Системы управления химико- технологическими процессами Лектор: доцент каф. ХТТ и ХК Кузьменко Елена Анатольевна
Уровень управления производством (службы АСУП) SCADA-уровень (службы АСУ ТП) Контроллерный уровень Полевой уровень Сенсорный уровень (датчики и исполнительные органы) АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ******* ОАО «Завод Электроники и Механики»******* 2
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Лектор: доцент кафедры ХТТ и ХК Кузьменко Елена Анатольевна
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1.Методы, основанные на расширении жидкости при нагревании. 2. Электрический термометр сопротивления 3. Термоэлектрические термометры 4. Манометрические термометры 5. Пирометры излучения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛАТИНОВЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ (ТСП) Применяются от –200 оС до +650 оС Промышленность выпускает три вида ТСП, которые отличаются начальным сопротивлением: градуировка 20 R 0 =10 Ом градуировка 21 R 0 =46 Ом градуировка 22 R 0 =100 Ом. МЕДНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ Применяются от –50 о С до 180 о С. Это связано с низкой термостойкостью меди. Зависимость линейная R t =R 0 (1+at). В промышленности: градуировка 23 R 0 =53 Ом; градуировка 24 R 0 =100 Ом.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ (ТЕРМОПАРЫ) ЕАВ(t) – ЭДС горячего спая. ЕАВ(t0) – ЭДС холодного спая. СТАНДАРТНЫЕ ТЕРМОПАРЫ. ТПП– платинородий–платиновая– 0 – 1300 o С; ТПР– платинородий– платинородиевая– 300 – 1600 ОС; ТХА– хромель–алюмелевая– (–200) – (+1000 ОС); ТХК– хромель–копелевая– (–200) – (+600 ОС); ТВР– вольфрам–рений–вольфрам–рениевая– 0 – 1800 o С; ТМК– медь–копелевая– (–200) – (+100 o С).
Основные элементы: 1.- термобаллон(ТБ); 2.- капилляр; 3.- манометр Манометрические термометры. Действие приборов основано на изменении давления рабочего тела в замкнутом объеме при нагревании. 1.газозаполненные; 2. жидко заполненные; 3. конденсационные (парожидкостные). Манометрические термометры в зависимости от рабочего тела прибора бывают:
Пирометры монохроматического излучения (ПМИ). Пирометры излучения. Закон Вина: до С. и - константы; - температура в К; - длина волны. Уравнение Планка: С. Обычно в современных приборах берется =0.65 мкм; 0.66.
Метод сравнения. 1. диафрагма (пластинка с двумя калиброванными отверстиями); 2. красный светофильтр; 3.фотодиод; 4.преобразователь; 5. прибор вторичный (ПВ); 6. лампа накаливания; 7. заслонка с дроссельным приводом (электромагнитный дроссель).
Пирометры соотношения (цветовые пирометры)., где = 2896 мкм, К – постоянная. Закон соотношения Вина: С К Е0Е обтюратор (диск с двумя отверстиями, в который вставлены светофильтры: красный и синий); 2.фотоэлемент; 3.преобразователь; 4. линза объектива; 5. прибор вторичный.
РАДИАЦИОННЫЕ ПИРОМЕТРЫ (пирометры полного излучения). Действие приборов основано на законе Стефана–Больцмана:, - для абсолютно черного тела. где – полное количество энергии (интегральное излучение); – константа излучения абсолютно черного тела; - температура (абсолютная) излучающей поверхности, К.
линза объектива; 1.-диафрагма; 2.-серый светофильтр; 3.–термо приемник; 4.–термопара; 5.–линза объектива; 6.–прибор вторичный.
