Технические средства контроля технологических параметров САК — это комплекс технических устройств, которые позволяют определить значения параметров технологического процесса и передать их в ЭВМ для анализа и представления оператору.
Информация о технологических параметрах поступает от датчиков. Подавляющее большинство используемых в производстве. датчиков формируют сигналы в виде электрического напряжения, тока или сопротивления, поэтому технические средства большинства систем контроля предназначены для обработки именно электрических сигналов.
В подразд. 3.1.3 были рассмотрены различия между аналоговыми и дискретными сигналами. Эти сигналы несут разную информацию, и их обработка происходит по-разному, поэтому рассмотрим средства обработки тех и других сигналов отдельно.
Технические средства обработки аналоговых сигналов. Их можно подразделить на пять групп, которые представлены далее в порядке прохождения по ним сигналов на пути от датчиков до ЭВМ.
1. Переходные устройства (ПУ). Они передают сигналы отдатчиков к аппаратуре системы контроля. Дело в том, что датчики, как правило, располагаются непосредственно на технологическом оборудовании, а система контроля располагается обычно там, где находится оператор. Расстояние между ними может достигать сотен и даже тысяч метров.
Для передачи электрических сигналов на эти расстояния используют специальные соединительные провода и кабели, которые вместе с клеммными колодками, кабельными разъемами и другими подобными элементами и составляют группу переходных устройств.
2. Устройства нормализации сигналов (УНС). Эти устройства необходимы для приведения сигналов в нормальное состояние. Пройдя сотни метров по проводам и кабелям, электрические сигналы неизбежно искажаются из-за воздействия внешних электромагнитных полей и неидеальных параметров соединительных линий. Устройства нормализации обеспечивают сглаживание и фильтрацию сигналов, смещение уровня, преобразование тока в напряжение, линеаризацию и другие модификации сигналов, делающие более удобной их дальнейшую обработку.
3. Коммутаторы (К). Это электронные или электромеханические переключатели, позволяющие поочередно подавать сигналы с различных датчиков на измерительные и другие устройства. Коммутаторы должны работать быстро, чтобы даже при большом количестве датчиков суммарное время контроля всех параметров не было слишком большим.
4. Усилители (У). Многие сигналы, поступающие с датчиков, представляют собой электрическое напряжение очень низкого уровня — сотые и даже тысячные доли вольта. Такое маленькое напряжение трудно измерить, особенно если нужно знать значение параметра с большой точностью.
Современные измерительные средства обеспечивают высокую точность измерения напряжения в диапазоне от 0,1 В до нескольких вольт, а тока — в диапазоне от 0,1 мА до нескольких миллиампер. Сигналы более низкого уровня должны быть усилены так, чтобы их значения попали в этот диапазон. Эту функцию выполняют усилители различных типов, имеющие необходимый коэффициент усиления.
Обычно количество усилителей намного меньше, чем количество датчиков, и сигналы от датчиков подаются на усилители поочередно через коммутатор.
5. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Конечной точкой цепочки технических средств, по которой проходят сигналы, является ЭВМ. Однако она оперирует с числами и воспринимает информацию только в числовом виде. Обычно это двоичные числа, состоящие из нулей и единиц, т.е. представляющие собой дво-
Д — датчик
ичный цифровой код. Для того чтобы ЭВМ могла обрабатывать аналоговые сигналы датчиков, эти сигналы должны быть преобразованы в цифровой код, что и делают аналого-цифровые преобразователи.
Согласование работы АЦП, усилителей и коммутатора производит ЭВМ с помощью сигналов синхронизации.
Технические средства обработки дискретных сигналов. Их можно подразделить на три группы, которые также представлены далее в порядке прохождения сигналов к ЭВМ.
1. Переходные устройства. Они выполняют те же задачи, что и при обработке аналоговых сигналов.
2. Устройства нормализации сигналов. Их функции иные, чем у аналогичных устройств обработки аналоговых сигналов. Дискретные сигналы, поступающие от дискретных датчиков, имеют одно из двух значений информативного параметра сигнала — электрического напряжения: его значение может быть либо низким (в частном случае нуль), либо высоким (обычно это напряжение 5 В). Низкий уровень сигнала считают соответствующим логическому нулю (0), а высокий — логической единице (1). Например, сигнал 0 от какого-либо датчика может нести информацию о замкнутом состоянии контактов связанной с этим датчиком электрической цепи, а сигнал 1 от того же датчика означает, что контакты в этой цепи разомкнуты. Или сигнал 0 поступает от датчика при открытом клапане, а сигнал 1 — при закрытом клапане и т.д.
