Подбор термопарной проволоки
Проволока для термопар изготавливается в соответствии со стандартом на
допуска для термопар различных типов и классов. Куски проволоки, взятые
из одного сертифицированного мотка, обычно имеют более близкое
совпадение в значениях ТЭДС, чем куски из разных мотков, хотя абсолютное
отклонение от номинальной ТЭДС может быть значительным. Если
термопара изготавливается с целью получения большей точности, чем
установлена стандартом, необходима проверка на термоэлектрическую
неоднородность термоэлектродов и последующие меры для снижения
вероятности возникновения неоднородности.
Измерение сопротивления термопары
Внезапное изменение сопротивления термопарной цепи является индикатором неполадок в работе. Если мы непрерывно будем регистрировать и проводить электронную запись сопротивления проводов каждой термопары во времени, то при внезапном изменении сопротивления, мы немедленно получим сигнал, который может быть индикатором разрыва, шунтирования изоляцией, влияния вибраций и других возможных нарушений. Так, если термопара, походящая через высокотемпературную зону и имеющая спай в более холодной зоне стала внезапно показывать 1200 °С вместо 300 °С, это может означать либо опасное повышение температуры зоны, либо выход термопары из строя и замыкание в месте повышенной температуры. Тестирование сопротивления поможет выявить причину. Сопротивление термоэлектродов изменяется с температурой, но если оно изменилось скачком, то это означает непредвиденное замыкание или разрыв. Нужно иметь ввиду, что когда термопара генерирует напряжение, то оно может вызвать существенную ошибку в измерении сопротивления. Измерение сопротивления термопары похоже на измерение сопротивления источника напряжения. Эту проблему решают с помощью технологии компенсации ТЭДС (offset compensated ohms measurement). Вольтметр сначала измеряет напряжение, генерируемое термопарой без включения источника измерительного тока, используемого при измерении сопротивления. Затем это напряжение вычитается программным способом из результирующего напряжения, измеренного при включенном источнике.
Контрольные вопросы
- Поясните принцип действия термопары.
- Укажите основное уравнение термопары.
- Что такое холодный и горячий спай.
- Как подбираются компенсационные провода термоэлектродные провода для термопары.
- Назовите основные термоэлектродные материалы и типы термопар.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
"Принцип действия гидравлического индикатора веса и нагрузки ГИВ"
1. Цель и содержание работы
Цель работы:
Целью работы изучение гидравлического индикатора веса и нагрузки ГИВ.
Содержание работы:
В процессе выполнения этой работы студент должен:
1. Ознакомиться с устройством и техническими характеристиками гидравлического индикатора веса и нагрузки ГИВ.
2. Изучить особенности гидравлического индикатора веса и нагрузки ГИВ.
3. Составить отчет и ответить на контрольные вопросы.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ВЕСА
ГИВ6-М2
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
ТО
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Настоящее техническое описание и инструкция по эксплуатации (в дальнейшем — ТО) содержит сведения, необходимые при ознакомлении с устройством, монтаже, эксплуатации и техническом обслуживании гидравлического индикатора веса ГИВ6-М2 (в дальнейшем — индикатор).
1.2. Индикатор предназначен для измерения усилий натяжения неподвижного конца талевого каната при бурении, подземном и капитальном ремонте скважин.
1.3. Индикаторы выпускаются в 5-ти модификациях, различающихся типом трансформатора давления и составом блока вторичных приборов.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
2.1. Обозначения трансформаторов, диаметры канатов и диапазоны измерения усилий натяжения приведены в табл.1.
Таблица 1
| Трансформатор давления | Диаметр каната, мм | Максимальное усилие натяжения каната, кН |
| 5.135.023 5.135.021 | 15; 19; 22 22; 25 28; 32 35; 38 | 60; 80; 100; 125 |
2.2. Основная приведенная погрешность измерения усилий натяжения каната (в % от максимального усилия):
· для индикаторов с трансформатором давления 5.135.023 ............ ± 4,0;
· для индикаторов с трансформатором давления 5.135.021 ............ ± 2,5;
2.3. Дополнительная погрешность при отклонении температуры (20 ± 5)°С на каждые 10°С — ±0,5% от максимального усилия.
