Контроль и метрологическое обеспечение технологических параметров температуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области

«Тольяттинский социально-экономический колледж»

Выпускная квалификационная работа

(дипломная работа)

по специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств

по теме: "Контроль и метрологическое обеспечение технологических параметров температуры"

А.А. Сушинова

2019 г.

Содержание

Введение

1. Автоматизация технологических процессов

1.1 Основные функции автоматизации

1.2 Выбор управляющих параметров

2. Основные технические средства систем автоматизации

2.1 Назначение первичных преобразователей для измерения температуры

2.2 Классификация первичных преобразователей для измерения температуры

2.3 Устройство и принцип действия манометрических термометров

2.4 Устройство и принцип действия манометрческих термометров

2.5 Устройство и принцип действия термометров сопротивления

2.6 Устройство и принцип действия термопары

2.7 Метрологическая поверка измерительных приборов

3. Использование первичных преобразователей в системах автоматизации

3.1 Применение манометрических термометров в автоматизации

3.2 Применение манометрических термометров в системах автоматизации

3.3 Применение термометров сопротивления в системах автоматизации

3.4 Применение термопары в системах автоматизации

3.5 Техника безопасности и охрана труда

Заключение

Список использованных источников



Введение

Цель дипломной работы заключена в исследовании контроля и метрологического обеспечения технологических параметров температуры

В задачи дипломной работы входит:

? Рассказать основные функции автоматизации

? Объяснить выбор управляющих параметров

? Объяснить назначение датчиков температуры

Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.

Большинство технологических процессов идет сейчас по пути автоматизации. Кроме того, управление многочисленными механизмами и агрегатами, а зачастую и машинами просто немыслимо без точных измерений всевозможных физических величин. Не маловажными являются измерение давления, измерение угловой скорости, а также линейной и многие-многие другие. Но самыми распространенными (около 50%) являются температурные измерения. К примеру, средняя по величине атомная станция располагает приблизительно 1500-ю контрольных (измерительных) точек, а крупное химпроизводство, насчитывает таких уже около 20 тыс.

Так как диапазон измерений и их условия могут сильно отличатся друг от друга, разработаны разные по точности, помехоустойчивости и быстродействию типы датчиков (и первичных преобразователей). Какого бы типа не был температурный датчик, общим для всех является принцип преобразования. А именно: измеряемая температура преобразуется в электрическую величину (как раз за это и отвечает первичный преобразователь). Это обусловлено тем, что электрический сигнал просто передавать на большие расстояния (высокая скорость приема-передачи), легко обрабатывать (высокая точность измерений) и, наконец, быстродействие.

Основой действия температурных датчиков в автоматизированном управлении является изменение температуры в электрический сигнал. Это обуславливает преимущества электрических измерений: результаты легко передавать по сети, скорость передачи может быть достаточно высокой. Величины могут преобразовываться друг в друга и обратно.

В данном дипломе представлены 4 датчика температуры: манометрический термометр, манометрических конденсационный термометр, термометр сопротивления и термопара.



1. Автоматизация технологических процессов

1.1 Основные функции автоматизации

Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека.

Цель автоматизации - повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья, повышение надежности и точности производства, увеличение конвертируемости и уменьшение времени обработки данных.

Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи, поэтому решения стоящих перед автоматизацией задач обычно называются системами, например:

- система автоматического управления (САУ);

- система автоматизации проектных работ (САПР);

- автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Автоматизация обладает рядом преимуществ и недостатков в сравнении с предыдущим этапом технического развития. К основным преимуществам можно отнести:

- Замена человека в задачах, включающих тяжелый физический или монотонный труд.

- Замена человека при выполнении задач в опасных условиях (а именно: пожар, космос, извержения вулканов, ядерные объекты, под водой и т.д.)

- Выполнение задач, которые выходят за рамки человеческих возможностей по весу, скорости, выносливости и т.д.

- Экономика улучшения.

Автоматизация может вносить улучшения в экономику предприятия, общества или большей части человечества.

Основными недостатками автоматизации являются:

- Рост уровня безработицы из-за высвобождения людей в результате замены их труда машинным.

- Технические ограничения.

- Угрозы безопасности/ Уязвимость.

- Непредсказуемые затраты на разработку.

- Высокая начальная стоимость.

1.2 Выбор управляющих параметров

Контролируемые параметры

Контролируемая величина - это величина, подлежащая измерению или определению по результатам измерений.

Контролю подлежат те параметры, измерение текущих значений которых облегчает пуск, наладку и ведение технологического процесса. К их числу обычно относятся входные величины, при изменении которых в объект поступают возмущающие воздействия. При оперативном управлении возникает необходимость контролировать наиболее важные выходные величины, например, количество, качество и состав получаемого готового продукта. При необходимости проверять или регулировать текущие значения большого числа однотипных величин следует устанавливать устройство автоматики по вызову.

С целью получения данных, необходимых для хозрасчетных операций и определения технико-экономических показателей, следует контролировать такие теплоэнергетические показатели, как количество потребляемой электроэнергии, тепла, пара, конденсата и т.п.

Регулируемые параметры

Регулируемая величина-входная величина регулятора, в котором она сравнивается с заданным значением. В системе автоматического управления эта величина должна поддерживаться постоянной (в системах стабилизации) или изменяться в соответствии с заданной программой (в следящих системах и системах программного управления.

