Ім'я файлу: лекция КУХТ.docx
Розширення: docx
Розмір: 24кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Пов'язані файли:
Полозун О.О. КЕ-18у-1.docx
1620671037961_КОНСЕРВУВАННЯ, ЛЕКЦІЇ 1,2.docx
2_5418303970655342648.docx
dsty_2212-2003.pdf
лекция 7.docx
Тема 3.2.docx
молоко дсту.doc
Розширення: docx
Розмір: 24кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Пов'язані файли:
Полозун О.О. КЕ-18у-1.docx
1620671037961_КОНСЕРВУВАННЯ, ЛЕКЦІЇ 1,2.docx
2_5418303970655342648.docx
dsty_2212-2003.pdf
лекция 7.docx
Тема 3.2.docx
молоко дсту.doc
Общие понятия управления технологическими объектами
Система - это совокупность взаимодействующих и взаимосвязанных элементов предназначенных для достижения заданной цели.
Управление – это выработка и реализация управляющих воздействий на технологический процесс с целью его поддержания и/или улучшения его функциональности.
Объект управления – это система, характеристики которой меняются при поступлении в неё возмущающих воздействий.
Входные параметры характеризует материальные и энергетические потоки на входе в объект.
Выходные параметры характеризует материальные и энергетические потоки на выходе из объекта. К ним относятся некоторые экономические показатели процесса (производительность установки, себестоимость).
На любой технологический процесс действует возмущающее воздействие, которое приводит к отклонению выходных величин, от заданных значений.
Возмущающие воздействиябывают :
- внешние (изменение t окружающей среды, изменение расходов, t-ры, составов входных величин(материальных и энергетических потоков)).
- внутренние (коррозия аппаратов, изменение активности катализатора).
При поступлении в объект возмущающего воздействия, начинается отклонение выходного параметра от заданного значения. Для возвращения его к заданному значению необходимо сравнить текущее значение выходного параметра с заданным значением. Эту функцию выполняют регулятор и по сигналу рассогласования между этими величинами регулятор вырабатывает командный сигнал, который воздействует на входной материальный и энергетический потоки, что приводит к возвращению выходного параметра к заданному значению.
Управляющая часть – это совокупность средств автоматизации и оперативного персонала.
Система управления – это система, в которой происходит управление путём взаимодействия управляющей части и объекта управления.
Средства и методы автоматического контроля технологических величин
При управлении любым технологическим процессом необходимо иметь информацию о его состоянии, то есть необходимо измерить текущее значение основных параметров, которое обеспечит нормальное протекание технологического процесса, то есть необходимо измерить температуру, давление, расход, и т. д..
Наука, которая занимается измерениями, называется – метрологией.
Метрология- это наука о средствах и методах обеспечения единства измерений и достижения действительного значения измеряемой величины.
Единство измерения - это получение одних и тех же результатов измерения вне зависимости от места и времени измерения, а так же используемых средств измерения.
Достижения действительного значения измеренных значений, (точность измерений) – это наиболее близкое приближение результатов измерения к действительному значению.
Основная характеристика метрологии :
Физическая величина – это качественные свойства, которой одинаковы для всех объектов измерения, а кол-ные свойства индивидуальны для каждого из них.
Качественные свойства физической величины – это размерность(x), кол-ные – размер физической величины (а)
χ= х*а, а – размер, х – размерность, χ - результат
Измерение - это нахождение значения физической величины путём сравнения её с эталоном или мерой, то есть это процесс нахождения значения физической величины с помощью технических средств.
Мерой называется средство измерения предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например гиря – мера массы, температурная лампа – мера яркости).
Совокупность измерительных и вспомогательных устройств, каналов связи между ними, обеспечивающих получение сигналов измерительной информации используемых для их хранения, преобразования и передачи.
Системы автоматического контроля бывают:
-местные,
-дистанционные,
-телеметрические.
1) местные системы управления, когда средство измерения находятся непосредственно на объекте измерения
2) дистанционная система измерения, в которой сигналы способны передаваться на сотни метров
3) система телеметрического измерения – сигналы могут передаваться на сотни тыс. км.
ПИП – первичный измерительный преобразователь (датчик), осуществляет преобразование значений физ. величины в сигнал удобный для его передачи и преобразования (сигнал электрич. или пневмат.)
