- Требуемая точность измерений
- Виды измеряемого давления и его преобразователей (датчиков)
- Виды приборов кип для измерения давления
- Конструкция преобразователей давления
- Контрольно-измерительные приборы
- Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
- Условия эксплуатации преобразователей давления
Требуемая точность измерений
При расчете погрешности измерений датчиков давления, необходимо учитывать, что помимо основной погрешности существует дополнительная погрешность.
Основная погрешность – значение погрешности датчика давления относительно диапазона измерений, заявленная заводом изготовителем для нормальных условий эксплуатации. Как правило, под нормальными условиями эксплуатации понимают следующие условия:
- Температура окружающей и рабочей среды – 20 °C;
- Давление рабочей среды – в пределах диапазона измерений датчика;
- Нормальное атмосферное давление;
- Отстуствие турбулентности потока или других явлений, в месте установки датчика, способных повлиять на показания.
Дополнительная погрешность — значение погрешности, вызванное отклонением условий эксплуатации от нормальных, ввиду особенностей данного конкретного применения. Одной из основных составляющих дополнительной погрешности является температурная погрешность, которая указывается в технической документации к датчикам давления и может быть рассчитана для конкретного значения температуры рабочей среды.
Также дополнительную погрешность может вызывать турбулентность потока измеряемой среды, изменение плотности среды при гидростатическом измерении уровня, динамические нагрузки на оборудование во время перемещения в пространстве (судна, транспорт и т. д.) и другие возможные факторы.
Виды измеряемого давления и его преобразователей (датчиков)
Краткое определение видов давления (Д.) и вакуума:Атмосферное (Ратм) — это Д. столба воздуха (атмосферы), примерно 101кПа или 760мм.рт.ст. (нормальное атмосферное Д.).Абсолютное (Рабс) — это полное Д. с учетом атмосферного, отсчитываемое от абсолютного нуля.
Избыточное (Ризб) — это Д. сверх атмосферного, равное разности между абсолютным и атмосферным:Ризб = Рабс – РатмИзбыточное Д. отсчитывается от «условного нуля», за который принимается текущее атмосферное Д..
Поэтому, в зависимости от измеряемого и опорного давления также различают следующие виды датчиков/преобразователей давления (далее, сокращенно- ПД.):
АД — преобразователь абсолютного давления, измерение ведется относительно встроенной в прибор камеры вакуума (сокр.- ПД-ДА).
ДИ — преобразователь избыточного давления, измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления (сокр.- ПД-ИД).
ДВ — преобразователь вакуумметрического давления (разряжения в «минус»), измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления в сторону понижения к абсолютному нулю (сокр.- ПД-ДВ).
ДИВ — преобразователь избыточного давления и разряжения (плюс-минус),измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления (сокр.- ПД-ДИВ -).
ДД — дифференциальные преобразователи перепада (разности) давлений (измеряют разность двух давлений: ΔP=P1-P2), преобразователи перепада могут применяться, как дифманометр-перепадомер, уровнемер или расходомер, работая в том числе и под избыточным рабочим Д. (сокр.- ПД-ДД).
ДГ — преобразователь гидростатического давления столба жидкости на мембрану прибора, измерение ведется относительно атмосферного-Ратм или «давления наддува»-Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре по формуле:ΔP = Р — Рн, где Р=ρgh Рн,где ρ—плотность жидкости (кг/м3), g—ускорение свободного падения (примерно g=9,81м/с2, точно зависит от широты местности), h—высота столба жидкости (м).
ДУ — буйковые преобразователи уровня — уровнемеры. Принцип действия таких уровнемеров основан на определении разности сил тяжести и гидростатической (Архимедовой) силы выталкивания из жидкости цилиндрического полого буйка положительной плавучести.см. Буйковые уровнемеры.
Виды приборов кип для измерения давления
Измерение давления — это один из главных видов измерений. Приборы КИП измерения давления используются в самых разных производственных процессах и нужны для учета расхода жидкостей, для контроля за температурой и плотностью сред.
Давление — это физическая величина, характеризующая напряжённое состояние среды (жидкой или газообразной. Давление возникает в результате действия силы на поверхность тела. Оно определяет термодинамическое состояние веществ.
По принципу действия приборы КИП контроля давления можно разделить на следующие группы:
Жидкостные приборы измерения давления рассчитаны на небольшое давление, так как увеличение диапазона измерения требует увеличения размеров прибора.
Пружинные приборы измерения давления используют деформацию пружины или диафрагмы. В качестве датчика в таких приборах могут использоваться пружина, сильфон или диафрагма.
Поршневые приборы измерения давления используют устройства, в которых давление уравновешивается действием поршня.
Электрические приборы измерения давления преобразуют значение давления жидкости или газа в электрическую величину с помощью индуктивных, емкостных, трансформаторных преобразователей или тензометрических датчиков.