Поскольку основными устройствами автоматики, определяющими поддержание заданного технологического режима, являются регуляторы, то целесообразно, в первую очередь, наметить регулируемые параметры. В соответствии с выбранными параметрами устанавливаются каналы внесения регулирующих воздействий. Выбор регулируемых величин и каналов внесения воздействий производится на основе анализа характеристик объекта управления, его связей с другими объектами технологического процесса.

Существенным является рассмотрение возможностей стабилизации входных параметров, изменение которых вносит в объект управления наиболее сильные возмущения. Большинство установок являются многоемкостными объектами, как правило, с несколькими регулируемыми величинами, связанными между собой. В таких объектах регулирующие воздействия, направленные на устранение отклонений одной регулируемой величины, оказывают влияние на другие. В случае таких сложных объектов, желательно в качестве регулируемых выбирать параметры, которые не связаны между собой, либо вводить в цепи регулирования дополнительные воздействия, компенсирующие внешние связи между отдельными каналами регулирования.

Сигнализируемые параметры

К выбору сигнализируемых величин следует приступить после анализа объекта в отношении его взрыво- и пожароопасности, токсичности и агрессивности перерабатываемых продуктов и других специфических, особенностей производства.

Сигнализации подлежат все параметры, изменение которых может привести к аварии или серьезному нарушению технологического процесса. К ним относятся, например, концентрация взрывоопасных веществ в воздухе производственных помещений, уровень жидкостей или сыпучих в различного рода емкостях и аппаратах, давление или температура и т.д. Если к отклонению регулируемых или контролируемых величин предъявляется жесткие требования, то они одновременно являются и сигнализируемыми. Как правило, сигнализируются параметры регулирования в многоконтурных САР, остановка оборудования (ведущая к аварии или в моменты, не предусмотренные технологическим регламентом, вследствие ошибочных команд или отказов), достижения предельных значений параметров и т.д.

По назначение сигнализация подразделяется на несколько видов в зависимости от характера последствий изменений сигнализируемых величин. Технологическая сигнализация выполняет функции предупреждения, как о допустимых, так и аварийных значениях параметров.

Сигнализация положения информирует о состоянии контролируемых объектов и устройств; сигнализация действия защиты и автоматики - о состоянии соответствующих элементов управления.

В заключении раздела можно сделать вывод, что современные технологии в XXI веке помогают не только усовершенствовать технологии на производстве, но и значительно облегчить её деятельность. Так, для получения наиболее высоких результатов своей деятельности предприятия переходят на автоматизацию технологических процессов. Сегодня под автоматизацией понимают процесс развития машинного производства, где ранее выполняемые функции человека, передаются приборам и автоматическим устройствам. Но все же ни одна машина не обойдется без помощи человека, поэтому управление и принятие наиболее ответственных решений остается все же за человеком. Автоматизация технологического процесса создаётся при помощи АСУТП. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) - это комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях.



2. Основные технические средства систем автоматизации

2.1 Назначение первичных преобразователей для измерения температуры

Температура является важным параметром, определяющим не только протекание технологического процесса, но и свойства вещества. Для измерения температуры в системе единиц СИ принята температурная шкала с единицей температуры Кельвин (К). Начальной точкой этой шкалы является абсолютный нуль (0 К).

Датчиков температуры существует множество типов, каждый из которых характеризуется своими особенностями и предназначением. Но главной задачей остается:

- Измерение температур требуемых объектов с необходимыми точностью, быстродействием и передача информационного либо управляющего сигнала далее в систему

- Реализация обратных связей в АСУТП, предупреждение выхода из строя оборудования

- Отдельные приборы могут служить источниками энергии (основанные на термопарах)

2.2 Классификация первичных преобразователей для измерения температуры

Для измерения температуры используют различные первичные преобразователи, отличающиеся способом преобразования температуры в промежуточный сигнал. В промышленности наибольшее применение получили следующие первичные преобразователи: термометры расширения, манометрические термометры, термометры сопротивления, термопары (термоэлектрические пирометры) и пирометры излучения. Все они, за исключением пирометров излучения, в процессе эксплуатации находятся в контакте с измеряемой средой.

По термодинамическим свойствам, используемым для измерения температуры, можно выделить следующие типы термометров:

- термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких и твердых тел;

- термометры газовые и жидкостные манометрические;

- термометры конденсационные;

- электрические термометры (термопары);

- термометры сопротивления;

- оптические монохроматические пирометры;

- оптические цветовые пирометры;

- радиационные пирометры.

В качестве первичных (измерительных) преобразователей (датчиков) температуры используют элементы, физические свойства которых существенно зависят от температуры и незначительно подвержены влиянию других факторов, например влажности, состава среды и т.п. К таким физическим свойствам относятся явления теплового линейного или объемного расширения, изменения сопротивления, емкости или термоэлектродвижущей силы специального элемента, находящегося в контакте с контролируемой средой. Многие датчики используют принцип изменения физических параметров самой контролируемой среды под действием температуры: давления, плотности, вязкости и интенсивности радиационных излучений.

Для технологических измерений часто применяют температурную шкалу с единицей температуры градус Цельсия (°С).

Термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких и твердых тел имеют вложенную в стеклянную трубку шкалу с ценой делений 0 5 - М при обычных пределах показаний от - 25 до 100 С. Для предохранения от поломок термометры заключают в металлическую оправу.

Термометры газовые и жидкостные манометрические - прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры

Термометр конденсационный представляет собой небольшую емкость, заполненную частично жидкостью или твердой фазой, частично насыщенным паром, находящимся в равновесии с конденсированной фазой.

Электрические термометры (термопары) - средство измерения температуры, состоящее из одного или нескольких термочувствительных элементов сопротивления и внутренних соединительных проводов, помещенных в герметичный защитный корпус, внешних клемм или выводов, предназначенных для подключения к измерительному прибору.

Термометры сопротивления - электронный компонент, датчик, предназначенный для измерения температуры. Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры

Оптические монохроматические пирометры - прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Оптические цветовые пирометры - приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра.

Радиационные пирометры - это приборы, которые используют электромагнитное излучение тел для определения их температуры.



2.3 Устройство и принцип действия манометрических термометров

Термометр манометрический - прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры.

Конструктивно манометрические термометры представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в измеряемую среду. При изменении температуры рабочего вещества в термобалоне происходит изменение давления во всей замкнутой системе, которое через капиллярную трубку передается на манометр. В зависимости от назначения манометрические термометры бывают показывающими, самопишущими, а также состоящими только из первичного преобразователя давления для дистанционной передачи сигнала. Часто к манометрическим термометрам подключают устройства управления и сигнализации.

Рисунок 1. Манометрический термометр

1 - измерительный прибор; 2 - пружина; капилляр; 4 - термобаллон

Капилляр манометрического термометра обычно представляет собой латунную трубку с внутренним диаметром в доли миллиметра. Это позволяет удалить манометр от места установки термобаллона на расстояние до 60 м. Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях. При необходимости передачи результатов измерений на большое расстояние манометрические термометры снабжают промежуточными преобразователями с унифицированными выходными пневматическими или электрическими сигналами. Наиболее уязвимыми в конструкции манометрических термометров являются места присоёдинения капилляра к термобаллону и манометру. Поэтому устанавливать и обслуживать такие приборы должны специально обученные специалисты. Нельзя нагревать манометрический термометр выше предельной температуры, на которую он рассчитан.

Диапазон измерений манометрического термометра зависит от типа термометра и рабочего вещества. Диапазон должен быть установлен в ТУ на термометры конкретного типа.

2.4 Устройство и принцип действия манометрических конденсационных термометров

Действие манометрических термометров основано на изменении давления газа, пара или жидкости в замкнутом объеме при изменении температуры. Манометрические конденсационные термометры изготовляют показывающими без встроенных устройств и со встроенными сигнальными устройствами, с пределами измерения от - 50 до + 300°С. Их работа основана на зависимости давления насыщенного пара низкокипящей жидкости от температуры. В качестве рабочих жидкостей применяют: фреон, хлористый метил и ацетон, В конденсационных термометрах жидкостью заполняют только часть термобаллона (примерно ²/₃); а остальную его часть, капилляры и манометрическую пружину - насыщенными парами этой жидкости. Для обеспечения постоянного заполнения капилляра жидкостью, конец его опускают до дна термобаллона.



Рисунок 2. Манометрический конденсационный термометр

1 - термобаллон, 2 - каппиляр, 3 - полая манометрическая пружина, 4 - тяга, 5 - секторный механизм, 6 - стрелка, 7 - шкала

В зависимости от заполняющего вещества манометрические термометры делятся на газовые (ТПГ, ТДГ и др.), парожидкостные (ТПП) и жидкостные (ТПЖ, ТДЖ и др.). Область измерения температур манометрическими термометрами от -60 до +600° С.

Термобаллон манометрического термометра помещается в измеряемую среду. При нагреве термобаллона внутри замкнутого объема увеличивается давление, которое измеряется манометром. Шкала манометра градуируется в единицах температуры. Капилляр (обычно латунная трубка с внутренним диаметром, составляющим доли миллиметра) позволяет удалить манометр от места установки термобаллона на расстояние до 40 м. Капилляр по всей длине защищен оболочкой из стальной ленты.

Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях. При необходимости передачи результатов измерений на расстояние более 40 м манометрические термометры снабжают промежуточными преобразователями с унифицированными выходными пневматическими или электрическими сигналами.

Наиболее уязвимыми в конструкции манометрических термометров являются места присоединения капилляра к термобаллону и манометру. Поэтому монтаж и обслуживание таких приборов следует производить с необходимыми предосторожностями.

2.5 Устройство и принцип действия термометров сопротивления

Термометр сопротивления ТС - это термометр, как правило, в металлическом или керамическом корпусе, чувствительный элемент которого представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или пленки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Самый популярный тип термометра - платиновый термометр сопротивления, это объясняется высоким температурным коэффициентом платины, ее устойчивостью к окислению и хорошей технологичностью. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от -260 до 750С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000С.

Действие термометров сопротивления основано на свойстве тел изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. У металлических термометров сопротивление с возрастанием температуры увеличивается практически линейно, у полупроводниковых, наоборот, уменьшается.

