Многоточечных приборов контроля параметров
Многоточечные измерительные системы
Эти системы применяют для исследований сложных объектов с большим числом измеряемых величин. Число измерительных каналов в таких системах может достигнуть нескольких тысяч. Последовательное многократное использование отдельных узлов измерительного тракта приводит к последовательно-параллельному принципу действия таких систем и к минимальной сложности ИС.
Для согласования действия узлов ИС, работающих параллельно и последовательно во времени, в таких системах применяют коммутаторы ИК для коммутации аналоговых сигналов датчиков Д (рис. 7.26). Измерительные коммутаторы должны обладать заданными метрологическими характеристиками (погрешностью коэффициента передачи, быстродействием коммутатора и др.).
Рис. 7.26. Структурно-функциональная схема многоточечной ИС
Относительная погрешность коэффициента передачи коммутатора
где Лвых, Ат — информационные параметры сигналов на выходе и входе коммутатора; kn — коэффициент передачи коммутатора.
Погрешность 8 определяется главным образом остаточными параметрами ключевых элементов, используемых в коммутаторе, а именно; остаточными ЭДС и сопротивлениями замкнутого и разомкнутого ключей. Погрешность зависит также от числа измерительных каналов, от выходного сопротивления датчика и входного сопротивления следующего после коммутатора узла.
Быстродействие коммутатора обычно определяют допустимым числом переключений в секунду и зависит прежде всего от применяемых элементов.
Достоинства многоточечных ИС — меньшее количество оборудования по сравнению с многоканальными системами и возможность наращивания чиста измерительных каналов за счет коммутатора. Недостатки этих систем по сравнению с рассмотренными ранее ИС — пониженное быстродействие при большом числе опрашиваемых датчиков и некоторое снижение точности за счет остаточных параметров ключей коммутатора.
4.3. Системы дистанционного контроля параметров среды
В соответствии с принципами, изложенными выше, в ряде институтов разработаны системы дистанционного контроля температуры и влажности агента сушки в лесосушильных камерах. Например, в ЦНИИМОДе имеется техническая документация на систему контроля с применением логометров в комплекте с термометрами сопротивления.
Рис. 4.6. Принципиальная электрическая схема системы дистанционного контроля:
На рис. 4.6 показана принципиальная электрическая схема системы дистанционного контроля температуры и влажности среды для десяти лесосушильных камер. В каждой камере устанавливают два термометра сопротивления: сухой TCCl и смоченный TCMl. В системе применены медные термометры сопротивления TCM-X или TCM-Xl градуировки 23. На схеме показан пример подсоединения термометров для первой и десятой камер.
Остальные термометры сопротивления подсоединяют аналогично к соответствующим клеммам переключателей.
Вторичным прибором является логометр Л-64 градуировки 23 с пределами измерения 0- OO0C. При высокотемпературных режимах применяют логометр с пределами измерений 0-150°С. Термометры сопротивления подключают к логометру щеточным переключателем ПМТ-20 по трехпроводной схеме для уменьшения влияния окружающей температуры на показания прибора.
Необходимое сопротивление каждого из проводов линии (2,5 Ом) достигается при монтаже путем уменьшения длины провода соответствующей уравнительной катушки. Питание логометра осуществляется от источника сетевого питания СВ-4м. Напряжение сети 127 и 220 В переменного тока, выпрямленное напряжение 4 В.
Датчики для установки в каждой камере подбирают попарно так, чтобы их показания не отличались друг от друга более чем на 0,5°С. Датчики желательно устанавливать в сушильных камерах при помощи съемных устройств, обеспечивающих надежное крепление чувствительных элементов и питание водой смоченного термометра. Пример конструкции устройства для установки датчиков в камерах периодического действия показан на рис. 4.7. Его закрепляют в нише торцовой стены камеры. Датчики (термометры сопротивления) 10 ввинчивают в торец стакана 3, который вставляют в трубу 4 и закрепляют гайками 5. Воду для увлажнения подают из магистрали в ванночку 12. Устройство обеспечивает герметичность и теплоизоляцию датчиков и достаточно удобно в эксплуатации.
Желательно иметь систему централизованного питания водой всех смоченных термометров. На рис. 4.8 в качестве примера показана одна из подобных систем (ЦНИИМОД-ЛТА). Дистиллированную или отфильтрованную конденсатную воду наливают через верхнее отверстие в резервуар 2, который герметически закрывают пробкой с резьбой 8 и резиновым уплотнительным кольцом 9.
