|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Классификация систем автоматического контроляСтр 1 из 6Следующая ⇒
Система единиц физических величин Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин, образованной в соответствии с принятыми принципами. Основная единица физической величины - единица входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других единиц. Производная единица физической величины – единица определяемая через основную единицу физической величины.
Погрешность измерения (ошибки измерений) Погрешность измерения (ошибки измерений) – отклонение метрологических свойств или параметров средств измерения от номинальных, влияющее на точность результата измерения (создающее так называемые инструментальные ошибки измерения). Погрешности измерений классифицируются: а) по причине возникновения (методические, инструментальные, субъективные); б) по форме выражения (абсолютная, относительная); в) по характеру измерения во времени(систематическая, случайная); Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения выраженная в единицах измеряемой величины. D C = C - Cи, где: C-результат измерения Хи – истинное значение Пример: D=±1B Абсолютная погрешность не может служить мерой точности, т.к. не несёт информации о соотношении между погрешностью и значением измеряемой физической величины. Относительная погрешность – погрешность, равная отношению абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины. d C= D Х. 100%, Х Где: D C- абсолютная погрешность измерения, Х- действительное значение измеряемой величины Пример: d C =±1%.
Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения которая остается постоянной или изменяется закономерно при повторении измерения одной и той же физической величины. Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения изменяющаяся во времени случайным образом. К случайным относятся и грубые погрешности. Грубая погрешность – погрешность которая значительно отличается от ожидаемого результата. Погрешность средства измерения Погрешность средства измерения – отклонение метрологических свойств или параметров средств измерения от номинальных, влияющее на точность результата измерения (создающее так называемые инструментальные ошибки измерения Класс точности – выражается числом погрешности, соответствующей нормальным условиям работы прибора. Допустимая погрешность вычисляется от алгебраической разности верхнего и нижнего пределов измерения. Она характеризуется поставленными перед ней знаками плюс и минус или одним из этих знаков, если распространяется только на одни положительные или отрицательные значения допустимых нормами погрешностей. Класс точности присваивается при выпуске средства измерения из производства и обозначаются цифрами: 0, 1; 0, 15; 0, 2; 0, 25; 0, 4; 0, 5; 0, 6; 1, 0; 1, 5; 2, 0; 2, 5; 4, 0. Приборы для измерения давления Основные понятия при измерении давления Единицы измерения. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую она действует. При равномерном распределении силы давления на всех участках площади одинаково. В этом случае давление определяют по формуле: Р= F/ S, где Р – давление, F- сила, S- площадь. В системе Си за единицу давления принят Паскаль (Па) – давление вызываемое силой 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 ( 1 Па= 1Н/м2), а в системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) в качестве основной единицы давления приняты 1 кгс/см2 или внесистемная единица – техническая атмосфера 1 ат= 1 кгс/см2=104 Па. К внесистемным единицам давления, также допускаемым к применению, относятся миллиметр ртутного столба (мм рт.ст.), равный давлению на горизонтальную поверхность столба ртути высотой 1 мм при 00С и ускорении свободного падения 980, 665 см/с2, миллиметр водного столба (мм вод.ст.), равный давлению на горизонтальную поверхность столба воды высотой 1 мм при +40С и ускорении свободного падения 980, 665 см/с2 .
Виды давления. При измерении давления необходимо различать абсолютное, избыточное и атмосферное давление, а также вакуум. Абсолютное давление Ра – параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление Ри – разность между абсолютным давлением Ра и атмосферным давлением Рб (т.е. давлением окружающей среды). Ри=Ра-Рб, если абсолютное давление ниже атмосферного то Рв=Рб-Ра, где Рв – давление (разряжение), измеряемое вакуумметром. В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерения необходимо передать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический, при этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.
Деформационные приборы В большинстве приборов измеряемое давление преобразуется в деформацию упругих элементов. Поэтому они называются деформационными. Виды упругих элементов: трубчатая пружина, мембрана или сильфон. Приборы с трубчатой пружиной. Наиболее распространенным видом приборов для измерения давления являются пружинные манометры. Ими охватывается диапазон измерения от 100 Па до 1 000 МПа. Погрешность пружинных манометров составляет от +- 0, 16 до 4 % (в процентах от верхнего предела измерений). Чувствительным элементом в них являются одно- или многовитковые трубчатые пружины овального или эллиптического сечения. Для давлений до 1, 5-2 МПа используются пружины из медных сплавов, для более высоких давлений применя-ется сталь. Чувствительный элемент связан механически с измерительным устройством и вместе с ним находится в общем корпусе. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 2) состоит из упругого чувствительного элемента и измерительного механизма.
