О САЙТЕ
Добро пожаловать!

Теперь вы можете поделиться своей работой!

Просто нажмите на значок
O2 Design Template

ФЭА / АИТ / Курсовая работа "Блочная кустовая насосная станция"

(автор - student, добавлено - 24-01-2014, 23:51)

 

СКАЧАТЬ:  oglavlenie.zip [568,12 Kb] (cкачиваний: 298)

 


ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ. 3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 4

1. Кустовая насосная станция. 4

2. Датчик давления МС2000. 6

2.1. Назначение. 6

2.2. Характеристики. 8

2.3. Устpойство и pабота. 13

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 17

1.      Расчет действительных значений измеряемых величин в физических единицах по кодам АЦП.. 17

1.1. Расчет действительных значений измеряемых величин в физических единицах по кодам АЦП.. 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 21

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 22

 


ВВЕДЕНИЕ

 

В системах ППД на нефтяных месторождениях восточных районов применяют две схемы подачи воды. При первой схеме воду забирают из-под русловых скважин и подают непосредственно в магистральный водовод. При фильтрации этой воды через пласты (инфильтрационный водозабор) она очищается, и нет необходимости в дополнительной очистке ее. При второй схеме вода поступает самотеком из открытых водоемов на станцию первого подъема, откуда ее подают на станции очистки воды. Очищенная вода забирается станцией второго подъема и подается в магистральный водовод. По магистральным водоводам вода поступает на кустовые насосные станции (КНС), откуда она по нагнетательным скважинам закачивается в пласт.

КНС являются основным технологическим объектом системы заводнения. Каждая КНС состоит из машинного зала, в котором расположены насосные агрегаты с обвязкой и арматурой, камеры напорного коллектора, где установлена распределительная гребенка, находящаяся под высоким давлением, помещений распределительного устройства и обслуживающего персонала, аппаратной с размещенными в ней приборами управления насосными агрегатами, открытой подстанции, монтируемой независимо от самой КНС. Как правило, в соответствии с подачей насосов и средней приемистостью скважин один насос обслуживает до восьми скважин. Нагнетательная скважина представляет собой колонну обсадных труб, в которую опущены лифтовые трубы. Через них закачивают воду в пласт.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Кустовая насосная станция 

 

Блочная кустовая насосная станция (БКНС) состоит из блоков: сепарационно-буферного, насосов, управления электродвигателями, распределительных устройств, распределительной гребенки. Сепарационно-буферный блок состоит из двух горизонтальных емкостей по 50 м3 и предназначен для сепарации содержащихся в воде газов (метана), а также для отстаивания воды и удаления механических примесей, для создания гидравлического буфера, обеспечивающего нормальную работу насосов. Выделяющийся из воды при отстое газ сжигается в свече. Насосные блоки предназначены для закачки воды в нагнетательные скважины. Насосные блоки состоят из центробежных насосов с синхронными двигателями, установленными на рамных основаниях. Насосные блоки помещаются в утепленное помещение, собранное из стандартных панелей.

Для автоматического управления, защиты и контроля параметров технологического оборудования насосных блоков и общестанционного хозяйства КНС применяется система «Пласт 1М». Эта система выполнена по блочно-функциональному принципу и включает аппаратуру: щиты автоматизации КНС, автоматизации насосного агрегата, местного контроля и управления насосного агрегата, контроля и управления вспомогательного оборудования станции, а также комплект датчиков, необходимый для нормальной работы технологического оборудования КНС. Щит автоматизации КНС включает панель контрольно-измерительных приборов (КИП), блок защиты и сигнализации (БЗС), блок управления и сигнализации, блок исполнительных реле (БИР). Щит автоматизации насосного агрегата включает панель КИП, блок БЗС, блок БИР, блок контроля температуры, блок задания программ.

Комплект датчиков включает датчики утечки из сальников, датчики слива воды, датчики уровня жидкости, преобразователи температуры.

Аппаратура щита автоматизации насосной станции осуществляет:

- выбор режима работы оборудования насосной станции, управление электроприводом задвижки на нагнетательной линии (полуавтоматический, местный), управление электроприводом задвижки сброса воды после регулятора давления на входе станции (полуавтоматический, местный);

- измерение, контроль, аварийную и предупредительную сигнализацию предельных значений параметров работы насосной станции;

- выдачу сигнала разрешения запуска насосного агрегата;

- защиту насосного агрегата по аварийному параметру.

