Управление техническими системами (лекции)

согнутые в виде плоской или винтовой спирали. Один конец спирали укреплен

неподвижно, второй - на оси стрелки. Угол поворота стрелки равен углу

закручивания спирали, который пропорционален изменению температуры.

Биметаллические термометры обеспечивают изменение температуры с

относительными погрешностями 1 - 1,5 %.

1.5.4 Газовые манометрические термометры.

В основу принципа действия манометрического термометра положена

зависимость между температурой и давлением термометрического (рабочего)

вещества, лишенного возможности свободно расширяться при нагревании.

Манометрические термометры обычно включают в себя термобаллон,

капиллярную трубку и трубчатую пружину с поводком, зубчатым сектором и

стрелкой. Вся стистема заполняется рабочим веществом. При нагревании

термобаллона, установленного в зоне измеряемой температуры, давление

рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение

давления воспринимается манометрической пружиной, которая воздействует

через передаточный механизм на стрелку или перо прибора.

Газовые манометрические термометры основаны на зависимости

температуры и давления газа, заключенного в герметически замкнутой

термосистеме.

Достоинства: шкала прибора практически равномерна.

Недостатки: сравнительно большая инерционность и большие размеры

термобаллона.

1.5.5 Жидкостные манометрические термометры.

В качестве манометрической жидкости в приборах этого типа применяется

метиловый спирт , ксилол, толуол, ртуть и т.д.

Жидкостные манометрические термометры имеют равномерную шкалу.

1.5.6 Конденсационные манометрические термометры.

Конденсационные манометрические термометры реализуют зависимость

упругости насыщенных паров низкокипящей жидкости от температуры. Поскольку

эти зависимости для используемых жидкостей (хлористый метил, этиловый эфир,

хлористый этил, ацетон и др.) нелинейны, следовательно, и шкалы термометров

неравномерны. Однако, эти приборы обладают более высокой чувствительностью,

чем газовые жидкостные.

1.5.7 Электрические термометры.

Принцип действия этого типа термометров основан на

зависимости термо-ЭДС (ТЭДС) цепи от изменения

температуры.

В термоэлектрической цепи, состоящей из двух

проводников А и В (см. рис. 2.1) возникают 4 различные

ТЭДС: 2 ТЭДС в местах спаев проводников А и В, ТЭДС на

конце проводника А и ТЭДС на конце проводника В. Суммарная

ТЭДС, возникающая при нагреве спаев проводников до

температур t и t0:

EAB(t t0) = eAB(t) + eBA(t0),

где eBA и eAB - ТЭДС, обусловленная контактной разностью потенциалов и

разностью температур концов А и В.

ТЭДС EAB(t t0) является функцией от температуры горячего спая t при

условии постоянства температуры холодного спая t0.

Термопары градуируются при определенной постоянной температуры t0

(обычно t0 = 0 (C или 20 (C). При измерениях температура t0 может

отличаться от градуировочного значения. В этом случае вводится

соответствующая поправка в результат измерения:

EAB(t t0) = EAB(t t0’) + EAB(t0’t0).

Поправка EAB(t0’t0) равна ТЭДС, которую развивает данная термопара

при температуре горячего спая t0’ и градуировочном значении температуры

холодных спаев. Поправка берется положительной, если t0’ > t0 и

отрицательной, если t0’ < t0.

Величина поправки может быть взята из градуировочной таблицы.

Конструктивное исполнение термопар разнообразно и зависит главным

образом от условий их применения. При необходимости измерения небольшой

разницы температур или получения большой ТЭДС применяются дифференциальные

термопары и термобатареи, представляющие собой несколько последовательно

соединенных термопар.

Компенсация изменения температуры холодных спаев термопар. Правильное

измерение температуры возможно лишь при постоянстве температур свободных

спаев t0. Оно обеспечивается с помощью соединительных проводов и

специальных термостатирующих устройств. Соединительные провода в данном

случае предназначены для переноса свободных концов термопары в зону с

известной постоянной температурой, а также для подсоединения свободных

концов термопары к зажимам измерительных приборов. Соединительные провода

должны быть термоэлектрически подобны термоэлектродам термопары.

Как правило, соединительные провода для термопар, изготовленных из

неблагородных металлов, выполняются из тех же самых материалов, что и

термоэлектроды. Исключение составляет хромель-алюмелевая термопара, для

которой с целью уменьшения сопротивления линии в качестве соединительных

проводов применяется медь в паре с константаном.