Чувствительный элемент - одновитковая трубчатая пружина 1 представляет собой полую трубку, согнутую по окружности. Один конец пружины впаян в основание 8 прибора. На этом же основании установлена плата 7 со смонтированным на ней измерительным механизмом со стрелкой 2. Корпус 9 манометра крепится к основанию, измеряемая среда подводится во внутреннюю полость пружины через ниппель 13. Под давлением измеряемой среды трубчатая пружина стремится выпрямиться, ее свободный конец отклоняется и через тягу 4 поворачивает трубку 5, а вместе с ней и стрелку 2 на угол, пропорциональный давлению. Спиральная пружина 6 одним концом прикреплена к неподвижной точке основания механизма, а другим - к оси трибки. Натяжение волоска пружины устраняет влияние зазоров в зубчатом сцеплении и шарнирных соединениях механизма. Хвостовик зубчатого сектора имеет продольную прорезь, в которой с помощью винта крепится конец тяги 4. Перемещением вдоль прорези конца тяги можно регулировать угол поворота показывающей стрелки. Устройство манометра с многовитковой трубчатой пружиной представлено на рис. 3.
Многовитковая пружина 2 представляет собой полую трубку с пятью-семью витками, расположенными по винтовой линии. Пружина одним концом А неподвижно закреплена в корпусе прибора и через капиллярную трубку 1 соединяется с измеряемой средой. Второй свободный конец Б пружины наглухо закрыт и через втулку 3 соединен с осью 4. Многовитковая трубчатая пружина длиннее одновитковой, поэтому ее свободный конец при том же давлении перемещается значительно больше. Под действием давления пружина, раскручиваясь, поворачивает ось и сидящий на ней рычаг 5 с кареткой 6. Поворот рычага и каретки передается через тягу 7 поводку 9 и мостику 10. С мостиком жестко связан держатель пера 8. С изменением давления перо движется по диаграммной бумаге 11 и записывает давление. Диаграммную бумагу перемещает часовой механизм или электронный синхронный двигатель. Манометры с многовитковой пружиной применяют главным образом как самопишущие приборы. Их используют также для дистанционной передачи показаний на расстояние. В этом случае манометр встраивают в электрическое или пневматическое передающее устройство.
Мембранные приборы Из мембранных приборов широко используют мембранные дифманометры (ДМ), которые относятся к деформационным дифманометрам. Измеряемый перепад давления воспринимается чувствительным элементом - мембранным блоком, уравновешивается упругими силами самого элемента и измеряется по величине деформации этого элемента. Мембранные дифманометры предназначены для измерения расхода жидкости, пара и газа по перепаду давления в сужающих устройствах. Чувствительный элемент дифманометра (рис. 5)– мембранный блок, состоит из двух (иногда четырех) мeмбранных коробок 1 и 5, которые ввернуты своими основаниями в перегородку 2. Внутренние полости мембранных коробок, сообщаю-щиеся между собою, заполняются через ниппель 4 водным раствором этиленгликоля и после этого ниппель запаивается. Перегородка 2 вместе с двумя крышками 3 и 6, между которыми она зажимается с помощью стягивающих болтов 7, образует две полости – нижнюю А и верхнюю Б. В нижнюю полость подается давление р1 через штуцер 9, а в верхнюю полость - давление р2 через штуцер 8. Под воздействием перепада давления мембранная коробка 1 сжимается, и часть жидкости перетекает в мембранную коробку 5. На жестком неподвижном центре коробки 5 укреплен шток 10 из немагнитного материала с сердечником 11 из стали, который движется внутри разделительной трубки 12 из немагнитной стали и закрытой сверху заглушкой 13. Деформируясь, коробка 5 перемещает шток с сердечником. На разделительную трубку 12 насажена индукционная катушка 18. Пружина 19 прижимает катушку к регулировочной гайке 17, служащей для регулирования положения катушки относительно сердечника 11 (регулировка нуля). Контргайкой 16 закрепляется регулировочная гайка 17. На клеммную колодку 22 выведены секции катушки 18. К верхней половине корпуса (крышка 6) резьбовой втулкой 20 крепится разделительная трубка 12. К полости А подводится большее давление, а к полости Б – меньшее. Дифманометр снабжен уравнительным вентилем 24 и вентилями 25, 26 для подключения к трубопроводу. Запорные пробки 27 служат для выпуска воздуха при заполнении дифманометра жидкостью. На рис. 6 представлен взаимозаменяемый дифманометр типа ДМ. Принцип действия данного дифманометра аналогичен принципу действия невзаимозаменяемого дифманометра. Отличительными особенностями являются следующее: - наличие переменного 12 и постоянного 11 сопротивлений, позволяющих при настройке изменять верхний предел выходного сигнала на - 25 %; - наличие подвижного колпачка 13, перемещением которого достигается минимальная нелинейность выходного сигнала; - отсутствие импульсных трубок с запорными и уравнительным вентилями, вместо которых установлены штуцеры 21, 22 и уравнительный клапан 23.