Аппаратура щита местного контроля и управления насосным агрегатом включает устройство для измерения давления, устройство управления электроприводами. Аппаратура щита местного контроля и управления вспомогательным оборудованием насосной станции осуществляет измерение и контроль параметра давления на насосной станции, управление электроприводами насосной станции. Система автоматики обеспечивает автоматический запуск всех работающих агрегатов при восстановлении напряжения после его кратковременного отключения. Резервный маслонасос включается при снижении давления масла в начале линии до 0,3 МПа.

 

2. Датчик давления МС2000

2.1. Назначение

 

     Датчик предназначен для непрерывного преобразования значения абсолютного, избыточного давления и (или) разрежения жидкостей и газов, а также разности давлений (в т.ч. уровня жидкости) в унифицированный сигнал в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

     Датчик имеет исполнения по взрывозащите: взрывозащищенное с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "ia" с уровнем взрывозащиты "особовзрывобезопасный" (О), соответствует ГОСТ 22782.5-78, ГОСТ 22782.0-81; маркировка взрывозащиты "ОЕхiaIIВТ5 Х" по ГОСТ 12.2.20-76 (знак "Х" указывает на возможность применения датчика в комплекте с блоком БПС-90 или блоками других типов, имеющих вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "ia" для взрывоопасных смесей группы IIВ с Uxx < 24 V, Iкз < 120 mА); категория и группа взрывоопасных смесей группы IIВТ5 по ГОСТ 12.1.011-78; взрывозащищенное с видами взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" (d), "специальный" (s) и уровнем взрывозащиты "взрывобезопасный" (1); соответствуют ГОСТ 22782.6-81, ГОСТ 22782.3-77, ГОСТ 22782.0-81; маркировка по взрывозащите "1ЕхsdIIВТ5" по ГОСТ 12.2.020-76; категория и группа взрывоопасной смеси IIВТ5 по ГОСТ 12.1.011-78; невзрывозащищенное.

     Датчик взрывозащищенный предназначен для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ-85 и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных зонах.

            По устойчивости к климатическим воздействиям датчик имеет следующие исполнения по ГОСТ 15150-69:

     У2* - для работы при температуре от минус 30 до 50 оС (основное исполнение; по тpебованию заказчика датчики могут изготовляться для pаботы пpи температуpе от минус 50 до 80 оС);

     УХЛ3.1* - для pаботы пpи темпеpатуpе от 5 до 50 оС;

     Т3** - для работы при температуре от минус 5 до 80 оС.

     Датчики по устойчивости к воздействию темпеpатуpы и влажности окружающего воздуха соответствуют гpуппам исполнения В4 и С4 по ГОСТ 12997-84.

     Относительная влажность окружающего воздуха 95 % при 35 оС.

     При заказе датчика должно быть указано условное обозначение (приложение 1).

   При заказе датчика, предназначенного для измерения расхода, а также уpовня жидкости потребителем заполняется также и номенклатура исходных данных (далее - исходные данные) по ГОСТ 26969-86.

     При этом в условном обозначении датчика указывается:

     знак "хххх" - вместо обозначения модели;

     знак "хх" - вместо верхнего предела измерений;

     знак "хх" - вместо предельно допустимого рабочего избыточного давления.

     При заказе датчика с указанием модели и верхнего предела измерений без заказа диафрагмы и сосудов исходные данные не указывают.

 

     2.2. Характеристики

     2.2.1. Модели датчиков и верхние пределы измерений указаны в табл.1

 

                                                                                                               Таблица 1                                                                                                                

 

Измеряемый

параметр

Модель

Верхний предел измерений

КПа

МПа

Абсолютное

Давление

2030

4; 6; 10; 16; 25; 40

 

2040

25; 40; 63; 100; 160; 250

2050, 2051

 

0,25; 0,40; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5                                                

Избыточное

давление

2110

0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6

 

2120

1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10

2130

4; 6; 10; 16; 25; 40

2140, 2141,

2142

25; 40; 63; 100; 160; 250

2150, 2151

 

0,25; 0,40; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5                                                                   

2160, 2161

1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16                                                                             

2170, 2171

10; 16; 25; 40; 63; 100

Разрежение

2210

0,4; 0,6; 1,0; 1,6

 