Градуировки термопар: ХА - хромель-алюмелевые; ХК - хромель-

копелевые;

ПП - платинородий-платиновые и т.д.

Требования к термопарам:

1) воспроизводимость,

2) высокая чувствительность,

3) надежность,

4) стабильность,

5) достаточный температурный диапазон.

Таблица 2.1 - Материалы, используемые для изготовления термопар.

|Название |Состав |ТЭДС, мВ |Максимальный |

| | |(при t0 = 0 (C и t1 = |темпер. предел, |

| | |100 (C) |(C |

|хромель |10% Cr + 90 % |+2,95 |1000 |

| |Ni | | |

|платинородий |90 % Pt + 10 % |+0,86 |1300 |

| |Rh | | |

|медь |Cu |+0,76 |350 |

|платина |Pt |0 |1300 |

|алюмель |95 % Ni + 5 % |-1,2 |1000 |

| |Al | | |

|копель |56 % Cu + 44 % |-4 |600 |

| |Ni | | |

|константан |60 % Cu + 40 % |-3,4 |600 |

| |Ni | | |

Методы и средства для измерения ТЭДС:

1) Метод непосредственной оценки ( с помощью милливольтметра);

2) Компенсационный метод (с помощью потенциометров).

1.5.8 Термометры сопротивления.

Измерение температуры термосопротивлениями основано на свойстве

проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при

изменении температуры.

Вид функции R = f(t) зависит от природы материала. Для изготовления

чувствительных элементов серийных термосопротивлений применяются чистые

металлы, к которым предъявляются следующие требования:

а) металл не должен окисляться или вступать в химические реакции с

измеряемой средой;

б) температурный коэффициент электрического сопротивления металла ( должен

быть достаточно большим и неизменным;

в) функция R = f(t) должна быть однозначна.

Наиболее полно указанным требованиям отвечают: платина, медь, никель,

железо и др.

Основной недостаток термосопротивлений: большая инерционность (до 10

мин.).

Для измерения температуры наиболее часто применяются

термосопротивления типов ТСП (платиновые) и ТСМ (медные).

1.5.9 Пирометры излучения.

Пирометры излучения основаны на использовании теплового излучения

нагретых тел. Верхний предел измерения температуры пирометра излучения

практически не ограничен. Измерение основано на бесконтактном способе,

поэтому отсутствует искажение температурного поля, вызываемого введением

преобразовательного элемента прибора в измеряемую среду. Возможно измерение

температуры пламени и высоких температур газовых потоков при больших

скоростях.

Лучистая энергия выделяется нагретым телом в виде волн различной

длины. При сравнительно низких температурах (до 500 (С) нагретое тело

испускает инфракрасные лучи. По мере повышения температуры цвет тела от

темно-красного доходит до белого. Возрастание интенсивности

монохроматического излучения с повышением температуры описывается

соответствующими уравнениями.

1.5.10 Цветовые пирометры.

В цветовых пирометрах определяется отношение интенсивности излучения

реального тела Е( в лучах с двумя заранее выбранными значениями длины волны

(1 и (2, то есть показания цветовых пирометров определяется функцией f(Е(1

/ Е(2). Это отношение для каждой температуры различно, но однозначно.

1.6. Вторичные приборы для измерения разности потенциалов.

Для измерения ТЭДС в комплектах термоэлектрических термометров

применяются пирометрические милливольтметры и потенциометры. В

потенциометрах, в отличие от милливольтметров, используется компенсационный

метод измерения.

1.6.1 Пирометрические милливольтметры.

Пирометрические милливольтметры являются

электро-измерительными приборами магнито-

электрической системы.

В конструкции пирометрических милливольтметров

можно выделить магнитную и подвижную системы. Первая

состоит из подковообразного магнита 1, полюсных

наконечников 2 и цилиндрического сердечника 3.

Кольцевой зазор между сердечником и полюсными

наконечниками характеризуется наличием практически

равномерного электромагнитного поля.

В этом зазоре соосно с сердечником размещается рамка 4, которая монтируется

на кернах, опирающихся на подпятники, либо на натянутых нитях. Момент сил,

противодействующий вращению рамки создается специальными пружинами.

Взаимодействие тока, протекающего по рамке с полем постоянного

магнита 2 вызывает появление вращающего момента, который, будучи

уравновешен противодействующим моментом пружин, поворачивает рамку на

определенный угол. Этот угол пропорционален величине протекающего по рамке

тока.