2.4. Максимальное давление в гидравлической системе индикатора — 1 МПа.
2.5. Рабочая жидкость гидравлической системы индикатора — жидкости полиметилсилоксановые ПМС-5, ПМС-6 или ПМС-10 ГОСТ 13032-77 или аналогичные по физическим свойствам.
Допускается применение сезонных жидкостей: летом — пресная (желательно кипяченая) отфильтрованная вода с однопроцентным содержанием хромпика К2Сr2О7 (для защиты деталей гидравлической системы от коррозии), зимой — в зависимости от нижнего значения температуры воздуха — водный раствор глицерина ( одна часть воды и одна глицерина), раствор глицерина с денатурированным этиловым спиртом (одна часть глицерина и три части денатурированного этилового спирта) или денатурированный этиловый спирт.
Примечание. Поставка индикаторов производится без заполнителя.
2.6. Габаритные размеры и масса составных частей индикаторов приведены в табл. 2.
Таблица 2
| Наименование и обозначение | Габариты (длина, высота, ширина),мм, не более | Масса, кг, не более |
| Блок вторичных приборов 423111.002 -01 -02 Трансформатор давления 5.135.021 5.135.023 | 850х460х160 850х460х160 490х455х160 270х350х190 205х270х140 | 24,0 22,5 13,5 26,0 7,0 |
2.7. Максимальное расстояние от трансформатора давления — 10м.
2.8. Условия эксплуатации:
· диапазон температур окружающего воздуха — ± 50°С;
· относительная влажность — до 80 % при температуре 35°С.
Примечание. При эксплуатации индикаторов в диапазоне температур от минус 50 до минус 10°С манометр самопишущий должен быть утеплен.
2.9. Средний срок службы — не менее 8 лет.
КОМПЛЕКТНОСТЬ.
3.1. Комплектность поставки приведена в табл.3. на стр. 5.
4. УСТРОЙСТВО ИНДИКАТОРА И ЕГО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ.
4.1. Принцип действия индикатора (рис.1) основан на преобразовании усилия Q натяжения каната 2, преломленного между крайними опорами на корпусе 1 и поплавком 3, опирающемся на мембрану 4, в давление в камере трансформатора и последующем его измерении манометром 6.
 Рис. A. 1-корпус трансформатора;2-канат; 3-поплавок; 4-мембарна; 5‑трубопровод соединительный; 6‑манометр |
Давление в камере и усилие натяжения каната связаны зависимостью:
P=(2Q/F)xcоs
где F — эффективная площадь мембраны;
— угол преломления каната.
4.2. Индикатор (рис.2, стр. 6) состоит из трансформатора давления 3 и блока вторичных приборов 1, соединенных трубопроводом 2.
В зависимости от модификации индикатора блок вторичных приборов, смонтированный на раме 5, включает:
· 423311.002 - указатель 6 с основной и верньерной шкалой, пресс-бачок 7 и манометр самопишущий 4 типа ДМ-2001 с часовым приводом диаграммы;
· 423311.002-01 - указатель с основной шкалой и пресс-бачок и манометр самопишущий;
· 423311.002-02 - указатель с основной шкалой и пресс-бачок.
Пресс-бачок закреплен непосредственно на указателях.