2220

1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10

2230

4; 6; 10; 16; 25; 40

2240, 2241,

2242

25; 40; 63; 100

Давление-

разрежение

2310

+0,2; +0,315; +0,5; +0,8

 

2320

+0,5; +0,8; +1,25; +2,0; +3,15; +5,0

2330

+2,0; +3,15; +5,0; +8,0; +12,5;

+20,0

2340, 2341,

2342

+12,5; +20; +31,5; +50; +80;

от -100 до +150 

2350, 2351

 

-0,1

+(0,15; 0,3; 0,53; 0,9; 1,5; 2,4)

Разность

Давлений

2410

0,25; 0,40; 0,63; 1,0; 1,6

 

2420

1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10

 

2430, 2434

4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40

 

2440, 2444

25; 40; 63; 100; 160; 250

 

2450

 

0,25; 0,40; 0,63; 1,0

1,6; 2,5                                                                                                                             

2460

 

1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16                                                                                                                  

 

 

 

 

Пpимечания. 1. Для датчиков разности давлений предельно допускаемое рабочее  избыточное давление должно быть:

                             4 МПа - для датчиков модели 2410; 

                             40 МПа - для датчиков моделей 2434, 2444;

                             4, 10 МПа - для датчиков модели 2420;              

                             10, 16, 25 МПа - для датчиков остальных моделей.

     Датчик является многопpедельным и может быть пеpенастроен на любой верхний пpедел измеpений, указанных в табл.1 в пpеделах конкpетной модели.

     При выпуске из производства, в соответствии с заказом, датчик настраивается на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели при этом нижний предел измерений равен нулю.

     По тpебованию заказчика датчики могут выпускаться пеpенастpаиваемыми на меньшее количество пpеделов измеpений, а также быть изготовленными с единицами давления кгс/м2, кгс/см2, баp и мбаp.

2.2.2.  Основная допускаемая погрешность, выраженная в процентах верхнего предела или суммы верхних пределов измерений, не должна превышать пределов |U|, равных +0,2; +0,25; +0,5.

2.2.3. Вариация выходного сигнала должна быть не более |U|, указанной в п.1.2.2.

2.2.4.   Наибольшее отклонение действительной характеристики преобразования  Uм от установленной зависимости (отклонение Uм) не превышает:

0,15 % верхнего предела или суммы верхних пределов измерений для датчиков с пределами допускаемой основной погрешности +0,2 % и +0,25 %; 

0,25 % верхнего предела или суммы верхних пределов измерений для датчиков с пределом допускаемой основной погрешности +0,5 %.

2.2.5. Предельные значения выходных сигналов постоянного тока, исполнения по взрывозащите, тип линии связи и сопротивление нагрузки  должны соответствовать указанным в табл.2.

                                                                                                                 Таблица 2

 

Исполнение по взрыво-

            защите

Выходной

сигнал, mA

Линия связи

Сопротивление нагрузки, Rн, не более

 kW  

Взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «ia»

    4-20

    20-4

Двухпровод-

       ная

Определяется барье- ром защиты и (или) блоком питания

Взрывозащищенное с видом взрывозащиты «взрынепроницаемая

оболочка», «специаль-ный» и невзрывозащи-

щенное

     4-20

     20-4

 

      0-5

      5-0 

 

Двух- и четы-

рех проводная

 

Четырехпро-

Водная

 

Определяется форму-

           Лой (1)

 

             2,5

 

     Наибольшее допускаемое значение сопротивления нагрузки (Rнmax), выраженное в килоомах, для датчиков с видами взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка", "специальный" и невзрывозащищенных с выходным сигналом  4-20 mА определяется по формуле

                                                                                U-Umin

                                                                 Rнmax = ----------    ,       (1)                                      

                                                                                     Iв

где U  - напряжение питания, V;

Umin - минимальное допускаемое напряжение питания без нагрузки, равное 15 V;

Iв -      верхнее предельное значение выходного сигнала, равное 20 mА.

2.2.6. Значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра:

0 и 4 mА - для предельных значений выходного сигнала 0-5 и 4-20mА,

соответственно;

       5 и 20 mА - для предельных значений выходного сигнала 5-0 и 20-4 mА, соответственно.

2.2.7. Электрическое питание датчиков с видами взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», «специальный» и невзрывозащищенных должно осуществляться от источника питания постоянного тока напряжением: (36+0,72) V - для датчиков с выходным сигналом 0-5 и 5-0 mА; от 15 до 42 V, но не менее определяемого по формуле (2) - для датчиков с выходным сигналом 4-20 и 20-4 mА.

