Завдань / Контрольні роботи (Скидан) / Методичні матеріали / Книга по ФСА / 33_50

3.2. Приборы и средства автоматизации

К приборам и средствам автоматизации относится большая группа устройств, с помощью которых осуществля­ют измерение, регулирование, управление и сигнализацию технологических процессов различных производств. При­боры и средства авгоматиззцпи подразделяют на измери­тельные и преобразующие приборы, регулирующие органы и исполнительные механизмы. Для понимания и прочтения условных обозначений всех этих устройств необходимо знать их принцип действия и назначение.

Измерительное устройство в общем случае состоит из первичного, промежуточного и передающего измерительных преобразователей.

Первичным измерительным преобразователем (или со­кращенно первичным преобразователем) называют элемент измерительного устройства, к которому подведена измеря­емая величина. Первичный преобразователь занимает пер­вое место в измерительной цепи (канале измерения). При­мерами первичных измерительных преобразователей могут служить: преобразователь термоэлектрический (термопа­ра), сужающее устройство для измерения расхода и др. Первичные измерительные преобразователи часто называ­ют датчиками.

Промежуточным измерительным преобразователем (или сокращенно промежуточным преобразователем) называют элемент измерительного устройства, занимающий в изме­рительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя —преобразование выходного сигнала первичного измеритель­ного преобразователя в форму, удобную для последую­щего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи. Примером промежуточного измерительного преобразователя может служить мембран­ный блок дифмаиометра-расходомера. В измерительной це­пи измерения расхода он занимает место непосредственно после сужающего устройства и преобразует перепад дав­ления па сужающем устройстве в соответствующее пере­мещение мембраны мембранного блока и связанной с пей механической системы прибора.

Передающим измерительным, преобразователем (или сокращенно передающим преобразователем) называют эле­мент измерительного устройства, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информа­ции. Примером передающего преобразователя могут слу­жить разные электрические или пневматические преобра­зователи, встраиваемые в дифманометры-расхоломеры. С их помощью, например, перемещение мембраны, изменяющее положение сердечника дифференциального трансформатора дифманометра, преобразуется в выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 мЛ (электрический преобра­зователь) или перемещение гармо.чиковых снльфонов лиф-манометра в унифицированный выходной пневматический сигнал 0,02—0,1 МПа (пневматический преобразователь) для дистанционной передачи измерительной информации.

Приборостроительная промышленность выпускает уст­ройства, объединяющие, в себе функции первичного, про­межуточного н передающего преобразователей в различных сочетаниях. Так, бссшкальпые манометры и дпфмзкомстры выпускают со встроенными прсобпазопатслямц для дистан­ционной передачи показании. Эти приборы сочетают в се­бе функции промежуточного п передающего преобразова­телей. Кооме того, в различных измерительных схемах одни п те же элементы могут выполнять различные функции преобразования измеряемой величины. Если имеется изме­рительная цепь преобразователь термоэлектрически!"' (тер­мопара) — линия связи —- милливольтметр, то преобрйзо-ратг-ль терчочлектрический выполняет функции пернкчпсго, промежуточного и передающего преобразователя. Если в качестве вторичго прибора используется потенциометр с унифицированным входным сигналом 0—5 мА, то сигнал с преобразователя термоэлектрического поступает сначала на преобразователь, преобразующий значение измеряемой величины, выраженное в милливольтах, в соответствующее значение, выраженное в миллиамперах постоянного тока.В этом случае термопреобразователь термоэлектрический выполняет функции только первичного преобразователя.

К первичным преобразователям также относятся отборные и приемные устройства. Под отборными н прием­ными устройствами понимают устройства, встраиваемые в технологическпе аппараты и трубопроводы для отбора конт­ролируемой среды и измерения ее параметров. Примерами таких устройств могут служить устройства отбора давления в аппарате или трубопроводе, устройства отбора среды для определения, например, концентрации, щелочности и др.

Первичные измерительные устройства могут встраиваться в технологические аппараты и трубопроводы с помощью дополнительных устройств: бобышек, карманов, расширителей и т. п.

Эти устройства на схемах не обозначают, но включают в спецификации и делают ссылки на соответствующий кон­структивный чертеж.

Ряд приемных устройств по своей конструкции и прин­ципу действия не требует непосредственного контактиро­вания с измеряемой средой (радиоактивные устройства, коллиматоры, видеопрнсмиые устройства н т.п.). Их изо­бражают на схемах в непосредственной близости от объек­та измерения.

Измерительным прибором называют средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной ин­формации в форме, доступной для непосредственного вос­приятия наблюдателем. Измерительные приборы могут иметь различные функциональные отличия. Они могут быть показывающими, регистрирующими, самопишущими, ин­тегрирующими и т.д. Кроме того, в них могут быть встрое­ны регулирующие, преобразующие и сигнализирующие ус­тройства.

