Управление техническими системами лекции (стр. 8 из 17)
ГСП объединяет в себе все средства контроля и регулирования технологических процессов. Характерной особенностью ГСП является:
1) блочно-модульный принцип, лежащий в основе конструкций устройств;
2) унификация входных-выходных сигналов и сигналов питания.
Содержит три ветви:
1) гидравлическую,
2) пневматическую,
3) электрическую.
Блочно-модульный принцип характеризуется наличием отдельных модулей или блоков, выполняющих достаточно простую функцию. Этот принцип позволяет уменьшить номенклатуру средств автоматизации, упрощает ремонт и замену, уменьшает стоимость, позволяет реализовать принцип взаимозаменяемости.
Унифицированные сигналы:
1) Пневматические - сигналы давления сжатого воздуха
диапазон изменения сигнала: 0,2 - 1
или 0,02 - 0,1 МПа;сигнал питания: 1,4
;расстояние передачи сигнала: до 300 м.
2) Электрические сигналы имеют много диапазонов, которые можно разделить на две группы:
а) токовые (сигналы постоянного тока), например:
0 - 5 мА, 0 - 20 мА, 4 - 20 мА и др.;
б) сигналы напряжения постоянного тока, например: 0 - 1 В, 0 - 10 В и др.
Первичные приборы (датчики) могут преобразовывать измеряемый параметр в какой-либо унифицированный сигнал. Если же датчик выдает неунифицированный сигнал, то для приведения его к стандартному диапазону должен быть установлен соответствующий преобразователь.
1.2. Точность преобразования информации.
Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.
Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят на основании зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми, прямым измерениям.
Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.
Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.
Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.
Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Аналоговый измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины.
Цифровой измерительный прибор – измерительный прибор, автоматически вырабатывающий дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме.
Показывающий измерительный прибор – измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний.
Показания средства измерений – измерение величины, определяемое по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах этой величины.
Градуировочная характеристика средства измерений – зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений, составленная в виде таблицы, графика или формулы.
Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечны и начальным значениями шкалы.
Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.
Предел измерений – наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений.
Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.
Любые измерения сопровождаются погрешностями:
1) случайные погрешности - имеют случайную природу и причина их неизвестна;
2) промахи - вызваны неправильными отсчетами по прибору;
3) систематические - обусловлены несовершенством методов определения, конструкции прибора.
Виды погрешностей:
1) абсолютные: DХ = Х - Х0,
где Х - измеренное значение параметра, Х0 - истинное значение;
Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.
2) относительные:
(выраженные в %-ах);Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может быть выражена в процентах.
3) приведенные:
,где Хmin и Хmax - минимальное и максимальное значения измеряемой величины.
Максимальная приведенная погрешность называется классом точности:
.В зависимости от класса точности приборы делятся на эталонные (образцовые) и рабочие.
1.3. Классификация КИП.
На нефтеперерабатывающих и химических производствах наиболее часто измеряемыми величинами являются температура, давление, расход и уровень. На них приходится около 80 % всех измерений. Остальную часть занимают электрические, оптические и др. измерения.
При измерениях используются различные измерительные приборы, которые классифицируются по ряду признаков. Общей градацией является разделение их на приборы для измерения: механических, электрических, магнитных, тепловых и других физических величин.
Классификация по роду измеряемой величины указывает, какую физическую величину измеряет прибор (давление Р, температуру Т, расход F, уровень L, количество вещества Q и т.д.).
Исходя из признака преобразования измеряемой величины, измерительные приборы разделяют на приборы:
а) непосредственной оценки;
б) сравнения.
По характеру измерения: стационарные и переносные.
По способу отсчета измеряемой величины: показывающие, регистрирующие, суммирующие.
1.4. Виды первичных преобразователей.
Первичные приборы или первичные преобразователи предназначены для непосредственного преобразования измеряемой величины в другую величину, удобную для измерения или использования. Различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:
1) Генераторные осуществляют преобразование различных видов энергии в электрическую, то есть они генерируют электрическую энергию (термоэлектрические, пьезоэлектрические, электрокинетические, гальванические и др. датчики).
2) К параметрическим относятся реостатные, тензодатчики, термосопротивления и т.п. Им для работы необходим источник энергии.
3) Выходным сигналом механических первичных преобразователей (мембранных, манометров, дифманометров, ротаметров и др.) является усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины.
1.5. Методы и приборы для измерения температуры.
1.5.1 Классификация термометров.
Температура вещества - величина, характеризующая степень нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул. Измерение температуры практически возможно только методом сравнения степени нагретости двух тел.
Для сравнения нагретости этих тел используют изменения каких-либо физических свойств, зависящих от температуры и легко поддающихся измерению.
По свойству термодинамического тела, используемого для измерения температуры, можно выделить следующие типы термометров:
· термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких тел;
· термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения твердых тел;
· термометры газовые манометрические;
· термометры жидкостные манометрические;
· конденсационные;
· электрические;
· термометры сопротивления;
· оптические монохроматические пирометры;
· оптические цветовые пирометры;
· радиационные пирометры.
1.5.2 Термометры расширения. Жидкостные стеклянные.
Тепловое расширение жидкости характеризуется сравнительным коэффициентом объемного расширения, значение которого определяется как
, 1/град,где V0, Vt1, Vt2 - объемы жидкости при 0 °С, температурах t1 и t2 соответственно.
Чувствительность термометра зависит от разности коэффициентов объемного расширения термометрической жидкости и стекла, от объема резервуара и диаметра капилляра. Чувствительность термометра обычно лежит в пределах 0,4…5 мм/°С (для некоторых специальных термометров 100…200 мм/°С).
Для защиты от повреждений технические термометры монтируются в металлической оправе, а нижняя погружная часть закрывается металлической гильзой.
1.5.3 Термометры, основанные на расширении твердых тел.
К этой группе приборов относятся дилатометрические и биметаллические термометры, основанные на изменении линейных размеров твердых тел с изменением температуры.
1) Конструктивное исполнение дилатометрических термометров основано на преобразовании измеряемой температуры в разность абсолютных значений удлинений двух стержней, изготовленных из материалов с существенно различными термическими коэффициентами линейного расширения:
, 1/град,где l0, lt1, lt2 - линейные размеры тела при 0 °С, температурах t1 и t2 соответственно.