Таблица 3
| Количество на модификацию, штук | |||||||
| Обозначение документа | Наименование и условное обозначение | ГИВ6-М2-1 | ГИВ6-М2-2 | ГИВ6-М2-3 | ГИВ6-М2-4 | ГИВ6-М2-5 | Примечание |
| 5.135.021 | Трансформатор давления | 1 | - | 1 | - | - | |
| 5.135.023 | Трансформатор давления | - | 1 | - | 1 | 1 | |
| 423.311.002 | Блок вторичных приборов | 1 | 1 | - | - | - | |
| - 01 | Блок вторичных приборов | - | - | 1 | 1 | - | |
| - 02 | Блок вторичных приборов | - | - | - | - | 1 | |
| 6.453.452 | Трубопровод соединительный | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Запасные части | |||||||
| 7.010.090 | Мембрана | 3 | 3 | Исп.У2 | |||
| 7.010.090-01 | Мембрана | 3 | 3 | Исп.Т2 | |||
| 7.010.091 | Мембрана | 3 | 3 | 3 | Исп.У2 | ||
| 7.010.091-01 | Мембрана | 3 | 3 | 3 | Исп.Т2 | ||
| 8.683.043 | Кольцо | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| Болт M8x30.109.019 ГОСТ 7798-70 | 4 | 4 | 4 | Исп.У2 | |||
| Болт M8x30.109.029 ГОСТ 7798-70 | 4 | 4 | 4 | Исп.Т2 | |||
| Болт М8х45.109.019 ГОСТ 7798-70 | 5 | 5 | Исп.У2 | ||||
| Болт М8х45.109.029 ГОСТ 7798-70 | 5 | 5 | Исп.Т2 | ||||
| Гайка M8.05.019 ГОСТ 5915-70 | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 | Исп.У2 | |
| Гайка M8.05.029 ГОСТ 5915-70 | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 | Исп.Т2 | |
| Шайба 8.65Г.013 ГОСТ 6402-70 | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 | Исп.У2 | |
| Шайба 8.65Г.023 ГОСТ 6402-70 | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 | Исп.Т2 | |
| Принадлежности | |||||||
| 6.272.035 | Зажим | 1 | 1 | 1 | Исп.У2 | ||
| 6.272.035-01 | Зажим | 1 | 1 | Исп.У2 | |||
| 6.272.035-02 | Зажим | 1 | 1 | 1 | Исп.Т2 | ||
| 6.272.035-03 | Зажим | 1 | 1 | Исп.Т2 | |||
| Документация | |||||||
| 423311.001ПС | Гидравлический индикатор веса ГИВ6-М2. Паспорт | Согласно заказу-наряду | |||||
| 423311.001ТО | Гидравлический индикатор веса ГИВ6-М2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. | Согласно заказу-наряду | |||||
| 406131.001ПС | Манометр самопишущий ДМ-2001. Паспорт | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 406131.001ТО | Манометр самопишущий ДМ-2001. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
 Рис. B 1-блок вторичного привода; 2-трубопровод соединительный; 3-трансформатор давления; 4-манометр самопишущий; 5-рама; 6-указатель; 7-пресс‑бачок |
4.3. Трансформаторы давления (рис.3.) выпускаются двух типов, одинаковых по конструкции и различающихся эффективной площадью мембраны и расстоянием между крайними опорами и, следовательно, размерами составных частей.
 Рис. C 1-болт; 2-штуцер; 3-корпус; 4-мембрана; 5-пробка; 6-шпилька; 7-обойма; 8-поплавок; 9-упор; 10-крышка |
На краях корпуса 3 крепятся крайние опоры, несущие ролики, обоймы 7, одна из которых - постоянно двумя болтами 1 с пружинными шайбами, другая, съемная, двумя шпильками 6 с гайками и контргайками. В средней части корпуса расположена камера, закрываемая гибкой плоской мембраной 4. Мембрана зажата на корпусе болтами М8 через крышку 10. На мембрану опирается поплавок 8, в котором на резьбе установлен упор 9, являющийся средней опорой. На цилиндрической поверхности поплавка нанесены три риски, совпадения средней риски с торцом крышки означает среднее положение мембраны в трансформаторе давления, две крайние - предельные положения (при выпуклой и вогнутой мембране). Положение упора в поплавке определяется величиной зазора между торцом поплавка и нижним торцом упора и фиксируется относительно крышки проволокой с пломбой. В дне корпуса расположены два отверстия: одно - для выпуска воздуха, закрывается пробкой 5, в другом установлен штуцер 2, к которому подсоединяется соединительный трубопровод.