Для контроля и измерения давления могут быть использованы приборы КИП:
Конструкция преобразователей давления
На рисунке снизу приведена общая схема конструкции преобразователей давления. В зависимости от типа датчика, производителя прибора и особенностей применения, конструкция может меняться. Данная схема предназначена для ознакомления с основными элементами типового измерительного преобразователя давления.
- Кабельный ввод: Эта часть преобразователя давления используется для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Как правило, используется сальниковый ввод типа PG9, но встречаются и другие варианты подсоединения (например PG16, M20x1,5).
- Клеммы: Клеммы необходимы для физического подключения электрических проводов к датчику. На сегодняшний день подавляющее большинство преобразователей давления используют 2-проводную схему подключения с выходным сигналом 4…20 мА.
- Плата питания / искорзащиты: Данная плата осуществляет распределение электрической энергии между электронными компонентами датчика. У преобразователей во взрывобезопасном исполнении на данной плате реализуется функция искрозащиты. У недорогих датчиков давления (например, PTE5000), как правило, плата питания и преобразовательная плата совмещены.
- Корпус электроники: Часть датчика давления, в которой расположены плата питания и преобразовательная плата. У преобразователей низкой ценовой категории (WIKA, BD Sensors) корпус электроники и корпус собственно датчика представляют одно целое. Наличие отдельного корпуса для электроники характерно только для высококачественных преобразователей давления (например KLAY-INSTRUMETNS, EMERSON, VALCOM, YOKOGAWA).
- Преобразовательная плата: Это одна из самых важных частей преобразователей давления. Данная плата осуществляет преобразование сигнала от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.
- Корпус датчика: Основная механическая часть, представляющая собой собственно тело преобразователя.
- Провода и атмосферная трубка: Провода, как правило, представляют собой кабельный шлейф, соединяющий выводы сенсора и преобразовательную плату. Атмосферная трубка используется в датчиках избыточного и вакууметрического давления для осуществления связи чувствительного элемента (сенсора давления) с атмосферным давлением.
- Технологическое соединение: Эта часть преобразователей давления используется для физического подключения датчика к процессу (к трубопроводу, емкости, аппарату). Наиболее распространенным соединением является резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также широко встречаются соединения G1/4″, G1″, фланцевые соединения. В пищевой промышленности распространены специальные санитарные соединения, например молочная гайка DIN 11851, DRD-фланец, хомуты Tri-clamp. В ассортименте ООО «КИП-Сервис» есть специальные преобразователи давления для применения в пищевой (молочной, пивоваренной) промышленности. Это приборы производства KLAY-INSTRUMENTS BV — датчики давления серии 8000-SAN и интеллектуальные датчики давления серии 2000-SAN, которые полностью удовлетворяют всем требованиям пищевой промышленности по гигиене, точности измерений и температурным режимам.
Рисунок 5 — Технологические соединения - Сенсор давления (первичный преобразователь): Сенсор давления — один из ключевых элементов любого преобразователя давления. Данный элемент непосредственно осуществляет преобразование действующего на него давления в электрический сигнал, который потом унифицируется на преобразовательной плате. На сегодняшний день существует несколько способов преобразования давления в электрический сигнал. В промышленности применяются индуктивный, емкостной и тензорезистивный методы преобразования. Самым распространенным является тензорезистивный. Данный метод основан на явлении тензоэффекта в металлах и полупроводниках. Тензорезисторы соединенные в мостовую схему (мост Уитстона) под действием давления изменяют свое сопротивление, что приводит к разбалансу моста. Разбаланс прямо пропорционально зависит от степени деформации резисторов и, следовательно, от приложенного давления.
Рисунок 6 — Мост Уитстона
На рынке существует 4 основных типа сенсоров, основанных на тензорезистивном методе преобразования, которые используют все существующие производители преобразователей давления. Рассмотрим каждый тип отдельно.
Контрольно-измерительные приборы
Для стабильной и безаварийной работы газораспределительной станции при работе в автоматическом режиме, согласно действующим нормативным документам, государственным и отраслевым стандартам, техническим требованиям и ведомственным руководящим документам должны контролироваться следующие основные параметры: – дистанционное управление и сигнализация положения охранного крана; – отклонение величины входного давления за допустимые пределы; – отклонение величины выходного давления за допустимые пределы; – отклонение температуры подогреваемого газа за допустимые пределы; – превышение содержания метана в воздухе технологических блоков и помещений; – отклонение температуры окружающего воздуха в блоке учёта газа за допустимые пределы; – превышение максимального уровня конденсата в емкости для сбора; – пожарная сигнализация; – измерение и регистрация параметров расхода газа. Установка, условия применения и эксплуатация всех применяемых средств и систем измерения, контроля и сигнализации должны соответствовать требованиям инструкций, паспортов и технических условий заводов-изготавителей. Исходя из этих требований, был осуществлён выбор средств контроля, сигнализации и управления ГРС. Узел ЭПУУ-6 [45] предназначен для дистанционного управления операциями по открытию, закрытию и сигнализации положения охранного крана совместно с блоком БК-25 [46] непосредственно из блока КИП ГРС Сохрановского ЛПУМГ и с главного щита управления (ГЩУ) №2 компрессорной станции. Узел имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты – «взрывонепроницаемая оболочка», маркировку IExdIIAT3 и может устанавливаться во взрывоопасных зонах всех классов помещений и наружных установок. Таблица 2.8 – Технические характеристики узда управления краном типа ЭПУУ-6
| |||||||||
Приборы на ГРС устанавливаются для определения и контроля параметров транспортируемого газа. К таким параметрам относятся давление, температура, перепад давления, плотность, влажность, концентрация.
