- •Технические средства автоматизации
- •Технические средства автоматизации
- •Содержание
- •Введение
- •В.1. Роль и место курса “Технические средства автоматизации” в учебном процессе
- •В.2. Основные направления развития технических средств автоматизации
- •1. Технические средства автоматизации
- •1.1 Основные принципы построения тса
- •1.2 Классификация приборов и устройств тса
- •1.3 Стандартизация сигналов гсп
- •1.4 Агрегатные комплексы гсп.
- •1.5 Структура систем управления
- •2. Электрические и электронные средства автоматизации
- •2.1. Датчики и измерительные преобразователи для измерения температуры
- •2.1.1 Термоэлектрические преобразователи (Термопары)
- •2.1.2 Термопреобразователи сопротивлений
- •2.1.3. Измерительные (нормирующие) преобразователи
- •2.1.4. Датчики-реле температуры
- •2.2. Датчики перемещения
- •2.2.1. Реостатные датчики
- •2.2.2. Тензодатчики
- •2.2.3 Электромагнитные датчики
- •2.2.4 Емкостные датчики
- •2.2.5 Фотодатчики линейных и угловых перемещений
- •2.2.6. Магнитомодуляционные преобразователи
- •2.3. Приборы для измерения давления
- •2.4. Приборы для измерения и контроля расхода
- •2.5. Приборы для измерения состава веществ
- •2.6. Приборы для измерения и контроля массы
- •2.7. Приборы для измерения и контроля уровня
- •2.8. Электрические датчики-реле
- •3. Электрические исполнительные механизмы
- •3.1. Электромагнитные исполнительные механизмы
- •3.2. Электродвигательные исполнительные механизмы
- •3.3. Пусковые устройства
- •3.4. Вспомогательные устройства
- •3.5. Характеристики исполнительного механизма постоянной скорости
- •4. Регуляторы
- •4.1. Регуляторы прямого действия
- •4.2. Двухпозиционные регуляторы
- •4.2.1. Процесс регулирования в системе с двухпозиционным регулятором
- •4.2.2. Характеристики систем с двухпозиционными регуляторами для различных типов объектов
- •4.3 Аналоговые регуляторы
- •4.3.1 Аналоговый пропорциональный регулятор
- •4.3.2. Аналоговый интегральный регулятор
- •4.3.4. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор
- •4.4. Аппаратная реализация функциональных узлов регуляторов
- •4.4.1. Магнитные усилители
- •4.4.2. Модуляторы, усилители, демодуляторы
- •4.4.3. Дифференциаторы и интеграторы
- •4.5. Регуляторы с исполнительным механизмом постоянной скорости
- •4.5.1. Пропорциональный регулятор
- •4.5.2. Пропорционально-интегральный регулятор
- •4.5.3. Формирование импульсного пид_закона регулирования
- •4.6. Агрегатные комплексы средств автоматизации
- •4.6.1. Функциональный состав агрегатных комплексов
- •4.6.2. Особенности реализации функциональных элементов в ак “Каскад-2”
- •4.6.3. Регулятор р-17
- •4.6.4. Регулятор р-27
- •4.7. Цифровые системы управления и регулирования
- •4.7.1. Принципы организации эвм
- •4.7.2. Цикл выполнения команд в эвм
- •4.7.3. Общие принципы организации ввода-вывода
- •4.7.4. Программный режим ввода-вывода
- •4.7.5. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •4.7.6. Прямой доступ к памяти
- •4.7.7. Подключение внешних устройств
- •5. Запорная и регулирующая арматура
- •П осле изучения главы необходимо знать
- •5. Запорная и регулирующая арматура
- •6. Гидравлические и пневматические средства автоматизации
- •6.1 Рабочие жидкости и газы
- •6.2 Элементы пневматических и гидравлических систем
- •6.2.1 Гидравлические и пневматические сопротивления
- •6.2.3 Гидравлические и пневматические емкости
- •6.2.4 Гидро(пневмо)механические преобразователи
- •6.2.5 Механогидравлические преобразователи
- •6.3. Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы
- •6.4 Механогидравлические и механопневматические усилители
- •6.5. Гидравлические и пневматические корректирующие устройства
- •6.6. Электромеханические преобразователи
- •6.7. Примеры реализации пневморегуляторов.
- •Заключение
- •Список использованных источников
2.4. Приборы для измерения и контроля расхода
В зависимости от принципа действия расходомеры жидкостей, газа и пара могут классифицированы следующим образом.
Расходомеры переменного перепада давления, принцип действия которых основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе от расхода вещества. Например, перепад в сужающем устройстве типа сопла Вентури или диафрагмы.
Расходомеры обтекания, у которых перемещение тела, размещенного в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего потока, зависит от расхода вещества. К ним относятся ротаметры: поплавковые, пружинные, с поворотной лопастью.
Тахометрические, принцип действия которых основан на зависимости скорости движения тела, установленного в трубопроводе от расхода вещества. Это - камерные, с одним или несколькими подвижными элементами, отмеряющими при своем движении определенные объемы жидкости (шестеренчатые, лопастные, поршневые, роторные, турбинные..)
