Файл: Основы автоматизации производства.doc

Молекулы газа, ударяющиеся о нагреватель, переносят энергию от нагревателя к стенкам баллона. Следовательно, установившаяся температура нагревателя будет определяться скоростью молекул газа, сталкивающихся с ним. При понижении давления нагреватель будет терять тепло медленнее, так как в газе с понижением давления уменьшается число способных переносить теплоту молекул. Соответственно этому температура нагревателя будет повышаться.

Температуру нагревателя измеряют двумя способами: термопарой 2, укрепленной на нагревателе, или посредством измерения его сопротивления.

Промышленность выпускает приборы типов ВТ-3, ВТ-8, ВСБ-1 и др. Вакуумметр ВТ-3 предназначен для работы в лабораторных условиях. Он состоит из измерительной установки и одного из трех термопарных манометрических преобразователей: ПМТ-2 в стеклянном корпусе; ПМТ-4М в металлическом корпусе или МТ-8, выполненного на фланцевом основании. В режиме постоянства тока накала нити (в диапазоне 0,133...1,33 Па) давление определяется по термоЭДС термопары. Определение давления в режиме постоянства термоЭДС (в диапазоне 1,33 ... 6,675 · 10² Па) ведется по току накала нити.

Таблица 11

Технические характеристики промышленных вакуумметров

Тип	Обозначение	Тип манометрического преобразователя	Рабочий диапазон измерения, Па
Термопарный	ВТ-3	ПМТ-2	0,133 ... 6,6610²
		ПМТ-4М	0,133 ... 13,3
		МТ-8	0,133 ... 66,6
Ионизационный	ВИ-12	ИМ-112	10^-8 ... 10^-3
Ионизационный	ВИ-12	МИ-12-8	10^-8 ... 10^-3
Ионизационно-термопарный	ВИТ-2	ПМТ-2	0,133 ... 13,3
		ПМТ-4М	0,133 ... 13,3
		МТ-8	0,133 ... 66,6
		ПМИ-2	0,133 ... 10^-3
		ЛМ-3-2	1,33 ... 10^-5
Ионизационно-термопарный	ВИТ-3	ПМТ-2	0,133 ... 13,3
		ПМТ-4М	0,133 ... 13,3
		МТ-8	0,133 ... 66,6
		МИ-10-2	10^-3 … 1,3310²
		ПМИ 2	10^-6 ... 10^-1
		ЛМ-3-2	10^-6 ... 1,33
Электроразрядный магнитный блокировочный	ВЭМБ-1	ММ-28	1,3310^-3 ... 1,3310²
Электроразрядный магнитный блокировочный	ВЭМБ-1	ММ-28	3,9910^-2 ... 1,3310² (блокирования)

Вакуумметр ВСБ-1 рассчитан на применение в автоматизированных вакуумных системах. Он работает в паре с манометрическим преобразователем МТ-6. Температура рабочей нити преобразователя поддерживается во всем диапазоне постоянной (220 °С). Величиной, по которой судят о давлении, является напряжение, прилагаемое для нагрева нити.

Работа преобразователей ионизационных вакуумметров основана на использовании зависимости интенсивности ионизации газа от давления. Основной частью такого преобразователя (рис. 73) является баллон 2, в котором размещен катод 4, эмитирующий электроны, сетка 3, окружающая катод, и анод 1, охватывающий сетку. На сетке поддерживается положительный по отношению к катоду потенциал (100 ... 200 В), потенциал анода – отрицательный (2 ... 5 В).

Электроны, эмитируемые катодом, ускоряются сеткой. Соударяясь с молекулами газа в баллоне, электроны их ионизируют. Образующиеся в пространстве между сеткой и анодом положительные ионы собирает анод, а положительные ионы, образующиеся в пространстве между сеткой и катодом, перемещаются обратно к катоду. Электроны и отрицательные ионы собирает положительно заряженная сетка. Скорость образования ионов пропорциональна количеству газа в баллоне и числу электронов, необходимых для ионизации.

Промышленность выпускает ионизационные вакуумметры типов ВН-12 и ВН-14, а также комбинированные вакуумметры ВИТ-2 и ВИТ-3.

Ионизационный вакуумметр ВИ-12 предназначен для измерения давления газов в диапазоне 10^-8 ... 10^-8 Па в лабораторных условиях. Он состоит из переносной измерительной установки и одного из двух манометрических преобразователей: ИМ-112 в стеклянной колбе или МИ-12-8, выполненного на фланце с металлическим уплотнением (табл. 11).

