. Снимают лентопротяжный механизм, устанавливают рулон чистой ленты между полуосями и надевают его на подпружиненную полуось, затем, прижав ее к стенке кронштейна, надевают рулон на вторую полуось. При этом плоская пружина должна прижиматься к рулону. Потом ленту перекидывают через ведущий барабан, надев перфорациями на пуклевки, и пропускают между линейкой и кронштейном лентопротяжного механизма. Заводят возвратную пружину, поворачивая гильзу по часовой стрелке на 15—20 оборотов и придерживая ее рукой, чтобы пружина не раскрутилась. Закрепляют конец ленты на гильзе, намотав два слоя бумаги. Отпускают гильзу, и заведенная пружина, раскручиваясь, обеспечивает натяжение ленты. После заправки бумаги лентопротяжный механизм устанавливают на место.

Аналоговые автоматические измерительные приборы

К аналоговым автоматическим измерительным приборам относятся автоматические потенциометры, уравновешенные автоматические мосты переменного и постоянного тока. Принцип их действия основан на компенсационном методе измерения с автоматическим уравновешиванием.

Для связи с другими устройствами Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) в аналоговые автоматические измерительные приборы могут быть встроены различные преобразователи с выходным унифицированным сигналом.

Аналоговые автоматические измерительные приборы различают:

• по виду отсчетного устройства: показывающие и регистрирующие;
• по типу исполнения: с регулирующими устройствами, с задатчиками для регулирующих устройств, с дополнительными устройствами для сигнализации и выдачи электрических или пневматических унифицированных сигналов;
• по количеству контролируемых точек: одноточечные и многоточечные;
• по типу регистрации: в прямоугольных и полярных координатах;
• по количеству пределов измерения: однопредельные и многопредельные;
• по классам точности: 0,25; 0,5; 1; 1,5.

Среди аналоговых автоматических измерительных приборов большую группу составляют приборы комплекса КС, которые относятся к ГСП.

Милливольтметры и логометры для измерения температуры

Милливольтметры и логометры представляют собой приборы магнитоэлектрической системы, предназначенные для измерения, записи и регулирования температуры. Их различают:

• по назначению: показывающие, показывающие и регистрирующие, сигнализирующие и регулирующие;
• по числу пределов измерения: однопредельные и многопредельные;
• по количеству контролируемых точек: 1, 3, 4, 6, 8, 10 и 12 точек;
• по классу точности: 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5;
• по конструктивному исполнению: переносные и щитовые.

Милливольтметр работает в комплекте с термоэлектрическим преобразователем. При размещении преобразователя и милливольтметра на определенном расстоянии показания последнего будут зависеть от значения сопротивления соединительных проводов. Для подгонки внешнего сопротивления к стандартному значению последовательно с термоэлектрическим преобразователем и соединительными проводами во внешнюю цепь включают уравнительную катушку.

Принцип действия манометрических термометров

Основным элементом манометрического термометра является герметическая термосистема, которая состоит из термобаллона, воспринимающего температуру измеряемой среды, соединительного дистанционного капилляра и упругого чувствительного элемента. Система заполнена рабочим веществом, изменяющим свои параметры (давление, объем) под воздействием температуры.

Манометрические термометры относятся к приборам прямого преобразования и служат для дистанционного измерения температуры до 1000°С. Выпускаются термометры следующих классов точности: 1; 1,5; 2,5; 4. В зависимости от термометрического вещества, заполняющего систему, они подразделяются на газовые (азот, гелий), жидкостные (спирт, ртуть) и конденсационные (пары ацетона, метила и др.).

Принцип действия жидкостных термометров

Принцип действия жидкостных термометров основан на использовании теплового расширения жидкостей — ртути, спирта и др. Применяются они для измерения температуры от -200 до +650°С.

Основными элементами термометра (рис. 1) являются: стеклянный резервуар 4 цилиндрической, шаровой или иной формы с припаянным к нему стеклянным капилляром 1 и расположенная вдоль капилляра шкала 2, градуированная в °С. Весь резервуар и часть капилляра заполняет жидкость 3.

С возрастанием температуры объем жидкости увеличивается и ее столбик в
капилляре поднимается. Верхний конец 4 столбика служит указателем температуры.

Основные сведения по метрологии

Метрология — наука об измерениях и методах обеспечения их единства. Вопросами практики измерений занимается прикладная метрология. Отрасль техники, которая обеспечивает пополнение, обновление и поддержание в исправном состоянии парка средств измерений, а также их правильную и эффективную эксплуатацию, носит название измерительной техники.

Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Если отношение измеряемой величины X к единице измерения y обозначить через n, то X=n*y. (1.1)

Это уравнение называют основным уравнением измерения; n — числовым значением измеряемой величины; произведение n*y — результатом измерения.

С 1980 года в нашей стране применяют систему единиц СИ (SI в переводе означает «система интернациональная»). Основные единицы этой системы приведены в табл. 1.1.