Тензорезисторные приборы Для преобразования деформации мембраны в унифицированный токовый сигнал применяют также тензорезисторные промежуточные преобразователи, в которых сопротивление резистора изменяется при его растяжении или сжатии. В таких приборах тензорезистор укреплен на жесткой измерительной мембране. Деформация мембраны, пропорциональна приложенному давлению Р, приводит к деформации тензорезистора и изменению его сопротивления. Это сопротивление преобразуется измерительной схемой, включающей неуравновешенный мост, в выходной сигнал постоянного тока I. Так как деформация жесткой мембраны мала, то применяют полупроводниковые кремниевые тензорезисторы, обладающие высокой чувствительностью. Промышленные тензорезисторные преобразователи типа «Сапфир» предназначены для преобразования давления до 100 Мпа, разряжения и разности давлений до 16 МПА в пропорциональное значение выходного сигнала – постоянного тока.
Особенности эксплуатации приборов для измерения давления При эксплуатации приборов, измеряющих давление, часто требуется защита их от агрессивного и теплового воздействия среды. Если среда химически активна по отношению к материалу прибора, то его защиту производят с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей. Разделительный сосуд заполняется жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и самого сосуда. Кроме того, разделительная жидкость не должна химически взаимодействовать с измеряемой средой или смешиваться с ней. В качестве разделительных жидкостей применяют водные растворы глицерина, этиленгликоль, технические масла и др. Измерение температуры Температура может быть определена как параметр теплового состояния. Значение этого параметра обуславливается средней кинетической энергией поступательного движения молекул тела. С измерением средней кинетической энергии движения молекул изменяются степень нагретости тела и его физические свойства.
Измерение температуры. Температурные шкалы Измерение температуры практически возможно лишь методом сравнения нагрева двух тел, причем степень нагрева одного из тел предлагается известной. Для сравнения степени нагрева тел используют изменение какого-либо физического их свойства, зависящего от температуры и легко поддающегося измерению. Классификация приборов для измерения температуры В зависимости от принципа действия приборы для измерения температуры по ГОСТ 13417-76 подразделяются на следующие группы: -термометры расширения, основанные на изменении объема рабочего вещества с изменением температуры; -манометрические термометры, основанные на изменении давления рабочего вещества при постоянном объеме с изменением температуры; -термоэлектрические термометры, действие которых основано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры; -термометры сопротивления, действие которых основано на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента (проводника или полупроводника) от температуры. Термометры расширения Их действие основано на изменении линейных размеров или объема тел в зависимости от температуры. Термометры стеклянные жидкостные применяют для измерения температуры в пределах от минус 200 до 750 °С. Термометры используют исключительно при контактных измерениях. В промышленных условиях применяют технические термометры (рис. 7) и технические электроконтактные термометры (рис. 8).
Термометры (рисунки 7, 8) состоят из стеклянной оболочки 1, резервуара 2 с припаянным к нему капилляром 3. Капилляр снабжен шкалой 4 с делениями в градусах Цельсия по международной практической температурной шкале. Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки. Действие жидкостных термометров основано на тепловом расширении термометрической жидкости, заключенной в резервуаре. При изменении температуры объем жидкости изменяется, вследствие чего мениск жидкостного столбика в капилляре поднимается или опускается на величину, пропорциональную изменению температуры. Технические электроконтактные термометры применяют для сигнализации и регулирования температуры в интервале от минус 30 до 300 °С. Эти термометры изготовляют с заданной температурой контактирования (ТЗК) или с подвижным контактом (ТПК). Они могут иметь вложенную шкалу и прямую или угловую форму. Технические электроконтактные термометры могут работать в цепях переменного и постоянного тока. Определение действительного значения температуры контактирования и контроль за правильностью сигнализации и регулирования температуры осуществляют по контрольному термометру. Замыкание (размыкание) электрической цепи между контактами в контактных термометрах происходит вследствие расширения (сжатия) ртути при нагревании (охлаждении) нижней части термометра. При применении электроконтактного термометра нижняя часть его должна полностью погружаться в измеряемую среду.
