Функциональная схема автомати­зации подачи топлива. в печь

ТЕ – датчик измерения температуры;

TIR – Измерительный прибор с регулятором температуры;

М – исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом на случай его аварийного отключения питания;

1 – регулирующий клапан;

Далее мы рассмотрим  приборы при помощи, которых возможно контролировать и регулировать подачу топлива в печь.

Измерительный прибор – это измерительное средство, предназначенное  для выработки измерительной информации, доступной для непосредственного наблюдения. Измерительные приборы различаются типом выходной информации: 1) приборы с аналоговой (непрерывной) выходной информацией, в которых, чаще всего, для считывания показаний применяются стрелочные индикаторы; 2) приборы с цифровой  выходной информацией, для которых показания, как правило, считываются в цифровой форме, например, со светодиодных индикаторов. Измерительные приборы бывают показывающими, регистрирующими или комбинированными.

Датчики – это измерительные преобразователи с выходной информацией в виде аналогового электрического сигнала. Датчики, как правило, входят в состав контрольно – измерительных приборов и систем автоматики. Иногда датчики включаются в единый конструктивный узел – измерительный регулятор, на который возлагаются задачи регулирования.

Датчики физических величин, которые выпускаются специализированными фирмами, как правило, подвергаются унификации по целому ряду параметров: по источникам питания; по форме и размерам монтажных плат, каркасов, панелей, пультов, конструкций корпусов, оснований и присоединительных узлов, по видам исполнений – пыле- и влагозащитном, герметичном, виброустойчивом и т.д.

Микропроцессорные датчики – это измерительные преобразователи с выходной информацией в виде цифрового кода. Микропроцессорные датчики состоят: 1) из аналоговой части, преобразующей измеряемую физическую величину в электрический сигнал, 2) из микропроцессорной части, состоящей из блока АЦП, микропроцессорного блока, блока памяти и блока управления. Микропроцессорная  часть представляет собой, фактически, микро ЭВМ, реализованную в виде микросхемы. Наличие микро ЭВМ, даже с ограниченными арифметическими возможностями и памятью, позволяет реализовать функции интеллектуальных датчиков, осуществляющих предварительную обработку информации и управление процессом измерения.

Для обеспечения удобств сопряжения микропроцессорных датчиков с ЭВМ или локальной вычислительной сетью выходные цифровые коды от указанных датчиков нормируются соответствующим образом. Взаимная передача цифровой  информации между системой микропроцессорных датчиков и ЭВМ через локальную сеть реализуется на основе протоколов обмена. Цифровые сигналы, посылаемые от ЭВМ к датчикам или наоборот, формируются на основе определенных протоколом правил, которые позволяют декодировать (кодировать) принятую (посланную) информацию.

Датчики (сенсоры) на интегральных схемах - это измерительные преобразователи, реализованные в виде специальных интегральных схем. Конструкции  указанных датчиков обязательно содержат аналоговую часть; параметры электронных компонент аналоговой части оказываются зависящими

Компьютерные измерительные системы – представляют собой системы, состоящие из ЭВМ, набора измерительных средств, электронных схем ввода аналоговых измерительных сигналов в ЭВМ и вывода цифровых сигналов из ЭВМ для передачи управляющих сигналов в измерительные средства. Применение ЭВМ позволяет эффективно решать задачи управления измерительными средствами, задачи обработки результатов измерений, задачи отображения измерительной информации на мониторе, задачи выбора информации, полученной от нескольких измерительных средств.

2.2 КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Контрольно-измерительные приборы можно классифицировать по следующим основным признакам: по роду измеряемой величины, способу получения информации, метрологическому назначению, расположению.

По роду измеряемой величины различают приборы для измерения температуры, давления, количества и расхода, уровня, состава, состояния вещества.

По способу получения информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, сигнализирующие, компарирующие, регулирующие.

Показывающие приборы дают возможность наблюдателю получать значение измеряемой величины в момент измерения на отсчетном устройстве (шкале с цифровым указателем). Значительное распространение получили шкаловые отсчетные устройства, основными элементами которых являются шкала и указатель. Шкалы делятся на одно- и двусторонние. В-первых нулевая отметка совпадает с началом или концом шкалы, во-вторых, отметки расположены по обе стороны от нуля.