ПП - измерительный преобразователь – служит для усиления и преобразования сигналов от датчика в другой вид сигнала, в унифицированный токовый сигнал соответственно сигнал по напряжению, а так же в унифицированный пневматический сигнал. Унифицированные токовые сигналы(0-5 мА, 4-20 мА), унифицированный сигнал по напряжению(0-10 Вольт, 0-100 В), унифицированный пневматический сигнал(20-100 кПа).
ВП – вторичный прибор – для отображения текущих значений измеряемой величины в виде перемещения стрелки приборов относительно его шкалы соответственно в виде записи измеренных значений физ. величины на диаграммовой ленте .
ВП бывают аналоговые (непрерывные), дискретные (цифровые).
В аналоговых ВП выходная величина прибора, то есть перемещение стрелки прибора относительно шкалы соответствует записи значений на диаграмовой ленте, является непрерывной функцией измеряемой физ. величины.
В цифровых ВП выходной величиной является цифра.
Методы измерения
Существуют такие методы измерения:
- прямые,
- косвенные,
- совместные и др.
Прямые методы делятся на :
А) метод непосредственного отсчета- когда значение измеряемой величины отсчитывается по шкале измерителя.
Б) метод сравнения- сравнение значения измеряемой величины с др. заданной величиной (нахождение веса в-ва с помощью гири).
В) нулевой метод- нахождение физической величины путем компенсации ее с др. заранее заданной величиной до достижения разницы между ними =0. Этот метод используется в измерительных приборах, работающих на компенсации 2-х величин.
Сущность Косвенных методов заключается в – нахождении физ. величины по математической зависимости между ней и др. величинами, найденными прямыми методами.
Погрешности измерительных устройств
Из-за несовершенства методов измерения, технических измерительных средств любое измерение физ. величины осуществляется с какой то погрешностью.
Погрешность - это отклонение измеренного значения физ. величины от его действительного значения.
Абсолютная погрешность – a=|Rизм-Rдейств|
Относительная погрешность – β=(a/ Rдейств)*100%
Приведенная погрешность - Δ=(amax/d)*100%
Для каждого измерительного устройства устанавливается определённое кол-во наработки часов, после чего измерительное устройство подвергается поверке, путём измерения физ. величины поверяемым прибором и образцовым прибором, при этом показания поверяемого прибора принимаются за измеренное значение физ. величины, а показания образцового - за действительное значение измеряемой величины.
Поверка – это операция сравнения показаний средств измерений с образцовыми, для определения их погрешностей или поправок к их показаниям.
По результатам поверки определяются необходимые погрешности. Обычно в конечном итоге приведенную погрешность и сравнивают её значения с классом точности прибора, определяют его годность к эксплуатации. Кроме погрешности определяют вариации приборов.
Абсолютная вариация V- разность показаний прибора в одной и той же цифровой отметки шкалы прибора при прямом и обратном измерении. Vабс= Vпр-Vобр
Для каждого измерительного устройства устанавливаются нормальные условия эксплуатации:
Напряжение питание U=220 ±100, t= 0-50°С, P=760мм рт. ст.
Погрешность определяемая при норм. условиях эксплуатации называется - основной погрешностью.
Погрешность, определяемая, при отклонении одного из условий от их номинального значения называется - дополнительной погрешностью. Так для определения пригодности прибора к эксплуатации обычно определяется основная приведенная погрешность. Для каждого измерительного устройства определяется его класс точности, который ≈основной приведенной погрешности.
Класс точности- это обобщенная метрологическая характеристика прибора. В зависимости от класса точности измер. устройства делят на: а) образцовые, используемые для поверки техн. изм. устройств, б) техн. приборы используют на производстве, в) индикаторы – для определения наличия значений физ. величины.
Образцовые – 0.01, 0.015, 0.02
Технические – 0.25, 0.5, 1.0, 1.5
Индикаторы – 4.0, 6.0
Методы и средства измерения температур
Температура – это ( в переводе с греч. состояние) –
-мера нагретости тела.
-мера кинетической энергии теплового движения элементарных частиц, атомов, молекул.
-это важнейший параметр химико-технологического процесса, при котором теплота от одного тела (газ, жидкость тв. тело) переходит к другому, пока значения средне кинетической энергии движения молекул этих тел не будут равны.
Так кинетическую энергию нельзя измерить, то есть нет эталона температуры, поэтому были введены температурные шкалы, при этом температура измеряется по изменению какого либо физ. свойства другого в-ва (термометрического), которое находится в контакте с в-вом температура которого измеряется до наступления между ними теплового равновесия. За ноль была принята температура таяния льда равная 0°, а температура кипения воды равна 100°, используются две температурные шкалы.