В процессе передачи сигналов по кабелям они могут быть искажены различными внешними воздействиями и уровни сигналов
могут отличаться от 0 и 5 В, но эти искажения не настолько велики, чтобы возникли сомнения в логическом значении сигнала: О или 1. Поэтому устройства нормализации дискретных сигналов -это так называемые пороговые устройства, сравнивающие значения сигналов с некоторым пороговым уровнем. Их задача — четкое различение сигналов 0 и 1. Они формируют выходной сигнал 1 (например, в виде напряжения 5 В на выходе УНС), если входное напряжение выше некоторого порога (например, 4 В), и сигнал 0 (напряжение на выходе УНС равно нулю), если входное напряжение ниже заданного порога (например, 1 В).
Сигналы, поступающие с выходов УНС, являются стандартными и потому совместимыми с устройствами, на которые дискретные сигналы поступают для дальнейшей обработки, — регистрами и счетчиками.
3. Регистры и счетчики. Основная задача технических средств обработки дискретных сигналов заключается в регистрации двоичных дискретных сигналов (типа «включен —выключен», «есть— нет», «открыт —закрыт») и подсчете многократно повторяющихся единичных событий (количества деталей, проходящих на конвейере мимо датчика; количества контейнеров, погруженных в трюм баржи, и т.д.). Далее эта информация поступает в ЭВМ для запоминания, учета, вывода оператору и т.д.
Наиболее естественная форма передачи информации в ЭВМ — в виде двоичных кодов’, т.е. последовательности единиц и нулей. Поэтому средства обработки дискретных сигналов сконструированы так, что они формируют из полученных сигналов двоичные коды. Для этого устройства, регистрирующие одиночные дискретные сигналы, объединяются в регистры, которые получают параллельно сигналы от целой группы дискретных датчиков. Совокупность зарегистрированных сигналов в виде двоичного кода передается из регистра в ЭВМ (рис. 3.3, а).
Подсчет повторяющихся единичных событий производят счетчики, которые выражают результат подсчета количества импульсов в виде двоичного числа, удобного для передачи в ЭВМ (рис. 3.3, б).
Комбинирование рассмотренных ранее технических средств позволяет создавать системы автоматического контроля с разными характеристиками для различных технологических процессов.
Организация технологического контроля производства — это проверка этапов подготовки, изготовления и контроля соблюдения техпроцессов. Контроль осуществляется различными службами, участвующими в технологическом процессе, от рабочего, мастера до ОТК.
Основная задача ОТК:
Основной задачей работников ОТК является обеспечение в пределах функций, прав и ответственности ОТК надёжного, эффективного и своевременного технического контроля качества продукции и её элементов, на соответствие требованиям конструкторской, технологической, нормативной документации и действующим программам обеспечения качества, с конечной целью поставки потребителям продукции, соответствующей установленным требованиям к её качеству.
1. Выполнение контрольных операций по техническому контролю продукции на всех стадиях производственного процесса в соответствии с требованиями производственной и нормативной документации.
2. Выявление несоответствующей продукции в процессе выполнения технологического контроля и испытаний, обеспечение её изоляции, осуществление контроля за действиями с несоответствующей продукцией на всех этажах её существования в пределах предприятия.
3. Оформление, ведение и хранение первичной учётной технической документации по результатам выполненных работниками ОТК операций и процедур контроля качества изготовления продукции и её элементов.
4. Выполнение операций входного контроля качества сырья и материалов, используемых в технологических процессах изготовления продукции предприятия, в соответствии с требованиями нормативной документацией.
5. Согласование технологических процессов, а также отступлений от нормативной документации в части назначения контрольных точек и методов контроля.
6. Выполнение контроля технологической дисциплины и условий производства на рабочих местах на соответствие требованиям действующей производственной и нормативной документации.
7. Участие в проверках, совместно с работниками отдела метрологии, оборудования на технологическую точность.
8. Участие в периодических, типовых и квалификационных испытаниях продукции.
9. Предъявление продукции предприятия представителям государственных надзорных органов и аккредитованных органов по сертификации.
