- •Глава 2 общие сведения об измерениях и приборах
- •§ 1. Понятие об измерениях
- •§ 2. Физические величины и их единицы
- •§ 3. Погрешность результата измерения и источники ее появления
- •§ 4. Классификация средств измерении
- •§ 5. Погрешности средств измерений и классы точности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
- •§ 1. Принципы построения
- •§ 2. Характеристика ветвей гсп
- •§ 3. Преобразователи с унифицированными сигналами
- •Контрольные вопросы
- •Системы дистанционных измерении
- •§ 1. Назначение и классификация методов дистанционной передачи
- •§ 2. Электрические системы и преобразователи с естественными сигналами
- •§ 3. Вторичные приборы электрических и пневматических систем дистанционных измерений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 измерение давлении и разрежении
- •§ 1. Основные определения и классификация приборов
- •§ 2. Деформационные манометры
- •§ 3. Электрические манометры
- •§ 4. Скважинные манометры
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 измерение температур
- •§ 1. Температурная шкала
- •§ 2. Термометры манометрические
- •§ 3. Электрические термометры сопротивления
- •§ 4. Измерение средней температуры нефти и нефтепродуктов в резервуарах
- •§ 5. Измерение температуры в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 измерение расхода жидкости, пара и газа
- •§ 1. Определение и классификация методов измерения
- •§ 2. Объемные расходомеры
- •§ 3. Расходомеры переменного перепада давления
- •§ 4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •§ 5. Расходомеры переменного уровня
- •§ 6. Тахометрические расходомеры
- •§ 7. Вибрационный массовый расходомер
- •§ 8. Электромагнитные расходомеры
- •§ 9. Измерение расхода в скважине
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 измерение уровня жидкостей в емкостях и скважинах
- •§ 1. Назначение и классификация приборов
- •§ 2. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •§ 3. Пьезометрические уровнемеры
- •§ 4. Измерение уровня жидкости в скважинах
- •Акустический метод измерения уровня в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 измерение физических свойств веществ и примесей
- •§ 1. Измерение плотности
- •§ 2. Измерение вязкости
- •§ 3. Анализаторы содержания воды в нефти
- •§ 4. Анализаторы содержания солей в нефти
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 контроль процессов бурения скважин
- •§ 1. Параметры контроля процессов бурения скважин
- •§ 2. Автономные измерительные установки. Измерение осевой нагрузки на забой
- •Измерение крутящего момента
- •§ 3. Системы наземного контроля процесса бурения
- •Преобразователи
- •§ 4. Каналы связи дистанционного контроля глубинных параметров бурения
- •§ 5. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с электрическим каналом связи
- •§ 6. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с гидравлическим каналом связи. Индикатор осевой нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Часть вторая системы автоматического регулирования и средства автоматизации
- •Глава 11
- •Основные понятия теории автоматического регулирования
- •§ 1. Система автоматического управления
- •§2. Обратные связи
- •§ 3. Разомкнутые и замкнутые сау
- •§ 4. Принцип действия системы автоматического регулирования
- •§ 5. Классификация систем автоматического регулирования
- •§ 6. Требования, предъявляемые к cap
- •§ 7. Понятие статической характеристики
- •§ 8. Понятие динамических характеристик
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 расчет систем автоматического регулирования
- •§ 1. Типовые динамические звенья
- •§ 2. Способы соединения звеньев
- •§3 Понятия устойчивости системы
- •§ 4. Критерии устойчивости
- •§ 5. Оценка качества процесса автоматического регулирования
- •§ 6. Свойства объектов автоматического регулирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 общие сведения об автоматических регуляторах
- •§ 1. Классификация автоматических регуляторов
- •§ 2. Математические модели регуляторов
- •§ 3. Регуляторы прямого действия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14 пневматические регуляторы
- •§ 1. Основные особенности пневматических регуляторов
- •§ 2. Унифицированная система элементов промышленной пневмоавтоматики (усэппа)
- •§ 3. Основные регулирующие устройства и вторичные приборы системы старт
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15 исполнительные устройства
- •§ 1. Общая характеристика и классификация
- •Исполнительных устройств
- •§ 2. Регулирующие органы
- •§ 3. Исполнительные механизмы
- •§ 4. Основные характеристики и расчет исполнительных устройств
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16 построение функциональных систем автоматизации технологических процессов
- •§ 1. Состав технической документации по автоматизации технологического процесса
- •§ 2. Условные обозначения средств автоматизации по конструктивному принципу
- •§ 3. Условные обозначения средств автоматизации по функциональному признаку приборов и устройств
- •§ 4. Функциональные схемы автоматизации
- •Глава 17
- •§ 1.Теоретические основы автоматического
- •§ 2. Фрикционные и гидравлические устройства подачи долота
- •§ 3. Электромашинные устройства подачи долота