На рис. 8 представлен термометр типа ТЗК с постоянно впаянными в капилляр 3 металлическими контактами 5, к которым припаяны медные проволоки 6, присоединенные к зажимам 7. Термометры типа ТЗК могут иметь одну, две или три точки контактирования. Контакты впаивают в капилляр термометра в местах, соответствующих определенным значениям температуры контактирования. Минимальные интервалы между двумя соседними контактами обычно составляют не менее 5, 10, 20 и 30 °С для температуры контактирования, соответственно до 50, 100, 200 и 300°С. Манометрические термометры
Замкнутая система манометрического термометра, показанная на рис. 9б, состоит из соединительного капилляра 1, термобаллона 2 и манометрической пружины 6. Изменение температуры контролируемой среды воспринимается заполнителем термосистемы через термобаллон 2 и преобразуется в изменение давления, под действием которого манометрическая трубчатая пружина 6 с помощью тяги 8, сектора 3 и трибки 7 перемещает стрелку 4 относительно шкалы 5.
Визуальные уровнемеры Простейшими измерителями уровня жидкостей являются указательные стекла. Указательные стекла работают по принципу сообщающихся сосудов. Наблюдая за положением уровня жидкости в стеклянной трубке можно судить об изменении уровня в сосуде.
Поплавковые уровнемеры В поплавковых уровнемерах имеется плавающий на поверхности жидкости поплавок, в результате чего измеренный уровень преобразуется в перемещение поплавка. Показывающее устройство прибора соединено с поплавком тросом или с помощью рычага. Значительно более надежны тонущие поплавки буйковые уровнемеры (рис. 21). Принцип действия основан на законе Архимеда. Изменение уровня жидкости в аппарате воспринимается стальным буйком, который погружен в измеряемую среду. Буек подвешен на рычаге выходящей из аппарата через цент уплотнительной мембраны. Начальный вес буйка (при нулевом уровне уравновешен грузом, с повышением уровня буек погружается в жидкость и действующая на него выталкивающая сила создает момент относительно точки О.
Гидростатические уровнемеры Гидростатический способ измерения уровня основан на том, что в жидкости существует гидростатическое давление, пропорциональное глубине, т.е. расстоянию от поверхности жидкости. Поэтому для измерения уровня гидростатическим способом могут быть использованы приборы для измерения давления и перехода давлений. В качестве таких прибор обычно применяют дифманометры.
Пьезометрические уровнемеры При измерении уровня суспензии и шламов, осадки которых могут забивать импульсные трубки дифманометров, их непрерывно продувают сжатым воздухом. В этом случае дифманометр включают по схеме приведенной на рис. 22. Импульсные трубки все заполнены продуваемым воздухом. Принцип работы основан на зависимости давления воздуха, преодолевающего сопротивление столба жидкости, от ее уровня. Поэтому перепад давлений в дифманометре будет равен гидростатическому давлению
Электрические уровнемеры и сигнализаторы В электрических уровнемерах уровень жидкости преобразуется в электрический сигнал из электрических уровнемеров наибольшее распространение получили емкостные и омические, датчики которых отличаются простой конструкцией, высокой надежностью, взрывоопасностью.
Капиллярные вискозиметры Это механические анализаторы, действие которых основано на измерении перепада давления капилляре при постоянном расходе жидкости через капилляр рис. 40. В соответствии с законом Пуазелос динамическая вязкость пропорциональна этому перепаду давления. Вискозиметры такого типа очень широко для оценки качества нефти. Для поддержания постоянного расхода через капилляр в приборе применён дозирующий насос шестерёнчатого типа. Перепад давления измеряется дифманометром «Сапфир-22ДД». Пределы измерения 2 ¸ 1000 сПЗ. Основная погрешность ±1, 5¸ 2, 5%.