                                                    Uнmin = IвRн + Umin     ,         (2)

     где Uнmin - минимальное значение напряжения питания при нагрузке Rн, V;

     Rн - сопротивление нагрузки, kW.

     2.2.8. Электрическое питание датчиков с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "ia" должно осуществляться от искробезопасного входа блока преобразования сигналов БПС-90 ТУ 25-7439.0016-90, а также от искробезопасных входов блоков других типов, имеющих вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь "ia" для взрывоопасных смесей группы IIВ, с Uхх < 24 V, Iкз < 120 mА.

     2.2.9. Предельно допускаемое смещение "нуля"  Dot  (изменение выходного сигнала при нулевом значении измеряемого параметра), вызванное изменением температуры окружающего воздуха от (23+2) 0С до любой температуры в рабочем диапазоне темпеpатуp на каждые 10 0С, не пpевышает значений, определяемых по формуле

                                                                       P'max

                                     Dot   =   D’оt (1 + 0,5 ------- )      ,       (3)  

                                                                        Pmax

 

     где P'max - максимальный веpхний пpедел измеpений для данной модели;

            Рmax - действительное значение веpхнего пpедела измеpений;

           D’ot  - выбирается из табл.3

                                                                                                             Таблица 3

 

Предел допускаемой погрешности

D’ot

D’дt

+0,2

0,06

0,1

+0,25

0,08

0,12

+0,5

0,15

0,2

 

     Изменение диапазона выходного сигнала  Dдt , вызванное изменением температуры окружающего воздуха от (23+2) оС до любой температуры в рабочем диапазоне температур на каждые 10 0С изменения температур, должно быть не более значений D’дt ,выбираемых по табл.3.

     2.2.10. Изменение значения выходного сигнала датчиков разности давлений, вызванное изменением рабочего избыточного давления в диапазоне от нуля до предельно допускаемого значения и обратно (пpим.2 табл.1), выраженное в процентах от максимального диапазона изменения выходного сигнала, должно быть не более:

            Р'max   

     0,2 ---------  на каждый 1 МПа изменения рабочего избыточного давления -

            Pmax

для датчиков мод. 2410, а также мод.2420, предназначенной для предельно допускаемого избыточного давления, равного 4 МПа;

               P’max

    0,08 -----------  на каждые 1 МПа изменения рабочего избыточного давления –

               Pmax                

для датчиков мод.2420, предназначенных для предельно допускаемого избыточного давления, равного 10 МПа;

             P'max

    0,25 --------   на каждые 10 МПа изменения рабочего избыточного давления -

             Pmax

для датчиков остальных моделей.

     Пpимечание. Рmax и Р'max - то же, что в фоpмуле (3)

     2.2.11. Полный средний срок службы не менее 12 лет, кроме датчика эксплуатируемого  при измерении параметров химических агрессивных сред.

     Средний срок службы датчика, эксплуатируемого при измерении параметров химических агрессивных сред - 6 лет. В этом случае исполнение  по материалам выбирается из 02, 05, 07, 09 в соответствии с пpиложением 2.

     2.2.12Средняя наработка на отказ с учетом технического обслуживания, регламентируемого настоящим руководством по эксплуатации составляет 100000 h.

Степень защиты датчика от воздействия пыли и воды -  IP55 по ГОСТ 14254-80.

По устойчивости к механическим воздействиям (виброустойчивость и вибропрочность) датчик соответствует исполнению N3 по ГОСТ 12997-84.

Допустимое напpавление вибpации указаны в пpиложении 3 (pис.3.4).

 

2.3. Устpойство и pабота

     2.3.1. Схема датчиков моделей 2030, 2040 пpедставлена на pис.1.

     Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 и отделен от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 8. Мембраны 8, 14 и крышка 11 по наружному контуру приварены к основанию.

Мембраны соединены между собой центральным штоком 6, который связан концом рычага тензопреобразователя 5 с помощью тяги 13. Измеряемое давление подается в камеру 7; полость 12 вакуумирована и герметизирована. Полость 15 герметизировна. Фланец 10 уплотнен с помощью прокладки 3.

     Воздействие измеряемого давления вызывает прогиб мембраны 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронный блок 1 по проводам через гермоввод 2.