- •§ 4. Забойные устройства подачи долота
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18 автоматизация добычи и промыслового сбора нефти и нефтяного газа
- •§ 1 Характерные особенности нефтедобывающих предприятии и основные принципы их автоматизации
- •§ 2. Типовая технологическая схема автоматизированного нефтедобывающего предприятия
- •§ 3. Автоматизация нефтяных скважин
- •§ 4. Автоматизированные групповые измерительные установки
- •§ 5. Автоматизированные сепарационные установки
- •§ 6. Автоматизированные блочные дожимные насосные станции
- •Глава 19 автоматизация подготовки и откачки товарной нефти
- •§ 1.Характеристика технологического процесса и задачи автоматизации
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки подготовки нефти
- •§ 3. Автоматическое измерение массы товарной нефти
- •§ 4. Автоматизация нефтеперекачивающих насосных станций
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20 автоматизация объектов поддержания пластовых давлении
- •§ 1. Характеристика системы поддержания пластовых давлений (ппд)
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки для очистки сточных вод и автоматизация водозаборных скважин
- •§ 3. Автоматизированные блочные кустовые насосные станции
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21 автоматизация добычи и промысловой подготовки газа
- •§ 1. Характеристика газовых и газоконденсатных промыслов как объектов автоматизации
- •§ 2. Автоматическое управление добычей промысла
- •§ 3. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа
- •§ 4. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22 основные элементы и узлы комплекса технических средств асу тп
- •§ 1. Назначение и общие принципы организации асу тп
- •§ 2. Основные элементы систем телемеханики и вычислительной техники
- •§ 3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23 основы вычислительной техники
- •§ 1. Общие сведения об эвм
- •§ 2. Принципы построения и области применения цвм
- •§ 3. Процессоры
- •§ 4. Запоминающие устройства
- •§ 5. Устройства ввода-вывода
- •§ 6. Порядок решения задачи на цвм
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24 телемеханизация технологических процессов добычи нефти и газа
- •§ 1. Понятие об агрегатной системе телемеханической техники
- •§ 2. Телемеханизация нефтедобывающих предприятий
- •§ 3. Телемеханизация газодобывающих предприятий
- •§ 4. Микропроцессоры и некоторые перспективы их применения в нефтяной и газовой промышленности
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
§ 3. Электрические термометры сопротивления
Действие электрических термометров сопротивления основано на свойстве материалов менять электропроводность в зависимости от температуры. Так, сопротивление большинства металлов при нагреве их на 1 °С увеличивается в среднем на 0,4—0,6%, а окислов металлов (полупроводников), наоборот, уменьшается в 8—15 раз по сравнению с металлами.
В комплект этих термометров входят чувствительный элемент, измерительный прибор и соединительные провода. В качестве чувствительного элемента применяют металлическую проволоку (или ленту), навитую на изоляционный каркас и заключенную в защитный кожух.
В качестве измерительных приборов используют уравновешенные и неуравновешенные мосты, потенциометры и магнитоэлектрические логометры.
Электрические термометры обладают следующими преимуществами, обеспечивающими широкое применение их в промышленности:
возможность градуировки термометра в значительном диапазоне (от —200 до +700°С) на любой температурный интервал; высокая степень точности измерения температуры; возможность расположения вторичного измерительного прибора на значительном расстоянии от места измерения температуры (термоприемника); возможность автоматической записи температуры и автоматического регулирования ее, централизация контроля температуры путем присоединения нескольких термометров к одному измерительному прибору.
К недостаткам термометров сопротивления следует отнести: необходимость постороннего источника питания, ограничения по применению его во взрывоопасной среде, значительная длина чувствительного элемента, не позволяющая измерить температуру в заданной точке, и разрушаемость при вибрациях (платиновые термометры).
В качестве сопротивления используют платину, медь и полупроводниковые элементы.
Платина обладает всеми свойствами, предъявляемыми к материалам для электрических термометров сопротивления. Применяется она в виде проволоки диаметром от 0,05 до 0,07 мм или ленты сечением от 0,002 до 0,005 мм2. В окислительной среде инертна даже при высокой температуре, однако в восстановительной среде при высоких температурах возможно загрязнение платины окисью углерода и парами металлов, что вызывает хрупкость и непостоянство ее характеристики. Температурный коэффициент сопротивления платины α≈3,9*10-3 °С-1, удельное сопротивление ρ =0,1 Ом*мм2/м.
Медь—сравнительно дешевый металл, легко получаемый в чистом виде, обладает высоким температурным коэффициентом сопротивления, равным 4,25•10-3 °C-1. Одним из достоинств меди является линейный характер зависимости сопротивления от температуры в интервале от —50 до 200 °С, недостатком — малое удельное сопротивление (ρ≈0,018 Ом*мм2/м) и ее легкая окисляемость.