Металлические термометры сопротивления (рис. 3) изготовляют из тонкой медной или платиновой проволоки 1, помещенной в электроизоляционный корпус 2. Зависимость электрического сопротивления от температуры (для медных термометров от -50 до +180° С, для платиновых - от -200 до +650° С) весьма стабильна и воспроизводима. Это обеспечивает взаимозаменяемость термометров сопротивления.

Рисунок 3. Термометр сопротивления

1 - проволока, 2 - корпус

Для медных термометров (ТСМ) установлены градуировки 23 и 24 (сопротивление при 0°С 53 и 100 Ом), для платиновых (ТСП) - градуировки 21 и 22 (сопротивление при 0°С 46 и 100 Ом).

Для защиты термометров сопротивления от воздействия измеряемой среды применяют защитные чехлы (рис. 4). Приборостроительная промышленность выпускает много модификаций защитных чехлов, рассчитанных на эксплуатацию термометров при различном давлении (от атмосферного до 500·10⁵ Па), различной агрессивности измеряемой среды, обладающих разной инерционностью (от 40 с до 4 мин) и глубиной погружения (от 70 до 2000 мм).

Рисунок 4. Общий вид термометра сопротивления

2.6 Устройство и принцип действия термопары

Принцип действия термопар (термоэлектрических пирометров) основан на свойстве двух разнородных проводников создавать термоэлектродвижущую силу (термо-э.д.с.) при нагревании места их соединения - спая. Проводники в этом случае называются термоэлектродами, а все устройство - термопарой.

Величина термо-э.д.с. термопары U (рис. 5) зависит от материала термоэлектродов А и Б и от разности температур горячего спая 4 и холодных спаев t_х. Поэтому при измерении температуры горячего спая температуру холодных спаев стабилизируют или вводят поправку на ее изменение.

Рисунок 5. Термопара

А, Б - термоэлектроды на температуру холодных спаев термопары

В промышленных условиях стабилизация температуры холодных спаев термопары затруднительна и обычно используют второй способ - автоматическое введение поправки на температуру холодных спаев. Для этого применяют неуравновешенный мост, включаемый последовательно с термопарой (рис. 6).

В одно плечо такого моста включен медный резистор R_м, расположенный около холодных спаев. При изменении температуры холодных спаев термопары t_х изменяется сопротивление резистора R_м и выходное напряжение неуравновешенного моста U₁.

Мост подбирают таким образом, чтобы изменение напряжения было равно по величине и противоположно по знаку изменению э.д.с. термопары вследствие колебаний температуры холодных спаев.

Термопары являются первичными преобразователями температуры в э.д.с. - сигнал, удобный для дистанционной передачи. Поэтому в измерительную цепь за термопарой может быть сразу включен измерительный прибор. Для измерения э.д.с. термопары обычно применяют автоматические потенциометры.

В автоматических потенциометрах, работающих в комплекте с термопарами, медный резистор R_м включается в одно плечо моста. Показания такого потенциометра будут изменяться лишь при изменении температуры горячего спая термопары. Это объясняется тем, что изменение э.д.с. термопары под воздействием температуры холодных спаев будет автоматически компенсироваться дополнительным изменением выходного напряжения моста вследствие изменения сопротивления резистора R_м.

Если э.д.с. термопары преобразуют в унифицированный сигнал промежуточным преобразователем НП-ТЛ1-М, то компенсация температуры холодных спаев производится неуравновешенным мостом, который входит в состав преобразователя.

Медный резистор размещают в потенциометре или промежуточном преобразователе. Следовательно, там же должны находиться и холодные спаи термопары. В этом случае длина термопары должна быть равна расстоянию от места измерения температуры t_г до места установки прибора. Такое условие практически невыполнимо, так как термоэлектроды термопар (жесткая проволока) неудобны для монтажа. Поэтому для соединения термопары с прибором применяют специальные соединительные провода, по своим термоэлектрическим свойствам подобные термоэлектродам термопар. Такие провода называются компенсационными. С их помощью холодные спаи термопары переносятся к измерительному прибору или преобразователю.

В промышленности применяют различные термопары с термоэлектродами, изготовленными как из чистых металлов, так и из их сплавов. Материалы термозлектродов имеют индивидуальные градуировочные характеристики - зависимость величины термо-э.д.с. от температуры спая и предельную величину измеряемой температуры. Наиболее употребляемые термоэлектродные пары образуют стандартные термопары: хромель - копель (градуировка ХК) с предельной температурой 600°С, хромель - алюмель (градуировка ХА) с предельной температурой 1100°С и платинородий - платина (градуировка ПП) с предельной температурой 1600°С.

Промышленные термопары отличаются высокой стабильностью и воспроизводимостью градуировочных характеристик, что позволяет заменять их без какой-либо переналадки остальных элементов измерительной цепи.

Термопары, как и термометры сопротивления, устанавливают в защитных чехлах, на которые наносят градуировку термопары. Для высокотемпературных термопар применяют защитные чехлы из теплостойких материалов: фарфора, окиси алюминия, карбида кремния и т.п.

2.7 Метрологическая поверка измерительных приборов

Поверка средств измерений - это определение метрологическим органом погрешностей средств измерений (или проверка того, что они находятся в допустимых пределах) и установление их пригодности к применению.