В связи с этим условные обозначения приборов и пре­образующих устройств состоят из основного условного изо­бражения прибора или устройства н вписываемых в него обозначений контролируемых и регулируемых величин, а также их функциональных признаков.

Регулирующие органы по конструкции представляют гобой устройства, монтируемые непосредственно в технологическне трубопроводы: различные клапаны, заслонки, щберы и т.п. Управление регулирующими органами осу-

Таблица 3,1. Графические условные обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404—85, ОСТ 36.27—77
Наименование		Обозначение
		ГОСТ 21.404—85	ОСТ 36.27—77
1. Первичный измери­тельный преобразователь (датчик): прибор, уста­навливаемый вне щита (по месту) на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции: а) базовое обозначение б) допускаемое обозначение
2.Прибор, устанавливаемый на щите, пульте: а) базовое обозначение б) допускаемое обозначение
3.Исполнительный механизм. Общее обозначение. Положение регулирующего органа припрекращении подачи энергии или управляющего сигнала не показывается
4.Исполнительный механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала: а) открывает регулирующий орган б) закрывает регулирующий орган в) оставляет регулирующий орган в неизменном положении
5. Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом меняться в сочетании с любым из дополнитель­ных знаков, характеризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала)
6. Регулирующий орган
7. Отборное устройство без постоянного включенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т.п.)

ществляется исполнительными механизмами, выполняю­щими функции их приводов.

Исполнительные механизмы в отличие от регулирующих органов представляют собой относительно сложные многоэлементные устройства. Они отличаются друг от друга принципом действия, техническими и эксплуатационными характеристиками, а также конструктивными особенностя­ми. По роду используемой энергии исполнительные меха­низмы подразделяют на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

В основу условных обозначений по ГОСТ 21.404—85 и ОСТ 36.27—77 положены буквенные обозначения в сочета­нии с простыми условными графическими обозначениями ( табл. 3.1).

Для всех измерительных преобразователей (датчиков), а также приборов, устанавливаемых по месту (на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции), принято единое графическое обозна­чение в виде окружности или озала в зависимости от объема вписываемых буквенных обозначений. То же обозначение, но разделенное горизонтальной чертой на две половины, соответствует приборам, устанавливаемым на щите или пульте. Поскольку для отборных устройств постоянно под­ключенных приборов специальное обозначение отсутствуег, предусмотрено специальное графическое условное обозна­чение отборного устройства без постоянно подключенного прибора, которое служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, контрольного снятия характе­ристик и других поверочных работ. Такие отборные устройства обозначают в виде полукруга, к которому подве­дена линия связи. Этот прием, не меняя основного принци­па построения условных обозначений приборов и средств автоматизации, обеспечивает возможность быстрого на­хождения на схеме нужных отборов в период наладки и других контрольных операций.

В отличие от обозначения приборов все без исключения исполнительные механизмы изображают квадратиком или кружком с отрезком линии связи. Небольшой размер объ­ясняется тем, что в него не требуется списывать буквенное обозначение. Для показа положения регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сиг­нала на отрезке линии связи, входящем в условное обозна­чение исполнительного механизма, наносят стрелку либо поперечную черточку. Дополнительный ручной привод ис­полнительного механизма изображают либо в виде Т образного символа на боковой стороне квадратика, либо бук­вой Н, вписанной в окружность. Собственно регулирующий орган изображают аналогично трубопроводной арматуре.

Для получения полного обозначения прибора пли сред­ства автоматизации в его графическое условное обозначе­ние в виде круга или овала вписывают буквенное условное обозначение, которое и определяет назначение, выполняемые функции, характеристики работы.

Все буквенные обозначения построены на буквах ла­тинского алфавита (см. приложение 1).

Условные обозначения строят на основании общего прин­ципа построения буквенных обозначения, когда место рас­положения буквы определяет ее значение. Поэтому вся необходимая информация о приборе или средстве автома­тизации уложилась в объем латинского алфавита и мате­матически знаков.

В табл. 3.2 приведены основные значения первой буквы в условном обозначении. Из таблицы видно, что в ней от­сутствуют буквы А, В, С,I, N, О, Y, Z, которые являются

Таблица 3.2 Основные буквенные условные обззначенчя измеряемых величин

Обозна­чение	Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину	Обозна­чение	Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину
D Е F G Н К L М	Плотность Любая электричсская Величина Расход Размер, пололожение, пе­ремещение Ручное воздействие Время, временная про­грамма Уровень Влажность	р Q R S Т U V W	Давление, вакуум Величина, характеризующая качество: состав,концентрацию и т.п. Радиоактивность Скорость, частота Температура Несколько разнород­ных измеряемых величин Вязкость Масса

резервными и могут быть использованы в необходимых случаях для ввода в обозначение информации, не предус­мотренной ГОСТ, Буква Х не рекомендуется к применению. Стандарт не допускает применения одной и той же резерв­ной буквы в одной и той же документации для обозначения разных величин, понятий и т. п.