Электромагнитные основанные на эффекте Холла для проводящих жидкостей.
Акустические.
Существует масса приборов основанных на других эффектах, например, меточные. Их принцип действия основан на измерении времени прохода меткой определенного участка пути. Метки могут быть тепловыми, магнитными, оптическими, химическими, ионизационными...
Рассмотрим некоторые устройства более подробно.
Расходомеры переменного перепада давления со стандартными сужающими устройствами получили широкое распространение. В устройстве индивидуально изготавливается только преобразователь расхода - сужающее устройство. К ним относятся стандартные диафрагмы, сопла, сопла и трубы Вентури. Основы измерения расхода газов и жидкостей стандартными суживающими устройствами и общие технические требования к расходомерным устройствам регламентируются Правилами РД 50-213-80. В правилах приведены основные уравнения расхода, формулы для вычисления расхода, коэффициенты расхода сужающих устройств, требования к монтажу и исполнению, способы отбора перепада давления и конструкции сужающих устройств. Сужающие устройства работают с измерительными преобразователями перепада давления, которые формируют сигнал о расходе жидкости, газа по перепаду давления. Достоинства метода: универсальность применения для всех сред, удобство массового производства, т.к. индивидуально изготавливается только преобразователь расхода - сужающее устройство; градуировочная характеристика может быть определена расчетным путем. Недостатки: квадратичная зависимость между расходом и перепадом, ограниченная точность.
Для измерения перепада давления могут быть использованы измерительные преобразователи с компенсацией магнитных потоков. ДСЭ и ДМЭ-М, которые состоят из измерительного блока, магнитомодуляционного преобразователя и усилителя. Основным элементом ДСЭ является сильфон, с донышком которого связан магнитный плунжер. Чувствительным элементом ДМЭ-М является мембранный блок, в котором содержится мембрана, связаная с магнитный плунжером. В зависимости от модификации верхние пределы перепада давления меняются от 1КПа до 1.6МПа. Выходной сигнал постоянного тока по ГСП.
Укажем также на другие приборы для измерения перепада:
измерительные преобразователи перепада давления фирмы JUMO;
ДМ - манометры дифференциальные мембранные, имеющие мембрану связанную с дифференциальным трансформатором;
ДТ-2- дифференциальный тягомер аналогичной конструкции с пределами 0-500Па и 0-1000Па.
Ш ирокое распространение получили расходомеры обтекания с постоянным перепадом давления, у которых перепад давления на чувствительном элементе во всем диапазоне измерений с некоторым приближением можно считать постоянным. Например, ротаметр для измерения малых расходов жидкости и газа. Основным элементом является расширяющаяся кверху конусная трубка и поплавок, находящийся в потоке вещества внутри трубки. По мере повышения расхода через ротаметр поплавок перемещается вверх, увеличивая кольцевое сечение для прохода вещества. Равновесное состояние однозначно характеризует расход. Так в расходомере РЭ электрическая часть состоит из индукционной катушки с сердечником жестко связанным с поплавком. Катушка включена в дифтрансформаторную схему вторичного прибора. Перемещение поплавка приводит к разбалансу дифтрансформатора связанного с поплавком. Расходомер имеет верхние пределы измерения от 0.025 до 16м3/ч и унифицированный выходной сигнал.
В шариковых расходомерах чувствительным элементом является шарик непрерывно движущийся в одной плоскости по внутренней поверхности трубы под воздействием предварительно закрученного потока. Шариковые расходомеры ШРТ и "Сатурн" имеют верхние пределы измерения от 0.025 до 400м3/ч и выходной унифицированный сигнал 0 - 5ма.
Поршневые расходомеры предназначены для неагрессивных вязких жидкостей (мазут) и представляют поршнеклапанную систему. Расходомер СМ2 имеет верхние пределы от 50дм3/ч до 4000м3/ч и унифицированный токовый выходной сигнал.
Винтовые расходомеры мазута ТМ2 имеют верхние пределы от0.24 до 16м3/час и выходной сигнал 0-5 и 4-20ма.
Турбинные преобразователи для газа ПРГ при выходном сигнале 0-5ма имеют верхние пределы от 100 до 1600м3/ч.
Электромагнитные расходомеры можно использовать для агрессивных, абразивных, вяжущих жидкостей и для пульп. Среда должна быть проводящей. В расходомере используется переменное магнитное поле частотой 50ГЦ, чтобы избежать поляризации электродов. Характеристики расходомеров приведены в таблице.
Таблица 2.8 Характеристики расходомеров
Прибор |
Верхние пределы измерений |
Выходной сигнал |
Примечание |
ИР-61 |
0.3 -160 м3/час |
токовый ГСП |
|
4РИМ |
8 - 400 м3/час |
нет |
|
Индукция-51 |
500 - 5000 м3/час |
0-50ма |
записывающий |
ЭРИС |
400 - 12500 м3/час |
токовый ГСП |
Скорость 0-5м/сек |