В Российской Федерации поверочную деятельность в отношении средств измерения попадающих под Государственный Метрологический Надзор, регламентирует Закон №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» и иные подзаконные акты. Поверка определяется как «совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям». Перечень средств измерений, поверка которых осуществляется только аккредитованными в установленном порядке в соответствующей области обеспечения единства измерений государственными региональными центрами метрологии, определяется Правительством РФ и вносится в Государственный реестр средств измерений.

Утверждение типа средств измерений осуществляется РОССТАНДАРТом на основании испытаний средств измерений, которые проводятся Государственными центрами испытаний средств измерений. Ведение Государственного реестра средств измерений возложено на ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы».

Ответственность за ненадлежащее выполнение поверочных работ и несоблюдение требований соответствующих нормативных документов несет соответствующий орган Государственной метрологической службы или юридическое лицо, метрологической службой которого выполнены поверочные работы.

Положительные результаты поверки средств измерений удостоверяются поверительным клеймом или свидетельством о поверке. При несоответствии средства измерения установленным метрологическим требованиям оформляется Извещение о непригодности средства измерений.

В соответствии с Федеральным законом от 26 июня 2008 г. №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», средства измерений, подлежащие обязательному утверждению типа не подлежат подтверждению соответствия, т.е. на СИ, внесенные в Государственный реестр средств измерения не требуется в обязательном порядке Сертификат соответствия.

Порядок проведения поверки средств измерений, правил постановки поверительного клейма, оформления свидетельства о поверке и т.д. регламентирует приказ Госстандарта РФ «Об утверждении порядка проведения поверки средств измерения»

Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации стран СНГ установил следующие виды поверки:

- Первичная поверка - поверка нового средства измерений либо после ремонта, технического обслуживания, регулировки, а также при ввозе средства измерений из-за границы при продаже.

- Периодическая (вторичная) поверка осуществляется в отношении средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняется через межповерочные интервалы времени, установленные для данного средства измерений.

- Внеочередная поверка - поверка средства измерений, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки.

- Инспекционная поверка - поверка, проводимая органом государственной метрологической службы при осуществлении инспекционного контроля за состоянием и применением средств измерения.

- Комплектная поверка - поверка, при которой определяют метрологические характеристики средства измерений, присущие ему как единому целому.

- Поэлементная поверка - поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей.

- Выборочная поверка - поверка группы средств измерений, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии.

- Экспертная поверка - проводится при возникновении разногласий по вопросам исправности средств измерений, их метрологических характеристик и пригодности средств измерений к дальнейшему применению.

В заключении данного раздела можно сделать вывод, что практически в любой современной аппаратуре есть датчики температуры. Это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или вещества, используя при этом различные свойства и характеристики измеряемых тел или среды. Не смотря на то, что все термодатчики призваны измерять температуру, разные типы датчиков делают это абсолютно по-разному.



3. Использование первичных преобразователей в системах автоматизации

3.1 Применение манометрических термомеров в автоматизации

Манометрический термометр широко применяется системах управления. Например, при регулировании температуры жидкости на выходе из промышленных парожидкостных теплообменников.

Для регулирования выходной температуры жидкости можно применить одноконтурную замкнутую систему автоматического регулирования с использованием регулятора, изменяющего расход греющего пара. На рисунке 5 представлена схема автоматического регулирования температуры жидкости.

Рисунок 5. Применение термометров расширения в автоматизации

Температура жидкости на выходе из теплообменника регулируется изменением подачи теплоносителя (греющего пара) с помощью вентиля.



3.2 Применение манометрических термометров в системах автоматизации

Манометрические термометры могут применяться при регулировании температуры жидкости на выходе из теплообменника в системах автоматического регулирования с поддерживанием соотношения расходов пара и жидкости. На рисунке 6 представлена схема автоматического регулирования температуры жидкости.

Рисунок 6. Использование манометрических термометров в контурах регулирования и контроля

На схеме представлена система автоматизации, в которой часть холодного потока жидкости отводится и смешивается с основным потоком жидкости, которая выходит из теплообменника.

В системе регулируются:

1) температура жидкости на выходе из теплообменника регулируется изменением подачи теплоносителя (греющего пара) с помощью вентиля;

2) температуры жидкости после смешения с холодным потоком жидкости регулируется изменением подачи холодного потока с помощью вентиля.



3.3 Применение термометров сопротивления в системах автоматизации

Термометры сопротивления могут применяться при регулировании температуры жидкости на выходе из теплообменника в каскадных системах автоматического регулирования. На рисунке 7 представлена схема автоматического регулирования температуры жидкости

Рисунок 7. Применение термометров сопротивления в системах автоматизации

На схеме представлена система автоматизации, в которой подача теплоносителя (греющего пара) зависит от температуры жидкости на выходе из теплообменника и температуры конденсата.

Это обеспечивается двухконтурной системой, в которой регулируется температура жидкости на выходе из теплообменника изменением подачи теплоносителя (греющего пара), которая зависит еще и от температуры конденсата.



3.4 Применение термопары в системах автоматизации

Термопары используются везде, где требуется измерение температуры в технологической среде. Они применяются в автоматизированных системах управления в качестве датчиков температуры. На рисунке 8 представлена схема автоматического регулирования температуры жидкости.

автоматизация преобразователь поверка

Рисунок 8. Применение термопары в системах автоматизации

На схеме представлена система автоматизации, в которой происходит регулирование теплового баланса изменением разности температур в теплообменнике.

