Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






ISBN 978-601-7327-04-0






ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

Учебное пособие

 

Алматы 2012

УДК 389.14

ББК 31.21.я73

Технологические измерения

и приборы

Х 19 Учебное пособие/С.Г.Хан;

АУЭС. Алматы, 2012. - 93 с.

 

В учебном пособии излагаются основные методы и средства измерений, применяемые для автоматизации теплоэнергетических процессов. Освещается методика измерения температуры, давления, расхода жидкости, газа и пара и других величин.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 5В070200 - Автоматизация и управление.

Табл.5, Ил.51, Библиогр. – 19 назв.

 

ББК 31.21.я73

 

РЕЦЕНЗЕНТ: КазНТУ, доктор техн. наук, проф. Казиев Г.З.

АУЭС, канд. техн. наук, доц. Мусабеков Р.А.

 

Печатается по плану издания Министерства образования Республики Казахстан на 2012 г.

 

ISBN 978-601-7327-04-0

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.

  Содержание  
Введение  
1 глава. Измерения температуры  
1.1 Общие сведения  
1.2 Манометрические термометры  
1.3 Термоэлектрические преобразователи (ТЭП)  
1.3.1 Требования материалам термоэлектродов ТЭП  
1.3.2 Поправка на температуру свободных концов ТЭП  
1.3.3 Устройство компенсации температуры (КТ)  
1.3.4 Удлиняющие термоэлектродные провода  
1.3.5 Включение измерительного прибора в цепь ТЭП  
1.3.6 Нормальный термоэлектрод  
1.4 Средства измерения сигналов ТЭП  
1.4.1 Милливольтметры  
1.4.2 Измерение термоЭДС милливольтметром  
1.4.3 Потенциометры  
1.4.4 Нормирующие преобразователи термоЭДС  
1.5 Термопреобразователи сопротивления (ТПС)  
1.6 Средства измерения, работающие в комплекте с ТПС  
1.6.1 Уравновешенные мосты  
1.6.2 Неуравновешенные мосты  
1.6.3 Логометры  
1.6.4 Симметричный неравновесный мост  
1.6.5 Нормирующие преобразователи ТПС  
1.7 Измерения теплового излучения  
1.8 Средства измерения теплового излучения  
1.8.1 Оптические пирометры  
1.8.2 Фотоэлектрические пирометры  
1.8.3 Пирометры спектрального отношения (цветовой пирометр)  
2 глава. Измерения давления  
2.1 Общие сведения  
2.2 Жидкостные СИ давления с гидростатическим уравновешиванием  
2.2.1 Поплавковые дифманометры  
2.2.2 Колокольные дифманометры  
2.3 Деформационные средства измерения давления  
2.3.1 Чувствительные элементы  
2.3.2 Деформационные приборы для измерения давления  
2.3.3 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования  
2.3.4 Пьезоэлектрические измерительные преобразователи давления  
2.4 Общие методические указания по измерению давления  
     
3 глава. Измерения количества и расхода жидкости, газа и пара  
3.1 Общие сведения  
3.2 Объемные счетчики  
3.2.1 Объемные счетчики с овальными шестернями  
3.3 Скоростные счетчики  
3.4 Расходомеры переменного перепада давления  
3.5 Расходомеры обтекания  
3.6 Электромагнитные расходомеры  
3.7 Тепловые расходомеры  
4 глава. Измерения уровня  
4.1 Общие сведения  
4.2 Поплавковые уровнемеры  
4.3 Буйковые уровнемеры  
4.4 Гидростатические СИ уровня  
4.4.1 Схемы измерения уровня манометром  
4.5 Электрические СИ уровня  
4.5.1 Емкостные уровнемеры  
4.5.2 Кондуктометрические сигнализаторы уровня  
4.6 Акустические СИ уровня  
5 глава. Измерения физико-химических свойств жидкостей и газов  
5.1 Средства измерения плотности  
5.1.1 Весовые и пикнометрические плотномеры  
5.1.2 Гидро- и аэростатические плотномеры  
5.2 Средства измерения вязкости жидкостей  
5.2.1 Капиллярные вискозиметры (вискозиметры истечения)  
5.2.2 Ротационные вискозиметры  
6 глава. Измерения концентрации  
6.1 Общие сведения  
6.2 Магнитные газоанализаторы  
6.3 Оптические газоанализаторы  
6.3.1 Инфракрасные газоанализаторы  
6.3.2 Ультрафиолетовые газоанализаторы  
7 глава. Анализ состава жидкостей  
7.1 Общие сведения  
7.2 Кондуктометрический метод анализа растворов  
7.2.1 Электродные кондуктометры  
7.3 Потенциометрический метод анализа растворов  
7.3.1 Рабочие и вспомогательные электроды потенциометрических анализаторов  
7.3.2 Измерительные преобразователи рН-метров  
Список литературы 92