Для обозначения функций, выполняемых прибором, слу­жат семь букв, приведенных п табл. 3.3.

Таблица 3.3. Буквенные условные обозначения функций, выполняемых приборами

Обозначение	Отображение информации	Обозначение	Формирование выходного сигнала	Обозначение	Дополнительное значение
A I R	Сигнализация Показание Регистрация	С S —	Регулирование, Управление Включение, отклю­чение, переключение —	H L —	Bepхний предел измеряемой величины Нижний предел измеряемой вели­чины —

Функция, выполняемая прибором, может быть обозна­чена также буквами Е, G, V, являющимися резервными среди букв, обозначающих функцию. Для обозначения формирования выходного сигнала предусмотрено пять ре­зервных букв: К, О, Т, Y, Z.

Функциональные признаки приборов и средств автома­тизации обозначают четырьмя основными буквами (табл. 3.4).

Таблица 3.4. Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов

Обозначение	Функциональный признак
Е Т К Y	Чувствительный элемент Дистанционная передача Станция управления Преобразования, вычислительные 4'ункции

Буква Е применяется для обозначения чувствительных элементов, т. е. устройств, выполняющих первичное преоб­разование, например приемных (сужающих) устройств расходомеров, преобразователей термоэлектрических (тер­мопар), термопреобразователей сопротивления (термомет­ров сопротивления), датчиков расходомеров, уровнемеров и т. п.

Буквой Т обозначают промежуточное преобразование с дистанционной передачей сигнала. Ее применяют обычно для обозначения приборов с дистанционной передачей по­казаний, например бесшкальных манометров, дифманометров, манометрических термометров и т. и.

Буквой К. обозначают станции управления, входящие в состав приборов.

Для построения обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств применяют букву Y.

Для уточнения измеряемого параметра предусмотрено четыре дополнительных буквенных обозначения, приведен­ных в табл. 3.5, причем три из них — D, F и Q — разреша­ется записывать строчными буквами: d, f, q.

В табл. 3.6 показаны дополнительные буквенные обоз­начения, определяющие характеристики работы приборов и средств автоматизации. Эти обозначения построены с применением букв латинского алфавита и математических знаков. Необходимо отметить особенности отдельных бук­венных обозначений.

Таблица 3.5. Дополнительные буквенные обозначения, уточняющие измеряемый параметр

Обозначение	Дополнительной значение первой буквы
D(d) F (I) I Q(q)	Разность, перепад Соотношение, доля, дробь Автоматическое переключение, обегание Интегрирование, суммирование по времени

Сигнализацию обозначают, как показано в табл. 3.3, буквой А. Это обозначение применяют независимо от того, вынесена сигнальная аппаратура (арматура) на какой-либо щит или встроена в сам прибор.

Таблица 3.6. Дополнительные буквенные обозначения характеристик работы прибора

Обозначение	Характеристика
Е Р G A D  К  : f^n  lg-  dxIdt X(-1) Max Min	Энергия сигнала: электрическая пневматическая гидравлическая Формы сиггала: аналоговая дискретная Операция, выполняемая вычислительным устройством: суммирование умножение сигнала на постоянный коэффициент К. перемножение двух и более сигналов друг на друга деление сигналов друг на друга возведение величины сигнала в степень извлечение из величины сигналя корня степени п логарифмирование интегрирование дифференцирование изменение знака сигнала ограничение верхнего значения сигнала ограничение нижнего значения сигнала

Предельные значения измеряемых величин конкретизи­руют буквами Н и L (верхний и нижний уровни).

Контактное устройство прибора, выполняющее комму­тационные операции (включение, отключение, блокировку и т. п.), обозначают буквой S.

Если контактное устройство наряду с коммутационными выполняет и сигнальные функции, то в этом случае для его обозначения используют буквы S и А. В то же время для обозначения функции регулирования букву S в обозначение прибора или средства автоматизации не вводят.

Зная, какую информацию могут передать буквы, рас­смотрим принцип построения всех буквенных обозначений.

Основное буквенное обозначение вписывают в верхнее поле условного графического обозначения прибора (ок­ружности, овала). В поле под чертой указывают позицион­ное обозначение данного прибора в конкретной схеме из­мерения, регулирования, сигнализации управления. Принята следующая очередность записи информации в буквенном ус­ловном обозначении:

сначала записывают обозначение основной измеряемой величины и ее уточнение, если это требуется. Затем ука­зывают функциональные признаки прибора, которые, если их несколько у прибора, также записывают в строго опре­деленной последовательности: показание I; регистрация R; регулирование, управление С; включение, отключение, пе­реключение S; сигнализация А. Следует помнить, что в ус­ловное обозначение прибора вносят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые ис­пользуют в данной конкретной схеме. Например, если у по­казывающего и самопишущего манометров в данной схеме используется только показание, его обозначают РI, а не PIR. Если электронный бесшкальный блок сигнализатора уровня снабжен контакгным устройством и встроенными сигнальными лампами, то в зависимости от функций, пре­дусмотренных конкретной схемой, условное обозначение прибора будет различным.

