Измерение давления и вакуума(вместо сапфир необходимо описать манометр с трубкой бурдона, сапфир –прибор))
Монтаж, ремонт контрольно-измерительных приборов»
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
| ГЛАВА 1. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ
Введение 1. 1 Измерение температуры 1. 2 Измерение давления и вакуума 1.3 Измерение расхода и количества 1. 4 Измерение уровня 1.5 Измерение концентрации растворов 1.6 Контроль состава и влажности газов 1.7 Вопросы по первой главе
ГЛАВА 2. МОНТАЖ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ Введение 2.1 Организация работ по монтажу контрольно-измерительных приборов и средств автоматики 2.2Монтажно-заготовительные мастерские 2.3 Монтаж щитов, пультов и стативов 2.3.1 Типы, конструкция, назначение щитов, пультов и стативов 2.3.2 Требования, предъявляемые к щитовым помещениям 2.4 Монтаж трубных проводок 2.5 Монтаж электропроводок 2.6 Монтаж контрольно - измерительных приборов 2.6.1Монтаж приборов для измерения и регулирования температуры 2.7 Монтаж приборов для измерения давления ………………………………. 2.8 Монтаж приборов для измерения расхода ………………………………...
ГЛАВА 3. РЕМОНТ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ Введение
3.1 Организация ремонтной службы КИПиА 3.2Организация ремонтных работ КИПиА 3.3Разборка и сборка измерительного механизма
3.4Регулировка, градуировка и проверка 3.5 Ремонт приборов для измерения температуры 3.6 Ремонт приборов для измерения давления 3.7 Ремонт прибора для измерения расхода. 3.8 Ремонт приборов для измерения уровня 3.9 Ремонт анализаторов газов и жидкостей
| ||||
| Введение | ||||
Высокая рентабельность и конкурентоспособность современных промышленных предприятий базируется на полной автоматизации производственных процессов. Решение этих задач требует создания автоматизированных систем управления на основе современной электронной аппаратуры, контрольно - измерительных приборов и средства автоматики. Во всех отраслях промышленных предприятии и производства с помощью контрольно – измерительных приборов, средства автоматики и другими электронными аппаратурами осуществляется управление производственными механизмами, автоматизация их работы, контроль за ведением производственного процесса, обеспечение безопасности обслуживания и т.д. Следовательно, функции контрольно – измерительных приборов, средства автоматики, и других электронных аппаратур настолько значительны по сравнению с их механическими видами, что именно они во многом определяют такие важные показатели, как производительность, качество и надежность создаваемой продукции.
|
|
|
На промышленных предприятиях широко применяемые различные контрольно - измерительные приборы, средства автоматики, что обусловлено высокими темпами развития этой промышленности, внедрением новых технологических процессов, высокой степенью их автоматизации.
На ряде промышленных предприятий внедряются комплексные системы автоматического управления технологическими процессами с использованием контрольно – измерительных приборов, средства автоматики и электронных вычислительных машин. Такие системы управляют мощными агрегатами без участия человека, обеспечивая наиболее экономичные режимы работы оборудования.
Успешное внедрение комплексной автоматизации возможно только при условии высокой культуры технической эксплуатации приборов, аппаратуры и оборудования, для чего требуется квалифицированные кадры.
Знание основ измерительной техники приборов становится, все более необходимы, для широкого круга работников специальных служб контрольно – измерительных приборов (КИП) и автоматики, призванных обеспечить текущее обслуживание, ремонт и наладку всего оборудования и систем управления производственными процессами. Применяемые на практике контрольно-измерительные приборы отличаются чрезвычайным многообразием по конструктивному оформлению и принципу действия. В них отличается механические, электрические, радиотехнические, оптические и другие элементы. Подробное изучение приборов всех существующих видов невозможно и в этом нет необходимости. Важно усвоить общие принципы построения наиболее распространенных видов приборов и их функциональных узлов, а также характерные операции по ремонту, проверке и текущему обслуживанию приборов. Это позволит самостоятельно разобраться в тех или иных особенностях конкретных моделей приборов.
|
|
|
Для правильного применения измерительной аппаратуры и значительного выполнения действующих правил в области стандартов, мер и измерительных приборов квалифицированному технику-прибористу полезно также усвоить метрологические понятие о единицах измерения и технических характеристиках приборов, о техническом обслуживании и ремонте, а также должен овладать техниками монтажа.
