(автор - student, добавлено - 7-04-2014, 19:35)
СКАЧАТЬ: trm10.zip [3,08 Mb] (cкачиваний: 90)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире система автоматического управления может быть представлена в виде сочетания двух элементов: объекта управления и управляющего устройства.
Одна из задач при построении систем управления — поддержание наиболее существенных технологических параметров объекта управления около их наперед заданных значений (автоматическое регулирование). В таких случаях в качестве управляющего устройства и используются автоматические регуляторы.
Главная функция регулятора — формирование сигнала рассогласования между регулируемой величиной и ее заданным значением (уставной) и динамическое преобразование сигнала рассогласования по типовым алгоритмам (законам) регулирования. Управляющий сигнал с выхода регулятора поступает непосредственно на вход исполнительного устройства автоматической системы.
Именно поэтому процесс регулирования технологических параметров автоматическим регулятором дает главное на сегодняшний день преимущество – дешевизна их применения, т.к. отсутствуют дорогостоящие микропроцессорные вычислительные системы.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Назначение
Микропроцессорный программируемый измеритель-регулятор типа ТРМ10 совместно с входным датчиком (термопреобразователем или унифицированным источником сигнала) предназначен для контроля и управления различными технологическими производственными процессами, где требуется повышенная точность поддержания значения измеряемого параметра.
Прибор ТРМ10 позволяет осуществлять следующие функции:
- измерение температуры и других физических величин (давления, влажности, расхода, уровня и т.п.) с помощью стандартных датчиков (см. модификации прибора);
- отображение текущего измерения на встроенном светодиодном цифровом индикаторе;
- регулирование измеряемой величины по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону;
- автоматическое определение коэффициентов ПИД-регулятора (самонастройка);
- формирование сигнала управления на дополнительном выходе по двухпозиционному закону (реле «Авария»).
Функциональные параметры измерения и регулирования задаются пользователем и сохраняются при отключении питания в энергозависимой памяти прибора.
Прибор предназначен для использования в следующих условиях окружающей среды:
Температура воздуха, окружающего корпус прибора +5...+500С
Атмосферное давление 86...107кПа
Относительная влажность воздуха (при температуре +350С) 30...80%
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
2.2 Технические характеристики и
условия эксплуатации
Таблица 1
|
Питание
Характеристика
|
ТРМ10А
|
ТРМ10Б
|
|
Напряжение питания
|
220В 50 Гц
(допустимое отклонение:
-15.. .+10%)
|
85.. .250В
постоянного или
переменного (частотой 50-60 Гц) тока
|
|
Потребляемая мощность, не более
|
6 ВА
|
|
Входы
Тип датчика
|
Диапазон измерения
|
Разрешающая способность
|
|
ТСМ
ТСП
TXK(L)
ТХА(К)
ТПП(S)
ТПП(R)
Источник тока0...5мА, 0...20мА, 4...20мА2 Источник напряжения 0…1 В
|
-50...+2000С
-199...+6500С
-80...+7500C
-80...+13000С -50...+18000С -50...+18000С 0...100% 0...100%
|
0,1
0,11
0,1
1
0,1%
0,1%
|
|
Входное сопротивление прибора для унифицированного сигнала:
тока 0…20мА 4...20мА 100 Ом1%
|
|
тока 0…5мА
|
200 Ом±1%
|
|
напряжения 0...1 В
|
не менее 100 кОм
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
|
Время опроса входного датчика, не более
|
1,5с
|
|
Предел допустимой основной приведенной погрешности измерения входной величины (без учета погрешности датчика)
|
0,25%3 или ±0,5% в зависимости от класса точности прибора
|
Примечания:
1 - В диапазоне -199...-1000С разрешающая способность 10С
2 - В модификацияхTPM10X-X.10.XJPM10X-X.13.X установлен дополнительный гальванически развязанный источник 27В±20% постоянного тока для питания нормирующих преобразователей датчиков с унифицированным выходным сигналом. Максимальный допустимый ток 100 мА.