Кроме заполненной водой нижней трубки с вентилем 1, резервуар 2 и бачок 3 соединяются друг с другом воздушной трубкой К), выведенной в самую верхнюю часть резервуара. Нижние концы обеих трубок диаметром 8 мм вставлены в крышку 11 бачка и установлены на одном горизонтальном уровне. Емкость резервуара должна быть значительной, например при O камерах около 50 л, чтобы реже наполнять его. Резервуар в днище имеет пробнику 12 для периодической промывки. Емкость бачка около 2-3 л.
Резервуар, бачок и все трубопроводы системы изготовляют из нержавеющих материалов. В камерах периодического действия с реверсивной циркуляцией датчики необходимо устанавливать в торце камеры со стороны коридора управления на высоте 1,5 м. от пола. В камерах непрерывного действия датчики устанавливают в загрузочном и разгрузочном концах камеры соответственно со стороны входа агента сушки в сушильное пространство камеры и его выхода. Блок датчиков устанавливают так, чтобы тепловое излучение от калориферов не влияло на показания термометров сопротивления.
Для нормальной работы приборов и оборудования персонал сушильного цеха, обслуживающий систему дистанционного контроля, должен соблюдать следующие правила:
1. Периодически осматривать систему питания водой смоченных термометров, заливать бак дистиллированной водой, очищать от загрязнений увлажнительную ванночку.
2. Менять марлю на смоченном термометре не реже 2 раз в месяц, применять только чистую марлю или батист, которые должны плотно облегать корпус датчика.
3. Вынимать блок датчика для смены марки осторожно, чтобы не оборвать соединительных проводов и не поломать корпуса датчиков.
4. Периодически проверять при смене марли идентичность показаний сухого и смоченного (без марли) датчиков по логометру (оба датчика должны давать одинаковые показания с точностью до 0,5°С).
5. He допускать ударов по датчикам во время загрузки и разгрузки лесосушильных камер.
6. Периодически проверять логометр. Для этого вместо термометров сопротивления подключают образцовый магазин сопротивления. Ho магазину задают значения сопротивления, отвечающие цифровым отметкам шкалы логометра, и определяют погрешность прибора. В случае значительных отклонений прибор снимают и направляют в контрольно-измерительную лабораторию.
В системах контроля для повышения точности измерений рекомендуют использовать электронные автоматические уравновешенные мосты, например самопишущие многоточечные ЭМП-209, КСМ-4, MCl- O или показывающие ЭМВ-2 (KBMl). При этом применяют типовые схемы включения приборов, а монтаж, установку датчиков, систему питания водой не изменяют.
Чаще используют показывающие одноточечные приборы с переключателями. Они проще, доступнее для потребителей и несложны в эксплуатации. Однако за рубежом, в том числе на камерах, поставляемых в СССР, используют записывающие приборы, по одному на каждую камеру. Так как требования к точности контроля параметров среды растут (по ГОСТ 18867-73 погрешность поддержания температуры равна ±3°С, а погрешность измерения и поддержания психрометрической разности не должна превышать ± 1°С), желательно переходить повсеместно на более точные, чем логометры, электронные автоматические мосты. Ho чтобы значительно не усложнять систему дистанционного контроля, можно применять многоточечные приборы. Запись предпочтительнее, чем визуальный контроль через 1-2 ч, как это принято на практике. С такой периодичностью контроль неэффективен, так как температура или психрометрическая разность могут иногда за 15-20 мин изменяться на 5- O0C, что недопустимо.
Однако ленты с самописцев, на которых записаны параметры режима, как правило, не обрабатывают. При обычном нормальном ходе процесса этого и не требуется, так как достаточно контролировать запись процесса или даже записывать только отклонения от его нормального хода. Другими словами, запись можно и достаточно осуществлять на многоточечном самописце, на котором видно отклонение параметров от заданных. Можно при этом ввести сигнализацию о недопустимых отклонениях.
При использовании многоточечных приборов очень важно определить период обращения или частоту контроля параметров.
Действительно, если психрометрическая разность (или температура) является функцией времени (рис. 4.9), точность ее воспроизведения при периодическом контроле зависит от числа точек измерения в интервале контроля T функции At=f<% ).
Частота квантования по времени, которая необходима для заданной точности аппроксимации функции, может быть найдена по форімуле і[54]:
Пример. При автоматическом регулировании общепринятыми двухпозиционными регуляторами в первом приближении можно принять, что психрометрическая разность изменяется по синусоидальному закону:
амплитуда колебаний;
Многоточечные преобразователи температуры
Многоточечный преобразователь температуры представляет из себя высокотехнологичный кабель с датчиками по всей длине для отслеживания температуры на каждом уровне хранилища.