10. Присутствие работника ОТК при инспекторских проверках производственного процесса представителями государственных надзорных органов и аккредитованных органов по сертификации.
11. Представление информации по качеству продукции заинтересованным подразделениям предприятия по установленным и согласованным формам.
Сырьё, материалы, полуфабрикаты проверяются на каждой операции техпроцесса, на соответствие требованиям ГОСТ, так как соответствие свойств готовой продукции предъявляемым требованиям зависит от качества применяемого сырья и материалов, соблюдения технологии утверждённой на предприятии. Контроль технологического процесса является одним из основных слагаемых всего технологического контроля производства.
На основании результатов лабораторных испытаний ОТК выдает заключение о пригодности или непригодности сырья, полуфабрикатов для дальнейшей переработки, а также о качестве готовой продукции.
Организация контроля качества представляет собой систему технических и административных мероприятий, направленных на обеспечение производства продукции, полностью соответствующей требованиям нормативно-технической документации.
Под техническим контролем понимается проверка соблюдения требований, предъявляемых к качеству продукции на всех стадиях ее изготовления, и всех производственных условий, обеспечивающих его. К объектам технического контроля относятся сырье, материалы, полуфабрикаты, детали, сборочные единицы, изделия, оборудование и технологическое оснащение, транспортные средства и технологические процессы.
Под контролем качества понимается проверка соответствия количественных или качественных характеристик свойств продукции или процесса, от которого зависит качество продукции, установленным техническим требованиям.
Объектом контроля может быть продукция или процесс ее создания, хранения, транспортирования, ремонта и соответствующая техническая документация. Объект контроля характеризуется отдельными признаками, которые имеют количественную или качественную характеристики свойств объекта и должны контролироваться. Состав контролируемых признаков зависит от объекта контроля.
Под методом контроля понимаются правила применения определенных принципов и средств контроля. Метод контроля включает: технологию проведения контроля, контролируемые признаки, средства контроля и точность контроля.
Организация контроля исполнения — проверка исполнения решений и мероприятий по качестве производится всем коллективом работающих систематизируются работниками ОТК.
Изготовление продукции стабильного высокого качества возможна только в условиях производства, построенного на прогрессивной технологии. Поэтому система управления качеством труда и продукции на предприятии требует выполнения нижеследующих мероприятий и условий:
— тщательной отработки и корректировки технической документации, гарантирующей выпуск изделий высокого качества;
— разработки и освоения технологических процессов, при выполнении которых обеспечивается производство продукции в строгом соответствии с конструкторской документацией;
— техпроцессы должны включать разработанные операции контроля и предусматривать необходимую оснастку, инструмент и приспособления как для изготовления, так и для контроля качества, при этом в технологическом процессе должно быть предусмотрено технологическое время на выполнение операций контроля (только в серийном и массовом производстве).
Технологический процесс должен быть составлен так, чтобы рабочий, мастер, контролер могли обеспечить его выполнение. Затратив на его изучение минимальное время, как правило, не прибегая к другим технологическим процессам и нормативным документам.
— разработки и внедрения сопроводительной технологической документации, в которой должны фиксироваться данные о проверке качества мастерами и контролерами в соответствии с требованиями чертежей и технологических процессов (операционный, окончательный контроль);
— обеспечение систематической поверки точности используемого измерительного инструмента и контрольно-измерительных приборов, инструмента, оснастки и приспособлений и в случае их неисправности немедленного изъятия из производства;
— обеспечения высокой культуры и надлежащего порядка на производственных участках, в цехах складских помещениях.
— обеспечение производства соответствующими материалами и комплектующими изделиями, предусмотренными технической документации. Замена предусмотренных чертежами материалов и комплектующих изделий другими может производиться только при условии, если она не приводит к ухудшению качества продукции;
— ритмичной работой производства;
— соответствия квалификации производственного персонала уровню требований, предъявляемых к данному труду, к данной продукции.
По характеру воздействия на ход технологического процесса различают средства активного и пассивного контроля.
Средства, применяемые для оценки качества продукции после выполнения соответствующей операции, являются пассивными.
Средства, осуществляющие автоматическое регулирование хода технологического процесса, являются активными.
