Меню

Приборы для регулирования давления вторичные

Классификация вторичных приборов

Раздел 3 Исполнительные устройства и вторичные приборы

Тема 3.1 Вторичные приборы

1 Приборы контроля: модификации, назначение, устройство, область применения

2 Пневматические и электрические приборы контроля

Приборы контроля: модификации, назначение, устройство, область применения

Назначение и конструкция вторичных приборов

Вторичный прибор — измерительный прибор, в конструкцию которого не входит первичный преобразователь. Главным назначением вторичных приборов является преобразование измерительной информации в вид, удобный для восприятия пользователем или дальнейшей передачи. Кроме этих функций вторичные приборы могут выполнять множество других. Например в прибор может быть встроен регулятор, сигнализирующее устройство и т.д

В общем случае в конструкцию любого вторичного прибора входят следующие элементы:

• измерительный преобразователь — основная его функции состоит в том, чтобы воспринимать сигнал от первичного преобразователя, не входящего в состав прибора, и преобразовывать в те формы, которые в конечном счете необходимы для преобразования в показания прибора, тип измерительного преобразователя определяет принцип действии прибора;

• измерительный механизм — перемещение частей этого механизма приводит к отображению показаний. Тип этого механизма определяет метод отображения измерительной информации в приборе, но зачастую зависит от типа измерительного преобразователя; это может быть магнитное устройство, реверсивный двигатель, преобразователи сигнала в показания семисегментных индикаторов или разрядных ламп;

• отсчетное устройство -часть прибора, с помощью которой измерительная информация представляется наблюдателю.

Эти три элемента входят в состав каждого вторичного прибора. Элементов может быть больше, и между ними в приборах могут создаваться дополнительные связи, однако целью всех преобразований всегда является отображение показаний на отсчетном устройстве прибора.

Главным назначением вторичных приборов является передача измерительной информации пользователю. В локальных системах управления, где не подразумевается централизованное управление технологическим процессом с помощью АСУТП, вторичные приборы играют весьма важную роль, поскольку по показаниям данных приборов оператор получает информацию о коде процесса и путях воздействия на него. До широкого внедрения вычислительной техники и компьютеров в управление технологическими процессами, рабочее место оператора представляло собой щитовой комплекс довольно большой площади, на котором в определенном порядке располагались вторичные приборы и сигнальные устройства. Каждый прибор информировал оператора о состоянии определенного параметра технологического процесса. Учет показаний приборов велся вручную путем заполнения журнала в определенные промежутки времени. В таком обилии показаний было довольно трудно разобраться, поэтому для удобства пользования на щитах создавался макет технологического процесса, называемый мнемосхемой. Однако все равно в таких условиях на человека оказывалась существенная эмоциональная нагрузка. В современных системах управления, как правило, применяется компьютерная техника. Компьютер, обладая расширенными возможностями связи с пользователем, более эффективно отображает измерительную информацию. Однако вторичные приборы при этом не потеряли своей актуальности и по-прежнему используются на производстве. Многие вторичные приборы сегодня обладают множеством дополнительных функций, а также возможностью передачи измерительной информации на персональный компьютер. Таким образом, решается задача автоматического учета показаний. Вторичные приборы незаменимы при управлении несложными технологическими процессами, где применение централизованных систем управления экономически не выгодно, при дублировании централизованной системы управления для показания особо важных параметров (не более З . 5 на установку). Кроме того, вторичные приборы используются для измерения параметров. значение которых не используется для целей управления процессом, но важно для обеспечении сохранности оборудования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций (измерение электрических параметров силовых цепей, температуры обмоток двигателей. Подшипников насосов).

Классификация вторичных приборов

Вторичные приборы можно классифицировать по различным признакам.

По роду измеряемой величины принято выделять приборы для измерения температуры, давления, расхода, состава и т.д. В особый класс здесь следует выделить приборы для измерения температуры. поскольку выпуск первичных преобразователей температуры со стандартным выходным сигналом начат сравнительно недавно и их применение на производстве весьма ограничено. Таким образом, измерительная схема прибора должна быть настроена на преобразование сигнала конкретного чувствительного элемента (например, ТХК). Вторичные приборы. работающие с разными преобразователями, должны различаться по принципу действия. Первичные преобразователи других величин, как правило, выдают стандартный измерительный сигнал, и измерительная схема прибора должна быть настроена на работу с конкретным первичным преобразователем только в плане правильного отображения показаний в единицах измеряемой величины. Однако существуют приборы, шкала которые проградуирована в процентах. Такие приборы настроены на работу со стандартными сигналами и называются универсалы.