Контроль за давлением по месту осуществляется показывающими пружинными манометрами [41, 42], в основном типа ОБМ1-100 класса точности 2,5 и ОБМ1-160 класса точности 1,5. Принцип действия приборов основан на использовании зависимости между упругой деформацией чувствительного элемента и измеряемым давлением.
Чувствительным элементом является трубчатая одновитковая пружина овального сечения. Один конец ее впаян в держатель, который присоединяется к источнику давления при помощи штуцера, другой конец через наконечник соединен с секторным передаточным механизмом, состоящим из поводка, сектора и трубки, на ось которой насажена стрелка манометра. Шкалы приборов выбирают с таким расчетом, чтобы максимальное рабочее давление находилось в пределах 30 – 70 % от номинального значения шкалы при плавно изменяющейся нагрузке и 30 – 50% при резко колеблющейся.
Установка прибора зависит от расстояния отсчета показаний: при расстоянии отсчета 2 – 3 м диаметр корпуса может быть до 100 мм, при большем 160 и 250 мм. Приборы устанавливаются вертикально и работают при температуре окружающего воздуха от – 50 до 60°С и относительной влажности до 80%.
Манометры ОБМ устанавливаются непосредственно на трубопроводах, сосудах, фильтрах, регуляторах. Расстояние от места отбора импульса до прибора должно быть, минимальным и не превышать 50 м. Диаметр импульсных труб зависит от измеряемого давления (разрежения) и не должен быть менее 6 мм.
Дистанционный контроль за давлением на входе и на выходе ГРС осуществляется при помощи датчиков давления «Yokogawa» [55] класса точности 0,25. Датчик соответствует требованиям ГОСТ22520-85, ГОСТ22782.5-78, 1551-038-31636677-98 ТУ и предназначен для непрерывного преобразования избыточного давления в электрический унифицированный токовый выходной сигнал для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Принцип действия датчика основан на последовательном преобразовании изменения сопротивления тензочувствительного элемента, напылённого на упругую мембрану, при деформации последней под воздействием измеряемого параметра, в аналоговый токовый выходной сигнал.
Напряжение постоянного тока через разъём поступает на стабилизатор напряжения, который сглаживает пульсации и ограничивает напряжение питания преобразователя до 15В. С выхода стабилизатора напряжение поступает на вход стабилизатора тока для питания тензомоста и электронной схемы. При подаче давления Р на датчик оно воздействует через мембрану на тензомост. Сигнал от тензомоста поступает на вход электронной схемы. Электронное устройство преобразует изменение сопротивления в нормированный токовый выходной сигнал 0-5, 0-20, 4-20 мА.
Для дистанционного контроля давления на входе ГРС выбираем датчик избыточного давления ««Yokogawa» GCH-670» [55] со следующими техническими характеристиками: датчик взрывозащищённого исполнения; верхний предел измерения 10МПа, материал корпуса – стальной с никель хромовым покрытием; материал присоединительного штуцера – нержавеющая сталь; температура окружающего воздуха – исполнение минус 40 – плюс 50; предел допускаемой основной погрешности ±0,25%,выходной сигнал 4-20 мА; присоединительный штуцер М20Х1,5; исполнение кабельного ввода – разъём типа ОНЦ. Датчик выдерживает воздействие перегрузки давлением 125% от верхнего предела измерения с сохранением допускаемой погрешности измерения давления. Напряжение питания 36 В. Срок службы датчика не менее 10 лет.
Для контроля давления на выходе ГРС выбираем датчик избыточного давления «Радон ВБ-Д-1-С/Н-3-0,25-2-1-1» [55] со следующими техническими характеристиками: датчик взрывозащищённого исполнения; верхний предел измерения 1МПа, материал корпуса – стальной с никель хромовым покрытием; материал присоединительного штуцера – нержавеющая сталь; температура окружающего воздуха – исполнение минус 40 – плюс 50; предел допускаемой основной погрешности ±0,25%,выходной сигнал 4-20 мА; присоединительный штуцер М20Х1,5; исполнение кабельного ввода – разъём типа ОНЦ. Датчик выдерживает воздействие перегрузки давлением 125% от верхнего предела измерения с сохранением допускаемой погрешности измерения давления. Напряжение питания 36 В. Срок службы датчика не менее 10 лет.