В сравнении с аналогами эти датчики значительно проще в установке и эксплуатации.
Многоточечный датчик температуры – это кабель, передающий на компьютер точные данные о температуре внутри хранилища, позволяя контролировать качество зерна.
Модельный ряд многоточечных преобразователей температуры
| Серия | Тип кабеля | Длина/глубина измерения | Температура измерения | Выходы | Рабочее напряжение питания |
| Алюминиевый, нержавеющая сталь + антистатик | до 22 м | -10…+85°C | HART | 12,5…30 В | |
EST | Стальной с ПВХ-покрытием | до 30 м | -10…+85°C | RS485 MODBUS | 12,5…30 В |
Серии насчитывают несколько моделей, измеряющих температуру как в жидких, так и твёрдых материалах. В зависимости от нужной площади измерения необходимо подбирать определённое количество датчиков. Каждый датчик измеряет температуру в радиусе 2 метров.
В каждой модели датчики расположены на расстоянии 1 м друг от друга по всей длине кабеля. Каждый датчик подсоединяется к передатчикам, которые способны одновременно передавать данные прямо на компьютер до 15 преобразователей.
Область применения многоточечных преобразователей температуры
Область применения многоточечных преобразователей температуры:
Не рекомендуется использовать в хранилищах абразивных сыпучих материалов вроде гравия и т.п.
Задачи, решаемые с помощью многоточечных преобразователей температуры
Собирая данные с многоточечных датчиков температуры, специалисты могут:
Так как данные сохраняются на компьютере, специалисты могут следить за состоянием зерна, оценивать качество и принимать меры по его сохранности.
Достоинства и преимущества многоточечных преобразователей температуры
Датчики данной серии имеют множество преимуществ в своём классе:
В комплект поставки входит программное обеспечение, которое будет составлять подробную картину температурного режима внутри хранилища.
Недостатки
Хотя измерение температур многоточечными преобразователями удобно, благодаря большой концентрации датчиков в одном кабеле может наблюдаться эффект «антенны» под влиянием электромагнитных полей.
Также, чтобы датчики замеряли всю площадь поперечного сечения хранилища, важно соблюдать рекомендуемую схему расположения кабелей в зависимости от диаметра силоса. Каждый провод с термодатчиками способен замерять температуру в радиусе около 2 м.
Например, для силоса Ø4 м понадобится только один кабель, расположенный строго по центру, а для хранилища Ø8 м уже 3 кабеля.
Принцип работы многоточечных преобразователей температуры
В зависимости от площади хранилища или диаметра силоса датчики располагаются так, чтобы покрыть всю площадь. В самом датчике находится преобразователь, который конвертирует температуру в электрический сигнал. Например, в датчиках Termopoint данные преобразуются в HART-протокол, а в EST в цифровой код FineLink. Далее сигнал идет по проводам в передатчик Wi-Fi или напрямую в компьютер.
На компьютер устанавливается ПО, которое принимает, расшифровывает и выводит на экран полученные измерения.
Современные температурные контроллеры включают в себя функции автоматического регулятора по заданной программе из нескольких шагов.
В системах ПАЗ не допускается применение многоточечных приборов контроля параметров, определяющих взрывоопасность процесса.
К выполнению управляющих функций систем ПАЗ предъявляются следующие требования:
— срабатывание одной системы ПАЗ не должно приводить к созданию на объекте ситуации, требующей срабатывания другой такой системы;
— в алгоритмах срабатывания защит следует предусматривать возможность включения блокировки команд управления оборудованием, технологически связанным с аппаратом, агрегатом или иным оборудованием, вызвавшим такое срабатывание.
Исполнительные механизмы систем ПАЗ, кроме указателей крайних положений непосредственно на этих механизмах, должны иметь устройства, позволяющие выполнять индикацию крайних положений в помещении управления.
7. Требования нормативной документации по промышленной безопасности процесса
Требования, в соответствии с правилами пожарной безопасности при обслуживании и эксплуатации оборудования, основных аппаратов и технологических установок.
Реакторы непрерывного и периодического действия
Во избежание образования повышенного давления в реакторе, следует вести контроль за процессом конденсации парогазовой смеси, выходящей из реактора. При нарушении процесса конденсации необходимо принимать меры к аварийной остановке реактора.