Не менее важна классификация приборов по п р и н ц и п у д е й с т в и я. т. е. по типу измерительной схемы, с помощью которой измерительный сигнал первичного преобразователя преобразуется в показания прибора. По этому признаку приборы можно разделить на два больших класса: аналоговые и цифровые приборы.

Читайте также:  Средство для понижения головного давления

Принципы действия аналоговых приборов разнообразны. Основу измерительной схемы каждого из этих приборов составляет измерительный преобразователь. Каждый из таких приборов рассчитан на определенный тип датчика. Однако на смену аналоговым приборам все чаще приходят приборы цифровые. Цифровые приборы не отличаются разнообразием принципов действия. Главным измерительным преобразователем в таких приборах является аналогово-цифровой преобразователь. По сути, в цифровых приборах процесс измерения заканчивается, как только измерительный сигнал поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя. На выходе из этого блока получается цифровой электрический сигнал в виде кода. В дальнейшем с полученным кодом происходит ряд вычислительных преобразований, результатом которых является отображение измерительной информации на табло прибора. Для этого используются цифровые электронные схемы, а в более сложных приборах — микропроцессоры. Этим обусловливается унификация конструкции таких приборов.

По способу представления измерительной инф о р м а ц и и приборы делятся на показывающие, регистрирующие, интегрирующие или суммирующие и комбинированные. Приборы различных классов существенно отличаются по конструкции, внешнему виду и, как правило, входят а различные серии.

По числу измеряемых сигналов различают:

• одноточечные приборы — приборы, предназначенные для работы только с одним первичным преобразователем;

• многоточечные приборы — приборы, предназначенные для работы с несколькими первичными преобразователями, но содержащие только одну измерительную схему (в данный класс входят только аналоговые приборы);

• многоканальные приборы — цифровые приборы, предназначенные для одновременной работы с несколькими первичными преобразователями, причем сигнал с каждого преобразователя в них преобразуется отдельной схемой, независимо от остальных. Измерительная информация в таких приборах образует множество измерительных каналов, отчего приборы и получили название;

• одноканальные приборы с коррекцией — сложные цифровые приборы, предназначенные для измерения одного параметра с последующей коррекцией его значения, в зависимости от значений других параметров, влияющих на него. Например, прибор, предназначенный для измерения расхода методом переменного перепада давлений. На данный параметр оказывают сильное влияние плотность жидкости, температура потока и давление в трубопроводе. Прибор может измерять четыре параметра и использовать их для вычисления одной величины. Следующий признак классификации касается д о п о л н и т е л ь н ы х ф у н к ц и й, выполняемых приборами кроме измерения. Кроме своих основных функций вторичные приборы нередко выполняют множество дополнительных, что облегчает создание системы управления. Сигнализирующие приборы кроме отображения показаний осуществляют сигнализацию при выходе показаний прибора за определенные пределы. Поскольку стандарты безопасности запрещают собирать схемы сигнализации из отдельных нестандартных изделий, эта функция вторичных приборов может оказаться весьма полезной. В основном в приборах осуществляется световая сигнализация. Регулирование — одна из самых полезных дополнительных функций вторичных приборов. Собственно регуляторы, как отдельные устройства, давно не производятся. Приборы с функцией регулирования способны осуществлять регулирование по любому из законов, от простейших до самых сложных. Преобразующие приборы осуществляют дополнительное преобразование сигнала в форму, удобную для передачи другим устройствам (например, передачу цифрового сигнала на компьютер).

По степени защиты вторичные приборы бывают в обыкновенном, а также пыле-, водо-, взрывозащищенном, герметичном исполнении и т. д. В пыле- и водозащищеииых приборах особым образом выполнен корпус и особенно места соединений прибора с внешними устройствами. Взрывозащита выполняется различными способами. Способы взрывозащиты указаны в ГОСТ Р 51330-99, согласно этому стандарту все взрывозащищенные приборы маркируются знаком Ех с дальнейшими обозначениями, уточняющими способ взрывозащиты. К наиболее распространенным способам взрывозащиты приборов относятся: искробезопасные электрические цепи, взрывонепроницаемая оболочка, различное заполнение оболочки (кварцевое, масляное, инертным газом), что позволяет предохранить составные части прибора от контакта со взрывоопасными смесями.