Температура измеряется на входе и выходе газа ГРС [38, 40], на трубопроводах воды и газа в системе подогрева газа, в системе отопления. Наиболее часто, по месту, применяют стеклянные жидкостные термометры расширения [26], благодаря простоте отсчета температуры, широкому температурному интервалу и достаточной точности измерения. Термометрической жидкостью служит ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и др. Лучшей является ртуть, которая не смачивает стекло, а поэтому дает наиболее точные показания. Форма нижней части технических термометров различна, их изготовляют прямыми (тип А) и угловыми (тип Б, с углами 90 и 135 °С). Погрешность показаний термометров не превышает одного деления шкалы.
При эксплуатации стеклянный термометр помещают в защитную металлическую оправу, которую крепят на трубопроводе при помощи штуцера с резьбой М 27Х2. По условиям эксплуатации оправы делят на три типа: тип А оправы, допускающие непосредственное соприкосновение резервуара термометра с измеряемой средой, применяемые при давлениях, близких к атмосферному; тип Б и В – оправы, изолирующие резервуар термометра от непосредственного соприкосновения с измеряемой средой, имеющей давление от 6,3 до 32 МПа соответственно. Оправы типа Б выпускаются прямыми и угловыми.
Манометрические термометры [26] предназначены для непрерывного дистанционного измерения температуры газов, жидкости. Они выпускаются показывающими, самопишущими и комбинированными и разделяются по ГОСТ 8624-71 на газовые, жидкостные, ртутные, парожидкостные и со специальным заполнителем.
Дистанционная передача давления осуществляется через капилляры различной длины с некоторой тепловой инерцией, зависящей от вида заполнителя. Наименьшей инерцией обладают газовые и ртутные термометры при измерении температуры движущейся среды.
В системе подогрева и отопления ГРС применяются термометры показывающие сигнализирующие электроконтактные типа ТПГ – СК, ТПП -СК. Предназначены для непрерывного измерения температуры и сигнализации при отклонении температуры от заданного диапазона.
Имеют электроконтактное устройство по типу ЭКТ и ЭКМ [49], что позволяет применять их в схемах автоматики и сигнализации, поэтому выбираем, для сигнализации аварийного отклонения газа на входе и выходе ГРС электроконтактный манометр ЭКМ ВЭ 16 рб. У термометров ТПГ – СК термосистема газовая, у ТПП – СК – парожидкостная.
Температура газа, проходящего по измерительной линии замерного узла, регистрируется самопишущими термометрами [26] типа ТГС-712 или ТГ2С-712 с записью одного и двух значений температуры, привод диаграммы осуществляется с помощью часового механизма, класс точности 1,0 и 1,5.
Расстояние от прибора до места установки термобаллона может быть от 0,6 до 40 м. Главное условие правильности показаний прибора – полное погружение термобаллона в измеряемую среду, при этом его положение может быть вертикальным, наклонным или горизонтальным
Для возможности проверки показаний термометра, не прекращая подачи газа по газопроводу, термобаллон снабжают защитной гильзой. Для увеличения теплопроводности толщина ее должна быть минимально допустимой, определяемой давлением измеряемой среды, а пространство между термобаллоном и гильзой должно быть заполнено жидкостью с точкой кипения выше верхнего предела измерения температуры. Прибор и его капилляр не должны находиться вблизи каких-либо нагревательных или охлаждающих устройств.
Для регистрации температуры газа, отпускаемого потребителю, применяются на многониточных ГРС и замерных пунктах электронные автоматические показывающие и самопишущие многоточечные мосты и потенциометры. В качестве датчика для мостов используется термометр сопротивления, а для потенциометров – термопары. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве металлов и их сплавов, менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Чувствительный элемент термометров сопротивления изготовляют из медной или платиновой проволоки, вследствие чего термометры делят на платиновые ТСП и медные ТСМ, предназначенные для длительного измерения температуры в пределах соответственно от минус 200 до плюс 700 и от минус 50 до плюс 180°С. Платиновые термометры выпускают I и II классов точности (K-I и К-П), медные II и III (K-II и К-Ш) классов точности. Термометры I класса имеют при 0°С допустимые отклонения от номинального значения сопротивления ± 0,05 %, а II и III классов ± 0,1 %.
Глубина погружения термометра сопротивления выбирается с учетом диаметра трубопровода, где его устанавливают. Помещают термометр чаще всего в технологических гильзах. Соединение между термометром и вторичным прибором выполняется кабелем. Вторичным прибором служит мост типа КСМ4 с питанием от электросети. Автоматический электронный уравновешенный мост КСМ 4 с записью на складывающейся диаграмме выпускается в одноточечном и многоточечном, а также в обычном и искробезопасном исполнениях. Приборы выпускаются класса точности 0,25 и 0,5. Длина диаграммной ленты 20 метров.