1 - международная практическая – шкала Цельсия °С,
2 - термодинамическая шкала – шкала Кельвина ТК
Перевод температур ТК=273 +t°C
Методы измерения температуры бывают – контактные и бесконтактные.
Тех средства для измерения температуры контактным методом :
термометр расширения,
монометрический термометр.
Термометр сопротивления.
Термоэлектрические термометры(термопары).
Для измерения температуры бесконтактным методом (на расстоянии) используют :
Пирометры излучения.
Радиационные пирометры.
Лазерные пирометры.
Термометр расширения – принцип действия заключается в изменении линейного расширения твердого в-ва и в изменении объемного расширения жидкого в-ва при изменении температуры.
Делятся на
а) биметаллические.
б) дилатометрические.
в) жидкостные.
Чувствительным элементом биметаллических термометров является сваренный или спаянный элемент из двух металлических пластинок обладающих различным коэффициентом линейного расширения. При изменении температуры(повышении) чувствительный элемент деформируется в сторону пластинки с меньшим коэф. линейного расширения, при понижении наоборот. Эти термометры широко используются в бытовой технике, в схемах сигнализации и позиционного регулирования.
Жидкостные термометры
В качестве термометрического в-ва используется ртуть, коэф. объёмного расширения которой в 500 раз выше стеклянной оболочки, в которую она заключена. Для измерения малых температур используют спирт, а так же некоторые орг. в-ва (ксенон, толуол). Ртутный термометр самый точный. Широко используется с контактным устройством.
Манометрические термометры
Принцип действия:
Изменение давления термометрического в-ва (эфир, спирт и т. Д.) при изменении температуры в закрытом объеме.
Термометр сопротивления(ТС) - принцип действия: измерение сопротивления чувствительного элемента при изменении температуры. При повышении температуры сопротивление металлических материалов повышается, а полупроводниковых понижается. К материалам из которых изготавливают термометр сопротивления предьявляется множество требований, основное – обеспечение линейной зависимости между выходной величиной (в Ом) и входной величиной (°С).
Промышленность выпускает : ТСМ- медный термометр сопротивления и
ТСП – платиновый термометр сопротивления.
Милливольтметры - приборы магнитоэлектрической системы, предназначенные для показания, записи и регулирования температуры в комплекте с термопарой, радиационым пірометром, он служит для преобразования полученых величин, с помощью датчиков, в электрическое напряжение. Милливольтметры изготавливаются в соответствии с ГОСТ 9736-68 и бывают типов М-64; МР-64; МВУ-6; ШИ 500; ШИ 501, Ш 6903.
Принцип работы милливольтметра основан на взаимодействии между проводником, по которому протекает электрический ток, и магнитным полем постоянного магнита.
Трехпроводная схема подключения ТО применяется для того, чтобы исключить влияние температуры окружающей среды на изменение сопротивления соединительных проводов.
Мост представляет собой электрическую систему, состоящую из двух диагоналей (диагональ питания, в которую включается источник тока и диагональ измерения включающей нуль-прибор) и четырех бок.
В отличие от уравновешенного моста в диагональ измерения неуравновешенного моста подсоединяют милливольтметр. Питание неуравновешенного моста осуществляется только постоянным током от сухого элемента или батареи или от источника стабилизированного питания (ИСП).
Логометры является электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы, предназначенными для измерения соотношения двух токов. Но наибольшее распространение логометры получили как измерительные приборы при измерении температуры в комплекте с термометрами сопротивления стандартных градуировок.
Подвижная система логометра состоит из двух скрещенных под острым углом и жестко связанных между собой рамок. Опоры рамок равны между собой, поскольку рамки имеют одинаковое число витков. Магнитная система представлена постоянным магнитом, магнитными наконечниками и сердечником. Воздушный зазор между сердечником и наконечниками увеличивается от центра полюсных наконечников к их краям. Благодаря этому магнитная индукция уменьшается от центра к краям по квадратичному закону. Угол поворота рамок, а, следовательно, и стрелки, скрепленной с ними, является функцией отношения токов, а значит, и сопротивлений. Промышленностью выпускаются логометры Л-64, ЛР-64-02, Л-64н, Ш 69000, Ш 69001, Ш 69006. логометры может выполнять функции показания значений величины, регулирования значений величины. Устанавливается местно и на щит. При внешнем осмотре прибора необходимо обращать внимание на отсутствие градуировки логометр и соответствующего, работающего с ним в комплекте, термометра сопротивления.