 

 

Введение

ХХ1 век характеризуется ускоренным развитием науки и промышленного производства. Последнее немыслимо без широчайшего применения самых разнообразных измерений и измерительных устройств. Место измерительной техники в современном мире могут характеризовать следующие данные. Затраты на измерительную технику в настоящее время составляют 10-15% всех материальных затрат на общественное производство, а в таких отраслях промышленности, как нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, радиоэлектронная, самолетостроение и другие, эти затраты достигают 25%. В настоящее время без измерений не может обойтись ни одна область деятельности человека.

Область измерительной техники, объединяющую измерительные устройства и методы измерений, используемые в технологических процессах, принято определять понятием технологические измерения.

Основной потребитель измерительной техники - промышленность. Здесь измерительная техника – неотъемлемая часть технологических процессов, т.к. используется для получения информации о многочисленных режимных параметрах, по которым в промышленности проводится контроль качества продукции и сырья, и другие процессы.

Измерения осуществляются с помощью специальных технических средств измерений, различных по сложности и принципам действия.

Средствами измерений (СИ) называют технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Основными видами СИ являются меры, измерительные устройства (приборы и преобразователи). Рабочими СИ называются все меры, приборы и преобразователи, предназначенные для практических повседневных измерений во всех отраслях народного хозяйства. Они подразделяются на средства измерений повышенной точности (лабораторные) и технические. Совокупность технических СИ, служащих для выполнения измерений, методов и приемов проведения измерений и интерпретации их результатов, принято определять понятием измерительная техника.

Все производства различных отраслей промышленности в зависимости от характера технологического процесса можно подразделить на две группы: производства с непрерывным (НХТП) и производства с дискретным (штучным) (ДХТП) характером технологических процессов. К первой группе относятся производства таких отраслей промышленности, как нефтеперерабатывающая, газоперерабатывающая, нефтехимическая, химическая, металлургическая, теплоэнергетическая и др., ко второй группе – машиностроение, приборостроение, радиоэлектронная, пищевая и др.

Из таблицы 1 следует, что на производствах с НХТП измерения таких параметров, как температура, давление, расход, уровень и количество вещества составляют более 86% от общего числа всех измерений, на производствах с ДХТП преобладают измерения числа изделий, длина, время, электрические величины – 75%.

 

Т а б л и ц а 1- Виды измеряемых параметров в зависимости от характера

технологического производства

Измеряемые параметры НХТП ДХТП
Температура 50% 8%
Расход вещества 15% 4%
Количество вещества 5% 5%
Давление 10% 4%
Уровень 6% 4%
Число изделий - 25%
Размеры, расстояние - 25%
Время 4% 15%
Состав вещества 4% -
Прочие (ток, скорость…) 6% 10%

 

Теплоэнергетическая промышленность, относящаяся к производствам с НХТП, в основном включает в себя химико-технологические процессы. Классификация технологических измерений для химико-технологических процессов приведена на рисунке 1, из которого видно, что теплотехнические измерения в теплоэнергетической промышленности занимают основное место.