В данном учебном пособии рассматриваются следующие компетенции:
|
|
|
1. Владеть и применять правила техники безопасности при монтаже, техническом обслуживании и ремонте контрольно-измерительных приборов и автоматики:
а) соблюдать правила техники безопасности при монтаже, техническом обслуживании и ремонте контрольно-измерительных приборов и автоматики;
б) соблюдать правила технической эксплуатации и монтажа контрольно-измерительных приборов и автоматики;
в) определять задачи, функции и структуры цеха контрольно-измерительных приборов и автоматики,а также функции подразделении входящих в состав службы предприятия;
2. Осуществлять монтаж, техническое обслуживание и ремонт контрольно-измерительных приборов и автоматики;
а) применять условно -графические обозначение элементов на схеме;
б) определять надежность контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации в процессе монтажа, техническом обслуживании и ремонте;
в) оформлять необходимую документацию при приеме и вводе в эксплуатацию контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации;
г) применить инструменты и оборудование для монтажа и ремонта контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации;
д) осуществлять организацию ремонта и технического обслуживания, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации;
Знания перечисленных компетенции дает возможность будущим специалистам свободно разбираться в устройстве и принципе действия разнообразной контрольно-измерительной аппаратуры, и средств автоматики, осуществлять техническое обслуживание и монтажные .а также ремонтные работы по контрольно-измерительным приборам и грамотно использовать их в практической деятельности.
ГЛАВА 1. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ
Введение
Конец ХХ столетия ознаменовался стремительным развитием электронной техники, обновлением парка средств измерения, применяемых в химической промышленности. Появились приборы, использующие новые принципы измерения технологических параметров. Информация о новых разработках не всегда вовремя доходит до учебных заведений. Авторы этого учебного пособия понимают, что их работа отстает от новейших требований промышленности, поэтому в тему «Контрольно – измерительные приборы» включили наиболее доступные материалы.
Измерение температуры
Температурой называют физическую величину, характеризующую степень нагретости тела. Это понятие связано со способностью тела с более высокой температурой передавать свою теплоту телу с более низкой температурой до тех пор, пока их температуры не сравняются. Одновременно с изменением температуры тел меняются и их физические свойства.
Приборы для измерения температуры классифицируют в зависимости от того, какой метод измерения положен в основу их конструкции: контактный (метод непосредственного соприкосновения измерительного прибора с измеряемой средой) и неконтактный (метод, основанный на расположении измерительного прибора на расстоянии от измеряемой среды).
К приборам, основанным на контактном методе измерений, относят жидкостные стеклянные термометры, термометры расширения твердых тел, манометрические термометры, термоэлектрические термометры (термопары), термопреобразователи (термометры) сопротивления. Для целей автоматизации применимы только два последних вида термометров.
Термоэлектрические термометры (термопары) являются первичными преобразователями, выходной сигнал которых измеряют магнитоэлектрическими милливольтметрами или автоматическими потенциометрами.
Термоэлектрический термометр, простейшая цепь которого показана на рис. 1.1, а, представляет собой чувствительный элемент, выполненный в виде двух проводников из разных металлов (или полупроводников) со спаянными концами. Сущность термоэлектрического эффекта заключается в том, что в месте соединения двух проводников из разных металлов возникает электродвижущая сила, называемая термоэлектродвижущей (сокращенно термо-ЭДС).