Принцип действия термопары основан на возникновении термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.) в результате нагрева спая двух электродов из различных сплавов. Величина т.э.д.с. зависит от материала электродов и температуры горячего и холодного сплавов, называемых соответственно рабочим и свободным концом термопары. Термопары работают в комплекте с электронными потенциометрами типа КСП, с питанием от электросети. Рабочий конец термопары погружают в измеряемую среду (или в защитную гильзу), свободные концы с помощью компенсационных проводов соединяются со вторичным прибором (КСП) На замерных пунктах и ГРС применяются термопары градуировок ХК и ХА, материалы электродов хромель – капель и хромель – алюмель соответственно Пределы измерений от минус 50 до плюс 600 – 1000 °С. Глубина погружения термопар выбирается так же, как и термометров сопротивления.
В случае вибрации на трубопроводах предпочтительнее применять термопары, чем термометры сопротивления, так как термопара имеет более прочный чувствительный элемент. Автоматический электронный потенциометр типа КСП4 выпускается, как и мост КСМ4, в одноточечном и многоточечном, а также в обычном и искробезопасном исполнениях. Приборы имеют класс точности 0,25 и 0,5.
Если на пути потока газа в трубопроводе между фланцами установить местное сопротивление, то, взяв отборы до и после местного сопротивления, можно измерить перепад давления. Перепад давления создается при помощи сужающих устройств, устанавливаемых в трубопроводах, величина перепада пропорциональна расходу. Эту величину измеряют дифференциальным манометром. При измерении расхода по методу переменного перепада давления выполняется расчет и выбор дроссельного органа.
Дистанционный контроль температуры газа на входе, выходе, температуры газа после подогревателя осуществляется с помощью применения на газораспределительных станциях термопреобразователей с унифицированными выходными токовыми сигналами типа ТСМУ. Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры и преобразования в унифицированный выходной токовый сигнал 0-5;0-20;4-20 мА. Датчики конструктивно состоят из жезла со встроенным чувствительным элементом (термопреобразователь сопротивления или термопара) и измерительного преобразователя, размещённого в головке. Монтируются при помощи штуцера М20Х1,5. датчики ТСМУ-Ех выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ22782 и ГОСТ22782.5 и предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно гл. 7.3 ПЭУ-98.
Для контроля температуры газа на входе, выходе и после подогревателя выбираем датчик типа ТСМК-Ех со следующими характеристиками: исполнение:
– по виброустойчивости (устойчивость к механическим воздействиям) -группа №3 по ГОСТ12297;
– по степени защиты от воды и пыли – группа IP54 по ГОСТ14254;
– климатическое исполнение по ГОСТ15150: У1.1 (температура окружающей среды минус 40 – плюс 60, атмосферное давление 84-106,7кПа – группа исполнения Р1 по ГОСТ12997).
Питание датчиков ТСМУ-Ех осуществляется источником питания 24В в искробезопасном исполнении или через барьер искрозащиты. Рабочий спай изолирован. Датчик имеет предел допускаемой погрешности ±0,25%; выходной токовый сигнал 4-20 мА; диапазон измерения -50… 100.
В качестве сигнализатора загазованности выбираем сигнализатор СТМ-10. Сигнализатор СТМ-10 [50] предназначен для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций взрывоопасных газов. СТМ-10 является автоматическим стационарным прибором, состоящим из блока сигнализации и питания, выносных датчиков. Блок сигнализации и питания выполнен в обыкновенном исполнении по ГОСТ12997-84 и должен быть установлен за пределами взрывоопасной зоны (Блок КИП). Датчики выполнены взрывозащищёнными, с маркировкой взрывозащиты IExdIIСT4. Степень прочности оболочки датчиков высокая по ГОСТ 22782. – 81. Температура окружающей и контролируемой среды: от минус 60 до плюс 50 С – для датчиков; от 0 до плюс 50 С – для блока сигнализации и питания. Диапазон измерения сигнализатора по метану: 0 – 50 % от концентраций, соответствующих нижнему концентрационному пределу взрываемости. Диапазон настройки порогов срабатывания сигнализации (порог «1» и порог «2») – 5 – 50 % НКПВ [33]. Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности по метану не более 5 % НКПВ.
Для контроля состояния шлейфа пожарной сигнализации выбираем прибор приемно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 0104059-1-3 «Нота» [18] и устройство приёмно-контрольное охранно-пожарное взрывозащищённое УПКОП 135-1-1 [19].