1.6.2 Потенциометры.

Потенциометры в отличие от

милливольтметров работают по

компенсационному (нулевому) методу

измерения.

Принцип компенсации при измерении ТЭДС

заключается в уравновешивании ее известным

напряжением (U на калибровочном резисторе

RАВ, созданным вспомогательным источником

тока. Ток от вспомогательного источника

проходит через реохорд RAB.UAB

пропорционально RАВ (в точке D находится

движок реохорда).

Последовательно с термопарой,

генерирующей ТЭДС, включен милливольтметр НП

(нуль-прибор) с нулем в середине шкалы.

Передвигая движок D, добиваются

уравновешивания ?U и E(t t0).

1.6.3 Автоматические электрические потенциометры.

Схема автоматического потенциометра показана на рис. 2.5, где

обозначено:

Rp - сопротивление реохорда,

Rш - шунта,

Rп - для задания пределов измерения,

Rн и Rк - для задания начала и конца шкалы,

Rб - балластное,

Rс - для поверки рабочего тока,

Rм - медное сопротивление для компенсации влияния температуры холодных

спаев.

ИПС - источник питания стабилизированный.

Потенциометр состоит из моста сопротивлений АВСD, в одну из

диагоналей которого включен источник питания ИПС (диагональ ВС), а в другую

(измерительную диагональ АD) термопара с ТЭДС Е и электродвигатель ЭД с

усилителем УЭД. В вершине А моста находится реохорд Rр, к движку которого

прикреплена стрелка, движущаяся вдоль шкалы. Перемещением движка в свою

очередь управляет электродвигатель.

Мост может находится в двух состояниях: уравновешенном и

неуравновешенном.

Когда мост находится в равновесии, то напряжение между его вершинами

AD равно по модулю термоЭДС (UAD = Е) и напряжение небаланса ?U, подаваемое

на усилитель УЭД, равно нулю:

?U = UAD – Е = 0.

В данном состоянии ЭД не работает.

Если по каким-либо причинам термо-ЭДС Е изменится, то мост выходит из

равновесия и на входе усилителя УЭД появится напряжение небаланса ?U ? 0.

Усилитель, усилив напряжение, подает его на ЭД, который, вращаясь,

перемещает движок реохорда. перемещение движка продолжается до тех пор,

пока мост снова не придет в равновесие и напряжение на ЭД снова не станет

равно нулю.

В этих потенциометрах процесс компенсации осуществляется

автоматически, непрерывно и с большой скоростью. Эти приборы имеют

устройства для автоматического внесения поправки на температуру холодных

спаев термопары.

1.7. Методы измерения сопротивления.

Для измерения сопротивлений термоэлектрических сопротивлений (ТС)

часто используют автоматические электронные мосты, включенные по

двухпроводной, трехпроводной или четырехпроводной схемам.

Двухпроводная схема подключения моста к ТС показана на рис. 2.6, где

обозначены:

R1, R2, R3, R4 - сопротивления моста;

Rб - балластное сопротивление для ограничения рабочего тока;

Rт - сопротивление ТС;

Rл - сопротивление линии (соединительных проводов).

Условием равновесия моста является равенство произведений

противолежащих плечей, т.е. в данном случае:

R1.R3 ( R2.(R4 + Rт + 2.Rл).

Когда мост уравновешен, напряжение на диагонали UAD = 0 и,

следовательно, ЭД не работает. При изменении температуры объекта изменяется

Rт и UAD перестает быть нулевым. Это напряжение усиливается УЭД и подается

на ЭД, который, вращаясь, перемещает движок реохорда.

Недостатком такой схемы является то, что

сопротивления линии входят в одно плечо с Rт,

следовательно, изменение Rл может вызывать

изменение показаний моста. Для компенсации Rл

применяются трехпроводная или четырехпроводная

схемы.

Трехпроводная схема подключения моста (см.

рис. 2.7).

В этом случае уравнение равновесия имеет вид:

(R1 + Rл).R3 ( R2.(R4 + Rт + Rл).

То есть сопротивление линии Rл входит в обе

части уравнения и частично компенсируется.

1.8. Методы и приборы для измерения давления и разряжения.

1.8.1 Классификация приборов для измерения давления.

Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной

составляющей усилия к площади, на которую действует усилие.

В зависимости от природы контролируемого процесса нас интересует

абсолютное давление Ра или избыточное Ри. При измерении Ра за начало

отсчета принимается нулевое давление, которое можно себе представить как

давление внутри сосуда после полной откачки воздуха. Естественно,

достигнуть Ра = 0 невозможно.