Измерители неэлектрических величин

На современных судах для измерения неэлектрических величин все шире применяют электрические приборы: тахометры — для измерения частоты вращения валов; термометры сопротивления и термоэлектрические пирометры — для измерения температуры; уровнемеры — для измерения уровня жидкости в танках; соленомеры — для измерения солености воды и т. д.

Измерение неэлектрических величин электрическими приборами осуществляется преобразованием измеряемой величины сначала в промежуточную, а затем в окончательный результат.

Приборы, используемые для таких измерений, имеют три самостоятельных узла: датчик, измерительное устройство и указатель, соединенных линией связи.

Принципиальные схемы подключения судовых синхроноскопов

Синхроноскопы служат для контроля синхронизации генераторов переменного тока при включении их на параллельную работу. В настоящее время на судах применяют синхроноскопы электромагнитной системы типов Э1505, Э1605, Э145.

Известно, что лепесток железа, находящийся в неравномерном поле, устанавливается по направлению максимальной интенсивности поля. Ротор синхроноскопа состоит из двух лепестков и замыкающей втулки, расположенных в виде буквы Z и изготовленных из магнитомягкого материала. Ротор охватывается неподвижной катушкой с обмоткой возбуждения. Неподвижная часть измерительного механизма представляет собой статор с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка.

Рис. 1. Схема включения электромагнитного синхроноскопа в сеть напряжением 380 В

Схема включения прибора показана на рис. 1. Через добавочные резисторы трехфазная обмотка включается на напряжение синхронизируемого генератора II, а обмотка возбуждения — на два фазы работающего генератора I. В этом случае обмотка статора создает вращающееся (частотой вращения 2πf1 об/с) магнитное поле, неизменное по величине (f1 — частота подключаемого генератора).

Измерители частоты и коэффициента мощности. Что такое частотомер и фазометр?

Для измерения частоты переменного тока в настоящее время применяют в основном только стрелочные частотомеры (например, Д1506 и Д1606) ферродинамической системы. В частотомерах применена схема с параллельным резонансным контуром, настроенным на частоту, лежащую вне пределов измерения прибора.

Что такое частотомер?

Частотомеры являются приборами логометрического типа (двухэлементный прибор для измерения отношения двух электрических величин, не имеющий противодействующего момента).

Принципиальная электрическая схема частотомера Д1500 ферродинамической системы приведена на рис. 1,а. Неподвижная обмотка А логометра соединена последовательно с дросселем Д1, конденсатором С1 и резистором R1. В этой цепи значение тока и фазовый угол между током и напряжением зависят от частоты переменного тока. Обмотка подвижной рамки соединена последовательно с конденсатором С2, и в этой цепи подведено напряжение, равное по величине напряжению, подводимому к цепи неподвижной обмотки.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема и схема включения частотомера в сеть частотой 50 Гц

Индуктивность дросселя Д1 регулируют так, чтобы вращающий момент прибора был равен нулю для точки, соответствующей середине шкалы. Если при этом цепь подвижной обмотки (рамки) замкнуть на дроссель Д3 и резистор R2, то получится цепь «электрической пружины», создающая противодействующий момент. Так как вращающий момент зависит от частоты переменного тока, а противодействующий момент — от угла отклонения, то угол отклонения получается зависимым от частоты и шкала прибора градуируется непосредственно в единицах частоты — герцах (Гц).

Измерители мощности и энергии тока

Для измерения мощности в цепях постоянного тока можно пользоваться косвенным методом двух приборов: амперметра, включенного последовательно нагрузке, и вольтметра, включенного параллельно ей. Для определения мощности необходимо перемножить показания амперметра и вольтметра.

Значительно чаще мощность в сетях переменного тока измеряют непосредственно с помощью ваттметра. Этот прибор имеет две катушки, одна из которых (токовая) включается последовательно нагрузке, другая (катушка напряжения) — параллельно.

Рис.1. Схемы включения ваттметров для измерения мощности трехфазного тока: а - при равномерной нагрузке; б - при соединении приемников энергии треугольником и равномерной нагрузке фаз; в - при неравномерной нагрузке фаз.

Для измерения мощности в сетях однофазного переменного тока применяют одноэлементные приборы ферродинамической системы типа Д307 и переносные типа Д568. Прибор имеет две катушки. Катушка напряжения, имеющая большое число витков, расположена внутри неподвижной катушки тока и укреплена на оси. На оси закреплена и указательная стрелка прибора. Взаимодействие токов последовательной и параллельной катушек создает вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой. Отклонения стрелки пропорциональны активной мощности приемника. Изменение направления тока (т. е. фазы) на 180° в одной из обмоток ваттметра вызывает отклонение стрелки в противоположную сторону. Поэтому зажимы катушек (токовой и напряжения), которые соединены вместе и присоединены к источнику, называют генераторами и обозначают звездочкой.

Устройства для расширения пределов измерений приборов

В практике электрических измерений встречается необходимость измерить токи, напряжения и другие величины в очень широком диапазоне их значений. Обмотки приборов магнитоэлектрической и динамической систем допускают ток до 30 мА, электромагнитной — до 10 А.

