Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Учебное пособие
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Казанский государственный технологический университет
А.Р. Герке, В.П. Ившин, М.Ю. Перухин, С.А. Семичёв, А.В. Фафурин, А.И. Хайрутдинов
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Учебное пособие
Казань
КГТУ
УДК 658.51.012.011: 658.562.3
ББК 30-5+30-7
Т 38
Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами: Учебное пособие. / А.Р. Герке [и др.]- Казань: Издательство Казан. гос. технол. ун-та, 2007- 80с.
Предложен учебный материал в помощь студентам всех специальностей, проходящим лабораторный практикум на кафедре АССиОИ КГТУ по дисциплине “Системы управления химико-технологическими процессами”.
Подготовлено на кафедре «Автоматизированные системы сбора и обработки информации» КГТУ.
Табл. 4. Ил.36. Библиогр.: 10 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского Совета Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты:
нач. отд. эталонов и эталонных средств измерений
расхода газа ФГУП ВНИИР канд.техн.наук
В.М. Красавин,
доц. каф. АССиОИ В.В. Кузьмин
©Казанский государственный
технологический университет, 2007.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие автоматизации связано с возрастающеей интенсификацией технологических процессов и ростом производств. Человек обладает конечной скоростью, что не позволяет точно и вовремя изменять величину измеряемого технологического параметра. Для более корректного регулирования технологических параметров используют средства автоматизации позволяющие более точно регулировать процесс. Однако средства автоматизации очень скоро устаревают, что способствует появлению более совершенных и точных приборов.
В данном учебном пособии, авторами дается изложение материала на основе нашедших широкое применение приборах и средствах автоматизации.
Данное учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения проходящих лабораторный практикум на кафедре АССиОИ. Учебное пособие, предлагаемое авторами, является дополнительной литературой при изучении дисциплины. Авторами ставилась задача дать весь необходимый для усвоения материал в сжатой форме, достаточной для сдачи лабораторного практикума.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………4
1. Контроль давления………………..…………………………...8
1.1. Определение понятия «давление», и соотношение между единицами давления………………………….…………………...…8
1.2. Классификация приборов для измерения давления по виду измеряемого давления.………………………………………….…...9
1.3. Классификация приборов для измерения давления по принципу действия…………………………………….…….…..…10
1.4. Классификация пружинных приборов для измерения давления по типу чувствительного элемента………………………………………………………….….10
1.5. Понятие «поверка» рабочего измерительного прибора….….11
1.6. Классификация погрешностей измерения……………………11
Случайная погрешность……………..………………...…12
Систематическая погрешность………..……………..…..12
Грубые погрешности……..…………………………..…..13
1.7. Абсолютная, относительная, приведённая погрешности измерительного прибора. Вариация показаний прибора………...14
1.8. Класс точности приборов…………………….………………..15
1.9. Устройство, принцип действия и область применения приборов с упругими чувствительными элементами…...…….…16
1.10. Возможные источники систематических погрешностей приборов с упругим чувствительным элементом……………..….17
1.11. Устройство и принцип действия грузопоршневого манометра МП – 60…………………………..………….………….18
1.12. Устройство и принцип действия датчика избыточного давления «Сапфир-22 ДИ»……………………………………....19
2. Контроль температуры………………….………...…………21
2.1. Термоэлектрические преобразователи……………….……....21
2.1.1. Принцип измерения температуры термоэлектрическим методом. Конструкция термопары……………………..….......21
2.1.2. Типы стандартных термопар и диапазоны изменяемых температур для каждого их вида……………………………….22
2.1.3. Термопреобразователи с унифицированным токовым выходным сигналом. (ТХАУ)……………………………...…...24
2.1.4. Применение термоэлектродных проводов и их свойства………………………………………………………….25
2.1.5. Измерительные приборы, применяемые комплексно с термопарами для измерения температуры…………...…….….25
2.1.6. Принцип действия магнитоэлектрического милливольтметра………………………………………………..25
2.1.7. Схема, исключающая, влияние отклонений температуры свободного спая термопары на показания милливольтметра, электронного потенциометра…………………………………..27
2.1.8. Сущность нулевого (компенсационного) метода измерения ТЭДС………………………………………………...28
2.1.9. Назначение всех элементов электронной функцио-нальной схемы автоматического потенциометра……………..30
2.2. Термопреобразователи сопротивления……….………..33
2.2.1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления. Диапазон измеряемых температур для каждого типа термопреобразователя сопротивления.………...……………...33
2.2.2. Устройство платиновых и медных термопреобразовате-лей сопротивления. ……………………….…………………....35
2.2.3. Отличие терморезисторов от металлических термопреобразователей сопротивления……………………….37
2.2.4. Градуировка термопреобразователя сопротивления. Градуировки технических платиновых и медных термо-преобразователей сопротивления……..………………..…..….38
2.2.5. Измерительные приборы, применяемые в комплекте с термопреобразователями сопротивления………………..........40
2.2.6. Уравновешенные мосты……………….……………...….42
2.2.7. Преимущества трехпроводной схемы подсоединения термопреобразователя сопротивления…………………….......43
2.2.8. Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора…….……………….…..44
2.2.9. Неуравновешенные мосты……………..………………...46
2.2.10. Термопреобразователи с унифицированным токовым выходным сигналом (ТСПУ, ТСМУ)…………………………47
2.3. Манометрические термометры……………………………48
3. Контроль расхода………………………………..……………49
3.1.Физический смысл понятий «расход» и «количество»……....49
3.2. Приборы для измерения расхода и количества вещества……………………………………………………..………49
3.3. Основные принципы измерения расхода…………………….50
3.4. Классификация приборов для измерения расхода и количества……………………………………………………….….51
3.5. Градуировочная характеристика средств измерения………..52
3.6. Сущность измерения расхода по методу переменного перепада давления…………………………………….……………53
3.6.1. Типы сужающих устройств, регламентированные РД 50-213-80…………………………………………………….55
3.7. Дифманометр типа ДМ………………………………………..58
3.8. Источники возможных погрешностей комплекта – расходомера при измерении расхода методом переменного перепада давлений………………………………………………60
3.9. Расходомеры обтекания…….………………………….……...61
3.9.1. Устройство и принцип действия промышленного поплавкового расходомера типа РЭ…………………………...63
3.10. Кориолисовы (массовые) расходомеры………..………..66
3.11. Вихревые расходомеры…………………………………..69
4. Контроль уровня……………………….……………………..69
4.1. Методы измерения уровня жидкости, применяемые в химической промышленности……………………………….…….69
4.2. Принцип работы емкостного уровнемера……….…...………70
4.3. Методы измерения сыпучих сред……………………….……71
4.4. Радарные измерители уровня…………………………….…...72
4.5. Метод направленного электромагнитного излучения………74
Библиографический список………………………………………80
Контроль давления
1.1. Определение понятия «давление», и соотношение между единицами давления
Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность протекания процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц (табл. 1).
Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление Pа — давление, отсчитанное от абсолютного нуля. Избыточное давление ри представляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т. е. давлением воздушного столба земной атмосферы):
Ри = Ра — Рб.
Если абсолютное давление ниже барометрического, то
РВ = Рб — Ра,
где Pв — разрежение [1-2].
Единицы измерения давления: Па (Н/м2); кгс/см2; мм вод. ст.;
мм рт.ст.
Таблица 1