3 - Кроме модификаций приборов ТРМ10Х-Х.04.Х, ТРМ10Х-Х.17.Х.
|
Параметры встроенных выходных устройств
|
|
Максимальный ток, коммутируемый контактами реле
|
8А при напряжении 220В 50 Гц и
сos φ>0,4
|
|
Максимальный ток нагрузки транзисторной оптопары
|
200 мА при напряжении 50В постоянного тока
|
|
Максимальный ток нагрузки оптосимистора
|
50 мА при напряжении до 600 В
(в импульсном режиме частотой
50 Гц с длительностью импульса
не более 5мс-до 1 А)
|
|
Диапазон сопротивлений нагрузки для ЦАП «параметр-ток» 4... 20 мА
|
200.. .8000м
|
|
Внешний источник питания
ЦАП «параметр-ток» 4. ..20 мА
|
24...30
постоянного тока
|
|
Характеристики корпусов
|
|
|
|
Тип корпуса
|
настенный
|
щитовой Щ1
|
щитовой Щ2
|
|
Степень защиты корпуса
|
IP44
|
IP54
|
IP20
|
|
Габаритные размеры корпуса, мм
|
130x105x65
|
96x96x70
|
96x48x100
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
2.3. Устройство и работа прибора
2.3.1. Функциональная схема
Функциональная схема прибора приведена на рис. 1. Прибор имеет вход для подключения первичных преобразователей (датчиков), блок обработки данных, состоящий из измерителя физических величин, цифрового фильтра, ПИД-регулятора и устройства сравнения, связанных с соответствующими выходными устройствами.
Рис.1 Функциональная схема
Типы входов.
Приборы имеют пять модификаций входов -01,04,10,13,17, к которым могут подключаться:
• в модификации ТРМ10Х-Х.01 .Х- термопреобразователи сопротивления типов ТСМ и ТСП с R0=50 Ом и R0=100 Ом, Pt100,a также TCM гр. 23 c R0=53 Ом
• в модификации ТРМ10Х-Х.04.Х- термопары типов TXK(L),TXA(K)
• в модификации ТРМ10Х-Х.17.Х- термопары типов ТПП(5),ТПП(В)
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
8
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
• в модификации ТРМ10Х-Х.10.Х- датчики, имеющие унифицированный выходной сигнал тока 0...20 мА, 4...20 мА или 0...5 мА
• в модификации ТРМЮХ-Х.13.Х- датчики, имеющие унифицированный выходной сигнал напряжения 0...1 В
Код типа датчика устанавливается пользователем при программировании.
2.3.1.1.Подключение термопреобразователей сопротивления
Работа таких датчиков основана на температурной зависимости электрического сопротивления металлов. Датчик физически выполнен в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу. Термопреобразователи сопротивления характеризуются двумя параметрами: R0-сопротивление датчика при 0°С и W100 - отношение сопротивления датчика при 1000С к его сопротивлению при 0°С.
В приборах используется трехпроводная схема подключения термопреобразователей сопротивления, К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt (рис. 2). Такая схема поз скомпенсировать сопротивление соединительных проводов. При этом необходим соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.
Термопреобразователи сопротивления могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться некоторая зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов. Возможно использование двухпроводной линии.
Рис. 2. Трехпроводная схема подключения термопреобразователя сопротивления
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
9
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
2.3.1.2. Подключение преобразователей термоэлектрических (термопар)
Термопара (термоэлектрический преобразователь) состоит из двух соединенных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Соединенные концы, называемые рабочим спаем, опускают в измеряемую среду, а свободные концы (холодный спай) термопары подключают ко входу ТРМ (рис.3). Если температуры рабочего и холодного спаев различны, то термопара вырабатывает термоЭДС, которая и подается на измеритель.
Рис. 3. Подключение термопары к ТРМ
Поскольку термоЭДС зависит о т разности температура двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру "холодного" спая (ее свободных концов), чтобы скомпенсировать ее в дальнейших вычислениях.
В приборах модификаций ТРМ 10Х-Х.04.Х.ТРМЮХ-Х. 17.X предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного» спая служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.
Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же самых материалов, что и термопара (см. рис. 4). Допускается также использовать провода из металлов с термоэлектрическим и характеристиками, которые в диапазоне температур 0...10СГС аналогичны характеристикам материалов электродов термопары. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
Рис. 4. Схема подключение термопары с помощью термоэлектродных проводов
2.3.1.3. Подключение датчиков, имеющих унифицированный выходной сигнал тока или напряжения.
Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующими измерительными преобразователями. Нормирующие преобразователи преобразуют сигналы с первичных преобразователей (термопар, термометров сопротивления, манометров, расходомеров и др.) в унифицированный сигнал постоянного тока. Величина этого тока лежит в следующих диапазонах: 0...5 мА, 0...20 мА, 4...20 мА. Диапазон выходного тока нормирующего преобразователя пропорционален значению физической величины, измеряемой датчиком, и соответствует рабочему диапазону датчика, указанному в его технических характеристиках. Для работы нормирующих преобразователей используется дополнительный внешний источник питания 27В постоянного тока. Такой источник (гальванически развязанный со схемой прибора) имеется в модификациях приборов ТРМ 10Х-Х.10.X, ТРМ 10Х-Х.13.Х. На рисунке 5 показаны схемы подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4…20 мА к приборам по двухпроводной линии.
Рис. 5. Схема подключения датчиков к приборам по двухпроводной линии.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
2.3.2. Измеритель.
Преобразование сигнала, полученного с датчика, в текущее цифровое значение измеряемой величины (температуры, давления, расхода и т.д.) производится в измерителе.
Поскольку большинство датчиков температуры имеют нелинейную зависимость выходного сигнала от температуры в измерителях заложены таблицы коррекции показаний для всех типов датчиков, которые могут быть подключены к прибору.
При работе с датчиками, формирующими на выходе унифицированный сигнал тока или напряжения, предусматривается произвольное масштабирование шкалы измерения. Для этого в соответствующих функциональных параметрах устанавливаются нижняя и верхняя границы диапазона отображения, а также положение десятичной точки.
Нижняя граница определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при минимальном уровне сигнала с датчика (например, 4 мА для датчика с выходным сигналом тока 4...20 мА).
Верхняя граница определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при максимальном уровне сигнала с датчика (например, 20 мА для датчика с выходным сигналом тока 4...20мА или 1 В для датчика с выходным сигналом напряжения 0...1 В).
Параметр "положение десятичной точки" определяет количество знаков после запятой, с которым после масштабирования будет выводиться на индикатор полученный результат.
Вычисленные прибором значения могут быть откорректированы пользователем с целью устранения начальной погрешности преобразования входных датчиков. Эти погрешности выявляются после проведения метрологических испытаний и устраняются путем ввода корректирующих значений.
В приборе заложен параметр, позволяющий осуществлять сдвиг измерительной характеристики прибора на заданную величину (рис. 6).
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
12
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
К каждому вычисленному значению измеренной величины прибавляется значение, заданное этим параметром. Коррекция "сдвиг характеристики" используется для компенсации погрешностей, вносимых сопротивлениями подводящих проводов (при подключении термопреобразователей сопротивления по двухпроводной схеме), а также при отклонении у термопреобразователя сопротивления значения R0.
Примечание: для термопреобразователей сопротивления типа ТСП на коррекцию "сдвига" накладывается также коррекция нелинейности НСХ датчика, заложенная в программе обработки измерений.
Рис. 6. Схема сдвига характеристики прибора на заданную величину
2.3.3. Цифровая фильтрация измерений.
Для улучшения эксплуатационных качеств в блок обработки входных сигналов введен цифровой фильтр, позволяющий уменьшить влияние случайных помех на измерение контролируемых величин. Работа фильтра описывается параметром "глубина фильтра".
В этом параметре задается количество последних N измерений, из значений которых прибор вычисляет среднее арифметическое. Полученная величина поступает на входы ПИД-регулятора и устройства сравнения. При значении параметра равном 0 и 1 фильтр выключен. Действие параметра "глубина фильтра" показано на рис. 7. Уменьшение значения N приводит к более быстрой реакции прибора на скачкообразные изменения контролируемой величины, но снижает помехозащищенность измерительного тракта. Увеличение значения N приводит к улучшению помехозащищенности, но вместе с этим повышаетинерционность прибора.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
13
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
Рис. 7. Принцип работы параметра глубина фильтра
2.3.4. Типы выходов.
В стандартном исполнении в ТРМ10 устанавливаются два выходных устройства. Выходное устройство ПИД-регулятора может быть либо дискретного либо аналогового типа. Выходом устройства сравнения (компаратора) является реле 8 А220 В.
Дискретный выход - электромагнитное реле, транзисторная оптопара, оптосимистор - используется для управления (включения/выключения) нагрузкой либо непосредственно, либо через более мощные управляющие элементы, такие как пускатели, твердотельные реле, тиристоры или симисторы.
Рис. 8. Схема включения транзисторной оптопары.
Транзисторная оптопара и оптосимистор имеют гальваническую развязку от схемы прибора.