 

    Технологические измерения для химико – технологических процессов    
                             
теплотехнические   физико - химические   электрические
                             
    давление       состав веществ       напряжение
    температура             ток
    расход       физико - хим. свойства       мощность
    уровень                

 

Рисунок 1 - Классификация технологических измерений

 

Современные производства характеризуются значительной сложностью и мощностью технологических аппаратов, большим числом различных параметров, которые необходимо снять (измерить). Все это определяет тот факт, что проведение современных технологических процессов без их частичной и полной автоматизации невозможно.

Автоматизацией технологического производственного процесса (АТПП) называют такую организацию этого процесса, при которой технологические операции осуществляются ею автоматически с помощью специальных технических устройств, без непосредственного участия человека (см. рисунок 2).

 

    АТПП    
       
           
автоматический контроль (САК)     автоматическое регулирование (САР)
           
автоматическое управление (САУ)     автоматизированное управление (АСУ)
   
           
защита процессов от аварийного режима     защита окружающей среды
   

 

Рисунок 2 – Состав АТПП

 

Работа систем автоматического контроля (см. рисунок 3), автоматических систем регулирования (см. рисунок 4) и АСУ ТП (см.рисунок 5) строится на измерениях, осуществляемых техническими СИ.

 
 


 

 

На объект автоматизации (ОА) постоянно действуют дестабилизирующие факторы, нарушающие однозначность связи между Хвх и Хвых. Эти факторы – возмущающие воздействия (ВВ). Под влиянием ВВ Хвых отклоняется от нормы.


 


Рисунок 4 – Схема САУ

 

 

Рисунок 5 – Схема АСУ ТП

 

В автоматические регуляторы (АР) поступают сигналы У и Узд. Сигнал Узд пропорционален заданному значению Хвых. АР выполняет определенные вычислительные операции в соответствии с заложенным в него законом регулирования и обрабатывает сигнал Z, поступающий к исполнительным механизмам (ИМ), который изменяет подачу Хвх материи или энергии в ОА до тех пор, пока Хвых не достигнет заданного значения. Это примеры схем простейших систем АТПП (см. рисунки 3 - 5).

Попадая на производство, специалист, будучи прямо или косвенно связан по работе с измерениями, сталкивается с обилием измерительных задач. Облегчить ему изучение методов и средств изме­рений должно изучение дис­циплины «Технологические измерения и приборы».

Для успешной инженерной деятельности совершенно необхо­димо изучить и освоить методы измерений и основные принципы по­строения средств измерения физических величин. При этом на первое место следует поставить знание методов измерения. Это обусловлено тем, что именно методы измерений и физические принципы работы при­боров являются наиболее постоянными компонентами, тогда как конкретные схемные решения и элементная база средств измерения непре­рывно изменяются и совершенствуются.

Материал учебного пособия включает в себя семь глав, обеспечивающих в совокупности необходимый уровень подготовки спе­циалистов в области разработки систем автоматизации и измерительной техники.

Материал каждой главы посвящен вопросу измерения конкретной физической величины. В первой главе учебного пособия излагаются основы измерения самого распространенноого технологического параметра – температуры и рассмотрены принципы работы основных средств измерения температуры. Вторая глава посвящена вопросам измерения давления и средствам измерения давления. В третьей главе излагаются основы измерения и средства измерения количества и расхода жидкости, газа и пара. Четвертая глава посвящена вопросам измерения и средствам измерения уровня, пятая глава – физико-химических свойств жидкостей и газов, шестая глава – концентрации. Седьмая глава посвящена анализу состава жидкостей: рассмотрены кондуктометрический и потенциометрический методы анализа растворов и принципы действия соответствующих анализаторов.

В основу учебного пособия положен курс лекций, читаемый автором на протяжении многих лет в Алматинском университете энергетики и связи для студентов специальности «Автоматизация и управление».

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.