По характеру п р и м е н е н и я вторичные приборы можно разделить на стационарные и переносные. Стационарные приборы предназначены для крепления на щите управления. Корпус таких приборов оснащается приспособлениями для монтажа. Если прибор достаточно громоздкий, в комплекте с ним поставляются монтажные материалы (рейки, скобы). Переносные приборы для крепления не предназначены, поскольку используются для мобильных измерений параметра в разных точках. Это могут быть образцовые или лабораторные приборы, а также различные компактные приборы, применяемые службами мониторинга.

Читайте также:  Горит лампочка давления в шинах тойота прадо

Источник

Преобразователи давления. Общая информация

Если Вы нашли ошибку на нашем сайте, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Преобразователь давления. Общая информация

Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления.

Давление определяется как единица силы создаваемая на единицу площади поверхности. В системе СИ единицей измерения давления является Паскаль (Па). Один Паскаль равен силе в один Ньютон, приложенной на площадь в один квадратный метр (Па = Н / м 2 ).

В зависимости от вида измеряемого давления, преобразователи давления делятся на:

    Преобразователи избыточного давления

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой-либо средой относительно атмосферного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.

Для измерения избыточного давления воды, пара, нейтральных жидкостей и газов предлагает датчик давления общепромышленного назначения PTE5000. Данные датчики широко применяются российскими предприятиями для измерения давления воды в системах котельной автоматики, системах водоснабжения и водоотведения, ЖКХ и других системах, где на первом плане стоит невысокая стоимость оборудования.

Преобразователи абсолютного давления

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности.

В ассортименте датчиков преобразователи абсолютного давления представлены серией преобразователей давления и голландской фирмы , выполненные в корпусе из нержавеющей стали, что актуально именно для химической промышленности. Следует отметить, что данные серии датчиков давления, в зависимости от модификации, могут применяться для измерения и других видов давления.

Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)

Эти датчики измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно атмосферного давления. На сегодняшний день вакуумные процессы находят широкое применение в таких отраслях, как пищевая промышленность (вакуумная упаковка, вакуумный транспорт), металлургическая промышленность и производство РТИ (литье под вакуумом), автомобилестроение и др.

Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)

Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного даавления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы .

Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см 2 » (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).

Ниже приведена таблица перевода популярных единиц измерения давления:

Единицы Па кПа МПа кгс/м 2 кгс/см 2 мм рт.ст. мм вод.ст. бар
1 Па 1 10 –3 10 –6 0,101 971 6 10,197 16 х 10 –6 0,007 500 62 0,101 971 6 0,000 01
1 кПа 1 000 1 10 –3 101,971 6 0,010 197 16 7,500 62 101,971 6 0,01
1 МПа 1 000 000 1 000 1 101 971,6 10,197 16 7 500,62 101 971,6 10
1 кгс/м 2 9,806 65 9,806 65 х 10 –3 9,806 65 х 10 –6 1 0,000 1 0,073 555 9 1 98,066 5 х 10 –6
1 кгс/см 2 98 066,5 98,066 5 0,098 066 5 10 000 1 735,559 10 000 0,980 665
1 мм рт.ст. (при 0 °C) 133,322 4 0,133 322 4 0,000 133 322 4 13,595 1 0,001 359 51 1 13,595 1 0,001 332 24
1 мм вод.ст. (при 0 °C) 9,806 65 9,807 750 х 10 –3 9,806 65 х 10 –6 1 0,000 1 0,073 555 9 1 98,066 5 х 10 –6
1 бар 100 000 100 0,1 10 197,16 1,019 716 750,062 10 197,16 1

Конструкция преобразователей давления

На рисунке снизу приведена общая схема конструкции преобразователей давления. В зависимости от типа датчика, производителя прибора и особенностей применения, конструкция может меняться. Данная схема предназначена для ознакомления с основными элементами типового измерительного преобразователя давления.

    1. Кабельный ввод

Эта часть преобразователя давления используется для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Как правило, используется сальниковый ввод типа PG9, но встречаются и другие варианты подсоединения (например PG16, M20x1,5).

2. Клеммы

Клеммы необходимы для физического подключения электрических проводов к датчику. На сегодняшний день подавляющее большинство преобразователей давления используют схему подключения с выходным сигналом .

Читайте также:  К чему кружится голова и болит живот и низкое давление

3. Плата питания / искорзащиты

Данная плата осуществляет распределение электрической энергии между электронными компонентами датчика. У преобразователей во взрывобезопасном исполнении на данной плате реализуется функция искрозащиты. У недорогих датчиков давления (например, PTE5000), как правило, плата питания и преобразовательная плата совмещены.