Транзисторная оптопара применяется, как правило, для управления низковольтным реле (до50В). Схема включения приведена на рис. 8. Во избежания выхода из строя транзистора из-за большого тока самоиндукции параллельно обмотке реле необходимо устанавливать диод VD1 (типа КД103,КД109,КД522 или аналогичный).
Рис. 9. Схема включения транзисторной оптомистора.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
14
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
Оптосимистор имеет внутреннюю схему перехода через ноль и включается в цепь управления мощного симистора через ограничивающий резистор R1 по схеме на рис. 9. Величина резистора определяет ток управления симистора. Оп-тосимистор может также управлять парой встречно-параллельно включенных тиристоров (рис. 9). Используемые диоды КД103.КД109, КД209 или аналогичные им. Для предотвращения про боя тиристоров из-за высоковольтных скачков напряжения в сети к их выводам рекомендуется подключать фильтрующую RC цепочку (R2C1).
Рис. 9. Схема подключение к оптомистру тиристоров
В модификации ТРМЮХ-Х.Х.СЗ устанавливается одно выходное устройство, которое представляет собой три симисторных оптопары и используется для управления трехфазными тиристорными блоками. В этой модификации выходное реле компаратора не устанавливается.
Аналоговый выход представляет собой формирователь токовой петли 4-20 мА на активной нагрузке 200...8000м (см. рис. 10) и, как правило, используется для управления электронными регуляторами мощности. Аналоговый выход имеет гальваническую развязку от схемы прибора. Для работы аналогового выхода используется внешний источник питания 27В±10% постоянного тока.
ВНИМАНИЕ! Не допускается использовать для аналогового рис.17 выхода нагрузки сопротивлением менее 200 Ом.
Рис. 10. Схема формирования токовой петли на аналоговом входе.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
15
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
2.3.5. Работа ПИД-регулятора.
На выходе регулятора вырабатывается сигнал Y, действие которого направлено на уменьшение отклонения текущего значения контролируемой величины от заданного:
где
- полоса пропорциональности;
- отклонение;
- постоянная времени дифференцирования;
- разность между двумя соседними отклонениями Е;
- время между двумя соседними измерениями;
- постоянная времени интегрирования;
-накопленная сумма отклонений.
В зависимости от установленного в приборе выходного устройства выходной сигнал ПИД-регулятора может быть преобразован либо в ток 4...20 мА (модификации ТРМ10Х-Х.Х.И), либо в длительность релейных импульсов D относительно периода их следования (модификации ТРМ10Х-Х.Х.Р, ТРМ10Х-Х.Х.К,ТРМ10Х-Х,Х,С) по принципу широтно-импульсной модуляции:
где D - длительность импульса;
Тсл - период следования импульсов.
При установленном аналоговом выходе (ЦАП"параметр-ток4...20 мА" в модификации ТРМЮХ-Х.Х.И) величина выходного тока пропорциональна выходному сигналу регулятора Y.
Тип выходного устройства необходимо указать в параметре "Тип выходного сигнала ПИД-регулятора". При этом следует иметь в виду, что, если задано
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
16
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
значение "0" (ШИМ для реле), то импульсы длительностью менее 0,2с на исполнительное устройство не выдаются.
При использовании бесконтактных ключей (тиристоры, твердотельные реле) в этом параметре нужно установить "1". В этом случае минимальная длительность импульса ограничивается лишь дискретностью вычислений и составляет 6 мс, что позволяет достичь большей чувствительности системы и повышенной точности регулирования. При использовании аналогового выхода в этом параметре нужно установить значение 2.
Тип исполнительного устройства ПИД-регулятора.
Для правильного формирования выходного сигнала ПИД-регулятора необходимо указать в соответствующем параметре тип подключенного к ТРМ10 исполнительного устройства: нагреватель или холодильник.
При этом нагревателем условно названо устройство, при включении которого увеличивается значение измеряемого параметра. Холодильником названо устройство, при включении которого уменьшается значение измеряемого параметра.
Зона нечувствительности.
Если величина отклонения по модулю меньше половины зоны нечувствительности Xd, тo величина отклонения Е считается равной нулю.
Ограничение уровня выходного сигнала.
Выходной управляющий сигнал Yвых. может быть ограничен некоторой заданной величиной Yогр. Если выходной сигнал регулятора Y превышает заданную величину, то на исполнительное устройство выдается сигнал, равный Yогр.