Для измерениятемпературы используют изменение какого-либо физического свойства тела, однозначно зависящего от его температуры и легко поддающегося измерению. К числу свойств, положенных в основу работы приборов для измерения температуры, относятся: объемное расширение тел, изменение давления вещества в замкнутом объеме, возникновение термоэлектродвижущей силы, изменение электрического сопротивления проводников и полупроводников, интенсивность излучения нагретых тел и др. В зависимости от физических свойств, на которых основано действие приборов для измерения температуры, различают:
1. Термометры расширения, построенные по принципу изменения объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении температуры. Применяются для измерения температуры от –190 до +500 оС.
2. Манометрические термометры, основанные на изменении давления жидкости, газа или пара в замкнутом объеме при изменении температуры. Применяются для измерения температур от –120 до +600 оС.
3. Термоэлектрические пирометры (термопары), принцип действия которых основан на возникновении электродвижущей силы при изменении температуры одного из спаев замкнутой цепи разнородных термоэлектродов. Применяются для измерения температуры от –200 до +2000 оС.
4. термометры сопротивления, основанные на изменении электрического сопротивления проводника или полупроводника при изменении температуры. Применяются для измерения температуры от –200 до +650 оС.
5. Пирометры излучения, работающие по принципу изменения интенсивности излучения нагретых тел в зависимости от изменения температуры. Применяются для измерения температур от +600 до +6000 оС.
Контрольно-измерительные приборы давления. Давление определяется отношением силы, равномерно распределенной по площади и нормальной к ней, к размеру этой площади. В зависимости от измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на:
-манометры – для измерения средних и больших избыточных давлений;
-вакуумметры – для измерения средних и больших разрежений;
-мановакуумметры – для измерения средних и больших давлений иразрежений;
-напоромеры – для измерения малых избыточных давлений;
-тягомеры – для измерения малых разрежений;
-тягонапоромеры – для измерения малых избыточных давлений и разрежений;
-дифманометры – для измерения разности перепада давлений;
-барометры – для измерения атмосферного давления.
По принципу действия различают следующие приборы для измерения давления: жидкостные, пружинные, поршневые, электрические радиоактивные.
Жидкостные приборы. В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается гидростатическим давлением столба рабочей жидкости, в качестве которой применяются ртуть, вода, спирт и др.
Пружинные приборы. Измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т.п.), деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, передается посредством системы рычагов на стрелку или перо прибора.
Поршневые манометры. Давление определяется по значению нагрузки, действующей на поршень определенной площади, перемещаемый в заполненном маслом цилиндре; поршневые манометры имеют высокие классы точности, равные 0,02; 0,05; 0,2.
Электрические приборы. Действие этих приборов основано на измерении электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность и т.п.) некоторых материалов при воздействии на них внешнего давления.
Пьезоэлектрические приборы. В этих приборах используется пьезоэлектрический эффект, заключающийся в возникновении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, турмалина) при приложении к ним силы в определенном направлении.
Радиоактивные приборы. Давление определяется изменением степени ионизации или степени поглощения g-лучей при изменении плотности вещества.
Контрольно-измерительные приборы уровня. Уровнемеры для жидкостей по принципу действия делятся на указательные стекла, поплавковые, гидростатические, электрические и радиоактивные.
Указательные или уровнемерные стекла представляют собой вертикально расположенную стеклянную трубку, в которой жидкость, как в сообщающихся сосудах, устанавливается на той же высоте, что и в аппарате. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах.
Поплавковые уровнемеры. В этих приборах чувствительным элементом является поплавок с меньшим (плавающий) или большим (погружной) удельным весом, чем жидкость. Изменение уровня жидкости в аппарате вызывает перемещение поплавка, которое при помощи системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для отсчета, записи.
Гидростатические уровнемеры служат для измерения гидростатического давления столба жидкости, уровень которой определяется. Различают гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнемеры.
Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на использовании давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости с измеряемым уровнем при изменении последнего.
Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по давлению столба измеряемой жидкости, которое уравновешивается давлением постоянного столба жидкости.
Электрические уровнемеры. Наиболее широко распространены уровнемеры емкостные и омические.
В электрических емкостных уровнемерах чувствительным элементом является конденсатор, обкладки которого располагаются с противоположных сторон вертикальной трубки из диэлектрика, соединенной с аппаратом подобно сообщающимся сосудам. Если одной обкладкой конденсатора является электрод, то другой – стенка аппарата. При изменении уровня жидкости емкость конденсатора, включенного в одно из плеч моста переменного тока, изменяется, и на вход вторичного прибора подается сигнал, пропорциональный величине измеряемого уровня.