4. Корпус электроники

Часть датчика давления, в которой расположены плата питания и преобразовательная плата. У преобразователей низкой ценовой категории (WIKA, BD Sensors) корпус электроники и корпус собственно датчика представляют одно целое. Наличие отдельного корпуса для электроники характерно только для высококачественных преобразователей давления (например , EMERSON, VALCOM, YOKOGAWA).

5. Преобразовательная плата

Это одна из самых важных частей преобразователей давления. Данная плата осуществляет преобразование сигнала от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.

6. Корпус датчика

Основная механическая часть, представляющая собой собственно тело преобразователя.

7. Провода и атмосферная трубка

Провода, как правило, представляют собой кабельный шлейф, соединяющий выводы сенсора и преобразовательную плату. Атмосферная трубка используется в датчиках избыточного и вакууметрического давления для осуществления связи чувствительного элемента (сенсора давления) с атмосферным давлением.

8. Технологическое соединение

Эта часть преобразователей давления используется для физического подключения датчика к процессу (к трубопроводу, емкости, аппарату). Наиболее распространенным соединением является резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также широко встречаются соединения G1/4″, G1″, фланцевые соединения. В пищевой промышленности распространены специальные санитарные соединения, например молочная гайка DIN 11851, , хомуты .

В ассортименте есть специальные преобразователи давления для применения в пищевой (молочной, пивоваренной) промышленности. Это приборы производства — датчики давления серии и интеллектуальные датчики давления серии , которые полностью удовлетворяют всем требованиям пищевой промышленности по гигиене, точности измерений и температурным режимам.

9. Сенсор давления (первичный преобразователь)

Сенсор давления — один из ключевых элементов любого преобразователя давления. Данный элемент непосредственно осуществляет преобразование действующего на него давления в электрический сигнал, который потом унифицируется на преобразовательной плате. На сегодняшний день существует несколько способов преобразования давления в электрический сигнал. В промышленности применяются индуктивный, емкостной и тензорезистивный методы преобразования. Самым распространенным является тензорезистивный.

Данный метод основан на явлении тензоэффекта в металлах и полупроводниках. Тензорезисторы соединенные в мостовую схему (мост Уитстона) под действием давления изменяют свое сопротивление, что приводит к разбалансу моста. Разбаланс прямо пропорционально зависит от степени деформации резисторов и, следовательно, от приложенного давления.

На рынке существует 4 основных типа сенсоров, основанных на тензорезистивном методе преобразования, которые используют все существующие производители преобразователей давления. Рассмотрим каждый тип отдельно.

Типы сенсоров.

1. Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране

Данный тип тензорезистивных сенсоров является самых дешевым, и, как следствие, широко используется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред (вода, воздух, пар).

Толстопленочные сенсоры обладают следующими особенностями:

  • Самое недорогое решение;
  • Низкая точность — 0,5% или 1%;
  • Измерение только высокого давления — от 1 бар и выше;
  • Низкий запас по перегрузке, не более 2-кратной;
  • Отсутствие термокомпенсации.

2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране были разработаны специально для применения в составе преобразователей высокого (более 100 бар) давления. Они обеспечивают хорошую линейность и повторяемость при работе с высокими значениями давления.

Особенности тонкопленочных сенсоров:

  • Применяются только для высоких давлений — от 6 бар;
  • Точность — не более 0,25%;
  • Низкий запас по перегрузке, не более , иногда ;
  • Отсутствие термокомпенсации.

3. Керамические тензорезистивные сенсоры

Данный вид сенсоров используется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных к материалу керамики (как правило Al2O3), кроме пищевых продуктов (т. к. необходимо использование уплотнителя сенсора) и вязких сред. Данный тип сенсоров используют практически все ведущие производители преобразователей давления.

  • Применяются для измерения как низкого так и высокого давления;
  • Высокая точность — до 0,1%;
  • Средняя устойчивость к перегрузкам;
  • Шероховатая поверхность (нежелателен контакт с пищевыми средами).

4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры

Кремниевые тензорезистивные сенсоры широко применяются всеми ведущими производителями преобразователей давления в сочетании с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали (или других химически стойких сплавов) для высокоточного измерения давления различных сред.

Использование сварной разделительной мембраны из нерж. стали позволяет применять данный тип сенсоров в пищевой промышленности и для вязких сред.

Источник

Adblock
detector