Рис. D
1-корпус; 2-манометрическая пружина; 3-трибосекторный механизм; 4-тяга; 5-стрелка; 6-держатель; 7-трубопровод; 8-тройник
Рис. E
1-корпус; 2-манометрическая пружина веньерного механизма; 3-основной трибосекторный механизм; 4-манометрическая пружина основного механизма; 5-веньерный трибосекторный механизм; 6-тяги веньерного механизма; 7-тяги основного механизма; 8-держатель; 9-трубопровод; 10-тройник; 11-стрелки.
4.4. Указатели (рис.4,5, стр. 7) состоят из корпуса 1 с застекленной крышкой, установленной на корпусе на петле и закрываемой замком. На дне корпуса закреплен манометрический механизм.
Манометрический механизм указателя с основной шкалой (рис. 4, стр. 7) состоит из трубчатой манометрической пружины, неподвижный конец которой впаян в держатель 6, а свободной тягой 4, регулируемой по длине, шарнирно соединен с сектором трибо-секторного механизма 3. На конце трубки механизма крепится стрелка 5. Шкала, имеющая на дуге 270 градусов 100 равномерных делений, оцифрованных через каждые 10 делений, закреплена на корпусе указателя. Держатель трубопроводом 7 соединен с тройником 8 , закрепленном на боковой поверхности корпуса.
 Рис. F 1-запорный механизм; 2-корпус; 3‑пробка; 4-винт; 5-вороток; 6‑крышка; 7-поршень; 8-кольцо |
Манометрический механизм совмещенного указателя с основной и верньерной шкалой (рис.5, стр. 7) состоит из двух совмещенных механизмов, конструктивно аналогичных механизму указателя с основной шкалой и отличающихся друг от друга размерами манометрических пружин и передаточным отношением трибо-секторного механизма. Трибо-секторный механизм совмещенного указателя имеет две трибки, находящиеся на одной оси, на которых закрепляются стрелки.
Шкала совмещенного указателя имеет 40 неоцифрованных равномерных делений верньерной шкалы и 100 равномерных делений основной шкалы. Угол поворота стрелки при максимальном давлении 1,0 МПа составляет для основной шкалы 270°, верньерной — 1800°.
4.5. Пресс-бачок (рис.6) состоит из корпуса 2, в дно которого вварен запорный вентиль 1, и крышки 6, закрепленной на корпусе на резьбе. В центральном резьбовом отверстии крышки установлен винт 4 с воротком 5, шарнирно соединенный с поршнем 7, имеющим резиновое уплотняющее кольцо 8.
Заполнение пресс-бачка производится через заливочное отверстие в крышке, закрываемое пробкой 3, при верхнем положении поршня.
4.6. Описание манометра самопишущего ДМ-2001 приведено в паспорте, входящем в комплект поставки индикатора.
ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ И МОНТАЖ
6.1. Распаковку индикатора, подготовку к работе и монтаж должен производить персонал специализированной службы КИП потребителя. Распаковка и подготовка индикатора к работе непосредственно на объекте эксплуатации запрещается.
6.2. Индикатор поставляется с трансформатором давления 5.135.021, отрегулированном на предел 250 кН и канат диаметром 32 мм или трансформатором давления 5.135.023, отрегулированном на предел 100 кН и канат диаметром 22 мм.
6.3. При подготовке индикатора к работе выполнить следующее:
6.3.1. Заполнить гидравлическую систему рабочей жидкостью под вакуумом (или прокачкой) до полного удаления из нее воздуха.
6.3.2. С помощью пресс-бачка установить мембрану трансформатора давления в среднее положение, которому соответствует совпадение средней риски поплавка с торцом крышки.
6.3.3. Предварительно установить упор (среднюю опору) трансформатора давления с зазором между торцом поплавка и нижним торцом упора, указанного в табл. 4.