Действие электрических омических уровнемеров, применяемых для определения уровня электропроводных жидкостей, основано на измерении сопротивления между электродами соответствующей формы, введенными в жидкость. При этом сопротивление слоя жидкости между электродом и корпусом или между двумя электродами зависит от высоты уровня жидкости в аппарате. Радиоактивные уровнемеры. Измерение уровня жидкости основано на измерении интенсивности поглощения g-частиц при изменении уровня жидкости.
Контрольно-измерительные приборы расхода. Объемным расходом Q называют объемное количество вещества V, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в единицу
Q = V/t, Весовым (массовым) расходом G называется количество вещества G, протекающего через сечение трубопровода в единицу времени t,
G = Vr/t, Объемный расход можно выразить через весовой:
Q = G/r, где r – плотность вещества, кг/м3
Приборы, предназначенные для измерения расхода, называются расходомерами, а измеряющие количество вещества, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в течение отрезка времени, – счетчиками.
По принципу действия расходомеры можно разделить на расходомеры переменного и постоянного перепадов давлений, переменного уровня.
Расходомеры переменного перепада давлений. Действие этих приборов основано на возникновении перепада давлений на установленном внутри трубопровода сужающемся устройстве постоянного сечения. Разность статических давлений до и после сужающегося устройства (перепад давлений), измеряемая дифференциальным манометром, зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.
Расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры). Действие этих приборов основано на перемещении чувствительного элемента (поплавка), установленного в вертикальной конической трубке; через нее снизу подается вещество, расход которого измеряется. При изменении расхода жидкости, газа или пара поплавок перемещается вверх и изменяется проходное отверстие трубки. Высота подъема поплавка функционально связана с расходом. При этом перепад давления на поплавке при перемещении его вдоль оси трубки остается практически постоянным.
Расходомеры переменного уровня. Действие этих приборов основано на изменении высоты уровня жидкости в сосуде при непрерывном поступлении и свободном истечении ее из сосуда.
Существуют и другие виды расходомеров, действие которых основано на некоторых физических закономерностях (изменении электрических параметров, теплоотдачи к потоку, уменьшении интенсивности ультразвука или радиоактивного излучения в зависимости от расхода).
113) Анализаторы взрывоопасных газов и паров. Прибор, определяющий количественный или качественный состав анализируемого вещества на основе измерения параметров, характеризующих его физические или физико-химические свойства, называется анализатором. Для определения взрывоопасности газопаровоздушных сред пользуются газоанализаторами, определяющими концентрацию в воздухе того или иного горючего газа или пара.
— определение концентрации вредных веществ в воздухе;
- На химически опасных производствах;
- При определении утечек в холодильном оборудовании (так называемые фреоновые течеискатели);
- При определении негерметичности газового и вакуумного оборудования (обычно используются гелиевые течеискатели);
- На взрывоопасных и пожароопасных производствах для определения содержания горючих газов в процентах от НКПР;
- В дайвинге для определения состава газовой смеси в баллонах для погружений;
- В подвалах, колодцах, приямках перед проведением огневых работ.
- В медицине, «мультигаз» обеспечивает контроль за концентрациями газов в дыхательном контуре при проведении анестезии.
Термохимические газоанализаторы используются для определения малых концентраций токсических (ядовитых) или взрывчатых газов и паров, например, окиси углерода, метана, водорода, паров бензина и др. в производственных помещениях. Устанавливаются газоанализаторы в наиболее опасных производственных помещениях с точки зрения возможности образования взрывоопасных смесей (компрессорные горючих газов, насосные сжиженных газов, насосные и складские помещения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей). Поэтому отбор проб контролируемого воздуха к датчикам сигнализаторов и газоанализаторов предусматривается в местах наиболее вероятного выделения и скопления газов и паров в зависимости от их свойств, количества, а также конструктивных особенностей технологического оборудования.
Электрохимические газоанализаторыпозволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ.
Фотоколориметрические газоанализаторы, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях — сероводорода, окислов азота и тому подобных.
Хроматографические газоанализаторынаиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов.