Отработанный катализатор или контактную массу, в составе которых могут быть самовозгорающиеся продукты разложения и полимеризации, необходимо выгружать из реактора и транспортировать на регенерацию или направлять на уничтожение в герметически закрытых бункерах.
При временной остановке реактора и связанных с ним аппаратов, если имеется опасность подсоса воздуха при охлаждении системы, необходимо обеспечить подачу в аппараты инертного газа.
Во избежание резких температурных перепадов при пуске (остановке) толстостенных или футерованных реакторов подъем (снижение) температур стенок необходимо осуществлять медленно, строго по установленному графику.
Аппараты колонного типа
Показания контрольно-измерительных приборов, находящихся на щите в операторной, должны периодически проверяться дублирующими приборами, установленными непосредственно на колоннах.
При перегонке с острым паром подачу его в ректификационную колонну следует производить после достаточного прогрева колонны и предварительного спуска конденсата из паропровода до появления «сухого» водяного пара в дренажных патрубках. Обратный клапан на паровой линии у ректификационной колонны должен быть в исправном состоянии.
Подача орошения в колонну без предварительного спуска воды из емкости орошения запрещается.
Использование мерных стекол для измерения уровня жидкости в колоннах запрещается.
Измерители уровня в колоннах должны быть безопасными в пожарном отношении.
Перед открытием нижнего люка ректификационных колонн, в аппарат необходимо подать пар или иметь наготове подключенный к паровой гребенке шланг, на случай загорания кокса или других самовоспламеняющихся остатков.
Теплообменная аппаратура
Разогрев (при пуске) и охлаждение (при остановке) теплообменников, особенно кожухотрубных и без температурных компенсаторов должен производиться плавно, во избежание нарушения герметичности от температурных напряжений.
Необходимо следить за подачей хладоагента в конденсаторы-холодильники. При уменьшении подачи хладоагента принимать меры к снижению производительности аппаратов или их остановке.
Автоматический электронный многоточечный прибор контроля и регулирования температуры Советский патент 1962 года по МПК G05D23/19 G05B11/18
Описание патента на изобретение SU147044A1
Известны автоматические электронные многоточечные приборы контроля и регулирования температуры с электрическим трехпозиционным регулятором и записью результатов измерения на ленточной диаграмме.
Предлагаемый автоматический многоточечный прибор отличается тем, что для обеспечения задания любой температуры регулирования в каждой точке с высокой точностью задающее устройство прибора выполнено по схеме автоматически уравновешивающегося моста переменного тока, плечи которого содержат переменные сопротивления. Каждое из этих сопротивлений подключается параллельно реохорду с помощью переключателя точек прибораПринципиальная схема описываемого автоматического прибора приведена на чертеже.
Измесительная часть описываемого прибора с помощью дисков / и 2, Соосно расположенных с контактами группы 3, вырабатывает импульсы, сигнализирующие о состоянии температуры, на регулирующее устройство, состоящее из следующих основных частей: автоматического моста и исполнительного устройства.
Каждому Положению движка переменных сопротивлений соответствует определенное положение верхней стрелки на щкале прибора, определяющей положение контактов группы 3. При работе переключателя 7 в измерительную схему моста включается то или иное сопротивление 6, и в зависимости от сигнала небаланса моста с помощью электронного усилителя реверсивный двигатель 4 приводит мост в равновесие и устанавливает в соответствующее положение верхнюю стрелку на шкале прибора и контакты группы 3..
При работе прибора кинематически синхронно связанные переключатели 7 и S каждый раз при подключении к измерительной схеме прибора какой-либо точки будут подключать соответствующий движок переменных сопротивлений 6. к измерительной схеме моста. В зависимости от значения измеряемой температуры будет определяться соответствующее положение между контактами группы 3 дисками 1 и 2. Контакты группы будут либо замкнуты, либо разомкнуты, что будет определять соответствующее состояние регулирующей исполнительного устройства.
Описываемый автоматический прибор обеспечивает задание любой температуры регулирования в каждой точке с высокой точностью.
Опытный образец прибора изготовлен в заводских условиях и экспонируется на Выставке достижений народного хозяйства.
Автоматический электронный многоточечный прибор контроля и регулирования температуры с электрическим трех/позиционным регулятором и записью результатов измерения на ленточной диаграмме, отличающийся тем, что, с целью обеспечения задания регулирования любой температуры в каждой точке с высокой точностью, задающее устройство прибора выполнено по схеме автоматически уравновещивающегося моста переменного тока, плечи которого содержат переменные сопротивления, каждое из которых подключается параллельно реохорду с помощью переключателя точек прибора.