Наряду со шкаловыми отсчетными устройствами применяются цифровые отсчетные устройства, позволяющие получать результат измерений в виде числового значения измеряемой величины. Они значительно снижают количество грубых ошибок при считывании и ускоряют отсчет показаний приборов.

Показывающие приборы составляют наиболее многочисленную группу приборов, получивших широкое распространение в технологических измерениях параметров процессов пищевых производств.

Регистрирующие приборы служат для автоматической записи результатов измерения на специальной бумажной ленте или диске (диаграммах). Запись на диаграмме производится пером в виде непрерывной линии или периодически печатающим механизмом и показывает изменение к

Регистрирующие приборы имеют особо важное значение для таких измерений, где необходимо знать изменение контролируемого параметра в течение всего процесса, например температуру теплоносителя при дистилляции.

Сигнализирующие приборы имеют специальные устройства для включения звуковой или световой сигнализации, когда измеряемая величина достигает значения, вызывающего нарушение заданных технологических параметров.

Суммирующие приборы показывают суммарное значение величины за весь промежуток времени. В этих приборах счетчики встраиваются в один корпус с показывающим или самопишущим прибором и имеют с ним одну общую измерительную систему.

Компарирующие приборы служат для сравнения измеряемой величины с соответствующими мерами. Примером могут служить рычажные весы с гирями.

Регулирующие приборы снабжены устройствами для автоматического регулирования по значениям измеряемой величины.

По метрологическому назначению приборы делятся на рабочие, образцовые и эталонные.

Рабочие приборы подразделяются на технические и лабораторные. Первые предназначены для практических целей измерения, при этом определенная их точность гарантируется заводом-изготовителем. Поправки в их показания обычно не вносятся. Лабораторные отличаются большей точностью, так как в них учитываются ошибки измерения. Они более совершенны по конструкции. Лабораторные приборы используются для поверки технических приборов и контроля продукции.

3. ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ

3.1 ОПИСАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ПРИБОРА (ТХК – 529)

Термометры термоэлектрические ТХК-529 предназначены для измерения температуры от 0 до 400 ⁰ С.

Те

Технические данные:

Градуировка — ХК ГОСТ 3044-61.

Показатель тепловой инерции при коэффициенте теплоотдачи практически равном бесконечности не более 5 с для ТХК-529. Сопротивление термоэлектродов - не более 3,6 Ом. Рабочие концы термометров не изолированы от арматуры.

Материал защитной арматуры — сталь Х18Н10Т или сталь 0Х13.

Длина компенсационного провода 2 м. Термометры нормально работают при воздействии на них вибрации с виброускорением 1,5 g в диа­пазоне частот от 5 до 80 Гц. Масса термометров не более 0,21 кг.

Устройство и работа термометров:

Каждый термометр представляет собой два тер­моэлектрода, один из которых положительный (хромелевый), другой — отрицательный (копелевый), сваренных на одном (рабочем) конце. Тер­моэлектроды изолированы друг от друга и поме­щены в защитную арматуру. Свободные концы термоэлектродов припаяны к жилам компенсаци­онного провода.

 Измерение температуры с помощью термометра основано на возникновении в его цепи термоэлек­тродвижущей силы (Т.Э.Д.С.) при помещении рабочего конца в измерительную среду. Т.Э.Д.С., соответствующая разности температур рабочего и свободных концов термометра, фиксируется вто­ричным прибором, градуированным в ⁰С.

3.2 Прибор ДИСК-250

Показывающий и регистрирующий прибор ДИСК-250 предназначен для измерения и регистрации силы (только ДИСК-250) и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные сигналы.

В основу работы прибора ДИСК-250 положен принцип электромеханического следящего уравновешивания. Входной сигнал от датчика предварительно усиливается и лишь после этого производится уравновешивание его сигналом компенсирующего элемента (реохорда).

Затем входной сигнал поступает на усилитель входного сигнала с жесткой отрицательной обратной связью, где сигнал нормализуется по верхнему пределу измерения. Таким образом, с выхода усилителя входного сигнала снимается сигнал, нормализованный по нижнему и верхнему пределам измерений. Сигнал с реохорда, преобразованный усилителем реохорда в напряжение, изменяющееся от плюс 0,5 до плюс 8,5 вольт, сравнивается на входе усилителя небаланса  с сигналом усилителя входного сигнала.