Стационарные газоанализаторы используются для точного определения количества содержания газов в воздухе и их процентного соотношения. Газоанализаторы стационарные используются в промышленности для контроля качества производства или определенного процесса, а так же с целью мониторинга содержания опасных газов, высокая концентрация которых может вызвать, отравление или пожар. Газоанализаторы стационарные достаточно габаритны и тяжелы, но этот недостаток они компенсируют высокой точностью измерений и своей оптимальностью.
В помещениях компрессорных датчик сигнализатора устанавливается у каждого компрессорного агрегата в районе возможных источников утечек перекачиваемой среды (сальники, лабиринтные уплотнения и т.д.) на расстоянии не более 1 м (по горизонтали) от них.
В помещениях насосных сжиженных газов монтируется один датчик сигнализатора довзрывных концентраций на насос или группу насосов при условии, если расстояние от датчика до наиболее удаленного места возможных утечек в этой группе насосов не превышает 3 м (по горизонтали).
В помещениях насосных легковоспламеняющихся жидкостей, а также в других взрывоопасных помещениях предусматривается одно пробоотборное устройство сигнализатора довзрывных концентраций на группу насосов, аппаратов или другого оборудования, при этом расстояние от пробоотборного устройства до наиболее удаленной точки возможных утечек в этой группе насосов, аппаратов или другого оборудования не должно превышать 4 м (по горизонтали).
В заглубленных помещениях насосных сточных вод, оборотного водоснабжения и др., куда возможно затекание взрывоопасных газов и паров извне, а также складских помещениях при хранении в них ЛВЖ и горючих газов устанавливается по одному пробоотборному устройству на каждые 100 м2 площади помещения, но не менее одного датчика на помещение.
При размещении датчика на промышленной территории ОТУ необходимо соблюдать следующие требования:
1. Размещать датчики только на той части площади открытой установки, где расположено оборудование с взрывопожароопасными продуктами.
2. Ближайшие датчики не должны удаляться более чем на 6 м от внешнего периметра открытой установки в сторону расположения на ней оборудования.
3. Датчики сигнализаторов следует располагать на высоте 0,5 – 1 м от нулевой отметки.
4. На многоярусных открытых этажерках датчики устанавливаются только на нулевой отметке.
5. По периметру наружной установки, обращенному к печам, должно быть установлено не менее одного датчика на печь, при этом датчики сигнализаторов устанавливаются против каждой стороны печи, обращенной к открытой установке.
6. Расстояние от места расположения датчиков сигнализаторов до печей должно быть не менее 15 м.
7. В открытых компрессорных горючих газов, насосных сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидкостей, насосов, рассредоточенных по установке датчики сигнализаторов до взрывных концентраций устанавливаются аналогично датчикам в компрессорных и насосных.
Манометры с упругим чувствительным элементом
Они содержат чувствительные элементы, которые упруго меняют свою форму
под воздействием давления
Общий вид платинового термометра
сопротивления (а) и его чувствительный
элемент (б):
1 — стальной чехол;
2 — чувствительный элемент;
3 — штуцер для установки термометра;
4 — головка для присоединения
термометра к электроизмерительному
прибору;
5 — слюдяной каркас;
6 — бифилярная обмотка платиновой
проволоки;
7 — серебряная лента;
8 — слюдяная накладка;
9 — серебряные выводы.
Условно графические обозначения элементов автоматики
(ГОСТ 21.404-85 Автоматизация технологических процессов.
Обозначения условные приборов и средств автоматизации)
ПАР
Н
TIRCA
TE
1-2
1-1
TI
TI
1-1
1-1
НЕФТЬ
PA
4-1
L
КОНДЕНСАТ
Принципиальная схема нагрева нефти паром в теплообменнике
Использование биметаллических датчиков в пожарных извещателях
Рабочая часть такого реле представляет собой биметаллическую
пластину, состоящую из двух металлов с разными температурными
коэффициентами линейного расширения.
Внешний вид теплового
пожарного извещателя
Тепловые датчики с легкоплавким замком (а)
и с биметаллической пластиной (б)
1 — основание; 2 — защитное устройство; 3 чувствительный элемент
Измерение расхода
Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через
данное сечение трубопровода в единицу времени. Массовый расход
измеряется в кг/с, объемный — в м3/с.
Q = V / t.
где: V – объем вещества
t – время прохождения
Прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение
трубопровода в единицу времени, называется расходомером. Если прибор
имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного
измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком.