Температура жидкости на выходе из теплообменника регулируется изменением давления пара в паровом пространстве теплообменника с помощью вентиля.

3.5 Техника безопасности и охрана труда

Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы предупреждения и устранения

Перед пуском установки необходимо проверить правильность монтажа и исправность оборудования, трубопроводов, арматуры, заземляющих устройств, контрольно-измерительных приборов, световой и звуковой сигнализации, блокировок, вентиляции, канализации, средств индивидуальной защиты и паротушения.

Пуск установки должен производиться под руководством инженерно-технических работников;

- вытеснение воздуха из аппаратов, емкостей и трубопроводов перед пуском установки в общезаводской факельный трубопровод запрещается;

- все аппараты и отдельные узлы, подвергшиеся ремонту, перед пуском должны быть опрессованы на герметичность; факельная линия от установки при испытании должна быть отглушена;

- перед приемом пара на установку необходимо открыть все дренажи на паропроводах и для прогрева системы постепенно открывать задвижку на линии подачи пара. Прием пара в паропровод, имеющий разветвления производить сначала в центральную магистраль, а затем в каждое ответвление отдельно;

- во время работы установки необходимо обеспечить контроль за давлением в аппаратах. Показания контрольно-измерительных приборов, находящихся на щите в операторной, должны периодически проверяться дублирующими приборами, установленными непосредственно на аппаратах;

- запрещается эксплуатация трубопроводов, оборудования и аппаратуры при наличии неплотностей в соединениях. Все неплотности в соединениях и пропуски нефтепродуктов должны немедленно устраняться. Все замеченные исправности записываются в вахтовом журнале;

- при обнаружении пропусков в корпусе ректификационных колонн, испарителей, теплообменников и прочих аппаратов и шлемовых трубах для предотвращения воспламенения вытекающего нефтепродукта, необходимо немедленно подать пар к месту пропуска и выключить аппарат из работы;

- при производстве работ в местах, где возможно образование взрывоопасной смеси паров и газов с воздухом, во избежание искрообразования от ударов запрещается применение ручных инструментов из стали. В этих случаях применяемый инструмент должен быть изготовлен из металла, не дающего при ударе искр (медь, латунь, бронза) или омеднен, а режущий стальной инструмент надлежит обильно смазать консистентными смазками (солидол, тавтол);

- во время эксплуатации компрессоров должен быть постоянный контроль за всеми параметрами их работы. Компрессоры надлежит оборудовать необходимой сигнализацией, предупреждающей об отклонении от режима работы и блокировкой для автоматической остановки при аварийной ситуации.

Регулировка систем сигнализации и блокировок должна обеспечить своевременное включение резервного компрессора;

- во время работы компрессоров необходимо следить за правильной смазкой цилиндров и механизмов движения, не допуская растекания и разбрызгивания смазочных масел;

- необходимо следить за уровнем жидкости в сепараторе на приеме компрессора и своевременно дренировать во избежание попадания жидкости в компрессор;

- сброс в канализацию реагентов и нефтепродуктов запрещается;

- отбор проб газа, дренирование из аппаратов и емкостей разрешается в противогазе и в присутствии дублера. Выполнение этой работы проводить только с наветренной стороны.

- отбор проб газа необходимо производить с помощью пробоотборников, рассчитанных на максимальное давление газа в аппарате. Запрещается использование пробоотборников с неисправными игольчатыми вентилями и истекшими сроками их проверки.

Четкое ведение технологического режима, не допуская превышения утвержденных параметров.

Строгое соблюдение всех действующих положений и инструкций, работа только на исправном оборудовании.

Изменение температуры и давления в аппарате для предупреждения возможных деформаций должно производиться медленно и плавно.

Для обеспечения минимального уровня опасности производства разработан комплекс мероприятий, к которым относятся:

- план локализации аварийных ситуаций(ПЛАС);

- мероприятия по доведению установок до новых правил взрывобезопасности (ОПВБ-88).

- перед пуском установки необходимо проверить правильность монтажа и исправность оборудования, трубопроводов, арматуры, заземляющих устройств, контрольно-измерительных приборов, световой и звуковой сигнализации, блокировок, вентиляции, канализации, средств индивидуальной защиты и паротушения.

Пуск установки должен производиться под руководством инженерно-технических работников;

- вытеснение воздуха из аппаратов, емкостей и трубопроводов перед пуском установки в общезаводской факельный трубопровод запрещается;

- все аппараты и отдельные узлы, подвергшиеся ремонту, перед пуском должны быть опрессованы на герметичность; факельная линия от установки при испытании должна быть отглушена;

- перед приемом пара на установку необходимо открыть все дренажи на паропроводах и для прогрева системы постепенно открывать задвижку на линии подачи пара. Прием пара в паропровод, имеющий разветвления, производить сначала в центральную магистраль, а затем в каждое ответвление отдельно;

- во время работы установки необходимо обеспечить контроль за давлением в аппаратах. Показания контрольно-измерительных приборов, находящихся на щите в операторной, должны периодически проверяться дублирующими приборами, установленными непосредственно на аппаратах;

- запрещается эксплуатация трубопроводов, оборудования и аппаратуры при наличии неплотностей в соединениях. Все неплотности в соединениях и пропуски нефтепродуктов должны немедленно устраняться. Все замеченные неисправности записываются в вахтовом журнале;