Для расширения пределов измерений приборов применяют различные устройства: в цепях постоянного тока - шунты и добавочные резисторы, в цепях переменного тока — измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Шунт (рис. 1,а) представляет собой резистор, включаемый в цепь измеряемого тока.
Параллельно резистору присоединяется амперметр. Шунт имеет очень небольшое сопротивление, и по нему проходит почти весь ток, тогда как к амперметру подводится лишь падение напряжения на зажимах шунта и, следовательно, через прибор протекает небольшая часть измеряемого тока.

Судовые анализаторы газов и солености

Судовые газоанализаторы

Для оценки качества сгорания топлива применяют газовые анализаторы, с помощью которых можно определить процентное содержание продуктов неполного сгорания в дымовых газах.

Действие электрического анализатора газа СО2 (рис. 1, а) основано на измерении теплопроводности газовой смеси. Резисторы R1—R4, изготовленные из платины, заключены в камеры. Камеры с резисторами R1 и RЗ заполнены воздухом, а с резисторами R2 и R4 прокачиваются сухими дымовыми газами, содержащим СО2, О2, СО, N2.

Рис. 1. Принципиальные схемы электрических анализаторов газа

Теплопроводность газов СО, О2, N2 и воздуха примерно одинакова, а у СО2 она примерно в 2 раза меньше, чем у воздуха, вследствие чего сопротивления резисторов R2 и R4 возрастают. Таким образом, ток в диагоналях моста изменяется пропорционально содержанию газа СО2.

Превышение концентрации масляного тумана в картере дизеля сигнализирует о перегреве дизеля, о том, что может произойти задир подшипников и возникнуть другие аномалии в работе дизеля. На судах иностранной постройки примется детекторы масляного тумана системы «Гравинер». На судах отечественной постройки установлены детекторы масляного тумана типа КИМТ-1.

Электрические измерения давления и уровня

Установки цифрового измерения давления

Давление и температура являются наиболее часто измеряемыми параметрами на судне. Давление масла, топлива, охлаждающей воды, пускового воздуха и др. необходимо постоянно измерять и контролировать для обеспечения нормальной работы главного двигателя и различных вспомогательных систем. Количество контролируемых точек для различных параметров на судне может колебаться от нескольких десятков до нескольких сотен.

Для преобразования значения давления в унифицированный сигнал постоянного тока получили широкое распространение на судах отечественной постройки датчики избыточного давлен типа ДИД-5У.

Рис. 1. Схема первичного преобразователя датчика избыточного давления:

1 — контролируемая среда; 2 — центр мембранной коробки; 3 — плунжер; 4 — дифференциально-индуктивный преобразователь; 5 — пружина

Принцип преобразования заключается в следующем. Под воздействием давления контролируемой среды мембранная коробка измерительного узла прогибается, перемещая плунжер дифференциально-индуктивного преобразователя. При перемещении плунжера изменяется сопротивление плеч индуктивного моста, в результате чего в его измерительной диагонали появляется напряжение, пропорциональное перемещению плунжера.

Электрические измерения температуры

Установки измерения и контроля температуры с помощью терморезисторов

Использование терморезисторов для измерения температур основано на свойстве полупроводниковых и проводниковых материалов изменять сопротивление в зависимости от температуры.

Для проводниковых материалов эта зависимость может быть определена так:

Rт = Rо(1 + αt),

где Rо - сопротивление при 0 °С, Ом.
t - температура, °С;
α - температурный коэффициент сопротивления (ТКС), °С^-1.

C помощью этого коэффициента определяется чувствительность терморезистора к изменению температуры.

Измерение сопротивления изоляции. Способы измерения сопротивления изоляции

Способы измерения сопротивления изоляции

Строгое соответствие сопротивления изоляции токоведущих частей установленным требованиям является важнейшим условием бесперебойной работы электроустановки.
Как указывалось ранее, при несовершенной изоляции токоведущих частей друг от друга и от корпуса судна, т. е. при недостаточно высокой величине ее сопротивления, происходит утечка тока через изоляцию кабелей, машин, аппаратов, арматур и через корпус судна. Чем меньше сопротивление изоляции, тем больше утечка тока.

По закону Ома ток утечки Iут (в амперах) равен напряжению между токоведущими частями U (в вольтах), деленному на сопротивление изоляции между токоведущими частями Rиз (в омах), т. е.

Iут=U/Rиз, откуда Rиз=U/Iут.

Если, например, для какого-либо фидера, идущего от главного распределительного щита, сопротивление изоляции между жилами кабеля равно 550000 ом, а напряжение судовой сети — 110 в, то ток утечки в этом фидере равен

Iут=U/Rиз=110/550000=0,0002 а,

т. е. двум десятитысячным долям ампера. Предположим теперь, что от этого щита отходит всего десять фидеров, сопротивление изоляции каждого из которых равно 550000 ом (для простоты считаем сопротивления изоляции всех фидеров одинаковыми). Очевидно, что общий ток утечки во всех десяти фидерах достигнет 0,0002x10 = 0,002 а (два миллиампера).