Так, если прибор применен только для включения (от­ключения) оборудования, то его обозначают LS; для сиг­нализации (местной, дистанционной) — LA; для включения (отключения) и сигнализации — LSA; для регулирования уровня — LC.

В ряде случаев необходимо в условном обозначении прибора передать объем информации больший, чем зако­дирован в буквенном обозначении, вписанном в графическое обозначение. В этих случаях дополнительную информацию записывают справа от графического обозначения (окружности, овала). Например, для конкретизации измеряемой величины справа от условного графического обозначения прибора указывают «напряжение», «сила тока», рН, О²; вид радиоактивности: -,-, или -излучение. Когда буквой U обозначают несколько разнородных величин, измеряемых прибором, справа от обозначения приводят расшифровку измеряемых величин.

При уточнении значения измеряемого параметра буквы О, F, Q могут быть записаны строчными: d, f, q.

При чтении условного обозначения комплекта средств автоматизации, состоящего из нескольких единичных обо­значений, связанных друг с другом, необходимо помнить, что во всех единичных обозначениях устройств, входящих в комплект, первая буква обозначения указывает измеряемый комплектом параметр (температуру, давление, уровень и т.п.). Исключение составляют устройства ручного управ­ления, входящие в комплект. В их обозначении шифр из­меряемого параметра не вводят.

Например, в комплекте для измерения и регулирования температуры первичный измерительный преобразователь будет обозначен буквами ТЕ (чувствительный элемент из­мерения температуры); вторичный регистрирующий при­бор TR (самопишущий прибор измерения температуы); ре­гулирующий блок — ТС (регулятор температуры) и т.п.

В условных обозначениях всех устройств, выполненных в виде отдельных блоков, рассчитанных на ручное управле­ние, всегда первой записывают букву Н (ручное воздействие), например в обозначении переключателей электриче­ских цепей измерения, управления; переключателей газо­вых или воздушных линий; байпасных панелей дистанци­онного управления; кнопок, ключей управления, задатчиков и т. п.

Следует помнить еще одну особенность построения ус­ловных буквенных обозначении. В комплекте, предназна­ченном для измерений нескольких разнородных величин, первичные измерительные преобразователи (датчики) обозначают буквой, обозначающей измеряемый данным дат­чиком параметр.

Несколько непривычно на первый взгляд выглядит обо­значение на схеме постоянно подключенного отборного уст­ройства, для которого специального графического обозна­чения нет. Местом установки отборного устройства является точка пересечения линии связи с обозначением технологи­ческого трубопровода или аппарата. Второй конец линии

Ряс. 3.2, Первичные измерительные преобразователи

связи в этом случае сопрягается с обозначением первичного измерительного преобразователя или прибора.

На рис. 3.2,а показано обозначение установки преоб­разователя термоэлектрического (термопары) на техноло­гическом трубопроводе, а на рис. 3.2,б — показывающего манометра. Первичный измерительный преобразователь измерения расхода (например, диафрагма) устанавливает­ся, как известно, в рассечку технологического трубопрово­да, что показывается в условном обозначении (рис. 3.2,в).

Существует прием, с помощью которого можно указать точное место расположения отборного устройства или точ­ки измерения. Для этого линию связи от первичного изме­рительного преобразователя или прибора вводят внутрь контура технологического аппарата, а на ее конце изобра­жают окружность, как показано на рис. 3.2, г. Подвод ли­нии связи к условному обозначению прибора или средства автоматизации изображают в любой точке окружности (сверху, снизу, сбоку). Когда для правильного понимания работы схемы важно знать направление потока среды или передачи сигнала, на изображении линии связи наносят стрелку.

Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов изображают на схемах в виде прямоугольников, размеры которых определяются местом, необходимым для изображения в них условных графических обозначений приборов и средств автоматизации, устанавливаемых на них.

Комплектные устройства, например машины централи­зованного контроля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики (не путать с комплектом средств автомати­зации), обозначают, так же как и щиты, прямоугольниками произвольных размеров. Внутри прямоугольника указывают тип комплектного устройства в соответствии с документа­цией завода-изготовителя.

Рассмотрим технику чтения условных обозначений наиболее часто встречающихся приборов и средств автомати­зации, устанавливаемых по месту и на щитах.

На рис, 3.3 приведены условные обозначения приборов для измерения и регулирования температуры. Как их про­читать? О том, что на рис. 3.3,а изображен первичный из-