Работа прибора происходит следующим образом. При изменении значения измеряемого параметра на входе усилителя небаланса появляется сигнал разбаланса, который усиливается этим усилителем и управляет работой двигателя, который, в свою очередь, перемещает движок реохорда  до тех пор, пока сигнал с усилителя реохорда не станет равным (по абсолютной величине) сигналу с усилителя входного сигнала. Таким образом, каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение движка реохорда и связанного с ним указателя прибора.

Сигнал с предварительного усилителя поступает на устройство

преобразования входного сигнала в выходной электрический унифицированный сигнал от 4 до 20 mA, а в приборах с ПИ-регулирующим устройством — и на пропо

Сигнал с усилителя входного сигнала поступает на входы усилителей выходных устройств РН, РВ, СИ, СВ, где РН, РВ — трехпозиционное регулирующее устройство с зада­нием уставок на регулирование «меньше» и «больше», а СН, СВ — трехпозиционное сигнализирующее устройство с заданием уставок по сигнализации «меньше» и «больше».

Питание всех функциональных узлов осуществляется от источника стабилизированного напряжения.

Классификация прибора ДИСК-250:

1)     по роду измеряемого параметра как измеритель электрических величин (тока);

2)     по методу определения значения  измеряемой величины – сравнение;

3)     по принципу действия – электрический;

4)     по способу образования показаний – аналоговый, показывающий, самопишущий, регулирующий;

5)     по дистанционному признаку – местный, с дистанционной передачей сигнала регулирования;

6)     по метрологическому назначению – промышленный;

7)     по точности – класс точности 0,5 процентов.

3.3  ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИОНЕРА (ЭПП – 63)

Позиционеры электропневматические ЭПП, ЭПП-Ех, (а дальнейшем - позиционеры) предназначены для уменьшения рассогласования хода и повышения быстродействия поршневых пневматических исполнительных механизмов двустороннего действия и мембранных пневматических исполнительных механизмов одно и двустороннего действия путем введения жесткой обратной- связи по положению выходного звена исполнительного механизма.

Область применения - системы автоматического регулирования или дис­танционного управления технологическими процессами в н

Для установки во взрывоопасных зонах позиционеры ЭПП-Ех, ЭПП-Ех-"Ор" должны работать в комплекте с барьером искроэащиты пассивным БИП (в даль­нейшем - барьер БИП), обеспечивающим искробезопасность входной цепи и устанавливаемым вне взрывоопасной зоны.

Позиционеры ЭПП-Ех, ЭПП-Ех-"Ор" имеют уровень взрывозащиты особовзрывобезопасный с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая. цепь и маркировку взрывозащиты «0ЕхiaIICT6» в комплекте с БИП", соответ­ствуют требованиям ГОСТ 2.2785-78 и предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно требованиям главы 7.3 ПУЭ и других нормативных документов, определяющих применение электрооборудования во взрывоопасных зонах.

Позиционеры не имеют самостоятельного применения, являются комплек­тующими изделиями для исполнительных механизмов.

Основные технические данные и характеристики:

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока:

для барьера БИП - 0-5; 0-20; 4-20 mA;

для позиционера - 0-5; 0-20; 4-20 mА;

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока, поступающего от искробезопасных выходов барьера БИП 0-5; 0-20; 4-20 mA.

Входное сопротивление в зависимости от диапазона изменения входного сигнала, на более;

580±30 Ом - для диапазона входного сигнала 0-5 mA;

115±15 Ом - для диапазонов входных -сигналов 0-20; 4-20 mА.

Давление воздуха питания 250, 400, 600, 630 кРа.

Допускаемое отклонение давления воздуха питания от номинального значения 10 %

Позиционеры- обеспечивают условный ход исполнительного механиз­ма, соответствующий ряду 10; 16; 25; 40; 60, 100 мм.

Класс точности 1,0.

Предел допускаемой основной погрешности, выраженной в процен­тах от величины условного хода, не должен превышать ± 1,0 %.