УПКОП 135-1-1 относится к средствам автоматизации специального назначения, взрывозащищённое с видом взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», предназначено для подключения к приборам приёмно-контрольным охранно-пожарным (ППКОП), обеспечивает контроль состояния одного искробезопасного шлейфа пожарной сигнализации, выдачу дискретного многоуровнего сигнала тревожного извещения на шлейф сигнализации ППКОП в случае обрыва, короткого замыкания и срабатывания пожарных извещателей. Устройство обеспечивает гальваническую развязку искробезопасного шлейфа и шлейфа сигнализации ППКОП общего исполнения, состоит из блока интерфейсного взрывозащищённого (БИВ) и элемента выносного (ЭВ), включаемого в искробезопасный шлейф. БИВ имеет маркировку ExiaIIC в комплекте УПКОП 135-1-1, предназначен для установки только вне взрывоопасных зон. Конструкция ЭВ имеет маркировку ОExiaIICТ6 в комплекте УПКОП 135-1-1 и обеспечивает искробезопасность шлейфа сигнализации при установке его во взрывоопасных зонах. Температура окружающей среды при эксплуатации устройства: от минус 30 до плюс 50 С. Устройство рассчитано на круглосуточный режим работы.
Прибор приёмно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 0104059-1-3 «Нота» предназначен для контроля состояния шлейфа сигнализации как в автономном режиме с включением устройств звукового оповещения, так и с передачей тревожного извещения на ГЩУ № 2 Сохрановского ЛПУМГ. Прибор осуществляет передачу тревожных извещений путём размыкания контактов сигнального реле. Прибор рассчитан на круглосуточную работу при температуре окружающей среды от минус 30 до плюс 50 С. Конструкция прибора не предусматривает его эксплуатацию во взрывоопасных помещениях. Количество контролируемых шлейфов сигнализации – один. Количество видов извещений – шесть: «Питание», «Норма», «Тревога», «Неисправность», «Резервное питание», «Вскрытие».
Для аварийной дистанционной сигнализации выбираем устройство сигнализации УСГ – 10 [20], которое предназначено для контроля и передачи общего предупредительного аварийного сигнала при отклонении технологических параметров от нормы с включением устройств звукового оповещения, УСГ-10 входит в состав общецеховой системы аварийной сигнализации Сохрановского ЛПУМГ, часть которой представлена на плакате ДП-806-10.1-46-07-03-000Э6. Конструктивно устройство дистанционной сигнализации УСГ – 10 состоит из двух блоков – приёмника и передатчика. Связь между передатчиком и приёмником осуществляется по двухпроводной воздушной или кабельной линии. Передающий блок предназначен для формирования и выдачи сигналов аварии в линию связи; воспроизведения (световой и звуковой) аварийного сигнала на ГРС; расшифровки (световой) сигналов аварии по группам параметров. Приемный блок предназначен для приема аварийных сигналов из линий связи, воспроизведя (световой и звуковой) аварийный сигнал на щите КС-2 Сохрановского ЛПУМГ. Сопротивление линии связи должно быть не более 10 кОм. Количество контролируемых параметров – шесть. Время задержки срабатывания: передатчика – 15 3 сек., приёмника – 15 3 сек. При нарушении режимов работы ГРС УСГ-10 выдает свето-звуковую сигнализацию в следующих случаях:
– при повышении и понижении давления газа на входе ГРС и выходе из нее;
– при прекращении подачи одоранта;
– при неисправности оборудования котельной;
– при потере напряжения;
– при загазованности выше нормы в технологических помещениях;
– при срабатывании охранной сигнализации.
Для дистанционного управления охранным краном со щита диспетчера КС-2 Сохрановского ЛПУМГ, необходимо выбрать блок управления краном. Выбираем блок управления краном БК-25, который указан на плакате ДП-806-10.1-46-07-02-000Э2 и предназначен для управления краном, имеющим дистанционное двухпозиционное электропневматическое управление затвором (открытие и закрытие). Блок осуществляет управление двумя термоустойчивыми соленоидами ЭПК с номинальным напряжением 24 В постоянного тока и потребляемой мощностью от 15 до 40 Вт.
Блок управления краном БК-25 [46] содержит реле движения, реле контроля цепи управления, реле повторители положения конечных выключателей, а также диоды для развязки входных цепей управления и для защиты контактов реле движения в цепях управления соленоидами от токов самоиндукции. В управлении краном используются реле движения К1ДО и К3ДЗ, двухобмоточный герконовые реле контроля цепи К1 (А2) и К1 (А3), реле-повторители положений конечных выключателей К2ПО и К4ПЗ. Положение перемычки ХВ1 определяет значение суммарного сопротивления гасящих резисторов (R1, R2, R3) в зависимости от напряжения питания соленоидов в ЭПК и их мощности.