Преимущества термометров сопротивления
• Высокая точность измерений (обычно около 0,1 C)
• Высокая надёжность при использовании 4-х
проводной схемы измерений
Недостатки термометров сопротивления
• Низкий диапазон измерений
• Не могут измерять высоких температур (по
сравнению с термопарами)
Термометры сопротивления
Относительное изменение
электрического сопротивления
платины и меди в зависимости от
температуры
Датчики-реле уровня
В отличие от уровнемеров, датчики уровня показывают граничные значения
уровней (максимальный уровень, минимальный уровень, аварийный уровень и
др).
1. Назначение, принцип работы приборов контроля параметров
температуры, давления.
Существует два принципиальных метода измерения температуры:
— контактный, когда термочувствительный элемент находится в
непосредственном контакте со средой или телом, температуру которых
надо измерить;
— бесконтактный, при котором не требуется непосредственного контакта
измерителя с объектом измерения температуры
Визуальные уровнемеры
К технологическому аппарату 1 через запорные вентили 2 подсоединено
указательное стекло (трубка 3).
Преимущества термопар
• Большой температурный диапазон измерения
• Измерение высоких температур до 1800—2200 °С
Недостатки
• Точность более 1 °С трудно достижима, необходимо
использовать термометры сопротивления.
• На показания влияет температура свободных концов,
на которую необходимо вносить поправку.
Биметаллические устройства
Биметаллические устройства — используют в качестве датчиков-реле.
Чувствительный элемент данных устройств – сваренные по всей длине
(плоскости А) две металлические пластины 1 и 2 с различными коэффициентами
линейного расширения (инвар-латунь, инвар-медь)
Устройство биметаллического датчика
температуры
Стрелочный
термометр
с
биметаллическим чувствительным
элементом
Поплавковые уровнемеры
Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, который связан с поплавком гибким
тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза относительно
шкалы 4.
Термоэлектрические термометры – термопары
Схема термоэлектрического
термометра
Внешний вид термопары
• Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в
любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра
гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во
многих процессах учета расхода жидкостей.
• Приборы контроля давления, расхода и уровня нашли широкое применение в
области пожарной безопасности.
Задание на самоподготовку:
1. Основы теории измерения (виды и методы измерения, погрешности
измерения, единицы измерения).
2. Условно графические обозначения элементов автоматики.
Пример управления технологическим процессом
Выводы
Приборы контроля параметров технологических
процессов являются важнейшим элементом системы
автоматического управления и представляют собой
широкий спектр инженерного оборудования.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Бабуров В.П., Бабурин В.В., Фомин В.И. Автоматические установки
пожаротушения. — М.:Пожнаука,2009.
2. Комельков В.А., Сергеев Е.В., Еловский В.С., Волков А.В., Основы
производственной автоматики. Методические рекомендации для проведения
практических занятий. – Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2009.
Методы измерения расхода
Метод переменного перепада давления – является самым распространенным
и изученным методом измерения расхода жидкости, пара и газа.
I — I — сечение потока до искажения формы.
II — II — сечение в месте максимального сужения.
Рп — потери давления на трение и завихрения.
Разность давлений Р1 — Р2 зависит от
расхода среды, протекающей через трубопровод.
Выводы по 1 вопросу
• Измерение температуры является сложным
физическим процессом и требует
специальных методик и приборов.
• Приборы контроля температуры нашли
широкое применение в промышленности и
технике и представляют широкий класс
приборов используемых в автоматических
устройствах.
1.Федеральный закон №123 от 22.07.08 «Технический регламент о требованиях
пожарной безопасности».
2. ПРАВИЛА ПРОТИВОПОЖАРНОГО РЕЖИМА в Российской Федерации
3. ГОСТ Р 53325 -2009 Техника пожарная. Технические средства пожарной
автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний
4. ГОСТ 12.3.046-91. Установки пожаротушения автоматические. Общие
технические требования.
5. СП 5.13130.2009 Установки пожарной сигнализации и пожаротушения
автоматические. Нормы и правила проектирования.
6. СП 3.13130.2009 Система оповещения и управления эвакуацией людей при
пожаре. Требования пожарной безопасности.
Методы измерения расхода
Расходометры постоянного перепада давления – к ним относятся
гидродинамические, поршневые, поплавковые, ротаметрические
расходомеры.