Барометрическое давление Рбар - давление, оказываемое атмосферой на

все находящиеся в ней предметы.

Избыточное давление представляет собой разность между абсолютным и

барометрическим давлениями:

Ри = Ра - Рбар

Если Рабс < Рбар, то Ри называется давлением

разряжения.

Классификация приборов для измерения давления:

I. По принципу действия:

1) жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);

2) поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой,

действующей на поршень);

3) пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого

элемента);

4) электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо

электрическую величину).

II. По роду измеряемой величины:

1) манометры (измерение избыточного давления);

2) вакуумметры (измерение давления разряжения);

3) мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления

разряжения);

4) напорометры (для измерения малых избыточных давлений);

5) тягомеры (для измерения малых давлений разряжения);

6) тягонапорометры;

7) дифманометры (для измерения разности давлений);

8) барометры (для измерения барометрического давления).

1.8.2 Жидкостные манометры.

Широко применяются в качестве образцовых

приборов для лабораторных и технических измерений. В

качестве рабочей жидкости используется спирт, вода,

ртуть, масла.

Двухтрубный манометр представляет из себя U-

образную трубку, заполненную затворной жидкостью.

1.8.3 Чашечные манометры и дифманометры.

Чашечный (однотрубный) манометр является разновидностью U-образного

трубного манометра (см. рис. 2.10), у которого одна из трубок заменена

сосудом большого диаметра (чашкой). Измеряется давление Ра, действующее на

жидкость в широком сосуде, а открытый конец трубки совмещен с атмосферой.

Уравнение равновесия: Р = ( g

(h + H).

Чашечные и трубные манометры

применяются для тарировки и поверки

рабочих приборов, реже - в качестве

рабочих приборов.

1.8.4 Микроманометры.

Применяются для

измерения давлений, меньших

100 - 200 мм водяного столба.

Представляют из себя

жидкостной манометр с

наклоненной по углом 20…50(

трубкой.

h = L.sin(() - высота

поднятия уровня жидкости в

узкой трубке,

P = (.g.h - измеренное

давление.

Погрешность: ( 1,5 %.

1.8.5 Пружинные манометры.

Состоят из трубчатой пружины 1 с поводком,

зубчатого сектора 3 и шестерни 4 с прикрепленной

к ней стрелкой 2.

При увеличении давления трубчатая пружина

стремится разогнуться, в результате чего она

через поводок начинает взаимодействовать на

зубчатый сектор, отклоняя стрелку.

1.8.6 Электрические манометры.

Преобразователи давления типа "Сапфир".

Эти манометры обеспечивают непрерывное преобразование значение

измеряемого параметра (давления избыточного, абсолютного, разряжения,

разности давлений нейтральных и агрессивных сред) в унифицированный токовый

сигнал для дистанционной передачи (0 - 5 мА, 0 - 20 мА и др.).

Мембранный тензопреобразователь 3 размещен внутри основания 9 (см.

рис. 2.13). Внутренняя полость 4 тензопреобразователя заполнена

кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической

гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному контуру к основанию 9.

Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой.

Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 5, который уплотнен

прокладкой 8. Измеряемое давление воздействует на мембрану 6 и через

жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и

изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от

тензопреобразователя передается из измерительного блока 1 по проводам через

гермовывод 2.

Преобразователи Сапфир-22ДА моделей 2050 и 2060, предназначенные для

измерения абсолютного давления, отличаются тем, что полость 10

вакуумирована и герметизирована.

Преобразователи Сапфир-22ДД моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440 и

2444 (см. рис. 2.14), предназначенные для измерения разности давлений,

отличаются тем, что в них используется тензопреобразователь мембранно-

рычажного типа, который размещен внутри основания в замкнутой полости,

заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды

двумя металлическими гофрированными мембранами. Мембраны соединены между

собой центральным штоком, перемещение которого передается рычагу

тензопреобразователя, что вызывает деформацию тензопреобразователя.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из

монокристаллического сапфира (разновидность корунда - Al2O3) с кремниевыми

пленочными тензорезисторами (структура КНС - кремний на сапфире).

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из

измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод

2. Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней

перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при

такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность

основания 9.

1.9. Методы и приборы для измерения расхода пара, газа и жидкости.

1.9.1 Классификация.