Ротационные вискозиметры Это механические анализаторы, действие которых основано на измерении крутящего момента, передаваемого анализируемой жидкостью чувствительному элементу и являющегося функцией её вязкости. Ротационные вискозиметры могут различаться по форме вращающегося тела и по способу измерения крутящего момента. Примером автоматического ротационного вискозиметра может служить прибор типа ВР, который предназначен для измерения динамической вязкости главным образом нефтепродуктов. Чувствительными элементами в нём являются 2 кооксиальных цилиндра, между которыми в зазоре находится анализируемая жидкость. При вращении с постоянной скоростью внешнего цилиндра на внутреннем возникает вращающий момент, пропорциональный динамической вязкости исследуемой жидкости. С внутреннего цилиндра снимается усилие и передаётся на вторичный прибор – электрический или пневматический. Диапазон измерения 0¸ 5 Па× с. Основная погрешность ±2, 5%. Вибрационные вискозиметры Это механические анализаторы, действие которых основано на измерении частоты или амплитуды вынужденных колебаний тела определённого объёма и массы (вибратора), связанного анализируемой жидкостью, являющихся функцией вязкости. В промышленности широко применяются вибрационные вискозиметры низкочастотные типа ВВН-5М (рис. 41). В катушку 5 электромагнитного возбуждения непрерывно поступает ток частоты 380 Гц, который возбуждает продольные колебания стержня – зонда. Амплитуда колебаний зависит от сопротивления, испытываемого погружаемой частью стержня, со стороны жидкости. Схема прибора обеспечивает постоянную амплитуду колебаний на основе измерения ЭДС съёмной катушки 4, изменяя величину тока возбуждения. Этот ток и является мерой динамической вязкости анализируемой жидкости.
Диапазон измерения вязкости: от 1¸ 10 до 5000-50000 Па× с. Погрешность измерения ±2, 5%.
Автоматическое управление технологическими процессами Основной задачей автоматических систем регулирования АСР является стабилизация (поддержание на заданном уровне) технологических координат (температура, давление, расход) регулируемого объекта. Для управления любым объектом необходимо получить информацию о заданном и фактическом его состоянии, определить отношение фактического состояния от заданного на основе этого выработать целесообразное воздействие на объект и осуществить его. Любой процесс управления слагается из пяти основных деталей. В АСР эти действия выполняют технологические устройства, называемыми – измерительными устройствами. Устройство, которое определяет отношение измеряемого значения параметра от заданного называется – сумматором. Сумматор производит алгебраическое суммирование – вычитание измеренного значения параметров из заданного. Устройство, вырабатывающее необходимое воздействие на объект, называется регулятором. Для передачи этого воздействия на объект служит регулирующий орган. Структурная схема этой АСР, показывающая взаимосвязь ее элементов приведена на (рис. 42). Физическая природа сигналов может быть различной: электрической, пневматической, меха
Технологические объекты управления и их свойства
Среди элементов АСР особое место занимает объект регулирования. Это объясняется тем, что характер преобразования сигналов в объекте и сами эти сигналы предопределены назначением объекта в технологическом процессе и могут быть изменены. Поэтому при разработке АСР объект рассматривают как элемент с заранее заданными свойствами. Состояние объекта в каждый момент времени характеризуется его выходными сигналами. Управлять объектом – значит управлять его выходными сигналами, в частности стабилизировать. Стабилизируемые сигналы объекта получили название регулируемых параметров, заданное значение регулируемого параметра при его стабилизации – заданием, а разность между заданным и измеренным значением регулируемого параметра – рассогласованием. Для воздействия на выходные сигналы объекта необходимо иметь возможность целенаправленно изменять его выходные сигналы называемыми регулирующем воздействием. Реальные объекты всегда подвергаются воздействию различных возмущений – это случайные факторы, которые нарушают нормальный технологический режим. Возмущения могут воздействовать не только на объект регулирования, но и на любой другой элемент системы. Например, износ клапана т.е. возмущение, действующее на регулирующий орган.
Системы автоматического регулирования Автоматические регуляторы Автоматический регулятор является элементом автоматической системы регулирования, которая выдает регулирующее воздействие исполнительному устройству для поддержания заданного значения регулируемой величины. По виду энергии, используемой для перемещения регулирующего органа, регуляторы могут быть прямого и непрямого действия. К первым относятся те, в которых для перемещения регулирующего органа используется энергия среды, получаемую непосредственно от объекта регулирования (рис. 49). Из достоинства - простота конструкции и надежность в эксплуатации; недостатки - малая мощность и большие размеры.