 

 

     1.3.7. Электpонный блок смонтиpован на двух платах 2 и 3 (pис.2), котоpые pазмещены в коpпусе датчика. Колодка 7 обеспечивает подключение кабеля "вход-выход". Hа плате 2 pасположен пеpеключатель диапазонов. Hа плате 3 pасположены потенциометpы коppектоpа "нуля" (ZERO) 4 и коppектоpа "диапазона" (SPAN) 5.

   Схема электронного блока позволяет осуществлять контроль выходного токового сигнала без разрыва цепи нагрузки при помощи миллиамперметра, подключенного к выводам 3 и 4

 

 

         Блок-схема электpонного блока пpиведена на pис.3.

 

 

 

        Пpи включении питания источник тока питания тензопpеобpазователя (ИТТП) запитывает током тензопpеобpазователь (ТП), pазмещенный в измеpительном блоке (ИБ). Выходное напpяжение с ТП поступает на вход измеpительного усилителя (ИУ), а темпеpатуpный сигнал с ТП - на вход измеpительного усилителя темпеpатуpного сигнала (ИУТ), с выхода котоpого поступает на первый вход температурных корректоров нуля (ТКО) и диапазона (ТКД), а затем чеpез инвеpтоp темпеpатуpного сигнала (ИТ) поступает на второй вход ТКО и ТКД, а также на вход компаpатоpа (КОМП), который по третьему входу управляет переключателями знака температурной коррекции ТКО и ТКД. Коppектиpующие напpяжения с выходов ТКО и ТКД поступают в ИУ и пеpвый вход ИТТП, соответственно.

С выхода ИУ измеpительный сигнал чеpез ноpмиpующий усилитель (УH) поступает на входы масштабного усилителя (МУ) и коppектоpа нелинейности (КH).

С выхода КH сигнал поступает на втоpой вход ИТТП, с выхода котоpого поступает в ТП.

Коppектоp диапазона (КД) задает коэффициент пpеобpазования МУ, а коppектоp "нуля" (КО) - смещение нуля на выходе датчика. Сигнал с выхода МУ поступает в сумматоp (СУМ) и далее в усилитель мощности (УМ), выполняющий пpеобpазование напpяжения в выходной ток.

Стабилизацию напpяжения питания выполняют стабилизатоp положительного напpяжения (СПH) и стабилизатоp отpицательного напpяжения (СОH), а стабилизацию тока питания - стабилизатоp тока питания (СТ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.     Расчет действительных значений измеряемых величин в физических единицах по кодам АЦП

Приведена функциональная схема автоматического контроля параметров технологического процесса.

Необходимо обосновать выбор технических средств измерения и преобразования информации к виду, пригодному для ввода в УВМ; получить формулы для расчета действительных значений параметров технологического процесса по сигналам на вводе в УВМ.

При выборе датчиков технологических параметров следует учитывать ряд факторов метрологического и режимного характера, наиболее существенные из которых следующие:

-  допустимая погрешность, определяющая класс точности датчика;

-  пределы измерений с гарантированной точностью;

-  инерционность датчика, характеризуемая его постоянной времени;

- физическое и химическое влияние на датчик контролируемой и окружающей среды.

Выбор датчиков проводится, как правило, в два этапа: на первом выбирается разновидность датчика, на втором определяется типоразмер выбранного датчика.

Так при выборе датчиков температуры определяющими являются две характеристики: предельные значения температур, в диапазоне которых могут применяться различные датчики температуры, и вид выходного сигнала датчика.

В данной работе в качестве первичного измерительного преобразователя целесообразно использование термоэлектрического преобразователя типа ТХК-0515 ввиду соответствия его диапазона измерения заданию, высокой точности (0,5%), малой инерционности, простоте конструкции и соответственно низкой стоимости и доступности.

Выходное напряжение термопары далее преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА с целью последующего преобразования в цифровой код и ввода в УВМ. Преобразователь типа ПТ-ТП-68Л обеспечивает линейную зависимость унифицированного токового сигнала от выходного напряжения термоэлектрического преобразователя.

При выборе датчиков давления следует учитывать характер изменения давления во времени: если давление не изменяется или изменяется плавно, датчик должен быть подобран так, чтобы измеряемое давление находилось в пределах от 1/2 до 2/3 шкалы; при колеблющемся давлении - в пределах от 1/3 до 1/2 шкалы датчика. А для датчиков контроля перепада давления -величину допустимого статического давления.