Термо-ЭДС зависит от материала проводников А и Б, составляющих термоэлектрический термометр, а также от температуры холодного спая, называемого свободным концом 1. Свободный конец термоэлектрического термометра должен находиться в зоне постоянной температуры, имеющей определенное (известное) значение. При этом условии термо-ЭДС термоэлектрического термометра, а значит, и показания измерительного прибора будут зависеть только от температуры рабочего конца 2. Фактически свободный конец термоэлектрического термометра, как правило, находится в зоне переменной температуры, поэтому в качестве соединительных применяют так называемые компенсационные провода, позволяющие перенести свободный конец в зону с постоянной известной температурой.
Для предохранения от повреждений термоэлектрические термометры заключают в защитную арматуру (рис. 1.1, б).
Термоэлектрические термометры имеют стабильную характеристику: термо-ЭДС, развиваемая ими, стандартизована, что делает термоэлектрические термоменты взаимозаменяемыми.
Современные средства микроэлектроники позволяют сигналы от термопар не только усиливать до нормального уровня, но и оцифровывать.
Рис. 1.1. Простейшая термоэлектрическая цепь (а) и общий вид термоэлектрического термометра (6): 1 - свободный конец; 2 - рабочий конец; 3 - термоэлемент; 4 - жароупорный наконечник; 5 - металлический чехол; 6 - фарфоровые изоляторы; 7 - головка термометра с зажимами; А, Б - проводники из разных металлов
Предусмотрено изготовление пяти типов термоэлектрических термометров; вольфрамрений (5% рения) —вольфрамрениевые (20% рения) типа ТВР; платинородий — платиновые типа ТПП; платинородий (30% родия) — платинородиевые (6% родия) типа ТПР; хромел ь-алюмелевые типа ТХА; хромель-копелевые типа ТХК. Кроме того, промышленность изготовляет нестандартные вольфраммолибденовые термоэлектрические термометры типа ВМ.
Верхний предел температур, измеряемых термоэлектрическими термометрами, зависит от их типа. Так, термометр ТВР применяют для измерения температур до 2200°С, ТПП —до 1300, ТПР —до 1600, ТХА —до 1000, ТХК —до 600°С.
Термопреобразователи сопротивления (термометры сопротивления) широко применяют во всех отраслйх промышленности для измерения температуры в трубопроводах, технологическом оборудовании, электрических вращающихся машинах, нагревательных печах, а также в производственных помещениях.
Действие термопреобразователей сопротивления основано на свойстве применяемых в них проводниковых материалов (химически чистой платины или меди) изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.
Платиновые термопреобразователи сопротивления применяют для измерения температуры от —260 до 1100°С. Чувствительный элемент такого термопреобразователя (рис. 1.2) изготовлен из платиновой проволоки /диаметром 0,05...0,08 мм, намотанной на слюдяную пластинку 4 (каркас) с зубчатой нарезкой, и помещен в защитную арматуру 8.
Медные термопреобразователи сопротивления для измерения температуры от —50 до 200°С изготовляют из медной изолированной проволоки диаметром 0,1. .0,2 мм, а выводы—из медной луженой проволоки диаметром 1... 1,5 мм.
Рис. 1.2. Платиновый термопреобразователь сопротивления: 1 - платиновая проволока; 2 - каркас; 3 - серебряная лента; 4 - слюдяная пластинка; 5 - выводы; 6 - чувствительный элемент; 7 - оксид аммония; 8 - защитная арматура; 9 - зажим; 10 - крышка; 11 - головка; 12, 13 - штуцера под кабель и штуцер для крепления оправы; 14 - изоляторы
Вторичными измерительными приборами для термопреобразователей сопротивления служат такие же нормирующие усилители и аналого- цифровые преобразователи, применяемые для термопар.
Пирометры излучения применяют для измерения температуры твердых и расплавленных тел в пределах от 400 до 4000°С. Интенсивность излучения накаленных тел зависит от температуры их нагрева. Чем выше эта температура, тем больше излучение.