ПИРОМЕТР ПРЕЦИЗИОННЫЙ ПД-4 Назначение:для высокоточного измерения и регулирования температуры твердых тел в диапазонах +800…+2500°С Пирометр снабжен оптическим видоискателем и позволяет измерять температуру объектов диаметром до 2,5 мм (+900…+1500°С) и 1,5 мм (+1500…2500°С).Пирометр может быть применен не только в промышленности, но и для замены существующих яркостных пирометров типа ЭОП-66, ЭОП-93. Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 100 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля.В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено:- изменяемое фокусное расстояние;- изменение скорости измерений от 1 до 100 изм./c;- программируемый цифровой фильтр;- одновременный аналоговый и цифровой выходы;- связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой;- токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА;- сигнализация обрыва токового выхода (5В, 20 мА);- два программируемых выходных ключа (5В, 20 мА);- контроль температуры корпуса прибора.Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 24 В, 600 мА.Назначение:для высокоточного измерения и регулирования температуры твердых тел в диапазонах +800…+2500°С Пирометр снабжен оптическим видоискателем и позволяет измерять температуру объектов диаметром до 2,5 мм (+900…+1500°С) и 1,5 мм (+1500…2500°С).Пирометр может быть применен не только в промышленности, но и для замены существующих яркостных пирометров типа ЭОП-66, ЭОП-93. Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 100 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля.В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено:- изменяемое фокусное расстояние;- изменение скорости измерений от 1 до 100 изм./c;- программируемый цифровой фильтр;- одновременный аналоговый и цифровой выходы;- связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой;- токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА;- сигнализация обрыва токового выхода (5В, 20 мА);- два программируемых выходных ключа (5В, 20 мА);- контроль температуры корпуса прибора.Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 24 В, 600 мА. Модификации прибора ПД-4-03 и ПД-4-04 предназначены для высокоточного измерения температуры в полостях образцовых излучателей типа моделей АЧТ, ампул реперных точек, поверки рабочих пирометрических средств. В пирометры устанавливаются интерференционные фильтры для обеспечения лэфф=650±10 нм и лэфф=950±10 нм.Модификации прибора ПД-4-03 и ПД-4-04 предназначены для высокоточного измерения температуры в полостях образцовых излучателей типа моделей АЧТ, ампул реперных точек, поверки рабочих пирометрических средств. В пирометры устанавливаются интерференционные фильтры для обеспечения лэфф=650±10 нм и лэфф=950±10 нм. ПИРОМЕТР ПРЕЦИЗИОННЫЙ ПД-4 Назначение:для высокоточного измерения и регулирования температуры твердых тел в диапазонах +800…+2500°С Пирометр снабжен оптическим видоискателем и позволяет измерять температуру объектов диаметром до 2,5 мм (+900…+1500°С) и 1,5 мм (+1500…2500°С).Пирометр может быть применен не только в промышленности, но и для замены существующих яркостных пирометров типа ЭОП-66, ЭОП-93. Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 100 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля.В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено:- изменяемое фокусное расстояние;- изменение скорости измерений от 1 до 100 изм./c;- программируемый цифровой фильтр;- одновременный аналоговый и цифровой выходы;- связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой;- токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА;- сигнализация обрыва токового выхода (5В, 20 мА);- два программируемых выходных ключа (5В, 20 мА);- контроль температуры корпуса прибора.Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 24 В, 600 мА.Назначение:для высокоточного измерения и регулирования температуры твердых тел в диапазонах +800…+2500°С Пирометр снабжен оптическим видоискателем и позволяет измерять температуру объектов диаметром до 2,5 мм (+900…+1500°С) и 1,5 мм (+1500…2500°С).Пирометр может быть применен не только в промышленности, но и для замены существующих яркостных пирометров типа ЭОП-66, ЭОП-93. Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 100 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля.В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено:- изменяемое фокусное расстояние;- изменение скорости измерений от 1 до 100 изм./c;- программируемый цифровой фильтр;- одновременный аналоговый и цифровой выходы;- связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой;- токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА;- сигнализация обрыва токового выхода (5В, 20 мА);- два программируемых выходных ключа (5В, 20 мА);- контроль температуры корпуса прибора.Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 24 В, 600 мА. Модификации прибора ПД-4-03 и ПД-4-04 предназначены для высокоточного измерения температуры в полостях образцовых излучателей типа моделей АЧТ, ампул реперных точек, поверки рабочих пирометрических средств. В пирометры устанавливаются интерференционные фильтры для обеспечения лэфф=650±10 нм и лэфф=950±10 нм.Модификации прибора ПД-4-03 и ПД-4-04 предназначены для высокоточного измерения температуры в полостях образцовых излучателей типа моделей АЧТ, ампул реперных точек, поверки рабочих пирометрических средств. В пирометры устанавливаются интерференционные фильтры для обеспечения лэфф=650±10 нм и лэфф=950±10 нм. ПИРОМЕТР ПРЕЦИЗИОННЫЙ ПД-4 Назначение: для высокоточного измерения и регулирования температуры твердых тел в диапазонах +800…+2500°С Пирометр снабжен оптическим видоискателем и позволяет измерять температуру объектов диаметром до 2,5 мм (+900…+1500°С) и 1,5 мм (+1500…2500°С). Пирометр может быть применен не только в промышленности, но и для замены существующих яркостных пирометров типа ЭОП-66, ЭОП-93. Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 100 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля. В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено: - изменяемое фокусное расстояние; - изменение скорости измерений от 1 до 100 изм./c; - программируемый цифровой фильтр; - одновременный аналоговый и цифровой выходы; - связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой; - токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА; - сигнализация обрыва токового выхода (5В, 20 мА); - два программируемых выходных ключа (5В, 20 мА); - контроль температуры корпуса прибора. Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 24 В, 600 мА.