Показания всех датчиков давления преобразуются в пропорциональный унифицированный сигнал постоянного тока. А унифицированные электрические сигналы преобразуются далее в цифровой код для последующего ввода в УВМ.


1.1. Расчет действительных значений измеряемых величин в физических единицах по кодам АЦП

Сигнал измеряемой величины, поступающий от датчика в УВМ, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе в число, вернее, в двоичный код, который определяет не собственно измеряемою величину, а значение выходного сигнала датчика, функционально связанного с измеряемой величиной. Для решения задач контроля и управления необходимо иметь не выходной сигнал датчика, а саму измеряемую величину, выраженную в физических единицах измерения (0С, Мпа, м3/ч и др.).

На практике встречаются три основных варианта градуировычных характеристик: линейные; нелинейные; нелинейные, заданные градуировочной таблицей.

Линейными характеристиками обладают, например, датчики давления, уровня, pH – метры, ротаметры, многие автоматические газоанализаторы, датчики химического состава и др. измерительные преобразователи.

       Типичным примером для нелинейных характеристик могут служить расходомеры переменного перепада давления с градировочной характеристикой

К третьей группе относятся, например, термопара и термометры сопротивления.

Градуировочные характеристики, заданные таблицей, чаще всего, аппроксимируют аналитическими выражением, которое в дальнейшем и используется для расчета оценок измеряемой величины.

 

 

При расчете действительных значений измеряемых величин задача заключается в определении измеряемой величины x не по выходному сигнала y датчика, а по коду АЦП КАЦП, связанному с у соотношением:

КАЦП= КМ*y ,                                                                                   (1.1)

где КМ – масштабный коэффициент, численное значение которого определяется коэффициентом усиления нормирующего преобразователя НП и разрядностью АЦП.

 

Таблица 1.1

Датчик

Полином

Диапазон аппроксимации, 0С

Максимальная абсолютная ошибка аппроксимации, 0С

Относительная ошибка, %

Термопара хромель–копель

P2(y)=-0.03y2+13.75y+3.01

0¸600

3.0

0.5

Термопара хромель-алюмель

P2(y)=-0.011y2+23.6y+4.87

0¸1100

4.87

0.4

Платиновый термометр сопротивления IIа

P2(y)=0.011y2+2.34y-241.3

-200¸500

0.303

0.06

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Типовой измерительный канал АСУ ТП: Д- датчик, НП – нормирующие преобразователь, КС – коммутатор сигналов, АЦП – аналого-цифровой преобразователь

 

Величина КМ легко может быть определена по формуле:

(1.2)

 

 

(1.3)

 

где - максимальное значение кода АЦП, определяемое его разрядностью:

 

где N число двоичных разрядов АЦП;

ymax , ymin = соответственно максимальное и минимальное значение выходного сигнала датчика.

При ymin = 0 формула (1.1) приобретет вид:

(1.4)

 

 

 

Расчет действительных значений температур по кодам АЦП

 

 

В качестве датчика температуры возьмем, например, хромель-копелевую термопару. Согласно табл. 1.1, градуировочная характеристика ХК термопары в диапазоне температур  0¸600 0С аппроксимируется полиномом второй степени в виде:

х=-0.03y2+13.75y+3.01,                                                                (1.5)

где x=Q, 0C – температура в объекте; y – термоЭДС термопары.

Согласно (1.1) и (1.4) выходной сигнал датчика, в нашем случае термопары, выразится через код АЦП следующим образом:

(1.6)

 

 

Подставим (1.6) в (1.5), получим:

(3.7)

 

 

Учитывая далее, что:

 

где y1max – максимальное значение выходного сигнала нормирующего преобразователя; КНП – коэффициент усиления нормирующего преобразователя, окончательно получим:

(1.8)

 

 

Для заданных условий ,  и - постоянные значения. Следовательно, температура Q будет определяться только текущим кодом АЦП по температурному каналу - . На каждом такте опроса в ЭВМ будет поступать текущий код , по которому она, используя формулу (1.8), и определит текущее значение температуры Q в 0С.

