Принцип действия и технические характеристики измерительных преобразователей Сапфир22

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)

Казанский межвузовский инженерный центр «Новые технологии»

(КМИЦ «НТ»)

Направление: 15.03.02 Технологические машины и оборудование

Профиль: Машины и аппараты нефтегазопереработки

Контрольная работа

по дисциплине: «Основы автоматизации технологических процессов нефтегазопереработки»

Тема (вариант): Принцип действия и технические характеристики измерительных преобразователей Сапфир22

Выполнил(а): студент (ка) 4 курса

группы 1283-Ц25 Мингазов Тагир Ильдарович

Проверил(а): Шарафисламов Фаиз Шарибзянович

г.Казань 2022 г.

Содержание

Введение

1. Назначение измерительных преобразователей Сапфир22

2. Технические данные

3. Устройство и принцип действия

Заключение

Список литературы

Введение

В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима, внедрению условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ и т. д.

По мере осуществления механизации производства сокращается тяжелый физический труд, уменьшается численность рабочих, непосредственно занятых в производстве, увеличивается производительность труда и т. д.

Ограниченные возможности человеческого организма (утомляемость, недостаточная скорость реакции на изменение окружающей обстановки и на большое количество одновременно поступающей информации, субъективность в оценке сложившейся ситуации и т. д.) являются препятствием для дальнейшей интенсификации производства. Наступает новый этап машинного производства- автоматизация, когда человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управления технологическими процессами, механизмами, машинами передаются автоматическим устройствам.

Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличинею количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий (производство организуется по открытым небом), удлинение сроков межремонтного пробега оборудования.

Проведение некоторых современных технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации (например, процессы, осуществляемые на атомных установках и в паровых котлах высокого давления, процессы дегидрирования и др.). При ручном управлении такими процессами малейшее замешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могут привести к серьезным последствиям.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

Комплексная автоматизация процессов (аппаратов) химической технологии предполагает не только автоматическое обеспечение нормального хода этих процессов с использованием различных автоматических устройств (контроля, регулирования, сигнализации и др.), но и автоматическое управление пуском и остановом аппаратов для реонтных работ и в критических ситуациях.

В автоматическом производстве человек переключается на творческую работу- анализ результатов управления, составление заданий и программ для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройств и т. д. Для обслуживания агрегатов, оснащенных сложными системами автоматизации, требуются специалисты с высоким уровнем знаний. С повышением квалификации и культурного уровня рабочих стирается грань между физическим и умственным трудом.

Задачи, которые решаются при автоматизации современных химических производств, весьма сложны. От специалистов требуются знания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления.

1. Назначение измерительных преобразователей Сапфир22

Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый сигнал. При работе с блоками извлечения корня БИК-1 получается линейная зависимость между расходом и выходным сигналом.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А предназначены для преобразования значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал на объектах АС.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-К предназначены для преобразования значения измеряемого параметра газообразного кислорода и кислородосодержащих газов в унифицированный токовый сигнал.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А, Сапфир-22ДД-Вн-К не предназначены для использования во взрывоопасных условиях.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты- сочетание «специальный вид взрывозащиты» и «взрывонепроницаемая оболочка» (маркировка по взрывозащите Iexsd ПВТ4/Н2 ) и могут применяться во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно требованиям главы 7-3 ПУЭ или других нормативно-технических документов, определяющих применяемость электрооборудования во взрывоопасных средах, образуемых взрывоопасными смесями паров и газов с воздухом категории до ПВ группы до Т4 включительно и категории ПС группы Т1 по ГОСТ 12.1.011-78.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП.

Преобразователи предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 или 0-20 или 4-20 mA постоянного тока.

По устойчивости к климатическим воздействиям преобразователи в зависимости от исполнения соответствуют:

исполнению УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от 5 до 500С (основной вариант исполнения) или, по обоснованному требованию потребителя, от 1 до 800С;

исполнению У категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от минус 30 до плюс 500С (основной вариант исполнения) или, по обоснованному требованию потребителя, от минус 50 до плюс 800С;

исполнению Т категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от минус 10 до плюс 550С или минус 20 до плюс 800С в соответствии с заказом-нарядом внешнеторговой организации.

По устойчивости и прочности к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха преобразователи имеют группы исполнений, соответственно В4; С4; С3 по ГОСТ 12997-84.

2. Технические данные

Каждый преобразователь имеет регулировку диапазона измерений и может быть настроена на любой верхний предел измерения, указанный для данной модели.

При выпуске предприятия-изготовителя преобразователь настраивается на верхний предел измерений, выбираемый в соответствии с заказом их значений, указанных в таблице, при этом нижний предел измерений равен нулю.

При выпуске преобразователя, предназначенного для измерения уровня жидкости, преобразователь может быть настроен в соответствии с заказом на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели.

По требованию потребителя, согласованному с предприятием-изготовителем, допускается сдвиг верхних пределов измерений, охватываемых данной моделью, в меньшую или большую сторону на один предел измерения.

Верхний предел измерений 2,5 кгс/см2 обеспечивается только в случае, если этот предел измерений указан в заказе.

После перенастройки преобразователя на любой верхний предел измерений, предусмотренный для данной модели, основная погрешность не превышает 5% от соответствующего верхнего предела измерений.

Зона нечувствительности преобразователей не превышает 0,05% от верхнего предела измерений.

Предельные значения выходных сигналов: 0 и 5 или 0 и 20 или 4 и 20 mA постоянного тока.

Электрическое питание преобразователей осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением 36 V.