- при обнаружении пропусков в корпусе ректификационных колонн, испарителей, теплообменников и прочих аппаратов и шлемовых трубах для предотвращения воспламенения вытекающего нефтепродукта, необходимо немедленно подать пар к месту пропуска и выключить аппарат из работы;

- при производстве работ в местах, где возможно образование взрывоопасной смеси паров и газов с воздухом, во избежание искрообразования от ударов запрещается применение ручных инструментов из стали. В этих случаях применяемый инструмент должен быть изготовлен из металла, не дающего при ударе искр (медь, латунь, бронза) или омеднен, а режущий стальной инструмент надлежит обильно смазать консистентными смазками (солидол, тавтол);

- во время эксплуатации компрессоров должен быть постоянный контроль за всеми параметрами их работы. Компрессоры надлежит оборудовать необходимой сигнализацией, предупреждающей об отклонении от режима работы и блокировкой для автоматической остановки при аварийной ситуации.

Регулировка систем сигнализации и блокировок должна обеспечить своевременное включение резервного компрессора;

- во время работы компрессоров необходимо следить за правильной смазкой цилиндров и механизмов движения, не допуская растекания и разбрызгивания смазочных масел;

- необходимо следить за уровнем жидкости в сепараторе на приеме компрессора и своевременно дренировать во избежание попадания жидкости в компрессор;

- сброс в канализацию реагентов и нефтепродуктов запрещается;

- отбор проб газа, дренирование из аппаратов и емкостей разрешается в противогазе и в присутствии дублера. Выполнение этой работы проводить только с наветренной стороны.

- отбор проб газа необходимо производить с помощью пробоотборников, рассчитанных на максимальное давление газа в аппарате. Запрещается использование пробоотборников с неисправными игольчатыми вентилями и истекшими сроками их проверки.

Аварийная остановка производится в следующей последовательности:

- перевести нестабильный бензин с установок 43/1021,2 блок в щелочной отстойник Е-6 помимо сырьевой емкости Е-4;

- остановить все насосы и компрессоры, за исключением насосов, откачивающих нефтепродукты с установки;

- закрыть задвижки приёма жирного газа с установок 43/102-1,2 блок; сухой газ на установку 30/4;

- закрыть пар на рибойлеры Т-3, Т-8, 8а, Р-23 до минимума;

- откачать до сбора насосов емкости Е-5, Т-8, 8а, С-42, абсорбер А-1;

Закрыть задвижки:

- рефлюкс на установку ГФУ, сероводородный газ на установку мокрого катализа;

- после продувки азотом компрессор остановить, общую задвижку на факел закрыть.

При аварийной остановке установке руководствоваться производственной инструкцией, планом ликвидации аварий (ПЛАС) и распоряжениями руководства цеха.

Требования к щитам, пультам, щитовым помещениям

Пульты и щитовые помещения пожароопасных производств рассматриваются только под углом зрения требований Правил устройства электроустановок.

Эти требования направлены на обеспечение безопасности обслуживания и надежности работы систем автоматизации технологических процессов пожароопасных производств.

Под щитовыми помещениями понимаются операторские, аппаратные и диспетчерские помещения.

Оперативные и неоперативные щиты систем автоматизации в пожароопасных установках рекомендуется, как правило, устанавливать в щитовых помещениях с условиями окружающей среды нормальных помещений.

В случаях необходимости непосредственной установки щитов в пожароопасных зонах приборы и аппараты, размещаемые на них, должны иметь исполнение, отвечающее данному классу пожароопасной зоны. При этом, сами щиты по своим техническим характеристикам должны соответствовать условиям окружающей среды и быть рассчитаны на установку в пожароопасных зонах (щиты по ОСТ 36.13-76 «Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия» для установки в пожароопасных зонах не предназначены; они могут устанавливаться только в щитовых помещениях с нормальными условиями окружающей среды, соответствующими ОСТ 36.13-76, из которых осуществляется управление технологическими процессами пожароопасных производств).

Следует также иметь в виду указания, допускающие установку в пределах пожароопасных зон шкафных щитов со степенью защиты IР44, в которых разрешается устанавливать приборы и аппараты со степенью защиты IР00.

Запрещается установка в пределах пожароопасных зон щитов питания систем автоматизации с аппаратами защиты и управления, кроме случаев, когда для этих целей используются шкафные малогабаритные щиты со степенью защиты IР44.

Не рекомендуется на щитах, устанавливаемых непосредственно в пожароопасных зонах предусматривать сборки зажимов. Присоединение внешних электрических проводок к аппаратам и приборам, установленным на этих щитах, должно, как правило, выполняться путем непосредственного ввода проводов или кабелей в корпусы приборов, в соответствии с указаниями заводов-изготовителей.

В случае необходимости установки на щитах сборок зажимов для этих целей должны использоваться коробки с зажимами со степенью защиты не менее IР44 (исключение - шкафные малогабаритные щиты со степенью защиты IР44, в которых могут устанавливаться открытые сборки зажимов).

На щитах, устанавливаемых непосредственно в пожароопасных зонах, не рекомендуется предусматривать розетки для питания электрифицированного инструмента и переносного освещения. При необходимости электропитание переносного освещения и электрифицированного инструмента должно осуществляться от распределительной электрической сети автоматизируемого объекта (с соблюдением требований, предъявляемых к исполнению инструмента и требований техники безопасности при производстве ремонтных и профилактических работ, действующих в различных пожароопасных производствах).