В регуляторах могут использоваться носители энергии следующих видов: электрический ток и сжатый воздух, в соответствии подразделяются на электрические, пневматические и электропневматические. Любой регулятор работает в соответствии с установленным для него законом регулирования – управление, согласно которому изменяется выходной сигнал регулятора от заданного значения. Название регулятору часто дают по типу закона регулирования, который он отрабатывает.
Понятие об устройстве пневматических Регуляторов Пневматические регуляторы, функциональные устройства и приборы построены на элементах УСЭППА. Принцип действия регуляторов и приборов – компенсация усилий при очень малых перемещениях чувствительных элементов – мембран и сильфонов. Широко распространены регулирующие блоки системы «Старт» применяются в комплексе со вторичными приборами типа ПВ 10.1Э. Вентиляции
Насосы 1. Устройство и эксплуатация насосов должны отвечать требованиям действующих нормативных документов и ОПВ. Насосы, используемые для перемещения сжиженных газов, легковоспламеняющих и горючих жидкостей, по надежности и конструктивным особенностям выбираются с учетом критических параметров, физико-химических свойств перемещаемых продуктов и параметров технического процесса. Порядок срабатывания систем блокировок насосов определяется программой (алгоритмом) срабатывания системы противоаварийной автоматической защиты технологической установки. Насосы, остановка которых при падении напряжения или кратковременном отключении электроэнергии может привести к отклонениям технологических параметров процесса до критических значений и развитию аварии, должны выбираться с учетом возможности их повторного автоматического пуска и оснащаться системами самозапуска электродвигателей. Время срабатывания системы самозапуска доджно быть меньше времени выхода параметров за предельно допустимые значения. Для погружных насосов предусматривается дополнительные средства блокирования, исключающие их работу при токовой перегрузке электродвигателя, а также исключающие их пуск и работу при прекращении подачи инертного газа в аппаратах, в которых эти насосы установлены, если по условиям эксплуатации насосов подача инертного газа необходима.
Вентиляция Устройство систем вентиляции в том числе аварийной, кратность воздухообмена определяется необходимостью обеспечения надежного и эффективного проветривания. Для помещений с технологическими блоками любых категорий взрывоопасности оценка возможности использования всех видов вентиляции при аварийных, залповых максимально возможных выбросов горючих и токсичных продуктов из технологического оборудования в помещение осуществляется при проектировании и отражается в технологической и эксплуатационной документации. Для систем аварийной вентиляции предусматривается их автоматическое включение при срабатывании установленных в помещении сигнализаторов довзрывных концентраций или газоанализаторов при превышении предельно допустимых концентраций взрывоопасных паров и газов.
Классификация систем автоматического контроля Система автоматического контроля состоит из объекта контроля и различных устройств, выполняющих функции измерения. Под объектом контроля понимают агрегат или процесс, в котором измеряют одну или несколько величин. В большинстве случаев система автоматического контроля одной величины включает четыре элемента: объект, чувствительный элемент, линию связи и измерительное устройство. Чувствительный элемент устанавливают непосредственно в объекте контроля, он воспринимает величину контролируемого (измеряемого) параметра и преобразует ее в соответствующий сигнал, поступающий по линии связи к измерительному устройству. Системы автоматического контроля подразделяются на местные, дистанционные. Системы контроля, в которых измерительные устройства расположены вблизи объекта (места установки чувствительного элемента), называются местными. Приборы с дистанционной передачей используют в измерительных системах, состоящих из следующих основных частей: - первичного прибора - преобразователя (датчика), который воспринимает посредством чувствительного элемента изменения измеряемой величины, преобразует ее в выходной сигнал и передает последний на расстояние; - вторичного прибора, который воспринимает посредством измерительного устройства выходные сигналы, передаваемые преобразователем, и преобразует их в перемещения указателя относительно шкалы. Вторичные приборы могут быть показывающими, регистрирующими, сигнализирующими и