Устройства для измерения величин перепадов и отношений давлений газов

Устройство для измерения величин перепадов давлений газов. В ряде систем автоматического управления и регулирования рабо­ты силовой установки и другого оборудования летательного аппа­рата требуется измерять перепад давлений (или сигнализировать об определенном перепаде давле­ний) газов на турбине, на отдель­ных ступенях компрессора и т. п.

контакты

На рис. 141 приведена схема сигнализатора, служащего для из­мерения перепада между давлением топлива и давлением газов в реактивном сопле ГТД. Давление топлива воздействует на одну сторону мембраны I, а на другую — давление газа, которое через второй штуцер подводится в корпус прибора. При заданном пере­паде давлений контакты 3 и 4 замыкают цепь лампы Л сигнализа­ции. Сила пружины 2 направлена согласно с силой давления газа на мембрану, так как эта сила мала по сравнению с силой давле­ния топлива. В некоторых сигнализаторах пружина 2 может отсут­ствовать.

Измерители перепада давлений по конструкции похожи на элек­тромеханические манометры, но на корпусе имеют второй штуцер, как у сигнализаторов перепада давлений. Сигнал, пропорциональ­ный перепаду давлений, снимается в данных измерителях с потен­циометра.

Устройства для измерения величины отношений давлений газов.

На самолетах и вертолетах для определения степени сжатия га­зов компрессором, степени расширения газов на турбине ГТД и других параметров применяются сигнализаторы и измерители сте­пени сжатия (расширения).

Сигнализаторы степени сжатия обеспечивают размыкание или замыкание определенной электроцепи, когда степень сжатия я,, га­за достигает заданной величины. На рис. 142 изображена конструк­тивная схема одного из сигнализаторов степени сжатия. В герме­тичном корпусе закреплены манометрическая М и анероидная А коробки. В корпус подводится низкое давление pi, а в полость ко­робки М — высокое давление. Следовательно, анероидная коробка А измеряет давление pi, а манометрическая коробка М — перепад давлений, равный разности рг—р. На подвижных центрах коробок А и М жестко закреплены изолированные от них контакты 1 а 2. Величина степени сжатия газа, при которой происходит замыкание контактов 1 и 2, определяется следующей формулой:

— = = 1 + <2ЛЗ>

где ka, kM — коэффициенты, зависящие от жесткости соответству­ющих коробок.

Некоторые датчики степени сжатия (ДСС) имеют специально ги­стерезисную характеристику (рис. 143), чтобы замыкание контак­тов, а следовательно, и включение напряжения (/р на его выход происходило при степени сжатия яКь а размыкание — при степени

СЖаТИЯ Як2<Як1.

Получение такой характеристики достигается включением во входной трубопровод ДСС клапана стравливания (рис. 144). Когда контакты ДСС разомкнуты, то обмотка электромагнита клапана стравливания находится под напряжением. При этом якорь элек­тромагнита, преодолевая усилие пружины П, открывает клапан, За счет появления утечки воздуха через гидросопротивление ГС давление в полости мембраны ДСС ниже, чем давление р2.

Благодаря этому замыкание контактов ДСС происходит при не­которой степени сжатия Які — Через замкнувшиеся контакты ДСС включается реле Р, которое контактами Р1 разрывает цепь обмот ки электромагнита клапана. Клапан под действием пружины П за­крывается, и утечка воздуха через гидросопротивление ГС прекра хцается. Давление в полости мембраны увеличивается до значения р2, что приводит к возрастанию контактного давления ДСС.

Для того чтобы разомкнуть теперь контакты ДСС, необходимо уменьшить степень сжатия не до значения яК|, а до Якг. Подобные конструктивные схемы могут быть использованы и в датчиках дав­ления и перепада давлений.

Недостатком рассмотренных ДСС является ненадежная работа их контактных устройств. Поэтому для улучшения эксплуатацион­ных характеристик ДСС в них в качестве контактного устройства используют бесконтактные индуктивные датчики. Однако точность последних ниже, чем контактных.

Измерители степени сжатия ИСС предназначены для замера величины Як, в большом диапазоне ее изменения. По принципу действия ИСС представляет собой электромеханическое счетно­решающее устройство, которое непрерывно осуществляет вычис­ление отношения давлений.

На рис. 145 представлена схема одного из ИСС.

Давления pi и р2 подводятся к датчикам с индуктивным преоб­разователем ИД1 и ИД2. Сам преобразователь (рис. 146) имеет магнитопровод, на котором размещены обмотки W1 и W2. К ним подводятся переменные напряжения. В зазоре магнитопровода рас­полагается сигнальная обмотка W& имеющая возможность сме­щаться вместе с каркасом относительно железного неподвижного сердечника. Каждый магнитный поток Фі и Ф’і обмоток W1 и W1′ пересекает определенное количество витков обмотки Wc, причем направления этих потоков для обмотки Wc взаимно противо­положны.

Если обмотка Wc располагается симметрично относительно маг­нитопровода, то э. д. с. на ее выходе будет равна нулю. Если же при изменении давления р обмотка Wc сместится от нейтрального положения, то на выходе ее появится соответствующая э. д с.

На рис. 147 изображена схема включения датчика давления по­вышенной точности. Обмотка W2 обеспечивает возможность на­стройки схемы. Токи i2, создаваемые э. д. с. обмоток W2, в сопротивлении R направлены встречно. Изменяя величины сопро­тивлений г, можно изменять величины разности токов Ї2, а следова­тельно, и величину выходного напряжения.

С изменением температуры окружающей среды £0кР меняется величина сопротивления обмотки Wc и жесткость мембран мано­метрической коробки Л4, что вносит погрешность.

Для компенсации этой температурной погрешности одно из со­противлений г выполняют целиком из материала с малым темпера­турным коэффициентом изменения, а другое — частично из медно­го провода. Поэтому при изменении величины <окр появляются разность величин г и, следовательно, величин токов h. Это обеспечивает компенсацию изменения сопротивления обмотки Wc и жесткости мембран датчиков на величину U датчика.

Из рис. 145 видно, что выходные напряжения датчиков Щ и U2 поданы на потенциометры Р1 и Р2.

Усилитель У включен на разность напряжений U1—U2. Вели­чины напряжений U1 и U2 пропорциональны соответственно дав­ленням р і и Р2-

При значении U1—И2Ф0 эта разность напряжений после уси­ления в усилителе У подается на электродвигатель М. Электродви­гатель перемещает щетку потенциометра R1 до тех пор, пока раз­ность напряжений не станет равной нулю, т. е. U1 — U2=0, и од­новременно— щетку потенциометра R3. Напряжение (J-K на выходе

потенциометра R3 будет пропорционально отношению