Ионизационный вакуумметр ВИ-14 предназначен для измерения давления в диапазоне 13,3 ... 10^-8 Па в металлических вакуумных системах. Он комплектуется ионизационным преобразователем МИ-27 и имеет поддиапазонное переключение диапазонов и две обзорные шкалы с диапазонами 10^-8 ... 13,3 Па и 10^-8 ... 10^-8 Па. Для измерения давления в стеклянных системах используется преобразователь ИМ-12.

Ионизационно-термопарные вакуумметры ВИТ-2 и ВИТ-3 предназначены для измерения разрежения газов в промышленных условиях. Они представляют собой комбинированные установки, состоящие из электронной системы измерения и ионизационного и термопарного преобразователей.

Вакуумметр ВИТ-2 предназначен для измерения давлений в диапазоне 6,66 · 10^‑6 ... 2,66 Па, а вакуумметр ВИТ-3 в диапазоне 6,66 · 10^-6 ... 1,33 · 10² Па.

Вакуумметр ВИТ-2 измеряет давление в диапазоне 1,33·10^-1... 26,6 Па с помощью термопарных преобразователей типа ПМТ-2; ПМТ-4М или МТ-8, а в диапазоне высокого вакуума – с помощью ионизационных преобразователей типа ПМИ-2 или ЛМ-3-2.

Преобразователи ПМИ-2, МИ-10-2 и ЛМ-3-2 являются ионизационными преобразователями триодного типа.

Недостатком, ограничивающим применение ионизационных вакуумметров, является наличие накаленного катода, разрушающегося при повышении давления.

Принцип работы электроразрядных магнитных вакуумметров основан на использовании зависимости тока электрического разряда в магнитном поле от концентрации газа, а следовательно, и его давления. В баллоне 4 (рис. 74), соединенном с системой, в которой измеряется вакуум, помещены катодные пластины 2 и кольцевой анод 1. К электродам прикладывается напряжение 2...3 кВ. Сила тока электрического разряда, возникающего между электродами, зависит от давления в баллоне и измеряется микроамперметром. Баллон с электродами расположен между полюсами 3 постоянного магнита.

Совместное действие электрического и магнитного полей на электроны значительно удлиняет их траектории и увеличивает

вероятность ионизации газа в баллоне, что способствует возникновению самостоятельного разряда при низком давлении. Все это повышает чувствительность вакуумметров и увеличивает предел измерения до 10^-12 Па.

Вакуумметры в литейных и термических цехах в основном применяют для контроля давления в вакуумных плавильных и нагревательных печах.

5. Техника безопасности при контроле давления

К числу мероприятий по технике безопасности при эксплуатации устройств и приборов для контроля давления и разрежения относятся следующие.

Все приборы должны быть установлены в местах, доступных для подхода при эксплуатации, и иметь хорошую освещенность шкал.

Для предохранения окружающего воздуха от загрязнения продуктами продувки импульсных линий необходимо использовать дренажные и канализационные трубопроводы.

Электропитание приборов должно осуществляться с центрального пульта, помещенного в закрытый шкаф. Линии электропитания должны иметь средства защиты от перегрузок и коротких замыканий.

Все приборы, к которым подводится электропитание, должны быть заземлены.

Контрольные вопросы и задания

1. Расскажите о классификации различных видов давления.

2. В каких единицах измеряется давление и вакуум?

3. Как классифицируются приборы для контроля давления и вакуума?

4. Как устроены и работают жидкостные манометры?

5. Как классифицируются деформационные манометры?

6. Расскажите о принципах действия деформационных манометров.

7. Как устроен и работает грузопоршиевой манометр?

8. Как устроен и работает пьезоэлектрический манометр?

9. Как устроен и работает манометр с индуктивным преобразователем?

10. Как классифицируются тягонапоромеры?

11. Как устроен и работает чашечный тягонапоромер?

12. Как устроены и работают кольцевые весы?

13. Как устроен и работает колокольный тягонапоромер?

14. Как устроен и работает деформационный тягонапоромер?

15. Расскажите о классификации вакуумметров.

16. Как устроен и работает тепловой вакуумметр?

17. Как устроен и работает ионизационный вакуумметр?

18. Как устроен и работает газоразрядный вакуумметр?

Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня

1. Общие сведения и классификация приборов

Одними из наиболее важных параметров технологического процесса являются количество и расход вещества. Уточним значение этих терминов.

Если под количеством вещества подразумевается объем или масса отмеренного вещества, то под расходом понимают количество вещества, проходящего непрерывно в потоке (в трубе, на транспортере и т. д.) за единицу времени.