Допускается питание преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 4 и 20 mA осуществлять от источника постоянного тока напряжением от 15 до 42 V. При этом пределы допускаемого напряжения питания зависят от нагрузочного сопротивления и должны соответствовать границам рабочей зоны. Источник питания должен удовлетворять следующим требованиям: сопротивление изоляции не менее 40 Ом выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 kV, пульсация выходного напряжения не должна превышать 0,5% от номинального значения выходного напряжения, при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Hz.

Для преобразования напряжения переменного тока 220 V с частотой 50 Hz в напряжение постоянного тока 36 V рекомендуется использовать блок питания 22БП-36.

При использовании преобразователя с выходным сигналом 4 и 20 mA совместно с блоком извлечения корня БИК-1 питание преобразователя осуществляется от БИК-1. Питание БИК-1осуществляется переменным током напряжением 220 V частотой 50 Hz.

Нагрузочное сопротивление, кОм:

от 0,2 до 2,5- для преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 0 и 5 mA при напряжении питания 36 V;

от 0,1 до 1,0- для преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 0 и 20 или 4 и 20 mA при напряжении питания 36 V;

RH -- для преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 4 и 20 mA при напряжении питания в диапазоне от 15 до 42 V.

Преобразователи предназначены для работы при барометрическом давлении от 84,0 до 106,7 kPa.

Преобразователи исполнений УХЛ и У устойчивы к воздействию относительной влажности окружающего воздуха 95% при температуре 350С и более низких температурах, без конденсации влаги. Преобразователи исполнения Т устойчивы к воздействию относительной влажности окружающего воздуха 100% при температуре 350С с конденсацией влаги.

Степень защиты преобразователей от воздействия пыли и воды - 1З54 по ГОСТ 14254-80.

По устойчивости к воздействию вибрации преобразователи относятся к группе исполнения N3 по ГОСТ 12997-84.

Дополнительная погрешность, вызванная воздействием вибрации во всем диапазоне частот, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, не должна превышать:

1,5 - для диапазона измерений менее 2,5 kPa;

0,6 - для диапазонов измерений от 2,5 kPa;

0,4 - для диапазонов измерений 10 kPa и более.

Амплитуда пульсации выходного сигнала, имеющей частоту в пределах полосы пропускания преобразователя не превышает 0,6% диапазона изменения выходного сигнала.

Изменение значения выходного сигнала преобразователей, вызванное изменением нагрузочного сопротивления от 100 Ом до 1000 Ом или от 200 Ом до 2500 Ом, соответственно у преобразователей с верхним предельным значением выходного сигнала 20 mA или 5 mA не превышает 0,25% диапазона изменения выходного сигнала.

Преобразователи имеют устройство, позволяющее перенастраивать их на любой из пределов измерений, предусмотренных для данной модели, а также перенастраивать их на смещенный диапазон измерений с установкой начального предельного значения выходного сигнала при значении измеряемого параметра в пределях:

от разрежения Pmax до избыточного давления 0,84 Pmax - для преобразователей моделей 2410, 2420, 2430, 2434;

от разрежения 0,1 Mpa до избыточного давления 0,84 Pmax - для остальных моделей;

где Pmax - максимальное значение верхнего предела измерений модели.

Пульсация выходного сигнала нормируется при нагрузочных сопротивлениях:

1 кОм - для выходного сигнала с предельными значениями 0 и 5 mA;

250 Ом - для выходного сигнала с предельными значениями 0 и 20 mA или 4 и 20 mA.

Средняя наработка на отказ преобразователей не менее 100000 часов.

Полный средний срок службы не менее 12 лет; при воздействии сред, содержащих сероводород до 6% -- не менее 8 лет; до 25% -- не менее 3 лет.

3. Устройство и принцип действия

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Рассмотрим принцип действия на примере преобразователя «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160, 2170 (рис.1).

Мембранный тензопреобразователь 3, размещен внутри основания 9. Внутренняя полость 4 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембранной 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 гермоввод 2 и поступает в электронный блок 1, который содержит корректоры для плавной подстройки диапазона и нуля выходного сигнала.

Схема преобразователей Сапфир-22ДИ моделей 2150, 2160, 2170

Преобразователи «Сапфир-22» имеют унифицированное электронное устройство, преобразующее электрический сигнал тензорезисторного моста в аналоговый стандартный сигнал (0-5) мА или (0-20) мА или (4-20) мА постоянного тока. преобразователь измерительный технологический

Преобразователи типа «Сапфир-22ДИ» моделей 2151, 2161, 2171 с верхними пределами измерений избыточного давления 0,4-100 МПа отличаются от преобразователей типа

«Сапфир-22ДИ» мод. 2150, 2160, 2170 отсутствием разделительной гофрированной мембраны и тем, что измеряемое давление подводится непосредственно к тензорезистивному элементу.

Заключение

Преобразователи обладают рядом преимуществ:

безинерционность, возможность изменения быстро меняющихся по величине и знаку измеряемых параметров и размещения их в труднодоступных местах, простота конструкции, небольшие масса и габаритные размеры.

В то же время существенные недостатки тензорезисторов малое относительное изменение сопротивления, что требует измерительных схем высокой чувствительности, и большая температурная погрешность.

Список литературы

1. Кузнецов В.А, Ялунина Г.Я «Общая метрология», Москва, ИПК Издательство стандартов, 2001

2. Подкопаев А.П. «Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы», Москва, «Недра», 1986

3. 08919030ТО Преобразователи измерительные «Сапфир-22». Техническое описание и инструкция по эксплуатации

4. МИ 1997-89 Преобразователи давления измерительные. Методика поверки

Размещено на Allbest.ru