Основные положения разработки АСР

1.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАЗРАБОТКИ АСР
ЦЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ:
заданная
точность
поддержания
технологического регламента в любых
условиях;
надежная
и
безаварийная
работа
оборудования;
пожаро- и взрывобезопасность.
Выбор регулируемых параметров и каналов
внесения регулирующих воздействий
Выбор контролируемых параметров
Выбор сигнализируемых параметров
Выбор параметров и способов защиты
(блокировки)
1

2.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
ПП – первичный преобразователь
ПрП – промежуточный преобразователь
ИП – измерительный прибор
ЦЕПЬ
y1 – измеряемый физический параметр
y2 – промежуточный сигнал
y3 – унифицированный сигнал
y4 – результат измерения
2

3.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
ВЕТВИ
1 - АГРЕГАТИРОВАНИЕ
электрическая
АНАЛОГОВЫЕ
2 - УНИФИКАЦИЯ
3 - ВЗАИМОСВЯЗЬ
4 - БЛОЧНО-МОДУЛЬНАЯ
СТРУКТУРА
ДИСКРЕТНЫЕ
пневматическая
гидравлическая
ВИД СИГНАЛА
- сигналы постоянного тока (гост 26.011-80 ):
- токовые
- напряжение
- сигналы переменного тока
- напряжение
- частота
кодированные сигналы, цифровые
(ГОСТ 27463-87)
давление сжатого воздуха (гост 26.015-81 )
давление жидкости
ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ
0-5; 0-20; 4-20 мА
0-100мВ; 0-10; -10-0-10В
0-2; -1-0-1 В, 0-220В
4-8 кГц
(0,02-0,1)МПа
1-6,4 МПа
3

4.

ИСПОЛНЕНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
ГОСТ Р 51330.9-99 –
определение взрывоопасных зон:
Класс 0, 1, 2
В зависимости от температуры
самовоспламенения
Т1 ( более 450 С), Т2 (300-450С) … Т6 (85-100С)
Для смеси газа с воздухом
В-1, В-1а, В-1б, …
По категориям в зависимости от величины
безопасного экспериментального зазора:
I, II, Iia, …
ТИПЫ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Ех d (ГОСТ 22782.6-81) – предусматривает наличие в
аппарате щелей
Ех e – предусматривает способы предотвращения искрообразования
ia, ib – искробезопасная электрическая цепь (ГОСТ 51330.10-99)
Ех ia – особо-взрывоопасный, допускает до 2 независимых
неисправностей и применит для зон 0, 1, 2
Ех ib – допускает одну неисправность и допустим для зон 1 и 2
Ех h – предусматривает герметичную изоляцию
Пример маркировки взрывозащиты: 1 Ex ai IIВ T3
4

5.

ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРЕНИИ
ИЗМЕРЕНИЕ – нахождение значения физической величины опытным путем с
Q=qV
использованием специальных технических средств и сравнение данной величины с некоторым
ее значением, принятым за 1.
КЛАСС ТОЧНОСТИ – обобщенная
АБСОЛЮТНАЯ
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ характеристика
средства
измерения,
ПРИВЕДЕННАЯ
ПОГРЕШНОСТЬ
ПОГРЕШНОСТЬ
отражающая его уровень точности и
ПОГРЕШНОСТЬ
QИ Q
выражаемая точностными характеристиками
100
средства измерения (РМГ-29-2013)
100
QИ
QN
ГОСТ 8.011-72
[1, 1.5(1.6), 2, 2.5(3), 4, 5, 6]10n
n [+1, 0, -1, -2, …]
Точность
0,005
0,02
0,05
Высокоточные приборы
0,1
0,25
1,0
1,5
2,5
Технические средства измерения
4,0
Грубые
ГОСТ Р 8 736 – 2011
5

6.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ
ОЦЕНКИ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ
НУЛЕВОЙ
6

7.

ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ГЕНЕРАТОРНЫЕ
осуществляют
преобразование
различных видов энергии
в электрическую
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ
требуют для работы
внешний источник энергии
МЕХАНИЧЕСКИЕ
выходным сигналом
является усилие,
развиваемое
чувствительным
элементом под действием
измеряемой величины
7

8.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ
ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ
РИЗБ = РАБС – РАТМ
ВАКУУМ, РАЗРЯЖЕНИЕ
РВАК = РАТМ – РАБС
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ПРИНЦИПУ ДЕЙСТВИЯ
ЖИДКОСТНЫЕ
ДЕФОРМАЦИОННЫЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
8

9.

ОСНОВНЫЕ УПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
МЕМБРАНА P F
ТРУБЧАТАЯ ПРУЖИНА P l
P F
СИЛЬФОН
P l
F = PS
l= kP
l=kР
МЕМБРАННАЯ КОРОБКА
P S
9

10.

ДАТЧИКИ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
ПРУЖИННЫЙ МАНОМЕТР
ДИФМАНОМЕТР
10

11.

ИНТЕЛЛЕКТНЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
P R
11

12.

ЗАЩИТА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ СОСУД
МЕМБРАННЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ
СР-25-Б
12

13.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Термометрическое свойство
Наименование средства
Изменение
объема
жидкости
или ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ
твердого тела
Изменение давления рабочего вещества МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ
при постоянном объеме
- газовые
- жидкостные
- конденсационные
Термоэлектрический эффект
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (термопара)
Изменение
электрического ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ
сопротивления
- металлические
- полупроводниковые
Теплое излучение
ПИРОМЕТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
- квазимонохромные
- спектрального отношения
- радиационные
Диапазон измерения, С
-260 … +600
-150 … + 600
-150 … +600
-50 … +350
-200 … +2200
-260 … +1100
-240 … 300
+700 … + 6000
+1400 … + 2800
+50 … +3500
13

14.

ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ
ЖИДКОСТНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ
Принцип действия основан на различие коэффициентов
объемного расширения термометрического вещества и
оболочки
Коэффициент объемного расширения
Vt1 Vt 2
t1 , t 2
V0 ( t 2 t 1 )
Чувствительность
0,4…5 (до 200) мм/ С
ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА
ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЕ
БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
Принцип действия основан на изменении
линейных размеров твердых тел при
изменении температуры.
Коэффициент
линейного расширения
t ,t
1
2
lt lt
1
2
l0 (t 2 t1 )
14

15.

МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ
Принцип действия основан на зависимости между давлением рабочего
вещества и температуры в замкнутом объеме.
ДИАПАЗОН ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ (-60 … 550)°С
Динамические характеристики
Условия определения
, с
характеристик
Нагрев от 30 до 100°С в
1
баке с водой
Нагрев от 40 до 60°С в
2
потоке воздуха (скорость 8
м/с)
Т, с
T/
8
0,12
12
0,17
15

16.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР
ЕАВ = f (t1 , t2) = еАВ (t1) + еАВ (t2)
Если t2 = const, то ЕАВ = еАВ (t1) – С
ГРАДУИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТЕРМОПАР
16

17.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР
МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОПАР
ТРЕБОВАНИЯ К ТЕРМОПАРАМ:
Название
Хромель
Платинородий
Медь
Платина
Алюмель
Копель
Вольфрамрений
ТЕРМОЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Константан
Состав
10% Cr + 90 % Ni
90 % Pt + 10 % Rh
Cu
Pt
95 % Ni + 5 % Al
56 % Cu + 44 % Ni
95%W+5%Re
80%W+20%Re
60 % Cu + 40 % Ni
воспроизводимость,
высокая чувствительность,
надежность, стабильность,
достаточный температурный диапазон.
ТХК (хромель-копель) ХК68 (-50 … +600 С);
ТХА (хромель-алюмель) ХА68 (-50 … +1000 С);
ТПП (платинородий-платина) ПП68 (0 - 1300 С);
ТПР (платинородий-платинородий) ПР30/668 (300 - 1600 С);
ТВР (вольфрамрений-вольфрамрений) ВР5/2068 (0-2200 С).
Динамические характеристики
W ( p)
В пределах Т=1,5-8 мин и =9-30с, а /Т=0,11-0,78
K
e p
Tp 1
17

18.

ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
МЕТАЛЛЫ
ПОЛУПРОВОДНИКИ
Платина, медь, никель, железо (Pt, Cu, Ni, Fe)
Статическая характеристика Rt = R0 (1+ t+ t2)
Т R
Оксиды металлов: магния, кобальта, титана,
Меди (Mg, Co, Ti, Cu)
Статическая характеристика
Rt = А еВ/t
Т R
W ( p)
K
e p
Tp 1
Динамические характеристики
при скачкообразном нагреве от 30 до 100°С в баке с водой
для термопреобразователя со стальным чехлом =8с и
Т=120 с, а для латунного чехла =3 с и Т =33 с
(-60 … + 280) С
18

19.

ВЫБОР ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С УНИФИЦИРОВАННЫМ
ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ
Код(форма) заказа
19

20.

ВЫБОР ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С УНИФИЦИРОВАННЫМ
ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ
ТСМУ-М
Линейно-возрастающая НСХ
преобразователя
Выход преобразователя 4-20 мА
ТСМУ-EX
ТСМУ-EX
20

21.

ПИРОМЕТРЫ
ОПТИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР
РАДИАЦИОННЫЙ ПИРОМЕТР
21

22.

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ
Уровнемер
1. Поплавковый
2. Буйковый
Контактный/
бесконтактный
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ПОПЛАВКОВЫЙ
БУЙКОВЫЙ
Контактные
3. Гидростатический
В зависимости от
датчика давления
4. Емкостной
Контактный
5. Акустический и
ультразвуковой
6. Радиоизотопный
Бесконтактные