Работа блока БК-25 состоит в следующем: исходное состояние: напряжение питания подано, конечный выключатель SQO замкнут, а SQЗ – разомкнут (кран закрыт), контакты кнопок 1-SB1,2-SB1, 1-SB2, 2-SB2 и реле КV9 – разомкнуты. При этом реле К1 (А2) и К2ПО находятся в сработанном состоянии. Командный импульс напряжением 24 В постоянного тока, может быть подан на вход блока путём замыкания контактов кнопок 1-SB1, 2-SB1. Командный импульс поступает на реле К1ДО, которое при срабатывании удерживается через свой контакт и контакты К2ПО и К3ДЗ. Контактом К1ДО через обмотку II реле К1(А2) и контакт SQO подаётся команда на обмотку соленоида YA1. Этим же контактом К1ДО закорачивается обмотка I реле К1 (А2), но это реле остаётся в сработанном состоянии за счёт тока, протекающего по обмотке II (токовой) реле К1 (А2). По мере движения затвора крана замыкается контакт конечного выключателя SQЗ и срабатывает реле К4ПЗ. В конце движения затвора крана размыкается контакт конечного выключателя SQO, отпускает соленоид YA1, реле К1ДО и К2ПО. Кран открыт.
При закрытии крана контактами кнопок 1-SB2, 2-SB2 или реле КV9 подаётся команда на реле К3ДЗ, которое при срабатывании удерживается через свой контакт и контакты К4ПЗ и К1ДО. Контактом К3ДЗ через обмотку II реле К1 (А3) и контакт SQ3 подаётся команда на обмотку соленоида YA2. Реле К1 (А3) удерживается за счёт тока протекающего по обмотке II при закороченной обмотке I. По мере движения затвора крана замыкается контакт конечного выключателя SQO и срабатывает реле К2ПО. В конце движения затвора крана размыкается контакт выключателя SQЗ, отпускается соленоид YA2, реле К3ДЗ и К4ПЗ. Кран закрыт.
Для защиты трубопровода находящегося под землёй от электрохимической коррозии применяются станции катодной защиты. Контроль параметров СКЗ и потенциала трубопровода осуществляется в настоящее время при помощи применения преобразователя ПНКЗ-2.
ПНКЗ-2 преобразователь напряжения катодной защиты предназначен для преобразования электрических параметров установок защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии в унифицированные электрические сигналы [56].
Принцип действия ПНКЗ-2 иллюстрируется на функциональной схеме устройства (рисунок 2.3). Схема содержит три канала преобразования («аналог-аналог») входных напряжений в унифицированные электрические сигналы 4-20 мА, а также устройство преобразования входных напряжений в цифровую форму («аналог-код»). Съём этого сигнала внешними устройствами производится через порт RS-232 (скорость передачи 9600бит/с).
Рисунок 2.3 – Функциональная схема ПНКЗ – 2
Назначение входных каналов – контроль потенциалов катодной защиты. На каждый из трёх входов устройства подаются пульсирующие напряжения с максимальным средним значением 4 В, соответствующим максимальному значению потенциала установок защиты с амплитудой пульсации 100% от среднего значения, с частотой пульсации 100 Гц.
Структура цифрового сигнала приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Структура цифрового сигнала
Как видно из рисунке., измеренное напряжение по каждому из каналов представляется в цифровой форме последовательностью из 12бит(1.5 байта). Данный цифровой сигнал формируется на выходе устройства с периодом примерно 670 мс. При этом входному напряжению, равному 0, соответствует код 333h, а максимальному — FFFh.
Бит проверки на переполнение устанавливается в лог.-1, когда напряжение на входе меньше нуля, или превышает максимальное значение. Бит проверки наличия сбоев во флэш-памяти устанавливается в лог.1, когда контроллер обнаруживает неисправимую ошибку в коэффициентах коррекции соответствующего канала, хранящихся в энергонезависимой памяти. Уровню «лог. 1» соответствует посылка с полярностью «СТОП» на выходе RS-232.
Выходные цепи 4-20мА рассчитаны на приёмник с входным сопротивлением 250 ? 500 Ом, в котором отрицательные полюса входов могут быть объединены и соединены с проводом «общий». Всё входные цепи — гальванически развязаны между собой, шиной «общий» и выходными цепями.
Питание устройства осуществляется от сети переменного тока 220В, 50 Гц с допустимым разбросом ±20%. Предусмотрен вход для резервного источника питания постоянного тока напряжением 24В.
Мощность, потребляемая устройством
* от сети переменного тока, ВА, не более 7.0
* от резервного источника, Вт, не более 3.5
Для защиты от влияния электромагнитных воздействий (в т. ч. грозовых разрядов) по цепи сетевого питания использованы варистры RV4 и RV6 рассчитанные на напряжения 390В. а также плавкие вставки на 0.25А. Варистор RV4 установлен между проводом питания и защитным заземлением, а RVб — параллельно входам первичной обмотки трансформатора.
Входные цепи защищены гасящими сопротивлениями типа FR25H, а также варисторами с соответствующим напряжением пробоя. Выходные цепи 4–20 мА к аппаратуре телемеханики защищены одноанодными стабилитронами типа BZV85c18V и резисторами R77 и R78. Входные сопротивления каналов не менее 10 МОм
Основная приведенная погрешность — не более 0,5%.