Уровень. Приборы для измерения уровня.
Уровнемеры – это приборы для измерения уровня.
Классификация уровнемеров.
- по принципу действия:
1) поплавковые
2) визуальные
3) буйковые
4) гидростатические
5) пьезометрические
6) электрические
7) радиоизотопные
8) акустические.
Визуальные уровнемеры.
Представляют собой водомерные или указательные стекла. Принцип действия основан на принципе сообщающихся сосудов.
Поплавковые уровнемеры.Чувствительный элемент- поплавок свободно плавает на поверхности , при изменении уровня жидкости поплавок перемещается и это изменение фиксируется грузиком который связан тросом.
Буйковые уровнемеры. Чувствительный элемент – полый цилиндр ( буй ) частично погружен в измерительную среду. Измерение уровня осуществляется поизменению величины погружения буя. Осадка буя все время меняется и зависит от уровня жидкости. Чтобы повысить точность измерения необходимо изменить геометрические характеристики буйка.
Гидростатические и пьезометрические уровнемеры.Сущность работы этих уровнемеров заключается в непрерывной продувке сжатым воздухом или инертным газом через слой жидкости, объем продувки 60-100 пузырьков в минуту. Расход воздуха в трубке строго постоянен. Если повысить уровень вещества следовательно повысить давление и значит пузырьки появляются медленнее.
Электрические уровнемеры.
Наибольшее распространение получили емкостные и омические уровнемеры. Работа емкостных уровнемеров основана на отличии диэлектрической проницаемости водных растворов, кислот и солей от диэлектрической проницаемости воздуха и воды.
Омические уровнемеры.
Принцип действия : замыкание электрической цепи через слой жидкости уровень которой измеряется, и является частью этой цепи. Перед тем как пользоваться данным уровнемером оператор настраивает его на соответствующие сопротивление уровня контролируемой жидкости и при достижении данного уровня замыкается электрическая цепь через слой жидкости, при этом срабатывает релейный блок Р, который своими контактами сигнализирует предельное значение уровня, или включает или выключает насос.
Радиационные уровнемеры.
Радиационные и акустические уровнемеры предназначены для контроля значения уровня жидкостей, кусковых и сыпучих материалов, а также пенообразных и кристаллизирующихся жидкостей.
Принцип действия : просвечивание вещества, уровень которого измеряется потоками радиации. Обычно в качестве источника радиационных путей используется радиоактивный кобальт.
Акустические уровнемеры.
Принцип действия: отражение ультразвуковых колебаний от границы раздела двух фаз: 1- жидкость, кусковые, сыпучие, кристализирующиеся жидкости и др. 2- воздух.
Расход.
Расход – это количество вещества, проходящее через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Бывает массовый и объемный.
По принципу действия технические средства для измерения расхода- расходомеры делятся на:
Тахометрические счетчики,
Расходомеры постоянного и переменного перепада давления,
Электромагнитные расходомеры,
Расходомеры переменного уровня,
Тепловые расходомеры.
Тахометрические счетчики.
Принцип действия : частота вращения чувствительного элемента в потоке измеряемой среды пропорциональна расходу жидкости.
В зависимости от метода измерения можно выделить следующие расходомеры:
• переменного перепада давлений, основанные на зависимости расхода перепада давлений в сужающие устройства вследствие частичного перехода потенциальной энергии потока в кинетическую;
• расходомеры истечения с сужающих устройств, расход потока который проходит через сечение не зависит от давления в сужающем устройстев и определяется только давлением потока перед ним;
• скоростного напора для измерения расхода динамического напора потока с помощью пневмотических трубок;
• переменного уровня, основанные на зависимости от расхода высоты уровня жидкости в сосуде при свободном течении ее сквозь отверстие в дне или боковой стенке сосуда;
• постоянного перепада давлений, основанные на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела (поплавка), который изменяет при этом плоскость сечения проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давлений по обе стороны остается постоянным;
• бесконтактные, среди которых преимущественно применяются электромагнитные, ультразвуковые.
Все эти расходомеры осуществляют косвенное измерения расхода по тем или иным эффектам взаимодействия измеряемого потока с первичным преобразователем измерительного контура.