регулирующими; - линий связи (пневматических, гидравлических или электрических. По виду показаний измерительные приборы делятся на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные). По измеряемым физико-химическим параметрам приборы выпускают для измерения температуры, давления и разрежения, расхода и количества, концентрации растворов, уровня, влажности и плотности газов, электрических величин и определения состава (анализа) газов и жидкостей. В зависимости от вида используемой энергии дистанционные системы подразделяются на пневматические, электрические и гидравлические. В пневматических системах используется энергия сжатого воздуха. К первичному прибору подводится воздух под постоянным избыточным давлением 0, 14 Мпа (1, 4 кгс/см2), а на его выходе давление изменяется в зависимости от измеряемого параметра в пределах от 0, 02 до 0, 1 Мпа (от 0, 2 до 1, 0 кгс/см2). В электрических системах используется электроэнергия. В первичном приборе результат измерения преобразуется в силу или напряжение постоянного электрического тока, величина которых пропорциональны результату измерения. В электрических системах дистанционной передачи используются также частотные преобразователи, которыми результат измерения преобразуется в пропорциональную частоту переменного тока. Преобразование измеряемого сигнала в требуемый выходной сигнал в измерительной цепи может осуществляться одним или несколькими элементами – измерительными преобразователями- специальное название – измерительный прибор. Измерительными приборами являются, например, вольтметр, электросчетчик, рычажные весы, ртутный термометр, автомобильный спидометр, фотоэкспонометр и т.п. Так как сигнал, предназначенный для наблюдения, является выходным сигналом измерительной цепи, то измерительный прибор всегда бывает последним преобразователем этой цепи.
Измерительные преобразования. Промежуточные преобразования Единая государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) представляет собой совокупность унифицированных приборов, элементов и устройств с широким диапазоном возможностей: от осуществления автоматического контроля и регулирования отдельных процессов до решения задач комплексной автоматизации, предусматривающих использование новейших средств вычислительной техники. Основными приборами ГСП являются преобразователи - бесшкальные приборы, предназначенные для преобразования измеряемой величины в выходной сигнал дистанционной передачи. Имеются два основных типа преобразователей: - активный; - пассивный. Активный, или автогенерирующий, преобразователь непосредственно преобразует одну форму энергии в другую, не нуждаясь во внешнем источнике энергии или в возбуждении. Пример такого преобразователя - термопара, которая выдает на выходе электрический сигнал, когда один из ее концов нагревается. Пассивный преобразователь не может непосредственно преобразовывать энергию, но он управляет энергией или возбуждением, которые поступают от другого источника. Их используют для измерения различных теплотехнических величин, в том числе абсолютного или избыточного давления, расхода, уровня и др. Каждый из преобразователей состоит из двух основных элементов - измерительного блока, преобразующего измеряемую величину в усилие, и собственно преобразователя этого усилия в выходной сигнал. При этом преобразователь является унифицированным элементом, входящим в любой из преобразователей данной ветви, а измерительный блок меняется в зависимости от измеряемой теплотехнической величины (давления, расхода, уровня и др.). На рис. 1 представлена принципиальная схема пневматического преобразователя системы ГСП, который состоит из рычажной системы 1; корректора нуля 2; пружины корректора нуля 3; заслонки 4; индикатора рассогласования 5; пневматического усилителя 6; сильфона обратной связи 7 и измерительного блока 8. Принцип действия пневматических преобразователей ( рис. 1 ) основан на пневматической силовой компенсации. Измеряемая величина воздействует на чувствительный элемент измерительного блока 8 преобразуется в усилие Р, которое через рычажную систему 1 пневмосилового преобразователя уравновешивается усилием Ро. с сильфона обратной связи. При изменении измеряемой величины и усилия Р происходит незначительное перемещение рычажной системы и связанной с ней заслонки 4. Чувствительный индикатор рассогласования 5 типа “сопло‑ заслонка” преобразует это перемещение в управляющий сигнал давления сжатого воздуха, поступающий на вход пневматического усилителя 6.