Полупроводники. Характерной особенностью их является резкий рост проводимости с повышением температуры. Полупроводниковые сопротивления, электрическое сопротивление которых резко уменьшается с увеличением температуры, называются термосопротивлениями (ТС). Они имеют цилиндрическую форму или форму
дисков, диаметр стержня изменяется от 20 мкм до 5—10 мм, длина составляет 1—50 мм. Диаметр диска от 1 мм до нескольких сантиметров и толщина 0,02—1 см.
Возможно изготовление таких полупроводников, сопротивление которых меняется в интервале температур от 0 до 300 °С в 1000 раз. Сопротивление платины в этом же температурном интервале увеличивается приблизительно в 2 раза.
Для изготовления термосопротивлений путем спекания мелкодисперсных порошковых материалов, замешанных с соответствующей органической связкой и растворителем, используют смеси двуокиси титана и окиси магния, окиси никеля в соединении с окислами марганца, смеси окислов марганца, никеля и кобальта, окись железа в соединении с такими веществами, как MgAl2О4, MgCr2О4, ZnTiО4 и др. Различными сочетаниями компонентов и их пропорций можно изменять электропроводность и температурный коэффициент сопротивления.
Высокий температурный коэффициент электрического сопротивления термосопротивлений обусловливает высокую чувствительность их. Термосопротивления, благодаря малым габаритным размерам, позволяют измерять температуру в труднодоступных местах. Кроме того, их высокое омическое сопротивление (30000—40000 Ом) позволяет пренебрегать сопротивлением подводящих проводников и переходными контактными сопротивлениями. К недостаткам полупроводниковых термосопротивлений следует отнести нестабильность их характеристики во времени.
Устройство термометров сопротивления
Платиновые термометры сопротивления типа ТСП предназначены для температур от —200 до +650 °С. Они выполнены из платиновой проволоки диаметром 0,07 мм, навитой на слюдяную пластинку 1 (рис. 6.3) с зубчатыми краями. В прорезях слюдяной пластинки укреплены концы серебряных выводов 2, к которым припаяны концы проволоки элемента сопротивления. Платиновая проволока изолирована с двух сторон слюдяными накладками 3, скрепленными обмоткой из серебряной ленточки 4. Элемент сопротивления помещен в защитную трубку 5 из нержавеющей стали. Свободное сечение трубки с обеих сторон изолированного элемента сопротивления заполнено по всей длине алюминиевыми вкладышами 6. Провода выводов изолированы фарфоровыми трубчатыми изоляторами 7. Эти выводы прикреплены к латунным зажимам на головке из пластмассы. Сопротивление подводящих проводов при температуре 0°С не должно превышать 0,1 % номинальной величины.
Пакет термометра сопротивления помещается в арматуру, состоящую из трубы с заваренным дном, штуцерной гайки и головки. Параллельная работа двух измерительных (вторичных) приборов от одного (общего) термометра сопротивления не допускается. При необходимости можно применять только двойные термометры (два самостоятельных, изолированных друг от друга чувствительных элемента помещены в общую арматуру).
В лепестковых термометрах с уменьшенной инерционностью вместо алюминиевых вкладышей использованы тепловые мостики-лепестки из тонкой фольги, создающие тепловой контакт между слюдой, на которую навита платиновая проволока, и внешней защитной трубой — арматурой, предназначенной для теплообмена с окружающей средой.
Чтобы повысить тепловой контакт и снизить тепловую инерцию, применяют также обжим чувствительного элемента. Пакет из слюдяных пластинок, на одной из которых навита платиновая проволока, а другие являются изоляционными, помещают в тонкостенный плоский металлический чехол и осторожно спрессовывают под давлением до 1,2 МПа. В результате слюда с навитой проволокой оказывается плотно упакованной в металлической оболочке.
Термометры сопротивления выпускают также с остеклованным чувствительным элементом, в котором платиновая проволока герме-тизированно вплавлена в стекло.
Чувствительный элемент медного .термометра сопротивления типа ТСМ состоит из медной эмалированной проволоки диаметром 0,1 мм, навитой на пластмассовый цилиндрический стержень и покрытой сверху слоем лака. К концам медной проволоки припаяны медные выводы диаметром 1,0—1,5 мм. Собранный термометр помещают в защитную стальную трубку.
Все технические термометры сопротивления выпускают взаимозаменяемыми. Условные обозначения градуировки термометров ТСП установлены следующие: гр. 20, гр. 21 и гр. 22. Для таких термометров сопротивления составляют соответственно 10; 46 и 100 Ом.
Термометры сопротивления типа ТСМ изготовляют с сопротивлением Rо=50 Ом (градуировка гр. 23) и Rо==100 Ом (градуировка гр. 24). Измеряемую температуру определяют автоматическими электронными мостами и магнитоэлектрическими логометрами-