Гистерезис - 1 %,

Порог чувствительности не более 0,1 % диапазона изменения входного сигнала.

Расход воздуха питания в у становившемся, режима. не более

Максимальный расход воздуха - на выходе позиционера в переход­ном режиме при давлении воздуха питания 400 кРа - 18 м³/ч

Устройство и работа позиционера.

Принцип действия.

Магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку , взаимодействуяс полем постоянного магнита, развивает усилие прямо пропорциональное —величине входного сигнала. Под действием этого усилия в позиционере одностороннего действия рычаг , перемещаясь относительно опоры , изменяет зазор между соплом  и заслонкой , что приводит к изменению давления в управляющей камере А пневматического усилителя . На выходе пневматического усилителя формируется  усиленный по мо

В позиционере двустороннего действия рычаг  закрывает сопло  и открывает сопло , в результате чего давление в управляющей камере А пневматического усилителя 16 увеличивается, а в пневматической камере усилителя  - уменьшается.

Давление в полостях включают пневматические усилители таким обра­зом, что линия "I" от исполнительного механизма сообщается с линией питания, а линия "2'— с атмосферой.

В результате перепада давлений в линиях "1" и "2" выходной элемент  исполнительного механизма совершает ход и посредством кулачка  и коромысла  изменяет усилие пружины обратной связи  до тех пор, пока вновь не будет достигнуто равновесие на рычаге .

Таким образом, новому значению входного сигнала соответствует новое положение выходного элемента исполнительного механизма II. Настройка начала хода осуществляется вращением винта , диапазона - пере­мещением ползуна  по пазу коромысла.

Дроссель  служит для изменения коэффициента  усиления позицио­нера, дроссель  — для изменения величины расхода воздуха на выходе позиционера (подача воздуха на исполнительный механизм), а также для устранения автоколебаний выходного звана исполнительного механизма.

3.4 ОПИСАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА (ПОУ–7)

Принцип действия ИУ заключается в компенсации уси­лий, пропорциональных входному пневматическому сигналу и перемещению затвора, развиваемых соответственно:

б) в ИУ с позиционером чувствительным элементом и пружиной обратной связи позиционера.

Действие ИУ основано на изменении гидравлического со­противления регулирующего органа за счет   изменения его проходного сечения в зависимости от перемещения затвора.

На показаны ИУ типа ПОУ-7 исполнения «10 НО» (нормально-открытое, МИМ без дополнительных блоков) и «10 НЗ» (нормально-закрытое, МИМ без   дополнительных блоков).

ИУ состоит из регулирующего органа и пневматичес­кого мембранно-пружинного исполнительного механизма.

Вид действия ИУ определяется исполнительным механиз­мом.

В «нормально-открытых» («НО») ИУ   устанавливается МИМ прямого действия, а в «нормально-закрытых» («НЗ») ИУ устанавливается МИМ обратного действия.

Регулирующий орган состоит из следующих основных частей: корпуса ; обоймы , в которой уста­навливается направляющая втулка с помещенными в ней седлом  и затвором; крышки .

Уплотнение обоймы с корпусом осуществляется при помо­щи спирально-навитой прокладки, а седла и крышки при помощи паронитовых прокладок.

Перемещение затвора осуществляется исполнительным механизмом, шток которого жестко связан с затвором соединительной гайкой.

В обойме расположен сальник, у которого в ИУ  типов ПОУ-7,- ПОУ-8, ПОУ-10, ПОУ-11 фторопластовые уплотня­ющие кольца поджаты  пружиной , а в ИУ типов ПОУ-9 и ПОУ-12 уплотняющие кольца изготов­лены из асбестовой набивки марки АПС, смазка асбестового сальника осуществляется лубрикатором.

Пневматический мембранно-пружинный исполнительный механизм преобразует изменение входного пневматического сигнала в перемещение штока (выходного звена). При отсут­ствии сжатого воздуха в рабочей полости пружина переме­щает шток в крайнее положение: верхнее в ИУ «НО» или нижнее в ИУ «НЗ». При подаче в рабочую полость сжатого воздуха усилие, развиваемое на мембране, сжимает пружину и перемещает шток. Величина перемещения пропорциональ­на изменению входного сигнала.