Дополнительная приведенная погрешность (ДПП), вызываемая воздействием изменения сопротивления нагрузки, а также напряжения питания и влажности не превышает 0.25% предела ОПП отдельно от каждой влияющей величины.
Среднее время наработки на отказ, не менее 40000 часов.
Назначенный срок службы, не менее 8 лет.
Рисунок 2.5 – Эскиз устройства (вид сверху при снятой крышке)
Конструктивно устройство выполнено в корпусе из армированного полистирола размером 200Х120Х75мм со съемной верхней крышкой. Класс защищенности — 1Р65. Схема устройства (ЕР5.059.097.Э3) реализована на 2-х печатных платах, расположенных перпендикулярно относительно друг друга. На основной плате установлены клеммы для подключения входных и выходных кабелей. Ввод и вывод кабелей из корпуса устройства производится через герметизирующие сальники. Эскиз устройства (вид сверху, при снятой крышке), поясняющий назначение клемм приведен на рисунке 2.5. Упрощенный рисунок, поясняющий назначение клемм, изображен на шильде, размещенном на внутренней стороне верхней крышки устройства. На боковых сторонах корпуса преобразователя имеются щильды с обозначениями соответствующих входов/выходов устройства. Для установки ПНКЗ-2 на объекте служат две скобы, закрепленные на днище корпуса устройства и имеющие по 2 отверстия под винт М4.
Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре ООО «КИП-Сервис» представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV.
Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см²» (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).
| Единицы | Па | кПа | МПа | кгс/см² | мм рт.ст. | мм вод.ст. | бар |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Па | 1 | 10–3 | 10–6 | 10,197 16 х 10–6 | 0,007 500 62 | 0,101 971 6 | 0,000 01 |
| 1 кПа | 1 000 | 1 | 10–3 | 0,010 197 16 | 7,500 62 | 101,971 6 | 0,01 |
| 1 МПа | 1 000 000 | 1 000 | 1 | 10,197 16 | 7 500,62 | 101 971,6 | 10 |
| 1 кгс/м2 | 9,806 65 | 9,806 65 х 10–3 | 9,806 65 х 10–6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10–6 |
| 1 кгс/см2 | 98 066,5 | 98,066 5 | 0,098 066 5 | 1 | 735,559 | 10 000 | 0,980 665 |
| 1 мм рт.ст. (при 0 °C) | 133,322 4 | 0,133 322 4 | 0,000 133 322 4 | 0,001 359 51 | 1 | 13,595 1 | 0,001 332 24 |
| 1 мм вод.ст. (при 0 °C) | 9,806 65 | 9,807 750 х 10–3 | 9,806 65 х 10–6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10–6 |
| 1 бар | 100 000 | 100 | 0,1 | 1,019 716 | 750,062 | 10 197,16 | 1 |
Условия эксплуатации преобразователей давления
Условия эксплуатации приборов основаны на отличии параметров измеряемой (ИС) и окружающей среды (ОС) рабочих условий от нормальных и стандартных (условий производства, хранения и т.п.), например:
— Диапазон измерения, возможность гидроудараКомпенсируется тех. характеристиками преобразователя (расширенной перегрузочной способностью (допустимой перегрузкой) сенсора) или подавляются применением специальных технических средств — гасителей пульсаций (демпферы, сифонные петлевые импульсные трубки Перкинса и т.п.)).
— Температурные режимы измеряемой Тис и окружающей среды ТосКомпенсируются характеристиками (расширенные температурные диапазоны по климатике — Тос(-50 80С), или высокотемпературным исполнением Тис свыше 150С измерительного блока преобразователя моноблочной или раздельной конструкции),или применением перед преобразователем охладителей (радиаторов), соединительных рукавов мод.-55004 или сифонные петлевых отборных устройств Перкинса).
— Степень пылеводозащиты (код IP)Ingress Protection Rating (англ.) — степень защиты от проникновения, обеспечиваемая оболочкой (корпусом): обычно степень пылеводозащиты преобразователей составляет от IP54, вплоть до IP68 (максимальная защита для полностью погружного исполнения).
— Высокая степень агрессивности ИС и ОС:Компенсируется характеристиками преобразователя (см. специальные нестандартные исполнения: высокотемпературные (до 350°С), виброустойчивые, коррозионностойкие, кислотостойкие, абразивостойкие, гигиенические (для пищевых продуктов) и прочие исполнения) или применением защитно-разделительных устройств (разделители мембранные, рукава соединительные, сосуды (разделительные, конденсационные, уравнительные).— Степень взрывоопасности среды (измеряемой-ИС или окружающей ОС):
При эксплуатации оборудования во взрывоопасных условиях необходимо применять датчики — преобразователи давления, имеющие взрывозащищенное исполнение (Exi, Вн: Exd/Exsd)— Exi — искробезопасная электрическая цепь,— Exd/Exsd (Вн) — взрывонепроницаемая оболочка (включает в себя Exi).