Количество вещества выражается в единицах объема или массы (т.е. в м3

или килограммах). Количество жидкости с равной степенью точности может быть

измерено и объемным, и массовым методами, количество газа - только

объемным. Для твердых и сыпучих материалов используется понятие насыпной

или объемной массы, которая зависит от гранулометрического состава сыпучего

материала. Для более точных измерений количество сыпучего материала

определяется взвешиванием.

Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через

данное сечение трубопровода в единицу времени. Массовый расход измеряется в

кг/с, объемный - в м3/с.

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы

могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они называются

расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяют измерять расход и

количество вещества.

Классификация:

Механические

объемные

ковшовые

барабанного типа

мерники

скоростные

по методу переменного перепада давления

по методу постоянного перепада давления

напорные трубки

ротационные

Электрические

электромагнитные

ультразвуковые

радиоактивные

1.9.2 Метод переменного перепада давления.

Является самым распространенным и изученным методом измерения расхода

жидкости, пара и газа.

В измерительной технике сужающими устройствами являются диафрагмы,

сопла и сопла Вентури.

Наиболее часто из них применяются диафрагмы, которые представляют

собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы его отверстие

было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода. Сужение потока

начинается до диафрагмы. Затем на некотором расстоянии за ней благодаря

действию сил инерции, поток сужается до минимального значения, а далее

постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и

за ней образуются зоны с вихревым движением.

I - I - сечение потока до

искажения формы.

II - II - сечение в месте

максимального сужения.

Рп - потери давления на трение

и завихрения.

Разность давлений Р1 - Р2

зависит от расхода среды,

протекающей через

трубопровод.

В случае использования сопла струя, протекающая через него, не

отрывается от его профилированной части и поэтому Рп меньше.

Еще меньше потери Рп в сопле Вентури.

Перепад давления измеряется дифманометрами.

Комплект расходомера состоит из элементов:

1) сужающее устройство (Д);

2) импульсные трубки (Т);

3) дифманометр (ДМ).

В качестве дифманометров обычно используются

преобразователи разности давлений типа "Сапфир".

1.9.3 Расходомеры постоянного перепада давления.

К ним относятся гидродинамические, поршневые, поплавковые,

ротаметрические расходомеры.

Наиболее распространенными приборами группы расходомеров постоянного

перепада давления являются ротаметры (см. рис. 2.17), которые имеют ряд

преимуществ перед расходометрами переменного перепада давления:

а) потери Рп незначительны и не зависят от расхода;

б) имеют большой диапазон измерения и позволяют измерять малые расходы.

Принцип действия основан на измерении

положения Н поплавка, вращающегося в

расширяющейся кверху трубке под влиянием

направленной вверх струи.

Q - расход проходящего через трубку газа или

жидкости,

( - угол наклона стенок трубки.

Зависимость Н от Q нелинейна, но в

начальном и среднем участках равномерность

делений шкалы искажается в незначительной

степени.

Отсутствие прямой зависимости между Q и Н

требует индивидуальной градуировки каждого

прибора.

Ротаметрические трубки обычно изготавливаются

из стекла, на которое наносится шкала. Ротор

также может быть изготовлен в виде шарика или

диска.

1.9.4 Расходомеры переменного уровня.

Используются для измерения расходов смесей

продуктов, содержащих твердые частицы,

пульсирующих потоков, особо активных сред.

Измерения осуществляются при атмосферном давлении. Состоит из

элементов (см. рис. 2.18): 1 - калиброванный сосуд, 2 - уровнемерное

стекло, 3 - отверстие в днище, 4 - перегородка для успокоения потока.

1.9.5 Расходомеры скоростного напора.

Измерение расхода основано на

зависимости динамического напора от

скорости потока измеряемой среды.

Дифманометр, соединяющий обе

трубки, показывает динамическое давление,

по котором судят о скорости потока и,

следовательно, о расходе.

1.10. Методы и приборы для измерения уровня.

1.10.1 Методы измерения уровня.

В общем объеме измерительных операций в нефтепереработке, нефтехимии

и газовой промышленности измерение уровня составляет 18 - 20 %.

Поl измерением уровня понимается индикация положения раздела двух

сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной

поверхности, принятой за начало отсчета. Приборы, выполняющие эту задачу,

называются уровнемерами.

Методы измерения уровня: 1) поплавковый, 2) буйковый, 3)

гидростатический, электрические и др.

1.10.2 Поплавковый метод измерения уровня.