Пирометры, измеряющие температуру по яркости накаленного тела, известны под названием пирометров частичного излучения; к ним относятся оптические и фотоэлектрические пирометры. Оптические пирометры для стационарных измерений не применяют, поэтому в данном учебнике они не рассматриваются. Для измерения мощности полного излучения накаленных тел, т. е. суммарного теплового и светового, служат радиационные пирометры, их называют еще пирометрами полного излучения.
Фотоэлектрические пирометры . В них использовано свойство фотоэлемента образовывать под действием ярко накаленного тела фотоэлектрический ток, значение которого пропорционально интенсивности падающего на фотоэлемент светового потока.
Фотоэлектрический пирометр (рис. 1.3, а) состоит из визирной головки б, силового блока 2, стабилизатора напряжения 1, электронного потенциометра 14 и разделительного трансформатора 15. В визирной головке, являющейся первичным прибором пирометра, помещен фотоэлемент 12. Для измерения температуры визирную головку устанавливают так, что световой поток от излучателя 5 направляется через линзу 4 объектива на фотоэлемент. Правильная наводка визирной головки на излучатель производится с помощью окуляра 11 и зеркального отражателя 7. Перед кассетой установлен электромагнитный вибратор 8, заслонка которого вибрирует с частотой электрического тока 50 Гц и попеременно открывает отверстия кассеты Р, пропуская на фотоэлемент световой поток то от излучателя, то от лампы накаливания 3, являющейся эталоном.
Под влиянием световых потоков от излучателя и лампы накаливания на фотоэлементе образуется переменный фотоэлектрический ток, сила которого зависит от разности световых потоков. Переменное напряжение фотоэлектрического тока вначале усиливается электронным усилителем Д, расположенным в визирной головке, а затем в силовом блоке.
Лампа накаливания подключена к выходному каскаду силового блока. Если световые потоки от излучателя и лампы накаливания одинаковы, то одинаковы и электрические импульсы, посылаемые фотоэлементом в измерительную цепь. Если температура излучателя увеличится, то импульсы, посылаемые фотоэлементом, будут также увеличиваться, вследствие чего ток в лампе накаливания возрастет до восстановления равновесия. Таким образом, схема, реагируя на неравновесие (разбаланс) импульсов фотоэлемента, будет непрерывно изменять значения тока, протекающего через лампу, обеспечивая равенство потоков лампы накаливания и излучателя. Измеряя силу тока, протекающего через лампу накаливания, можно определять температуру излучателя.
Для измерения силы тока использован самопишущий электронный потенциометр 14, подключенный к шунту, который находится в цепи лампы накаливания.
Рис. 1.3. Фотоэлектрический (а) и радиационный (б) пирометры излучения:
1 - стабилизатор напряжения; 2 - силовой блок; 3 - лампа накаливания; 4 - линза; 5 - излучатель; 6 - визирная головка; 7 - зеркальный отражатель; 8 - электромагнитный вибратор; 9 - кассета; 10 - светофильтр; // - окуляр; 12 - фотоэлемент; 13 -электронный усилитель; Ц - электронный потенциометр; 15 - разделительный трансформатор; 16 - диафрагма; 17 - объектив телескопа; 18 - термоприемник; 19 -стеклянная колба; 20 - медный кожух; 21 - цоколь; 22 - вторичный прибор; 23 -медные провода
Фотоэлектрические пирометры применяют для автоматического контроля так называемой яркостной температуры в пределах от 600 до 4000° С (например, прокатываемого металла).
Радиационные пирометры состоят из следующих основных частей: телескоп вторичного измерительного прибора и панели с катушками сопротивления. В зависимости от конструктивного выполнения телескопы, являющиеся первичным прибором (преобразователем), разделяются на рефлекторные и рефракторные. В пирометрах с рефлекторным телескопом поток излучения концентрируется на чувствительном элементе с помощью сферического зеркала-рефлектора, а в пирометрах с рефракторным телескопом—с помощью двояковыпуклой схеклянной линзы объектива.
