Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 40
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Основные положения. На рис. 6.1 показана конструкция датчика давления. Чувствительным элементом тензодатчика является мембрана 2, на верхней поверхности которой выращены тензорезисторы (вид справа). При воздействии внешнего давления снизу мембрана изгибается, и при этом изменяются величины сопротивления тензорезисторов, формируя пропорциональное изменение выходного напряжения датчика.
Рисунок 6.1 – Конструкция датчика давления (манометра)
Изменение температуры окружающей среды также производит воздействие на сигнал датчика, в основном, из-за температурных изменений электрических сопротивлений кремниевых тензорезисторов. Поэтому при измерении давления в условиях переменной температуры окружающей среды в результаты измерений следует вводить температурные поправки.
В лабораторной работе используется градуировочный стенд (рис. 6.2), обеспечивающий задание эталонных значений воздействующего давления и температуры. Задаваемые значения давления измеряются эталонным и рабочими манометрами.
Манометры находятся внутри стенда. Там же расположены задатчик и измеритель температуры.
Рисунок 6.2 – Градуировочный стенд манометра МС-КС
Стенд работает следующим образом:
Кнопкой включения насоса 1 производится запуск задания давления. Встроенный воздушный насос накачивает во внутренний ресивер воздух до верхнего предела изменений эталонного давления. Затем давление с малой скоростью уменьшается до минимума. В течение всего этого процесса значения эталонного и рабочих манометров передаются в регистратор.
Температура окружающей среды задается с помощью регулятора 2.
Формат выходных данных:
-
в первом канале передается программное время (сек); -
во втором – показания эталонного манометра Ман_Э (кПа); -
в третьем – лабораторного манометра Ман_Лаб (кПа); -
в четвертом – показания рабочего манометра Ман_Раб (кПа); -
в пятом – показания рабочего манометра Ман_Раб (АЦП); -
в шестом – показания термометра манометра ТМ (ОС).
Полученные данные:
Рисунок 6.3 – Планшет исходного временного файла
Рисунок 6.4 – Температурные зависимости функции
Рисунок 6.5 – Функции объединенное температурной зависимости
Рисунок 6.6 – График зависимости А(ТМ)
Вывод: при выполнении данной лабораторной мы изучили принцип градуировки и поверки манометра в режиме непрерывного изменения параметра Также убедились в том, что на кремниевые тензорезисторы оказывает влияние температура. Следовательно, необходимо вводить поправку за счет влияния температуры.
Термоанемометрический расходомер
Цель работы: Познакомить студентов с принципом работы метода термоанемометрии, методикой обработки данных канала термоанемометра.
Основные положения. Принцип работы термоанемометра основан на эффекте охлаждения нагретого объекта потоком флюида.
Рисунок 7.1 – Конструкция датчика термоанемометра
Конструктивно датчик 2 термоанемометра (рис. 7.1) имеет форму цилиндра, внутри которого установлены нагреватель 3 и термометр 1.
Тепло от нагревателя по стенке датчика проходит к термометру. Определяя разницу между температурой термоанемо-метра ТА и температурой окружающей среды Т, можно рассчитать параметр охлаждения СТА, пропорциональный дебиту:
СТА = А/(ТА – Т)+В (7.1)
В скважинном термоанемометре датчик расположен вдоль потока, в наземном термоанемометре датчик обычно расположен поперек потока, что повышает его чувствительность.
Рисунок 7.2 – Испытательный стенд термоанемометра
В комплексной скважинной аппаратуре температуру тер-моанемометра ТА и температуру окружающей среды Т измеря-ют одновременно разными датчиками, что позволяет получить большой объем информации за достаточно малое время.
Лабораторные испытания проводят в стенде (рис. 7.2), где по трубе 1 вентилятором 2 прогоняется поток воздуха с разны-ми скоростями. Скорость потока измеряется турбинным расхо-домером 3. В отверстие 4 трубы поперек потока устанавливает-ся испытуемый термоанемометр.
Измерения проводят одним датчиком, в котором нагрева-тель начальные 200 секунд отключен, позволяя измерить темпе-ратуру окружающей среды Т. Затем нагрев автоматически включается.
Формат выходных данных. Первый канал – текущее время (сек), второй канал – значения АЦП термоанемометра (ТА), в третьем канале – температура окружающей среды Т, в четвертом канале – индикация включения нагрева (0/1).
Порядок работы.
1. Включили регулятор 5 в сеть, долгим нажатием левой кнопки включить турбинный расходомер 3 и установили максимальную скорость потока. Запустили программу регистрации.
Установили термоанемометр в отверстие 4 стенда, под-ключить его к разъему USB регистратора, тем самым включив текущее время с нуля), включить режим регистрации. На 190 секунде текущего времени записали в журнал время и показание Т.
2. На 390 секунде записали в журнал текущее время, показания ТА и показания расходомера V (м/сек). Регулятором уменьшили скорость потока на 1 м/сек.
3. Повторили п.2 на 590, 790, 990 секунде и т.д. Когда показания расходомера 3 станут неустойчивыми, выключили режим регистрации, выключив стенд.
4. Экспортировали файл в Excel, построили графики изменения по времени параметров ТА и СТА. Последний параметр посчитали по формуле (7.1), приняв А = 1000, В = 0.
5. По данным журнала и п.4 в программе Excel сформировали два столбца СТА и V (м/сек), построили график их взаимозависимости, провели линию тренда y = ax + b.
6. Используя коэффициенты a, b и соответствующие значения параметра СТА, рассчитать значения VРАСЧ и соответствующие значения разностей V и VРАСЧ в контрольных точках.
Полученные результаты:
Рисунок 7.3 – Измеренное АЦП
Рисунок 7.4 – Изменения по времени параметров ТА и СТА
Рисунок 7.5 – Изменения по времени параметров ТА и СТА
Вывод: при выполнении данной лабораторной работы мы познакомились с принципом работы метода термоанемометрии и методикой обработки данных канала термоанемометра. На рисунке 7.4 видно, что показания термоанемометра ТА и параметр охлаждения СТА уменьшаются с течением времени, это связано с тем, что дебит (скорость) постепенно уменьшался. На рисунке 7.5. видно, что показания термоанемометрического расходомера растут, с увеличением дебита.