Наиболее распространенный метод измерения расхода жидкости, пара и газа - метод переменного перепада давлений, основанный на том, что при прохождении вещества через сужающее устройство средняя скорость потока увеличивается и часть потенциальной энергии (статического давления) потока переходит в кинетическую энергию. В результате этого статическое давление потока после сужающего устройства уменьшается, что вызывает перепад давления на нем. В качестве вторичного прибора в этом случае используется дифференциальный манометр, измеряющий перепад давления.
К преимуществам расходомеров переменного перепада давления можно отнести простоту конструкции и эксплуатации, универсальность применения, удобство массового производства.
Измерения расхода вещества методом переменного перепада давления возможно, если поток заполняет все поперечное сечение трубопровода и есть практически постоянным; фазовое состояние вещества не должно меняться при прохождении его через сужающее устройство (жидкость не испаряется, пар не конденсируется и т.п.).
В качестве сужающего устройства для создания в трубопроводе перепада давления чаще всего применяются стандартные сужающие устройства, которые требуют индивидуальной градуировки (диафрагмы, сопла и трубы Вентури, и нестандартные (трубы Вентури, специальные сопла и диафрагмы).
Расходомеры постоянного перепада давления используют для автоматического измерения малых расходов жидкости (0,01 ... 16 м3 / час) и газов (0,01 ... 40 м3 / час) в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, авиационной, пищевой и других отраслях промышленности.
Они составляют около 10% от всех типов приборов, измеряющих расходы.
Наиболее распространенными расходомерами постоянного перепада давлений является ротаметры - расходомеры с поплавком, свободно перемещается в корпусе прибора.
Преимущество ротаметров:
- простота конструкции;
- незначительные потери давления;
- возможность измерения расхода агрессивных сред (при использовании соответствующих материалов);
- постоянная относительная погрешность по всему диапазону шкалы
- широкий диапазон измерения.
Недостатками ротаметров являются:
- высокая чувствительность к температурному изменения вязкости,
- невозможность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадает осадок,
- возможность установки только на вертикальном участке трубопровода.
Основным элементом ротаметру является вертикальная трубка конического сечения, расширяется снизу вверх, и поплавок, расположенный внутри трубки. Поплавок обычно имеет цилиндрическую форму с нижней конической частью и верхним бортиком с вырезанными в нем скошенными концами. При протекании через эти канавы исследуемой жидкости они обеспечивают вращение поплавка и его центрирования по оси трубопровода, устраняет его трения со стенками трубки. Поток вещества, проходит через ротаметр снизу, поднимает поплавок, пока кольцевая щель между телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. В условиях равновесия сил поплавок устанавливается на такой высоте, что однозначно будет характеризовать расход.
Итак, определенным расходам отвечает определенная площадь Sb кольцевой щели, то есть определенная высота поплавка.
Градуировкой называют метрологическую операцию, с помощью которой делениям шкалы измерительного устройства предаются значения, выраженные в установленных единицах.
Шкала ротаметра, как правило, равномерная и распределена делениями на условные единицы пропорционально ходу поплавка.
Стандартными градуированным средами для ротаметров, предназначенных для измерения расхода жидкости есть вода, а для ротаметров, измеряющие расход газа - воздух. Градуировки проводят в нормальных условиях, установленных стандартом.
Давление.
Давление - это один из важных параметров технологических процессов. Оборудование, действует в той или иной технологической системе, проецируется на определенную допустимую величину давления, превышение которого может привести к аварийным ситуациям. Поэтому для осуществления качественного и безопасного управления технологическими процессами необходимо осуществлять непрерывный автоматический контроль давления.
Под давлением Р в общем случае понимают отношение нормальной составляющей силы F, к плоскости S, на которую действует эта сила.
Р= F/S(3.1)
Основная единица измерения давления - Паскаль (Па).
Приборы для измерения давления классифицируют по принципу действия и видам давления, что измеряется.
По виду давления, измерительные приборы делят на:
• манометры (для измерения абсолютного и избыточного давления)
• вакуумметры (для измерения разрежения)
• напоромеры (для измерения небольшого избыточного давления)
• тягомеры (для измерения небольшого разрежения)
• дифференциальные манометры (для измерения разности двух давлений)
• барометры (для измерения атмосферного давления).
По принципу действия наиболее распространенные следующие приборы для измерения давления:
• жидкостные, в которых давление, измеряется за чсет уравновешивания гидростатическим давлением столба жидкости;
• деформационные, в которых величина давления определяется по величине деформации упругого элемента;
• электрические, в которых используется изменение электрических свойств некоторых материалов под воздействием давления.