Рассмотрим принципиальную схему радиационного пирометра с рефракторным телескопом (рис. 1.3, б), получившего наиболее широкое применение. Объектив 17 телескопа направляют (визируют) на излучатель 5 (в данном случае — отверстия в кладке печи) так, чтобы поток лучей от него проходил через линзу 4 объектива и концентрировался на термоприемнике 18— чувствительном элементе телескопа. Термоприемник представляет собой термобатарею, состоящую из десяти миниатюрных термоэлектрических термометров, соединенных последовательно для увеличения термо-ЭДС.
Линза окуляра 11 предназначена для правильной наводки (визирования) телескопа на нагретое тело, защитное стекло — для предохранения глаз наблюдателя, а диафрагма 16—для подгонки напряжения на зажимах телескопа при его градуировке.
Телескоп применяют для измерения температуры нагретых тел в пределах от 400 до 2500°С. Оптическая система (линзы объектива и окуляра), чувствительный элемент (термобатарея), диафрагма и защитное стекло помещены в литой цилиндрический корпус, снабженный штуцером для крепления телескопа.
Наиболее распространенным радиационным пирометром является пирометр РАПИР, основным элементом которого является телескоп ТЭРА-50 с термобатареей, преобразующей тепловое излучение нагретого тела в термо-ЭДС, измеряемую вторичным прибором.
Кроме телескопа ТЭРА-50 в комплект пирометра РАПИР входят панель с катушками сопротивлений, защитная арматура ЗАРТ-53, один или два вторичных прибора (милливольтметры или потенциометры) и соединительные медные провода. Арматура ЗАРТ-53 защищает телескоп от возможных механических повреждений, загрязнений и главным образом от высокой температуры окружающей среды.
Рис. 10.4. Общий вид телескоп ТЭРА-50: 1 - зажимы для подключения измерительного прибора; 2 - линза окуляра; 3 - корпус телескопа; 4 - термобатарея; 5 - фланец; 6 - линза объектива; 7 - диафрагма; 8 - штуцер
При измерении радиационным пирометром температуры расплавленного металла применяют так называемые калильные трубы (защитные огнеупорные чехлы).
Агрегатный комплект стационарных пирометров АПИР-С (ГСП) относится к пирометрам полного и частичного излучения и предназначен для бесконтактного измерения и контроля радиационной температуры поверхностей от 100 до 2500°С.
Преобразователи этих пирометров работают в комплекте с вторичными измерительными преобразователями ПВ-0.
В комплект АПИР-С входит несколько первичных преобразователей, предназначенных для измерения различных температур.
Рассмотрим устройство и принцип действия одного из наиболее распространенных первичных преобразователей ППТ-121 (рис. 10.5) для измерения температуры полного излучения.
Рис. 10.5. Пирометрический преобразователь ППТ-121:
1 - кронштейн; 2 - приемный элемент (термобатарея); 3 - конденсор; 4 - конденсорные линзы; 5 - полевая диафрагма; 6 - апертурная диафрагма; 7 - линза объектива; 8 - защитное стекло; 9 - наружная труба; 10 -разъем
Он состоит из двух основных узлов: объектива, предназначенного для передачи энергии излучения от объекта измерения в приемное устройство, и приемного устройства, преобразующего энергию излучения в электрический сигнал термо-ЭДС. Объектив собран на кронштейне 1 и состоит из завальцованной в металлической втулке линзы 7 объектива, полевой диафрагмы 5, апертурной диафрагмы 6 и конденсора 3.
Линза служит для получения изображения объекта в плоскости полевой диафрагмы, которая укреплена на кронштейне с помощью винта. Конденсор, состоящий из втулки и двух одинаковых конденсорных линз 4, передает изображение от полевой диафрагмы в плоскость приемного элемента 2 приемного устройства.
Приемный элемент представляет собой термобатарею из миниатюрных фольговых хромель-копелевых термоэлектрических термометров (термопар), соединенных последовательно для увеличения термо-ЭДС.