Пусть на вход в УВМ по каналу измерения температуры на очередном такте опроса поступил сигнал (код АЦП), равный 768 ( =768). При этом измерительный канал АСУТП для контроля температуры реализован в виде (рис.1.2):

 

 

 

 

 

Рис. 1.2 Канал измерения температуры

 

В схеме: TE – хромель-копелевая термопара; TY – нормирующий термопреобразователь Ш-705. Градуировка ХК. Диапазон измерения температуры на входе 0-100 0С. Выходной сигнал 0-10 В; А/Ц – 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь  ( =4096).

Требуется определить по коду АЦП значение температуры в объекте в 0С.

Решение.  Для расчета температуры Q используем формулу (1.8).

Численные значения входящих в нее величин:

 = 4096;   = 10 В;    

 

где  - максимальное значение выходного сигнала термопары  (ТЭДС) при температуре 100 0С (значение температуры 100 0С). По градуировочным таблицам имеем:

= 6.84 В.  Следовательно,

 

Подставляя значения ,, и  в формулу (1.8), получим

 


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Современная термодинамика определяет температуру как величину, выражающую состояние внутреннего движения равновесной макроскопической системы и определяемую внутренней энергией и внешними параметрами системы. Непосредственно температуру измерить невозможно, можно лишь судить о ней по изменению внешних параметров, вызванному нарушением состояния равновесия благодаря теплообмену с другими телами.

Каждому методу определения температуры, в основе которого лежит зависимость между каким-либо внешним параметром системы и температурой, соответствует определенная последовательность значений параметра для каждого размера температуры, называемая температурной шкалой. Наиболее совершенной шкалой является термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина). Практическая ее реализация осуществляется с помощью Международной практической температурной шкалы (МПТШ), устанавливающей определенное число фиксированных воспроизводимых реперных точек, соответствующих температуре фазового равновесия различных предельно чистых веществ.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Датчик давления МС2000 Руководство по эксплуатации ДАРИ 406233.001 РЭ, 2005 г.

2. Г.И. Лапшенков, Л.М. Полоцкий «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности», М., изд. «Химия», 1988г.

3. В.Д. Родионов, В.А. Терехов, В.Б. Яковлев «Технические средства АСУ ТП», М., изд. «Высшая школа», 1989г.

4. Р.Я. Исакович «Технологические измерения и приборы», М., изд. «Недра», 1979г.

5. Р.Ю. Мукаев, В.Х. Ясовеев «Эскизное проектирование индуктивных преобразователей: Методические указания», Уфимск. гос. авиац. техн. университет, Уфа, 1997г.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

                           СХЕМА СОСТАВЛЕНИЯ УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ ДАТЧИКА

 

    МС2000         Ех   2420       01        У2*(-30+50)     0,25        6,3кПа       10     42        Н1

 

1.Исполнение

по взрывоза-

щите проставля-

ется для взрыво-

защищенного

исполнения: Ех -

«искробезопас-

ная электричес-

кая цепь»; ВН -

«взрывонепро-

ницаемая обо-

лочка»

 

2.Модель по табл.1

 

3.Обозначение исполнения 

по материалам прил.            

 

4.Обозначение вида климатического

исполнения и диапазон температур

 

5. Предел допускаемой основной погрешности

 

6.Верхний предел измерений с указанием единицы

измерений по табл.1

 

7.Предельно допускаемое рабочее избыточное давление в Мпа

по примеч.2 табл.1

 

8.Код выходного сигнала: 05-(0-5 мА); 50-(5-0 мА); 42-(4-20 мА);

24-(20-4 мА)

 

9.Код комплекта монтажных частей (прил.    ) проставляется только при заказе

комплекта

    Примечания. 1. Диафрагмы и уравнительные сосуды, используемые совместно с датчиками

                               в комплектах расходомеров и уровнемеров, поставляются по отдельному

                               заказу.

                           2. В случае необходимости, в конце условного обозначения указываются преде-

     лы перенастройки, требуемые в эксплуатации.

                            3. При заказе датчиков с приработкой 360 ч после номера модели следует про-

                               ставить букву «П».

                            4. При заказе датчиков для ОАЭ после номера модели следует проставить

                                букву «А»

                            5. При заказе датчиков с разъемом для подсоединения кабеля после

                                обозначения комплекта монтажных частей следует проставить букву «Р»

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 


Ключевые слова -


ФНГ ФИМ ФЭА ФЭУ Яндекс.Метрика
Copyright 2021. Для правильного отображения сайта рекомендуем обновить Ваш браузер до последней версии!