Выходной сигнал усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в сильфон обратной связи 7 пневмосилового преобразователя, где преобразуется в пропорциональное усилие Ро. с, которое через рычажную систему уравновешивает измеряемое (входное) усилие Р. Таким образом, мерой измеряемого усилия Р является значение выходного сигнала преобразователя, необходимое для создания уравновешивающего усилия обратной связи Ро. с. Пределы изменения выходного сигнала 0, 02-0, 1 МПа. Настраивают преобразователь корректором нуля 2, а начальное значение выходного сигнала преобразователя (0, 02 Ма) устанавливают с помощью пружины 3 корректора нуля. Питание пневматических преобразователей производят очищенным от пыли, влаги и масла воздухом, номинальное избыточное давление которого 0, 14 Мпа. На рис. 1 представлена принципиальная схема электрического преобразователя системы ГСП, который состоит из рычажной системы 1; корректора нуля 2; пружины корректора нуля 3; индикатора рассогласования 5; измерительного блока 8; управляющего флажка 9; электронного усилителя 10; обмотки рамки 11; магнитоэлектрического устройства 12. Принцип действия электрических преобразователей основан на электрической силовой компенсации. Измеряемая величина (например, давление, расход) воздействует на чувствтельный элемент измерительного блока и преобразуется в усилие Р, которое через рычажную систему 1 электросилового преобразователя уравновешивается усилием Ро. с магнитоэлектрического устройства обратной связи. При изменении измеряемой величины и усилия Р происходит незначительное (микронное) перемещение рычажной системы и связанного с ней управляющего флажка 9 индикатора рассогласования. Индикатор рассогласования дифференциально- трансформаторного типа преобразует это перемещение в управляющий сигнал (напряжение переменного тока), поступающий на вход электронного усилителя 10. Выходной сигнал постоянного тока усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в последовательно соединенную с ней обмотку 11 рамки магнитоэлектрического устройства 12 электросилового преобразователя, где преобразуется в усилие обратной связи Ро. с. Это усилие через рычажную систему уравновешивает измеряемое (входное) усилие Р. Таким образом, мерой измеряемого усилия Р является постоянный ток, необходимый для создания уравновешивающего усилия обратной связи Ро. с. Пределы изменения выходного сигнала постоянного тока 0-20 или 0-5 мА. Настраивают преобразователь изменением передаточного отношения рычажной системы путем перемещения корректора нуля 2. Начальное значение выходного сигнала преобразователя устанавливают с помощью пружины 3 корректора нуля. Унифицированные выходные сигналы преобразователей Выходные сигналы промежуточных преобразователей, как правило, бывают электрические или пневматические. Такие сигналы наиболее удобны для дистанционной передачи. Вид и пределы изменения промежуточных сигналов унифицированы Государственной системой приборов (ГСП). В таблице 1 приведены наиболее часто употребляемые в системе ГСП унифицированные сигналы и пределы их изменения.
Характеристики унифицированных сигналов Таблица 1
Если первичный преобразователь имеет электрический выходной сигнал, то для упрощения измерительной цепи его обычно не преобразуют в унифицированный. Для измерения таких неунифицированных электрических сигналов применяют специальные измерительные приборы. Наиболее часто используют такие неунифицированные сигналы, как электрическое сопротивление терморезистора и э.д.с. термопары, которые служат для измерения температуры. Итак, в измерительной цепи обычно применяют три способа связи первичного преобразователя с последним измерительным преобразователем (измерительным прибором, регулятором АСР, УВМ и т.п.): 1) прямая механическая связь посредством неэлектрического сигнала – силы или перемещения; 2) дистанционная связь посредством электрического неунифицированного сигнала (сопротивление терморезистора, э.д.с. термопары и т.п.); 3) дистанционная связь через промежуточный преобразователь посредством унифицированного сигнала.
Метрологическое обеспечение производства Метрологическое обеспечение производства относится к основным видам производственной деятельности, обеспечивающей поддержание параметров технологических процессов в заданных режимах. Задачи обеспечения единства и достоверности измерений на производстве, соответствие применяемых СИ и методов измерений государственным документам и поверочным схемам решает метрологическая служба.
Метрология Метрология (от греческого metron –мера и …логия)- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрологическая служба – сеть государственных метрологических органов и их деятельность, направленная на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений в стране К основным проблемам метрологии относятся: a. создание общей теории измерений; b. образование единиц физических величин и систем единиц; c. разработка методов и средств измерений, методов определения точности измерения; d. обеспечение единства измерений и единообразия средств измерения (законодательная метрология); e. создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений;
Измерительный процесс Измерением называется – нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Измерительный процесс включает: o исследуемый объект; o физические величины; o единицы физических величин; o средства измерений; o методика выполнения измерений; o результаты измерений; o условия выполнения измерений; o погрешность. Физической величиной - называется свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Размер физической величины – количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию физическая величина. Средство измерения – техническое средство используемое при измерениях и имеющее нормированные (заданные) характеристики. |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 573; Нарушение авторского права страницы