Термо-ЭДС, развиваемая термобатареей, зависит от разности температур горячих спаев, нагреваемых сфокусированным излучением, и холодных спаев, имеющих хороший тепловой контакт через медную шайбу с корпусом преобразователя. Температура холодных спаев зависит от температуры окружающей среды и, в частности, от температуры корпуса преобразователя, в котором находится термобатарея.
Для настройки стандартной градуировочной характеристики термобатареи используют апертурную диафрагму 6, которую перемещают до подгонки градуировочной характеристики преобразователя до номинальной.
Наружную трубу 9 пирометра надевают на объектив и закрепляют крышкой со стеклом 8, предохраняющим объектив от загрязнения. Подключают преобразователь ППТ-121 в измерительную схему с помощью разъема 10.
Вторичный измерительный преобразователь ПВ-0 предназначен для усиления и преобразования в выходной сигнал ГСП напряжения низкого уровня, поступающего от первичного пирометрического преобразователя полного излучения ППТ-121.
Сигнал низкого уровня, пропорциональный измеряемой температуре объекта, от первичного пирометрического преобразователя полного излучения ППТ поступает на вход преобразователя ПВ-0, где он преобразуется и усиливается до напряжения 0...2 В.
Измерение давления и вакуума(вместо сапфир необходимо описать манометр с трубкой бурдона, сапфир –прибор))
Все тела, находящиеся на земной поверхности, испытывают со всех сторон одинаковое давление атмосферы, окружающей земной шар. Это давление называется атмосферным. Кроме того, различают абсолютное pабс , избыточное pизб давления и вакуум pвак . Абсолютным называют полное давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля. Избыточным называют давление сверх атмосферного, равное разности между абсолютным и атмосферным давлением pизб = pабс - рот . Избыточное давление отсчитывается от условного нуля, за который принимается атмосферное давление.
Если из закрытого сосуда откачать часть воздуха, то абсолютное давление внутри сосуда понизится и станет меньшим, чем атмосферное. Такое давление внутри сосуда называют вакуумом. Вакуум равен разности между атмосферным и абсолютным давлениями.
Для измерения избыточного давления газа, пара и жидкости применяют манометры; небольших давлений и вакуума — напоромеры и тягомеры; вакуума — вакуумметры; давления и вакуума — тягонапоромеры и мано вакуумметры.
Манометры, вакуумметры и мановакуумметры изготовляют по ГОСТ 2405—Ј8, а напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры — по техническим условиям предприятий-изготовителей.
Манометры. По принципу действия их подразделяют на жидкостные (трубные), пружинные, мембранные, сильфонные, пьезоэлектрические, поршневые и проволочные (тензоманометры). Рассматрим лишь тензорезисторные манометры, пригодные для автоматизации технологических измерений.
Манометр САПФИР-22ДИ (рис. 1.6) для измерения избыточного давления состоит из измерительного блока 4 и унифицированного электронного устройства 5. Внутри основания 2 блока 4 размещен мембранный тензопреобразователь 7, полость 8 которого заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 10. Мембрана приварена по наружному контуру к основанию 2.
Рис. 1.6. Мембранный манометр САПФИР-22ДИ: 1 - прокладка; 2 - основание; 3 -полость; 4 - измерительный блок; 5 - электронное устройство; 6 -гермовывод; 7 - мембранный тензопреобразователь; 8 - полость тензопреобразователя; 9 - фланец; 10 - мембрана; 11 - камера
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, прочно соединенная с мембраной 10. Основное свойство тензорезисторов — способность изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от степени прогиба мембраны тензопреобразователя.
Измеряемая величина (давление среды в технологическом аппарате или трубопроводе) подается в камеру 11 фланца 9 измерительного блока и через жидкость, заполняющую тензопреобразователь, воздействует на мембрану, вызывая ее прогиб и изменение электрического сопротивления тензорезисторов.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 5 по проводам через вывод 6. Электронное устройство преобразует этот сигнал в токовый выходной сигнал манометра, значение которого зависит от измеряемого давления.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 680; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!