Технические характеристики Характеристики ПД-4-03ПД-4-04ПД-4-01ПД-4-02ПД-4-05 Диапазон измерений, °C Эффективная длина волны, нм 650±10950±10650±200950± ±200 Основная приведенная погрешность: 0.2%0.5% Разрешающая способность:0.01°C* Показатель визирования 1:3001:100 Температура окружающей среды 20±5°C 5¸40°C Коррекция излучательной способностишаг Габариты (без визирного устройства) Æ68,L=450 ммÆ68,L=400 мм *при включении цифрового фильтра
ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ. 1. Жидкостные механические манометры. Р2Р2 Р1Р1 2 h1h1 h2h Поплаковый манометр.
Н Р2Р2 Р1Р Колокольные манометры. Н – перемещение колокола.
2. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ Трубчатые пружинные манометры Р 1 – штуцер (из латуни, либо из стали). 2 –одновитковая трубчатая пружина (нержавеющая сталь или спец сплавы). перемещение свободного конца
2.2. Мембранные манометры.. а). Жесткие мембраны (гофрированные). Р Р2Р2 Зависимость линейная:
б) Мембранная коробка Р1Р1 Р2Р2 Р1Р1 Р2Р2 в) Мембранный блок
2.3. Сильфонные манометры. Р
Измерение уровня жидкости. Поплавковые уровнемеры. 0 Н мах N УМ M1M1 M3M3 M2M2 Р пит Р вых h h0h Уровнемер с частично погруженным поплавком. 1– поплавок переменного погружения; 2– рычаг (коромысло); 3– противовес; 4– заслонка; 5– сопло; 6– усилитель мощности; 7– сильфон обратной связи; 8– корректор начала шкалы.
ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ. 2. Измерение уровня с помощью манометра. 1. Пьезометрические уровнемеры. h газ М =сonst h M
3. Дифманометрические уровнемеры: ДМ 1 2 h h0h0 P1P1 P2P2 h0h0 а) Измерение уровня в открытом сосуде (повышается точность в измерениии). (1) (2)
ДМ Р1Р1 Р2Р2 – + h h0h0 h max h0h0 P P 1 2 б) Измерение уровня в закрытых сосудах, находящихся под давлением. (1) (2) (3)
4. Ультразвуковые уровнемеры. Источник излучения устанавливается под днищем. h – пьезоэлектрический преобразователь; 2– кабель для передачи электрического сигнала ультразвуковой частоты. 3– электронный блок, содержащий генератор ультразвуковых колебаний и таймер, а также вычислительное устройство для определения уровня; 4– вторичный прибор.
h L b) акустические уровнемеры. где L– полная высота сосуда.
ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА. Метод переменного перепада давления. Виды сужающих устройств: 1. Диафрагма. G 2. Сопло. 3. Труба Вентури – коэффициент расхода, Для зазличных типов сужающих устройств определяется опытным путем. – площадь сечения отверстия диафрагмы. – коэффициент сжатия потока
Изделия, работающие по принципу измерения перепада давления Ультразвуковые расходомеры имеют универсальное применение для бесконтактного измерения расхода всех жидкостей и газов, в которых могут распространяться ультразвуковые волны. Принцип измерения основан на измерении времени прохождения ультразвука. Изделия, работающие по принципу измерения перепада давления Ультразвуковые расходомеры имеют универсальное применение для бесконтактного измерения расхода всех жидкостей и газов, в которых могут распространяться ультразвуковые волны. Принцип измерения основан на измерении времени прохождения ультразвука.
РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ. Ротаметры II II Поплавковые расходомеры. 1 1
Электромагнитные расходомеры.., S N где - магнитная индукция; -внутреннтй диаметр трубопровода. 1 – трубопровод; 2,3 – полюса магнита; 4 – измерительный прибор (шкала – в единицах расхода).
Интеллектуальный магнитный расходомер модели 8732 Интеллектуальные электромагнитные расходомеры модели 8732 имеют различные монтажные конфигурации датчиков расхода для ус тановки в трубопровод: фланцевые (8705) и торцевые (8711).
Разработана и предложена модель 8800CR Reducer со встроенным су жающим участком трубопровода. Это устраняет необходимость в су жении трубопровода в месте уста новки прибора в том случае, если су ществует вероятность неточного из мерения при недостаточной скоро сти потока. Теперь в большинстве измерений может использоваться вихревой расходомер, соответствую щий размеру трубопровода.
Ультразвуковые расходомеры имеют универсальное применение для бесконтактного измерения расхода всех жидкостей и газов, в которых могут распространяться ультразвуковые волны. Принцип измерения основан на измерении времени прохождения ультразвука.