Таблица 4
| Максимальное усилие натяжения каната,кН | Диаметр каната, мм | Зазор, мм |
| 60±5 | ||
| 80±5 | ||
| 100±5 | ||
| 125±5 | ||
| 200±5 | ||
| 250±5 | ||
| 320±5 |
6.3.4. Установить на канате зажим и закрепить трансформатор давления так, чтобы его пробка находилась на уровне или выше блока вторичных приборов.
6.3.5. Закрыв вентиль пресс-бачка, разрывной машиной создать усилие натяжения каната до установки стрелки основной шкалы указателя на сотом делении шкалы. При отклонении величины усилия натяжения от заданной при заданном диапазоне изменить угол преломления каната в трансформаторе давления перемещением упора в поплавке или перемещением мембраны с помощью пресс-бачка.
6.3.6. После установки угла преломления каната, при котором величина предельного усилия натяжения каната при установке стрелки по основной шкале на сотом делении соответствует заданной, проводить проверку основной погрешности и градуировку индикатора.
При проверке погрешности и градуировке дважды повышать усилие натяжения каната в пределах показаний основного указателя с десятого до сотого деления, производя отсчет показаний разрывной машины через каждые 10 делений. результаты свести в градуировочную табл. 5.
Таблица 5
| Показания | Показания разрывной машины, кН | Максимальное отклонение от средних показателей | ||||
| основного указателя | Средняя величина показаний | кН | % от максимального усилия | |||
За основную приведенную погрешность принимают максимальное отклонение показаний разрывной машины в любой точке отсчета от среднего показания в этой точке, выраженное в процентах от средней величины усилия натяжения каната на сотом делении основной шкалы указателя. Индикатор считают годным, если эти отклонения не превышают ± 2,5 % для модификаций с трансформатором давления 5.135.021 и ± 4 % с трансформатором 5.135.023
После проверки положение упора трансформатора фиксируют пломбой, а данные градуировки (по средним показателям) вносят в паспорт или свидетельство о градуировке (по форме, принятой потребителем).
6.4. Монтаж индикатора на объекте производить после градуировки только в собранном виде с заполненной жидкостью гидравлической системе и опломбированным трансформатором давления.
6.4.1.Блок вторичных приборов закрепить на опоре, не связанной с полом буровой установки или агрегатом подземного и капитального ремонта скважин.
6.4.2. Освободить крюк от инструмента и опустить его на высоту 1-2 метра над ротором. Установить канатный зажим на неподвижном конце талевого каната с таким расчетом, чтобы при установке трансформатора давления последний находился на уровне или выше установки блока вторичных приборов. В месте, выбранном для установки трансформатора давления, канат не должен иметь сплющенности, обрывов проволок и следов износа.
Снять крайние ролики и завести трансформатор давления в положение пробкой и обоймой со шпильками вверх на канат так, чтобы последний упирался на средний упор и проходил в вилках крайних обойм. Установить крайние ролики на место.
Если верхний ролик не удастся установить на место, открутить гайки, крепящие обойму со шпильками; выдвинуть обойму на канат, установить ролик и затянуть гайки. Ось среднего упора должна совпадать с осью каната.
6.4.3. Проверить правильность показаний основной шкалы указателя. Для этого нагрузить талевую систему инструментом с известной массой (например вертлюг, ведущая штанга и т.д.)
Под воздействием нагрузки стрелка основной шкалы указателя должна остановиться на делении, соответствующем по градуировочной характеристике усилию натяжения каната при данной оснастке талевой системы. Градуировочные показания основной шкалы указателя при данной нагрузке определить расчетным путем.
Пример. Индикатор установлен на буровой установке с оснасткой 4х5.(п=8). Вес талевого блока с крюком 63994 N. На крюке подвешен вертлюг весом 31360N и ведущая штанга весом 31360N. Вес одного погонного метра талевого каната диаметром 28 мм - 33,32 N/м. Расстояние между осями роликов кранблока и талевого блока- 40 м. Общий вес, под воздействием которого натянут неподвижный конец талевого каната
G=63994+31360+31360+33,32х40х8=137376 N.