Для электрических проводок щитов, устанавливаемых в пожароопасных зонах или в специальных щитовых помещениях пожароопасных производств должны применяться медные провода сечением не менее 1 мм² с поливинилхлоридной изоляцией иди другой равноценной (запрещается применение проводов с горючей изоляцией из полиэтилена).

На щитах (пультах), устанавливаемых в пожароопасных зонах или в специальных щитовых помещениях небезопасных установок не допускается совместная прокладка в одном коробе электрических проводов и других проводок.

На щиты и пульты, устанавливаемые в щитовых помещениях пожароопасных производств, а также непосредственно в пожароопасных зонах, распространяются также ряд общих требований, касающихся установки приборов и аппаратов на щитах и пультах, выполнения электрических проводок, зануления (заземления) щитовых металлоконструкций, установки щитов и пультов в производственных и щитовых помещениях, изложенных в нормативно-технических документах Щитовые помещения (операторные, диспетчерские, аппаратные и т.п.) в пожароопасных установках должны размещаться в соответствии с принятыми в различных пожароопасных производствах нормами строительного проектирования и принципами компоновками технологического оборудования.

Допускается щитовые помещения систем автоматизации выполнять примыкающими к пожароопасным зонам двумя или тремя стенами, либо только одной стеной с соблюдением противопожарных норм проектирования зданий и сооружений в различных отраслях промышленности.

При примыкании щитовых помещений к противопожарным зонам необходимо:

стены и перекрытия, отделяющие щитовые помещения от пожароопасной зоны, выполнять несгораемые с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч;

отверстия в стенах и в полу для прохода кабелей и труб в щитовое помещение плотно заделывать несгораемыми материалами;

двери, отделяющие щитовые помещение от пожароопасной зоны делать самозакрывающимися с пределом огнестойкости не менее 0,6 ч.

Меры по охране труда персонала при монтаже, эксплуатации и ремонте систем автоматизации

Наладочные работы проводят, как правило, в условиях повышенной опасности или особо опасных (во вредных, на высоте, в действующих электроустановках), поэтому наладчики приборов и средств автоматизации перед приемом на работу и периодически подвергаются медицинскому освидетельствованию.

Каждый принимаемый на работу наладчик проходит вводный инструктаж, при проведении которого ему разъясняют цели и задачи предприятия, знакомят с его структурой, с правилами внутреннего распорядка и специальными требованиями к трудовой и производственной дисциплине, правилами производственной санитарии и гигиены, нормами выдачи спецодежды, спецпитания, порядком предоставления дополнительных отпусков, а также с порядком начисления надбавок за работу во вредных, особо вредных и тяжелых условиях. В заключение вводного инструктажа наладчику сообщают о том, какие факторы и действия создают опасность для здоровья и жизни наладочного персонала и персонала других организаций, проводящих работы на объекте. Вводный инструктаж проводит главный инженер предприятия или инженер по охране труда.

Перед направлением наладчика для выполнения любых видов работ начальник участка, производитель работ, мастер или руководитель наладочной группы проводит производственный инструктаж по установленной форме. Во время производственного инструктажа наладчика знакомят с проходом к рабочему месту, непосредственно на рабочем месте ему показывают расположение оборудования, знакомят со схемами питания электроэнергией и сжатым воздухом и точно излагают содержание поручаемых работ, проверяют знание наладчиком технологии заданных к выполнению работ, объясняют и показывают правильные и безопасные приемы работ. В заключение наладчика знакомят с источниками повышенной опасности, а также с правилами безопасности, которые необходимо выполнять при производстве работ.

Производственный инструктаж проводят также в случае направления наладчика на другое рабочее место, при изменении вида задаваемых работ или при изменении условий их проведения. Если условия труда не изменились, то не реже чем каждые шесть месяцев производственный инструктаж повторяют.

Наладчики, допускаемые к выполнению опасных и особо опасных видов работ, изучают правила безопасности труда в строительстве», «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок потребителей», «Инструктивные указания по охране труда при монтаже приборов и средств автоматизации» и, кроме того, разрабатываемые в каждой организации положения и правила безопасности.

В результате изучения названных материалов наладчик должен получить четкое представление об опасностях при выполнении наладочных работ, уметь оказывать первую помощь пострадавшему от несчастного случая, знать основы производственной санитарии и гигиены.

Знания правил безопасности оценивает комиссия, которая устанавливает наладчику степень квалификации для выполнения работ в действующих электроустановках напряжением до 1000 В.

Наладчикам, допущенным к выполнению опасных работ, которые требуют специальных знаний (работы в действующих установках, на печах и котлоагрегатах, сжигающих газ и т.п.), выдают удостоверение установленной формы на право проведения определенного вида работ и ежегодно проверяют их знания по охране труда или при грубом их нарушении проводят внеочередную проверку.

Все виды опасных и особо опасных работ должны выполнять звенья, состоящие не менее чем из двух человек.

Индивидуальные защитные средства, наладочный инструмент и контрольно-поверочная аппаратура должны быть исправными и иметь непросроченное клеймо об испытаниях или проверке.

...