Поплавковый уровнемер построен по принципу использования

выталкивающей силы жидкости. Чувствительный элемент представляет собой тело

произвольной формы (поплавок), плавающий на поверхности жидкости и имеющий

постоянную осадку. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем

жидкости и текущее значение уровня определяется фиксацией положения

поплавка.

1.10.3 Буйковые уровнемеры.

Действие буйкового уровнемера основано на законе

Архимеда. Чувствительный элемент буйкового уровнемера -

буй - массивное тело, подвешенное вертикально внутри

сосуда, уровень жидкости в котором контролируется. По мере

изменения уровня жидкости изменяется погружение буя

вследствии компенсации выталкивающей силы жидкости

изменением усилия в подвеске.

Таким образом, по величине погружения буя судят об уровне жидкости в

сосуде. Характеристика буйкового уровнемера линейная, а чувствительность

тем больше, чем больше площадь поперечного сечения буя.

1.10.4 Гидростатические уровнемеры.

В этих приборах измерение

уровня жидкости постоянной плотности

сводится к измерению давления,

созданного столбом жидкости Р = (ж g

h.

Различают пьезометрические

уровнемеры и уровнемеры с

непосредственным измерением столба

жидкости.

Пьезометрические уровнемеры применяются для измерения уровня самых

разнообразных, в том числе вязких и агрессивных жидкостей.

Воздух из пьезометрической трубки 1 барботирует через слой жидкости.

Количество воздуха, подаваемого под давлением, ограничивается дросселем 3

таким образом, чтобы скорость движения его в трубопроводе была минимально

возможной. Уровень жидкости определяется по разности давления в

дифманометре 2.

1.10.5 Электрические методы измерения уровня.

Для измерения уровня жидкости может быть

использовано различие электрических свойств жидкости

и парогазовой смеси под ней. Под электрическими

свойствами понимаются диэлектрическая проницаемость и

электропроводность веществ.

Кондуктометрический метод измерения уровня

основан на измерении электрической проводимости

первичного преобразователя, зависящей от значения

уровня.

Емкостной метод измерения основан на изменении емкости первичного

преобразователя в зависимости от положения уровня измеряемой среды. Обычно

первичный преобразователь выполняется в виде коаксиальных цилиндрических

обкладок, погруженных в измеряемую жидкость. С изменением уровня жидкость

заполняет пространство между обкладками и тем самым изменяет их

электрическую емкость. Зависимость между уровнем жидкости и емкостью

пропорциональная.

2. Исполнительные устройства.

2.1. Классификация исполнительных устройств.

Исполнительным устройством (ИУ) называется устройство в системе

управления, непосредственно реализующее управляющее воздействие со стороны

регулятора на объект управления путем механического перемещения

регулирующего органа (РО) объекта.

Большинство управляющих воздействий в нефтепереработке, нефтедобыче и

нефтехимии реализуется путем изменения расходов веществ (например, сырья,

топлива, кубового остатка колонны и т.д.).

Уравнение статики ИУ для расхода F жидкости или газа может быть

описано как

F = F(?P, ?, ?, C1, C2, …),

где ?P – перепад давления на РО, ? - вязкость, ? – плотность, Сi –

некоторые параметры, зависящие от конструкции РО, режима истечения потока и

т.д. Отсюда видно, что расход F может быть изменен путем:

- изменения ?P (насосные ИУ),

- ? или ? (реологические ИУ),

- коэффициентами Ci (дроссельные ИУ).

2.2. Исполнительные устройства насосного типа.

Структура ИУ насосного типа представлена на рисунке, где обозначено:

u – управляющее воздействие со стороны регулятора, ИМ – исполнительный

механизм (привод), РО – регулирующий орган (насос), Хр – параметр,

изменяющий производительность насоса (частота вращения вала, ход поршня и

т.д.).

Для данных ИУ, как правило, давление на выходе

Рвых больше, чем давление на входе Рвх, а

перепад давления на РО определяется как ?Р =

Рвых – Рвх.

Насосные ИУ делятся на три класса:

1) С вращательным движением РО:

а) шестеренчатые – зубья шестеренок

создают со стенками корпуса множество

объемов, посредством которых жидкость из

всасывающей линии подается в

нагнетательную; обратный ток жидкости

существенно меньше, так как при

зацеплении шестеренок между собой

остаточные объемы невелики.

б) шиберные – при вращении шиберы

центробежными силами прижимаются к

корпусу и образуют с ним переменные

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5