Усилие натяжения каната
Q= 137376 = 17172 N.
8
По градуировочной характеристике 20-му делению соответствует усилие 22540 N, 10-му делению соответствует усилие 8820 N.
Цена деления в этом интервале
= 22540-8820 =1372 N
10
Деление, на котором должна установится стрелка основной шкалы указателя, равно
S= 10 + 1772 -8820 = 16 делений
1372
При отклонении показателей от градуировочной характеристики с помощью пресс-бачка или поворотом поплавка относительно упора изменить угол преломления каната до установки стрелки основной шкалы указателя на деление, соответствующее данному усилию натяжения каната, при этом выступление торца крышки за крайние риски на поплавке не допускается.
Примечание.При невыполнении данной операции показания могут отличаться от градуировочной характеристики на величину до 15 % от предела измерения.
6.4.4. Проверить чувствительность индикатора, для чего поднять талевый блок до крайнего верхнего положения и опустить его вновь. При этом стрелки основной и верньерной шкалы указателей и перо манометра самопишущего должны отклоняться на величину, соответствующую изменению веса из-за сокращения длины несущих ветвей талевого каната.
6.4.5. Завести часовой привод, установить диаграмму и заправить чернилами перо манометра самопишущего.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ИНСТРУМЕНТА, НАГРУЗКИ НА ВЫШКУ И НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО
7.1.Определение веса инструмента и нагрузки на вышку производится по показаниям основной шкалы указателя и манометра самопишущего с учетом оснастки талевой системы.
Пример. При оснастке 4х5 стрелка основной шкалы указателя (и перо самопишущего манометра) установилась на 46-м делении.
По градуировочной характеристике 40-му делению соответствует усилие натяжения каната Р40 = 42630 N, а 50-му делению Р50=54390N
Средняя цена одного деления в интервале от 40-го до 50-го деления составляет
Р= 54390- 42630 = 1176 N
50-40
Усилие натяжения каната, соответствующее 46-му делению, будет равно:
Р46 = 42630 +1176х6 =49686 N
Вес инструмента составит:
Gи = Р46 х п= 49686 х 8 = 397488 N
здесь п=8 - число несущих ветвей талевой системы.
Нагрузка на вышку в этом случае составит:
Gв = Р46х(п+2) = 49686х10 = 496860 N
7.2. Нагрузка на долото определяется как разность между весами подвешенного и опертого на забой инструмента.
Пример. При условии предыдущего примера после установки инструмента на забой стрелка основной шкалы указателя (а перо манометра самопишущего) остановилось на 41-м делении. В этом случае нагрузка на долото будет равна
Рд= P x ( 46 - 41 ) x n = 1176 x 5 x 8 = 4800 N.
При заданной нагрузке на долото определяется количество делений, на которое должны отклониться стрелки указателей и перо манометра самопишущего, и их положение при поддержании заданной нагрузки.
Пример. В условиях предыдущего примера заданная нагрузка на долото
Рд = (39200 ± 4900) N
количество делений, на которое должна отклониться стрелка основной шкалы указателя и перо манометра самопишущего
S o = P’д / ( P x n ) = 39200 / ( 1176 x 8 ) 4 делений.
Таким образом, стрелка основной шкалы указателя и перо манометра самопишущего при заданной нагрузке на долото должны установиться на 42-м делении.
Колебания стрелок и пера при заданной точности поддержания нагрузки на долото не должны превышать
S o = ± ( 4900 / ( 1178 x 8 ) ) ± 0,5 делений.
Более точное поддержание нагрузки на долото производится по показаниям верньерной шкалы указателя, цена деления которой в два раза меньше цены деления основной шкалы указателя и манометра самопишущего.
В условиях примера количество делений верньерной шкалы указателя, на которое должна отклониться его стрелка, составит
S’o= P’д / ((P /2) x n ) = 39200 / ( 588 x 8 ) 8,5 делений.
а колебания стрелки не должно превышать
S’o = ± ( 4900 / ( 588 x 8 ) ) ± 1,5 делений.