Наиболее распространенными приборами группы расходомеров постоянного
перепада давления являются ротаметры, которые имеют ряд преимуществ
перед расходометрами переменного перепада давления:
а) потери Рп незначительны и не зависят от расхода;
б) имеют большой диапазон измерения и позволяют измерять малые
расходы.
Принципиальная схема расходомеров: а — индукционного; б — ультразвукового
Автоматическое управление – это управление технологическим
процессом с использованием средств и элементов контроля и
автоматики, вычислительной техники и управляемых ими
исполнительных устройств без участия человека.
Автоматизированное управление – это управление с
использованием средств и элементов контроля и автоматики,
вычислительной техники и управляемых ими исполнительных
устройств при непосредственном участии человека.
Схема
с уравновешенным мостом;
Измерение уровня
Уровень вещества — высота поверхности вещества, отсчитываемая
относительно некоторой постоянной плоскости сравнения
Уровнемер — прибор, предназначенный для определения уровня
содержимого в открытых и закрытых резервуарах, хранилищах и так далее.
Уровнемеры
так
же
называют
датчиками/сигнализаторами
уровня,
преобразователями уровня. Главное отличие уровнемера от сигнализатора
уровня — это возможность измерять градации уровня, а не только его
граничные значения.
Приборы и системы производственной автоматики, осуществляя
контроль и управление технологическими процессами, решают
одновременно и ряд задач автоматической взрывопожарной защиты:
— предупреждение аварий, взрывов и пожаров за счет поддержания объекта управления в устойчивом состоянии;
— диагностирование состояний технологического оборудования и коммуникаций;
— прогнозирование взрывопожароопасных состояний технологического
процесса;
-обнаружение неустойчивых состояний управляемого объекта;
-противоаварийная защита технологических процессов;
— обеспечение оператора информацией о состоянии технологического
процесса;
— обеспечение съема и хранения информации о состоянии технологического процесса.
Лекция по учебной дисциплине
«Производственная и пожарная автоматика»
Тема 1 Приборы контроля параметров технологических процессов
Занятие 1.1 Принципы работы и характеристики основных приборов
контроля параметров технологических процессов.
Приборы контроля давления, расхода и уровня
ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ
Давле́ние (P) — физическая величина, равная силе , действующей на единицу
площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
Измерение давления является одним из самых главных видов измерений
в любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра
гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих
процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и
дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах.
Для измерения давления используют: датчики давления, манометры,
вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры.
Цель занятия:
1. Изучить основные термины дисциплины, основы теории измерения.
2. Изучить типы, устройство и принцип работы приборов контроля
параметров технологических процессов.
Изучаемые вопросы:
Общие понятия дисциплины.
1. Назначение, принцип работы приборов контроля параметров
температуры, давления.
2.Назначение, принцип работы приборов контроля параметров расхода,
уровня.
Общие понятия дисциплины.
Автоматика — называется отрасль науки и техники, охватывающая
теорию автоматического управления, принципы построения
автоматических систем и образующих их технических средств.
Технологический процесс – совокупность физико-химических
превращений веществ и изменений значений параметров
материальных сред, целенаправленно проводимых в аппарате
(системе взаимосвязанных аппаратов, агрегатов, машине и т.д.).
Технологический объект управления (ТОУ). Совокупность
технологического оборудования и реализованного на нем по
соответствующим регламентам (режимам) технологического
процесса.
Электроконтактный манометр
В системах автоматики применяются электроконтактактные манометры
Общий вид
Электрическая схема электроконтактного
манометра.
1 — стрелка, 2 — шкала, 3 — зажимы
выводов, связанные с неподвижными
контактами и стрелкой, 4 — контакты
подвижные
Жидкостные термометры
Основные типы лабораторных
жидкостных термометров:
а – палочный;
б – шкальный;
в – метастатический Бекмана;
г –электрический термоконтактор с
неподвижным контактом;
д – электрический термометр с
подвижным контактом
В состав схемы управления технологическим процессом могут
входит следующие группы:
— контрольно-измерительные приборы (КИП);
— приборы, устройства и системы автоматического регулирования
(САР);
— устройства и системы противоаварийной автоматической защиты
(СПАЗ);
автоматические блокировки;
— автоматические и автоматизированные системы управления (АСУ,
АСУТП)