Режимы работы устройства сравнения.
Устройство сравнения (УС) работает по одному из представленных на рис.9 типов логики:
• тип логики 1 (прямой гистерезис) применяется для сигнализации о том, что значение текущего измерения (Ттек) меньше уставки или для управления работой нагревателя (например, ТЭНа). При этом реле первоначально включается при значениях Ттек<С1, выключается при Ттек>С2 и вновь включается при Ттек<С1.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
17
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
• тип логики 2 (обратный гистерезис) применяется для сигнализации о превышении значения уставки или для управления работой охладителя (например, вентилятора). При этом выходное реле первоначально включается при значениях Ттек>С2, выключается при Ттек<С1.
• тип логики 3 (П-образная) применяется для сигнализации о входе контролируемой величины в заданные границы. При этом выходное устройство включается при С1<Ттек<С2.
• тип логики 4(U-образная) применяется для сигнализации о выходе контролируемой величины заданные границы. При этом выходное устройство включается при Ттек<С1 и Ттек>С2.
Задание обоих уставок С1 иС2 проводится при установке параметров регулирования прибора.
Рис. 11. Принципы работы устройства сравнения
2.4.Устройство прибора
Прибор конструктивно выполнен в пластмассовом корпусе, предназначенном для щитового или настенного крепления.
Все элементы прибора размещены на двух печатных платах. На лицевой панели расположены клавиатура управления прибором, цифровой индикатор и светодиоды на задней силовая и измерительная части, а также присоединительный клеммник.
Для установки прибора в щит в комплекте прилагаются крепежные элементы.
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
18
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
|
Клеммник для подсоединения внешних связей (датчиков, выходных цепей и питания) у приборов щитового крепления находится на задней стенке. В приборах настенного крепления клеммник расположен под верхней крышкой. В отверстиях подвода внешних связей установлены резиновые уплотнители.
На рис. 18а приведен внешний вид лицевой панели прибора ТРМ10 для корпусов настенного и щитового (Щ1) крепления, а на рис. 186-щитового Щ2.
На лицевой панели расположены элементы управления и индикации.
Четырехразрядный цифровой индикатор предназначен для отображения значений измеряемых величин и функциональных параметров прибора.
Восемь светодиодов красного свечения сигнализируют о различных режимах работы:
- светодиоды "К1"и"К2" сигнализируют о включении выходных устройств ПИД-регулятора и компаратора соответственно;
- светодиоды "Т", "", "", "хр","С1", "С2" засвечиваются в режиме "УСТАНОВКА ПАРАМЕТРОВ" и сигнализируют о том, какой параметр выбран для установки.
Кнопка предназначена для входа в режим просмотра и установки рабочих параметров, а также для записи новых установленных значений в энергонезависимую память прибора.
Кнопка предназначена:
- при установке параметров для изменения значения параметра.
Кнопка предназначена:
- при установке параметров для выбора изменяемого разряда.
|
|
|
Рис. 12а. Лицевая панель ТРМ10
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеритель-регулятор ТРМ-10
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
19
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подп.
|
Дата
|
|
|
Методы и приборы для измерения расхода пара, газа и жидкости
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
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".
Расходомеры постоянного перепада давления
К ним относятся гидродинамические, поршневые, поплавковые, ротаметрические расходомеры.
Наиболее распространенными приборами группы расходомеров постоянного перепада давления являются ротаметры (см. рис. 3.3.), 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,
a - 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.
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. 3.4.): 1 - калиброванный сосуд, 2 - уровнемерное стекло, 3 - отверстие в днище, 4 - перегородка для успокоения потока.
Расходомеры скоростного напора
Измерение расхода основано на зависимости динамического напора от скорости потока измеряемой среды.
Дифманометр, соединяющий обе трубки, показывает динамическое давление, по которому судят о скорости потока и, следовательно, о расходе.
Расчет среднего суточного расхода природного газа, измеряемого расходомером с диафрагмой
Исходные данные:
- избыточное давление ;
- барометрическое давление ;
- температура газа t =5°С;
- плотность газа в нормальных условиях ρ =0,740 кг/м³;
- содержание в газе:
азота 2,68 % мольных;
двуокиси углерода 0,37% мольных;
- планиметрическое число при обработке диаграммы расходомера N= 5,72;
Таблица 3.1
Значения перепада давления и диаметра диафрагмы d
Ключевые слова -
|
|