Позиционер предназначается для обеспечения точности и увеличения перестановочного усилия.

Боковой или верхний дублер предназначается для управ­ления ИУ в случае отказа пневматической системы.

Лубрикатор предназначается  для подачи смазки в сальниковую камеру, подача смазки осуществляет­ся следующим образом:

а) при закрытом вентиле  вывертывается болт  и запол­няется рабочая полость корпуса 3 консистентной смазкой. Затем завертывают болт  примерно на 4—5 оборотов;

б) открывают вентиль . Вращением  болта подают смазку в сальниковую камеру;

4. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

4

Метрология- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (см. РМГ 29-99).

Метрология как наука об измерениях подразделяется на теоретическую, практическую и законодательную.

Теоретическая метрология - раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии.

Законодательная метрология - раздел метрологии, предметом которого являются установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.

Практическая метрология - раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Физическая величина -  одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого из них.

Измерением физических величин, методами и средствами обеспечения их единства, а также способами достижения требуемой точности занимается метрология.

В теории измерений вводятся понятия истинного измеренного и действительного значений физической  величины. Нахождение истинного значения измеряемой физической величины является центральной проблемой метрологии. Стандарт определяет истинное значение как значение физической величины, которое отражало бы идеальным образом в качественном  и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Действительное значение - значение физической величины, найденное экспериментальным путём и настолько приближающееся к истинному, что может быть использовано вместо него. Измеренным значением называют результат измерения.

 Измерение выполняют опытным путем с помощью технических средств. В результате измерения получают значение физической величины

                                 X=n[x],  или   n=X/[x],

где  X  - значение величины, отсчитанное по отсчётному устройству средства измерения или числовое значение физической величины в принятых единицах;

  [x]- единица физической величины, n-число (количество единиц ф.в.).

 При проведении измерений оценивается лишь одна физическая величина, например, масса, длина, плотность, температура, цвет и т. д.

По виду измеряемой величины различают следующие измерения:

- механические, охватывающие измерения массы, силы, скорости (линейной и угловой), частоты вращения, ускорения, момента вращения, давления, механического напряжения, расхода протекающего вещества, уровня

- тепловые, включающие измерения температуры, её градиентов, тепловых потоков и т.д.;

- линейно-угловые, включающие измерения линейных размеров, углов, дуг и т.д.;

- электрические, охватывающие измерения силы тока, напряжения, мощности, энергии, сдвига фаз, сопротивления и т. п.; разновидностью электрических являются радиотехнические измерения, относящиеся к области высоких частот;

- виброакустические, включающие в себя измерения уровней виброускорений и воздушного шума;

- физико-химические измерения состава и свойств веществ и смесей веществ; сюда относятся  определение содержания газов в смесях, анализ жидких растворов, содержание влаги в газах и жидкостях и т. п.

В данную классификацию не вошли многие другие измерения, редко встречающиеся на практике.

В сущности, всякое измерение есть процедура сравнения какого-либо свойства, характеризующего рассматриваемый объект, с некоторой единицей этого свойства, принятой в качестве эталона. Эталон - средство измерения, официально утвержденный и обеспечивающий воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины. Шкала физической величины – упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерения данной величины.  Существуют следующие виды шкал:

1-     шкала наименований, в которой цифры используются только как специфические имена, поэтому с ними нельзя производить никаких арифметических действий;

2-     шкала порядка представляет собой упорядоченный ряд количественных оценок свойства или состояния объекта в порядке убывания или возрастания значения оценки. Как правило, система таких оценок является экспертной (бальной), а процедура их упорядочения называется ранжированием;

3-     шкала интервалов строится в сравнении с неким эталонным значением измеряемого свойства, например, температуры тела, причем за единицу шкалы принимается 1/100 интервала между положениями ртутного столбика в стеклянной трубке, помещенной сначала в тающий лед, а затем в кипящую воду (шкала Цельсия).

4-     шкала отношений представляет собой интервальную шкалу с естественным началом. Если, например, за начало температурной шкалы принять абсолютный нуль, то по такой шкале можно отсчитывать абсолютное значение температуры и определять не только то, на сколько градусов температура одного тела больше температуры другого тела, но и во сколько раз по правилу T1/T2=n.

4.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ.