Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В СИСТЕМАХ ТГВ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС для студентов специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Составление и общая редакция Н.В. Чепиковой Новополоцк 2005

2 УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 Т 38 РЕЦЕНЗЕНТЫ: А.С. ВЕРШИНИН, канд. техн. наук, инженер-электроник ОАО «Нафтан»; А.П. ГОЛУБЕВ, ст. преподаватель кафедры технической кибернетики Рекомендован к изданию методической комиссией радиотехнического факультета Т 38 Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец / Сост. и общ. ред. Н.В. Чепиковой. Новополоцк: УО «ПГУ», с. ISBN Х Соответствует учебной программе дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» для специализации специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна». Рассмотрены назначение систем автоматического контроля; принципы действия и конструкции контрольно-измерительных приборов, автоматических регуляторов и управляющих устройств, широко применяемых при автоматизации систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения и водоотведения. Приведены темы изучаемого курса, их объем в часах лекционных и практических занятий, изложены теоретические и практические основы по техническим средствам автоматизации и вычислительной технике, применяемым в схемах автоматизации систем ТГВ. Представлены задания для практических занятий, рекомендации по организации рейтингового контроля изучения дисциплины, вопросы к зачету. Предназначен для преподавателей и студентов вузов данной специальности. Может быть использован студентами специализации специальности «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов. УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 ISBBN Х УО «ПГУ», 2005 Чепикова Н.В., сост., 2005

3 СОДЕРЖАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ... 5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ... 8 СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА Модуль Модуль Модуль Модуль Модуль УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Измерение параметров технологических процессов. Принципы и методы измерений Погрешности измерений. Виды и группы погрешностей Глава 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ Классификация измерительной аппаратуры и датчиков Государственная система промышленных приборов. Стандартизация и унификация средств автоматизации Определение погрешностей прибора Глава 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ ТГВ Контактный метод измерения температуры Измерение температуры термоэлектрическим методом Неконтактный метод измерения температуры Методы и средства измерения давления Расчет жидкостно-механических манометров Методы и средства измерения влажности Методы и средства измерения расхода и количества вещества Измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора Методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества Методы и средства измерения уровня Измерение уровня неагрессивной жидкости в открытом резервуаре с применением дифманометров Глава 4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ Усилительно-преобразовательные устройства

4 4.2. Регулирующие органы Расчет регулирующего органа для регулирования расхода воды Исполнительные механизмы Автоматические регуляторы Выбор регуляторов на основании расчетов Глава 5. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ Классификация и назначение систем телемеханики Системы телеизмерения, телеуправления, и телесигнализации Условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации Принципы построения управляющих вычислительных комплексов Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров Правила позиционного обозначения приборов и средств автоматизации Приложение ЛИТЕРАТУРА

5 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Цель преподавания дисциплины Основной целью преподавания дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» является получение студентами комплекса знаний по техническим средствам автоматизации и вычислительной техники, применяемых в системах теплогазоснабжения и вентиляции Задачи изучения дисциплины Основные задачи дисциплины: изучение студентами назначения и устройства технических средств автоматизации и вычислительной техники; приобретение студентами навыков в выборе и расчете технических средств автоматизации, применяемых для построения систем технологического контроля, автоматизированных систем управления технологическими процессами теплогазоснабжения и вентиляции. Для достижения поставленной цели и решения поставленных задач в результате изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» студент должен: иметь представление: об основных принципах и задачах автоматизированного управления процессами в системах ТГВ; о классификации подсистем автоматизации; о принципах построения функциональных схем автоматического регулирования; знать: принцип действия, устройство, характеристики основных технических средств автоматизации, включая микропроцессорную технику; методы, принципы, средства контроля основных параметров технологических процессов в системах ТГВ; принципиальные конструктивные решения систем автоматизации. 5

6 уметь использовать: методику анализа исходных данных при разработке расширенного технического задания на проектирование схем автоматизации систем ТГВ; современные достижения при выборе средств автоматизации; документы по соблюдению требований стандартизации и метрологического обеспечения технических средств автоматизации; пакеты автоматизированного проектирования для выбора и расчета технических средств; владеть методами выбора технических средств из совокупности существующих применительно к конкретной задаче; иметь опыт работы с измерительными приборами Место дисциплины в учебном процессе Курс является дисциплиной специализации в подготовке инженерастроителя по специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» и частью дисциплины «Автоматизированное управление процессами в системах ТГВ». Знания, полученные в результате изучения данной дисциплины необходимы при выполнении раздела по автоматизации в дипломном проекте. Перечень дисциплин, необходимых студентам для изучения данной дисциплины: высшая математика (дифференциальные и интегральные исчисления, линейные и нелинейные дифференциальные уравнения). физика (гидравлика, механика); электротехника и электрооборудование; вычислительная техника и информатика; 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ», согласно учебному плану по специальности читается на 5-м курсе обучения, в осеннем семестре (18 учебных недель) и включает в себя: 36 часа лекционных занятий (2 часа в неделю); 18 часов практических занятий (девять 2-х часовых практических занятий). Итоговой формой контроля знаний по данному курсу является зачет. 6

7 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Наименование разделов и тем лекций Количество часов 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля 2 2. Измерительные приборы и датчики 4 3. Методы и средства измерения основных параметров в системах ТГВ Промежуточные устройства систем 8 5. Способы передачи информации в системах 8 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Наименование работы Количество часов 1. Определение погрешности и класса точности прибора 2 2. Измерение температуры термоэлектрическим методом 2 3. Расчет жидкостно-механических манометров 2 4. Измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора 2 5. Измерение уровня с помощью дифманометров 2 6. Расчет и выбор регулирующего органа 2 7. Выбор типа автоматического регулятора 2 8. Условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации на функциональных схемах 2 9. Правила позиционного обозначения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах 2 7

8 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Для изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» предлагается модульная система. Весь материал разбит на пять тематических модулей для использования на лекционных и практических занятиях, причем каждый модуль содержит определенное количество учебных элементов (УЭ). Каждый УЭ рассчитан на 2 учебных часа лекционных занятий. Учебные элементы, содержащие практические занятия по дисциплине, рассчитаны на 2 аудиторных часа. Все УЭ содержат руководство к обучению, состоящее из комплексной цели, показывающей требования к умениям, знаниям и навыкам, которыми должны овладеть студенты в процессе изучения данного УЭ. В конце каждого модуля имеется УЭ контроля, представляющий собой набор вопросов, заданий и упражнений, которые необходимо выполнить после изучения модуля. Если студент уверен, что обладает достаточными знаниями, умениями и навыками, то необходимо пройти запланированную форму контроля. При неудачном выполнении выходного теста студенту потребуется вновь изучить данный модуль полностью. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ Для оценки работы студентов в рамках данного курса предлагается рейтинговая система контроля успеваемости. Данная система является накопительной и предполагает суммирование баллов, выставляемых за все виды учебных активностей в течение прохождения курса. Итоговая сумма, набранная студентом за время прохождения курса, является индивидуальным рейтингом студента (ИРС). Правила назначения баллов рассмотрены далее, в соответствующих разделах содержания. ЛЕКЦИОННАЯ ЧАСТЬ КУРСА Целью лекционных занятий является освоение основной части теоретического материала по курсу. Промежуточный контроль освоения теоретической части курса проводится в виде тестов, дважды в течение семестра, на аттестационных неделях. Тест состоит из вопросов по пройденному материалу. Правильный ответ на вопрос оценивается в 5 баллов рейтинга. Дата проведения тестов объявляется заранее. 8

9 ПРАКТИКУМ Целью практикума является освоение расчетов измерительных приборов и средств автоматизации, позволяющих установить физический смысл методов измерения применительно к конкретным условиям. Результат каждого занятия оценивается в 10 баллов рейтинга. АТТЕСТАЦИЯ (промежуточный контроль успеваемости) Для положительной аттестации индивидуальный рейтинг студента по всем учебным работам на момент аттестации должен составлять не менее 2/3 от среднего ИРС в группе. ЗАЧЕТ (итоговый контроль успеваемости) Зачет представляет собой письменный тест, на выполнение которого отводится 45 минут. Тест состоит из 18 вопросов с ответами выборочного типа, для получения зачета необходимо не менее 12 верных ответов. Для допуска к зачету необходимо набрать не менее 70 баллов рейтинга по практикуму. Зачетный тест проводится на зачетной неделе, время и место проведения объявляется заранее. Тест выполняется на специальном бланке, выданным преподавателем. Пользование конспектом запрещено. Студенты, имеющие индивидуальный суммарный рейтинг по результатам семестра на 50 или более процентов больше, чем средний в группе, получают зачет автоматом. 9

10 СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА Модульный состав курса «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» М-1 М-2 М-3 М-4 М-5 М-R М-К М-1 Назначение и основные функции системы автоматического контроля (САК). М-2 Измерительные приборы и датчики. М-3 Методы и средства измерения основных параметров в системах ТГВ. М-4 Промежуточные устройства систем. М-5 Способы передачи информации в системах. М-R Обобщение по дисциплине. М-К Выходной итоговый контроль. ВОПРОСЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ НА ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЯХ (ПО МОДУЛЯМ) Модуль 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Основные параметры технологических процессов в системах ТГВ. Измерение параметров технологических процессов в системах ТГВ (понятие измерения). Автоматический контроль сред в системах ТГВ. Назначение и основные функции системы автоматического контроля (САК). Принципы и методы измерений. Точность измерений. Погрешность измерений. Виды и группы погрешностей. Модуль 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ Классификация измерительной аппаратуры и датчиков. Измерительный прибор. Первичный преобразователь (понятие и определение датчика). Статические и динамические характеристики датчиков. Государственная система промышленных приборов. Вторичные приборы САК. 10

11 Модуль 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ ТГВ Жидкостные термометры расширения. Термометры расширения твердых тел. Манометрические термометры. Термоэлектрические термометры. Термометры сопротивления. Оптические пирометры излучения. Радиационные пирометры излучения. Жидкостные, колокольные, пружинные, мембранные, сильфонные манометры. Тензорезисторные преобразователи. Психрометрический метод измерения. Принцип действия психрометра. Метод точки росы. Электролитический метод измерения. Электролитические датчики влажности. Принцип работы и конструктивное исполнение этих датчиков. Расходомеры переменного перепада давления. Виды сужающих устройств. Расходомеры постоянного перепада давления. Конструкции, принцип действия. Ультразвуковой метод измерения расхода. Счетчики количества. Вихревые расходомеры. Электромагнитные расходомеры. Электрические методы анализа газов. Электрический газоанализатор. Кондуктометрический метод измерения. Принцип действия кондуктометрического газоанализатора. Тепловой, магнитный метод измерения. Термомагнитный кислородомер. Химический газоанализатор. Поплавковые, гидростатические, электрические, акустические уровнемеры. Модуль 4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ Усилители. Сравнение гидравлических, пневматических, электрических усилителей. Реле. Многокаскадное усиление. Гидравлические, электрические, пневматические исполнительные механизмы. Характеристики распределительных органов. Основные типы распределительных органов. Регулирующие устройства. Классификация автоматических регуляторов. Основные свойства регуляторов. Выбор типа регулятора. Выбор оптимальных значений параметров регулятора. Модуль 5. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ Классификация и назначение систем телемеханики. Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения. 11

12 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов. Особенности эксплуатации УВК в системах. Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров. Модуль R. ОБОБЩЕНИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Обобщить наиболее существенные знания по дисциплине, выразить их в форме краткого резюме. Для этого ответьте на следующие вопросы: 1. В чем заключаются основные функции системы автоматического контроля? 2. Перечислите основные требования, предъявляемые к техническим средствам автоматизации. 3. Что такое принцип, метод измерения? 4. Как определяется класс точности прибора? 5. Как классифицируются приборы и средства автоматизации? 6. Что такое «датчик»? 7. Перечислите основные статические и динамические характеристики датчиков. 8. Что такое ГСП? Поясните назначение и предпосылки создания ГСП. 9. В чем назначение вторичных приборов в системе автоматического контроля? 10. Перечислите методы и средства измерения температуры, давления, влажности, расхода, уровня, состава и физико-химических свойств вещества. 11. Назовите основное назначение усилителей в САР. 12. Что такое многокаскадное усиление? 13. В чем заключается назначение регулирующего органа? 14. Назовите основные характеристики РО. 15. Какие виды исполнительных устройств вы знаете? 16. Перечислите основные требования, предъявляемые к исполнительным устройствам. 17. Назовите основные характеристики сервомоторов. 18. Как классифицируют электрические двигатели? 19. Что такое регулятор? 20. По каким признакам классифицируются регуляторы? 21. Какие основные свойства регуляторов вы знаете? 22. Перечислите функции, выполняемые устройствами телемеханики, применяемые в системах ТГВ. 12

13 23. Для чего применяют телеизмерение в системах ТГВ? 24. Что позволяет осуществлять телеуправление? 25. Для чего используется телесигнализация? 26. Что представляет собой УВК? 27. Назовите отличия УВК от универсальных ЭВМ. 28. Для чего необходимо использование промышленных контроллеров? 29. Назовите современные тенденции построения промышленных контроллеров. 30. Перечислите базовые функции промышленного контроллера. Модуль К. ВЫХОДНОЙ ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ Итак, вы изучили дисциплину «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ». После изучения данной дисциплины вы должны: иметь представление об основных принципах и задачах автоматизированного управления процессами в системах ТГВ; знать методы и средства измерения основных параметров технологических процессов в системах ТГВ; знать принцип действия, устройство, характеристики основных технических средств автоматизации, включая микропроцессорную технику; уметь использовать современные достижения при выборе технических средств автоматизации, документы по соблюдению требований стандартизации и метрологического обеспечения технических средств автоматизации; владеть методами выбора технических средств из совокупности существующих применительно к конкретной задаче. По окончанию изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» Вам необходимо сдать зачет. 13

14 Модуль 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля УЭ-1 УЭ-К УЭ-1 Назначение и основные функции САК. Погрешность измерений. Виды и группы погрешностей. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля Руководство по обучению УЭ-1. Назначение и основные функции САК. Принципы и методы измерений. Виды и группы погрешностей Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление об основных параметрах технологических процессов системах ТГВ; знать: - назначение и основные функции системы автоматического контроля, - принципы и методы измерений, - определения точности и погрешности измерений, - основные виды и группы погрешностей, - понятия класса точности прибора, поверки, юстировки прибора; владеть методикой расчета погрешностей и определением класса точности прибора; уметь производить выбор прибора по справочной литературе. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п.п учебного материала УМК. УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы и выполнив тестовые задания: 1. Назовите основные параметры технологических процессов в системах ТГВ. 2. В чем заключаются основные функции системы автоматического контроля? 3. Перечислите основные требования, предъявляемые к техническим средствам автоматизации. 4. Что понимают под «измерением»? 5. Какие бывают измерения? 6. Что такое принцип, метод измерения? 7. Дайте определение точности и погрешности измерения. 8. Какие виды погрешностей вы знаете? 9. Как определяется класс точности прибора? 10. Что называют поверкой прибора? 11. Для чего производится градуировка и юстировка приборов? 14

15 Тестовое задание: 1. Измерительный прибор относится к классу точности 2,5. Какую погрешность характеризует этот класс: а) систематическую; б) случайную; в) грубую? 2. К каким видам погрешностей надо относить погрешность, возникающую при изменении сопротивления соединительных линий у электрических термометров в связи с колебаниями температуры атмосферного воздуха: а) систематическим, основным; б) систематическим, дополнительным; в) случайным, основным; г) случайным, дополнительным? 3. Каким методом измерения следует считать измерение уровня с помощью водомерной стеклянной трубки (сообщающегося сосуда): а) непосредственной оценки; б) нулевым? 4. Включается ли юстировка средств измерений в комплекс операций по поверке: а) включается; б) не включается? 15

16 Модуль 2. Измерительные приборы и датчики УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-К УЭ-1 Классификация измерительной аппаратуры и датчиков. УЭ-2 Государственная система приборов. Вторичные приборы САК. УЭ-3 Практическое занятие 1. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 2. Измерительные приборы и датчики Руководство по обучению УЭ-1. Классификация измерительной аппаратуры и датчиков Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление: - о назначении приборов и средств автоматизации, - о классификации измерительных приборов; знать: - понятие «измерительный прибор», - определение «первичный измерительный преобразователь», «промежуточный измерительный преобразователь», «передающий преобразователь», - понятие «чувствительный элемент», - классификацию датчиков, - основные статические и динамические характеристики датчиков; владеть методикой расчета статических и динамических характеристик датчика; уметь производить выбор датчиков по их характеристикам. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п.2.1 учебного материала УМК. УЭ-2. Государственная система приборов. Вторичные приборы САК Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление: - о стандартизации и унификации приборов, - о предпосылках создания ГСП, - о назначении вторичных приборов в системе автоматического контроля; знать: - назначение ГСП, - классификацию приборов по виду носителей информации, - классификацию приборов по функциональному признаку, 16

17 - классификацию вторичных приборов, - конструкцию и принцип действия приборов прямого преобразования и приборов уравновешивания; владеть методикой выбора вторичных приборов в зависимости от метода измерения; уметь работать со справочной литературой. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п.п. 2.2 учебного материала УМК. УЭ-3. Практическое занятие 1 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 2.3 учебного материала УМК (определение погрешностей прибора). УЭ-К Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы и выполнив тестовые задания: 1. Чем отличается измерительный прибор от остальных измерительных преобразователей? 2. Каково назначение промежуточных преобразователей? 3. Как классифицируются приборы и средства автоматизации? 4. Дайте определение «первичный преобразователь» - это 5. Продолжите «чувствительный элемент это 6. Перечислите основные статические и динамические характеристики датчиков. 7. Какие эксплуатационные требования предъявляются к датчикам? 8. Что такое ГСП? Поясните назначение и предпосылки создания ГСП. 9. Для чего предусмотрены различные виды унифицированных сигналов? 10. В чем назначение вторичных приборов в системе автоматического контроля? 11. Как классифицируются вторичные приборы? 12. Для чего применяются автоматические мосты в системах ТГВ? 17

18 Модуль 3. Методы и средства измерения основных параметров в системах УЭ 1 УЭ 2 УЭ 3 УЭ 4 УЭ 5 УЭ 6 УЭ 7 УЭ 8 УЭ 9 УЭ 10 УЭ 11 УЭ К УЭ-1 Контактный метод измерения температуры. УЭ-2 Практическое занятие 2. УЭ-3 Неконтактный метод измерения температуры. УЭ-4 Методы и средства для измерения давления. УЭ-5 Практическое занятие 3. УЭ-6 Методы и средства для измерения влажности газов (воздуха). УЭ-7 Методы и средства для измерения расхода и количества. УЭ-8 Практическое занятие 4. УЭ-9 Методы и средства для определения состава и физикохимических свойств вещества. УЭ-10 Методы и средства для измерения уровня. УЭ-11 Практическое занятие 5. УЭ-К Контроль по модулю. Модуль 3. Методы и средства для измерения основных параметров в системах ТГВ Руководство по обучению УЭ-1. Контактный метод измерения температуры Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление: - об основных методах измерения температуры, - об особенностях контактных измерителей температуры; знать: - основные технические характеристики, устройство и конструкцию датчиков с механическими выходными величинами, - основные технические характеристики, устройство и конструкцию датчиков с электрическими выходными величинами, - диапазон измерения этих датчиков, схемы включения, - погрешности температурных измерений контактными датчиками; владеть навыками расчета измерения температуры термоэлектрическим методом; уметь производить выбор датчиков температуры по каталогам и справочникам. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п. 3.1 учебного материала УМК (контактный метод измерения температуры). 18

19 УЭ-2. Практическое занятие 2 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.2 учебного материала УМК (измерение температуры термоэлектрическим методом). УЭ-3. Неконтактный метод измерения температуры Учебные цели УЭ-3 Студент должен: иметь представление: - об основных способах измерения температуры неконтактным методом, - об особенностях бесконтактных измерителей температуры; знать: - основные технические характеристики, устройство пирометров, - диапазон измерений, - погрешности температурных измерений с помощью пирометров, методы их уменьшения; уметь использовать знания для выбора пирометров в зависимости от их характеристик по каталогам и справочникам. Для успешного овладения материалом УЭ-3 следует изучить п. 3.3 учебного материала УМК (неконтактный метод измерения температуры). УЭ-4. Методы и средства для измерения давления (разрежения) Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление: - о методах измерения давления, - о единицах измерения давления; знать: - классификацию приборов для измерения давления в зависимости от измеряемой величины, - классификацию приборов для измерения давления в зависимости от принципа действия, - конструкцию, принцип действия, диапазон измерений датчиков давления, - достоинства и недостатки этих приборов; владеть методами выбора датчиков давления из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать современные достижения при выборе датчиков давления в схемах автоматизации систем ТГВ. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п. 3.4 учебного материала УМК (методы и средства для измерения давления) УЭ-5. Практическое занятие 3 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.5 учебного материала УМК (расчет жидкостно-механических манометров). УЭ-6. Методы и средства для измерения влажности газов Учебные цели УЭ-6 Студент должен: иметь представление: - о влажности, как о физическом параметре, - об относительной, абсолютной влажности, - об энтальпии, - о температуре точки росы; 19

20 знать: - психрометрический, электролитический методы измерения влажности, - метод точки росы, - принцип действие и конструктивное исполнение датчиков, используемых для измерения влажности, диапазон измерений, - достоинства и недостатки датчиков влажности; уметь использовать современные достижения при выборе датчиков влажности в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора датчиков влажности из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-6 следует изучить п. 3.6 учебного материала УМК (методы и средства для измерения влажности). УЭ-7. Методы и средства для измерения расхода Учебные цели УЭ-7 Студент должен: иметь представление: - о методах измерения расхода, - о единицах измерения расхода, - о группах расходомеров; знать: - виды сужающих устройств, - конструкцию, принцип действия, диапазон измерений расходомеров переменного перепада давления, постоянного перепада давления, ультразвуковых расходомеров, тепломеров, - конструктивное исполнение и принцип действия счетчиков количества, - погрешности измерения этих устройств; уметь использовать современные достижения при выборе расходомеров в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора сужающих устройств и расходомеров из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-7 следует изучить п. 3.7 учебного материала УМК (методы и средства для измерения расхода и количества). УЭ-8. Практическое занятие 4 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.8 учебного материала УМК (измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора). УЭ-9. Методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества Учебные цели УЭ-9 Студент должен: иметь представление о физико-химических методах анализа газов; знать: - виды электрических методов измерения, - на чем основано действие электрических, кондуктометрических, кулонометрических газоанализаторов, - тепловой метод измерения, - магнитный метод измерения, - принцип действия приборов, в основу которых положены эти методы измерения, - принцип действия химических газоанализаторов; уметь использовать современные достижения при выборе приборов для определения состава и физико-химических свойств вещества; 20

21 владеть методами выбора этих приборов из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-9 следует изучить п. 3.9 учебного материала УМК (методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества). УЭ-10. Методы и средства для измерения уровня Учебные цели УЭ-10 Студент должен: иметь представление от чего зависит выбор метода контроля уровня жидкости; знать: - методы измерения уровня, - схемы измерений уровня жидкости, - устройство и принцип действия уровнемеров, сигнализаторов уровня, - диапазон измерений, - погрешности измерений; уметь использовать современные достижения при выборе уровнемеров и сигнализаторов уровня в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора этих приборов из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-10 следует изучить п учебного материала УМК (методы и средства для измерения уровня). УЭ-11. Практическое занятие 5 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п учебного материала УМК (измерение уровня неагрессивной жидкости в открытом резервуаре с применением дифманометров). УЭ-К Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1: 1. Как устроены термометры расширения? 2. Для чего предназначены термометры сопротивления и термисторы? 3. Поясните метод измерения температуры термопарой. 4. Когда стеклянные термометры применяют в металлических оправах? 5. Что такое градуировочная характеристика термоэлектрического термометра? 6. Какие вторичные приборы применяют при измерении температуры термометрами сопротивления? 7. Чем отличается оправа стеклянных термометров типа А от типа Б? 8. Почему в жидкостных термометрах термобаллон должен быть расположен на одном уровне с манометрической пружиной? Тестовые задания к УЭ-1: 1. В каких манометрических термометрах термобаллон заполняется низкокипящей жидкостью и ее парами: а) в газовых; б) в конденсационных; в) в жидкостных? 2. Какими приборами из перечисленных ниже нельзя измерить температуру минус 80 ºС: а) жидкостными термометрами, б) манометрическими термометрами, в) термометрами сопротивления? 21

22 3. Какими приборами из перечисленных ниже нельзя измерить температуру 800 ºС: а) термоэлектрическими термометрами, б) термометрами сопротивления? 4. Какие термопары (какой градуировки) наиболее правильно применить для измерения температуры 900 ºС: а) градуировки ПП-1; б) градуировки ХА; в) градуировки ХК? 5. Какие термопары (какой градуировки) можно применить для измерения температуры 1200 ºС: а) градуировки ПП-1; б) градуировки ХА; в) градуировки ХК? 6. В каких случаях может возникнуть в термопаре термоэдс: а) при двух одинаковых (однородных) термоэлектродах и различных температурах рабочего и свободных концов? б) при двух разнородных термоэлектродах и одинаковых температурах рабочего и свободных концов? в) при двух разнородных термоэлектродах и различных температурах рабочего и свободных концов? 7. Какие термометры сопротивления наиболее рационально применить для измерения температуры минус 25 ºС: а) медные, б) платиновые, в) полупроводниковые? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-3: 1. Какую температуру тела измеряют оптические пирометры? 2. Какой способ измерения температуры лежит в основе работы пирометра? 3. Какие из перечисленных ниже длин волн воспринимаются при измерениях температуры оптическими пирометрами: а) 0,55 мкм, б) 0,65 мкм; в) 0,75 мкм? 4. Какую температуру показывают фотоэлектрические пирометры: а) яркостную, б) радиационную, в) действительную? 5. Как градуируются радиационные пирометры? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4: 1. Что такое избыточное, вакуумметрическое и абсолютное давление? 2. Можно ли дифманометром измерять давление? разрежение? 3. Как преобразуется измеряемое давление в пружинных и мембранных приборах для измерения давления? 4. Почему распрямляется пружина манометра под действием давления? 5. Что такое разделительная мембрана? 6. Чем отличается однотрубный манометр от U-образного? 7. Каковы основные источники погрешности при измерении U-образным манометром? 8. Что такое тензопреобразователь? 9. В чем заключается принцип действия датчика типа «Сапфир»? 10. Что является чувствительным элементом этого датчика? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-6 1. Дайте определение «Влажность это». 2. Продолжите предложение «Влажность воздуха оценивается». 3. Перечислите методы измерения влажности воздуха. 4. Где применяется гигроскопический метод измерения? 22

23 5. В чем заключается метод «точки росы»? 6. Каковы недостатки датчиков, основанных на этом методе? 7. Объясните смысл «электролитического метода» измерения влажности воздуха. 8. Назовите основной недостаток подогревных датчиков. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-7 1. Продолжите предложение «Расход вещества это». 2. Как называют приборы для измерения расхода вещества? Для измерения количества вещества? 3. Перечислите группы расходомеров. 4. Какие виды сужающих устройств Вы знаете? 5. Почему всплывает поплавок в стеклянном ротаметре? 6. Чем отличается полный напор от скоростного? 7. Чем отличается перепад давления на сужающем устройстве от потери давления? 8. Как измеряется перепад давления в кольцевом дифманометре? 9. Перечислите достоинства и недостатки ультразвуковых расходомеров. 10. На чем основан принцип действия электромагнитных расходомеров? 11. Как разделяют счетчики количества по принципу действия? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-9 1. Назовите физико-химические методы анализа газов? 2. В чем заключается электрический метод измерения? 3. На чем основан принцип действия кондуктометрических, кулонометрических газоанализаторов? 4. Продолжите предложение «Тепловой метод измерения основан на...». 5. В каких случаях используется магнитный метод измерения? 6. Каков принцип действия химических газоанализаторов? 7. Почему контроль качества горения осуществляется по кислороду? 8. Каков принцип действия термомагнитных кислородомеров? 9. Чем отличаются автоматические газоанализаторы от переносных и каковы их достоинства и недостатки? Вопросы для предварительного контроля к УЭ От чего зависит выбор метода измерения уровня? 2. Как классифицируются приборы измерения уровня? 3. Для чего используют дифманометр в схемах измерения уровня? 4. Повлияет ли избыточное давление в емкости на показания поплавкового уровнемера? Емкостного уровнемера? 5. Какие свойства измеряемой жидкости оказывают влияние на результат измерения гидростатического уровнемера? 6. Каковы различия между уровнемерами и сигнализаторами уровня? 7. Как устроен поплавковый уровнемер? 8. Почему изменяется емкость между электродами в зависимости от уровня? 9. Где размещаются источник и приемник ультразвуковых волн при измерении уровня? 10. Для чего нужен уравнительный сосуд при измерении уровня дифманометрами? 23

24 Модуль 4. Промежуточные устройства систем УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-4 УЭ-5 УЭ-6 УЭ-К УЭ-1 Усилительно-преобразовательные устройства. УЭ-2 Регулирующие органы. УЭ-3 Практическое занятие 6. УЭ-4 Исполнительные механизмы. УЭ-5 Автоматические регуляторы. УЭ-6 Практическое занятие 7. УЭ-К Контроль по модулю. Модуль 4. Промежуточные устройства систем Руководство по обучению УЭ-1. Усилительно-преобразовательные устройства Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление о назначении усилителя в системе автоматического регулирования; знать: - классификацию усилителей, - требования, предъявляемые к усилителям, - виды гидравлических, пневматических, электрических усилителей, - устройства релейного управления, - принцип действия электронных усилителей, - необходимость использования многокаскадного усиления; владеть методами выбора усилителей, реле из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать современные достижения при выборе усилителей в схемах автоматизации; Для успешного овладения материалом УЭ-1следует изучить п. 4.1 учебного материала УМК (усилительно-преобразовательные устройства). УЭ-2. Регулирующие органы Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление о роли распределительных органов; знать: - основные типы регулирующих органов, - характеристики регулирующих органов, - назначение регулирующих устройств; владеть методикой расчета регулирующих органов; уметь использовать справочную литературу и расчет при выборе регулирующих органов. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п. 4.2 учебного материала УМК (регулирующие органы). 24

25 УЭ-3. Практическое занятие 6 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 4.3 учебного материала УМК (Расчет регулирующего органа для регулирования расхода воды). УЭ-4. Исполнительные механизмы Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление о роли исполнительных механизмов; знать: - принцип классификации сервомоторов, - основные характеристики сервомоторов, - структурные схемы электрических сервомоторов, - назначение гидравлических, пневматических исполнительных механизмов, - классификацию электродвигателей, - требования, предъявляемые к исполнительным устройствам; владеть методами выбора исполнительных устройств из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать справочную литературу при выборе исполнительных устройств. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п.4.4 учебного материала УМК (исполнительные механизмы) УЭ-5. Автоматические регуляторы Учебные цели УЭ-5 Студент должен: иметь представление о назначении автоматических регуляторов в технологическом процессе; знать: - структуру автоматического регулятора, - классификацию автоматических регуляторов, - основные свойства регуляторов, - особенности регуляторов прерывного и непрерывного действия, - выбор оптимальных значений параметров регулятора, - критерии выбора регулятора по роду действия; владеть методами выбора регулятора на основании ориентировочных сведений об объекте; уметь использовать справочную литературу при выборе автоматического регулятора. Для успешного овладения материалом УЭ-5 следует изучить п. 4.5 учебного материала УМК (Автоматические регуляторы). УЭ-6. Практическое занятие 7 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 4.6 учебного материала УМК (Выбор регулятора на основании расчета по приведенной схеме регулирования). УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1 1. Назовите основное назначение усилителей в САР? 2. Как классифицируются усилители, сравните их. 25

26 3. Какие требования предъявляются к усилителям? 4. Что называют чувствительностью усилителя? 5. Где применяются пневмоусилители? 6. Что представляют собой золотниковые гидроусилители? 7. Что называют операционными усилителями? 8. Когда применяются электронные усилители? 9. Что такое многокаскадное усиление? 10. Где используется многокаскадное усиление? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-2 1. В чем заключается назначение регулирующего органа? 2. От чего зависят функциональные и конструктивные признаки регулирующих органов? 3. Какие регулирующие органы называют дроссельными, что они представляют собой? 4. Назовите основные характеристики РО. 5. Что выражает конструктивная характеристика РО? 6. При каких условиях строится расходная характеристика РО? 7. Перечислите недостатки односедельных клапанов. 8. Назовите условия установки РО. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4 1. Какие виды исполнительных устройств вы знаете? 2. Перечислите основные требования к исполнительным устройствам. 3. Назовите основные характеристики сервомоторов. 4. Как классифицируют электрические двигатели? 5. Для чего применяют электромагнитные приводы? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-5 1. По каким признакам классифицируются регуляторы? 2. Дайте определение «автоматический регулятор состоит из». 3. Перечислите регуляторы прерывного действия. 4. Какие регуляторы относятся к регуляторам непрерывного действия? 5. Как различают регуляторы в зависимости от используемого вида внешней энергии? 6. Какие основные свойства регуляторов Вы знаете? 7. Для чего в регуляторах применяют усилитель? 26

27 Модуль 5. Способы передачи информации в системах УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-4 УЭ-5 УЭ-6 УЭ-К УЭ-1 Классификация и назначение систем телемеханики. УЭ-2 Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения. УЭ-3 Практическое занятие 8. УЭ-4 Принципы построения УВК. УЭ-5 Назначение и общая характеристика контроллеров. УЭ-6 Практическое занятие 9. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 5. Способы передачи информации в системах Руководство по обучению УЭ-1. Классификация и назначение систем телемеханики Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление о способах передачи информации; знать: - классификацию и назначение телемеханических систем, - задачи телемеханики, - основные понятия о преобразовании информации, - функции устройств телемеханики, применяемых в системах, - понятия «канал», «сигнал», «помехоустойчивость», «модуляция»; уметь использовать полученные знания на практике. Для успешного овладения материалом УЭ-1следует изучить п. 5.1 учебного материала УМК (классификация и назначение систем телемеханики). УЭ-2. Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление о системах телеизмерения, телеуправления и телесигнализации; знать: - назначение систем телеизмерения, - схемы телеизмерения ближнего и дальнего действия, - назначение систем телеуправления и телесигнализации, - классификацию устройств телеуправления, - назначение распределителей в системах телеуправления; уметь использовать полученные знания на практике. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п. 5.2 учебного материала УМК (системы телеуправления, телеизмерения и телесигнализации). 27

28 УЭ-3. Практическое занятие 8 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 5.3 учебного материала УМК (условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации). УЭ-4. Принципы построения УВК Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление о роли ЭВМ в управлении технологическим процессом; знать: - предпосылки создания УВК, - функции УВК в управлении технологическим процессом, - отличие УВК от универсальных ЭВМ, - структурную схему включения УВК в замкнутый контур технологического процесса; уметь использовать справочную литературу по микропроцессорной технике. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п. 5.4 учебного материала УМК (принципы построения УВК). УЭ-5. Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров Учебные цели УЭ-5 Студент должен: иметь представление о необходимости использования контроллеров в системе управления технологическим процессом; знать: - функции и назначение промышленных контроллеров, - современные тенденции построения промышленных контроллеров, - аппаратные средства промышленных контроллеров; уметь использовать справочную литературу по промышленным контроллерам. Для успешного овладения материалом УЭ-5 следует изучить п. 5.5 учебного материала УМК (назначение и общая характеристика промышленных контроллеров). УЭ-6. Практическое занятие 9 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 5.6 учебного материала УМК (правила позиционного обозначения приборов и технических средств автоматизации). УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы: Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1 1. Какова роль телемеханических систем в системе контроля? 2. Перечислите функции, выполняемые устройствами телемеханики, применяемые в системах ТГВ. 3. Перечислите основные задачи телемеханики. 4. Для чего применяют телеизмерение в системах ТГВ? 5. Что позволяет осуществлять телеуправление? 6. Для чего используется телесигнализация? 7. Дайте определение следующим понятиям: Канал связи Сигнал Помехоустойчивость 28

29 Импульс Модуляция Вопросы для предварительного контроля к УЭ-2 1. Для чего применяют системы телеизмерения ближнего и дальнего действия? 2. Поясните принцип действия схемы телеизмерения дальнего действия. 3. В чем отличие систем телеуправления от систем дистанционного и местного управления? 4. Что такое избирательность? 5. Как классифицируются устройства телеуправления? 6. Для чего используют распределители? 7. Что используют в качестве распределителей? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4 1. В связи с чем возникла идея использования ЭВМ с системе управления технологическим процессом? 2. Что представляет собой УВК? 3. Назовите отличия УВК от универсальных ЭВМ. 4. Через какие устройства осуществляется взаимодействие УВК с внешней средой? 5. Для чего нужны АЦП и ЦАП? 6. Какие функции выполняет устройство дискретного ввода сигналов? 7. Назовите функцию устройства вывода дискретных сигналов. 8. Для чего необходима система прерываний? 9. Каковы правила эксплуатации ЭВМ? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-5 1. Для чего необходимо использование ПК? 2. Назовите современные тенденции построения ПК. 3. Перечислите базовые функции ПК. 4. Что представляют собой аппаратные средства ПК? 5. Что обеспечивает память ПК? 6. Что реализуют средства коммуникации ПК? 7. Какую функцию выполняют устройства ввода-вывода? 8. Какую функцию выполняют средства индикации ПК? 29

30 УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ГЛАВА 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 1.1. Измерение параметров технологических процессов. Принципы и методы измерений Для качественного ведения любого технологического процесса необходим контроль за несколькими характерными величинами, называемыми параметрами процесса. В системах теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата основными параметрами являются температура, потоки теплоты, влажность, давление, расход, уровень жидкости и некоторые другие. В результате контроля необходимо установить, удовлетворяет ли фактическое состояние (свойство) объекта контроля заданным технологическим требованиям. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью средств контроля измерения. С процесса измерения начинаются простые, а подчас и очень сложные процессы в автоматизированных системах, и от того с какой точностью измерена исходная величина, зависит результат дальнейшего преобразования в последующих элементах системы. Суть измерения получение количественной информации о параметрах путем сравнения текущего значения технологического параметра с некоторым его значением, принятым за единицу. Результатом измерения является представление о качественных характеристиках контролируемых объектов. В прямых измерениях величину X и результат ее измерения Y находят непосредственно из опытных данных и выражают в одних единицах, Χ = Υ. Например, значение температуры по показаниям стеклянного термометра. В косвенных измерениях искомая величина Υ функционально связана со значениями величин, измеряемых прямыми способами: Υ = f (x1, x2,... x n). Например, измерение расхода жидкости или газа по перепаду давления на сужающем устройстве. Под принципом измерения понимают совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Средства измерений меры, измерительные приборы, устройства и преобразователи. 30

31 Метод измерений совокупность принципов и средств измерений. Известны три основных метода измерений: непосредственной оценки, сравнения с мерой (компенсационный) и нулевой. В методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора, например, стеклянного термометра, пружинного манометра и т. п. Во втором случае компенсационный метод измеряемую величину сравнивают с мерой, например, эдс термопары с известной эдс нормального элемента. Эффект нулевого метода заключается в уравновешивании измеряемой величины и известной. Он используется в мостовых схемах измерений. В зависимости от расстояния между местом измерения и показывающим устройством измерения могут быть локальными или местными, дистанционными и телеизмерениями. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью различных измерительных устройств. К ним относятся измерительные приборы и измерительные преобразователи. Средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, называют измерительным прибором. Средство измерения, вырабатывающее сигнал в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не позволяющее наблюдателю осуществить непосредственное восприятие, называют измерительным преобразователем. Совокупность устройств, с помощью которых выполняются операции автоматического контроля, называется системой автоматического контроля (САК). Основными функциями САК: восприятие контролируемых параметров с помощью датчиков, реализация заданных требований к контролируемому объекту, сопоставление параметров с нормами, формирование суждения о состоянии объекта контроля (на основании анализа этого сопоставления), выдача результатов контроля. До появления автоматических управляющих устройств и цифровых вычислительных машин (ЦВМ) основным потребителем измерительной информации был экспериментатор, диспетчер. В современных САК измерительная информация от приборов поступает непосредственно в автоматические управляющие устройства. В этих условиях в основном использу- 31

Расширения, манометрические термометры. Термоэлектрические преобразователи, основы теории термопар. Термоэлектрические материалы. Стандартные термоэлектрические преобразователи. Поправка на температуру

1. Общие сведения об измерении. Основное уравнение измерения. 2. Классификация измерений по способу получения результата (прямые, косвенные, совокупные и совместные). 3. Методы измерений (непосредственной

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ... 9 РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ... 10 1. Понятие системы управления... 10 2. Исторические предпосылки

Лекция 4 Устройства получения информации о состоянии процесса Устройства этой группы технических средств ГСП предназначены для сбора и преобразования информации без изменения ее содержания о контролируемых

1. Пояснительная записка 1.1. Требования к студентам Для успешного освоения дисциплины студент должен знать основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, теории дифференциальных

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОНЦЕРН «БЕЛЭНЕРГО» МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ Утверждаю Директор МГЭК Л.Н.Герасимович 2012 г. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Методические указания

Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА I. ИЗ ИСТОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ... 5 1.1.Метрология... 5 1.1.1. Метрология как наука об измерениях... 5 Методы измерений...

1. ОПИСАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Наименование показателей зачетных единиц очная форма обучения ECTS 3 Укрупненная группа, направление подготовки (профиль, магистерская программа), специальности, программа

Рабочая программа Ф СО ПГУ 7.18.2/06 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра теплоэнергетики РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины

Аннотация к рабочей программе «Средства и управления» направления подготовки: 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» профиль «Автоматизация технологических процессов и производств

М. В. КУЛАКОВ Технологические измерения и приборыдля химических производств Издание 3-е, переработанное и дополненное «Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве

Задание олимпиады «Линия знаний: Измерительные приборы» Инструкция по выполнению задания: I. Внимательно прочтите инструкцию к разделу II. Внимательно прочтите вопрос III. Вариант правильного ответа (только

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Управление образования и науки Тамбовской области Тамбовское областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Котовский индустриальный техникум» Рабочая

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕРФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет» Металлургический институт УТВЕРЖДАЮ Директор Чупров

«УТВЕРЖДАЮ» Декан ТЭФ Кузнецов Г.В. 2009 г. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Рабочая программа для направления 140400 Техническая физика специальности 140404 - Атомные электрические станции и

Федеральное агенство по образованию Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Кафедра автоматики и автоматизации МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОНЧЕГОРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Р 50.2.026-2002 УДК 681.125 088:006.354 Т80 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ Государственная система обеспечения единства измерений ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ И РАСХОДОМЕРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ В УЗЛАХ КОММЕРЧЕСКОГО

1 2 3 Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году Утверждаю: Проректор по УР 2015 г. Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для исполнения в 2015-2016 учебном году на заседании

5 семестр 1. Электронные устройства. Основные определения, назначение, принципы построения. 2. Обратная связь в электронных устройствах. 3. Электронный усилитель. Определение, классификация, структурная

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Лекция 3 Приложение. Автоматизация химикотехнологических процессов Спецификация и метрологические характеристики приборов и средств

Лекция 3 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ПОГРЕШНОСТИ 3.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Система проектной документации для строительства АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах Постановлением

Под редакцией А. С. Клюева. Наладка средств измерений и систем технологического контроля: Справочное пособие Рецензент Г. А. Гельман Редактор А. X. Дубровский 2-е издание, переработанное и дополненное

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ ТАМБОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КОТОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ РАБОЧАЯ

1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю) соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы 1.1 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине

Цель лабораторной работы - изучение конструкции и принципа действия измерительных преобразователей Государственной системы приборов (ГСП), а также приобретение практического опыта в выполнении метрологической

Аннотация к рабочей программе дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СИСТЕМА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В СХЕМАХ ГОСТ 21.404-85

ГОСТ 21.404-85 УДК 65.015.13.011.56:69:006.354 Группа Ж01 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Cистема проектной документации для строительства АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Обозначения условные приборов

1 Вопросы 1. Привести график градуировочной характеристики термопары. Записать выражение Э.Д.С. термопары в таком виде, чтобы для любых и t 2 была возможность пользоваться градуировочной таблицей термопары.

Лекция 5 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И И ПОГРЕШНОСТИ 5.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

1. Цели и задачи освоения программы дисциплины Целью освоения программы дисциплины: «Электротехнические устройства в системах автоматического управления» является формирование у студентов самостоятельных

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «ПИЩЕВОЙ КОЛЛЕДЖ 33» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.05 «Автоматизация

2 1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины приобретение студентами знаний о принципах работы, основных параметрах, конструкциях сенсоров, измерительных преобразователей на их основе и датчиков различного

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1.1. Основные понятия и определения Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размером другой физической

Лекция 4. 2.4. Каналы передачи технологической информации. 2.5. Усилительные преобразовательные элементы Передача технологической информации на расстояние может осуществляться различными способами: 1.

1. Цели освоения дисциплины Изучение понятий, определений и терминов дисциплины, устройства и принципа действия исполнительных устройств автоматики в системах как с аппаратным, так и с программным управлением..

Билет 1 1. Состав систем автоматики. Функциональная схема системы автоматического регулирования (САР). 2. Потенциометрические датчики. Назначение принцип действия, конструкции, характеристики 3. Магнитные

Эта система представляет собой комплекс мер, обеспечивающих реализацию установленного порядка осуществления внешнеэкономической деятельности в отношении продукции, услуг и технологий двойного назначения.

Приборы для измерения уровня жидкости подразделяют на: визуальные; гидростатические; поплавковые и буйковые; электрические; акустические (ультразвуковые); радиоизотопные уровнемеры. Визуальные уровнемеры

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО МЕТРОЛОГИИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» СОГЛАСОВАНО: Выпускающая кафедра

Комитет по рыболовству Камчатский государственный технический университет Факультет мореходный Кафедра Э и ЭОС УТВЕРЖДАЮ Декан 00 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА По дисциплине «Управление техническими системами»

Содержание Введение... 5 1. Обзор методов и средств измерения постоянного и переменного напряжения... 7 1.1 Обзор методов измерения постоянного и переменного напряжений... 7 1.1.1. Метод непосредственной

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И

Лекция 5 Автоматические регуляторы в системах управления и их настройка Автоматические регуляторы с типовыми алгоритмами регулирования релейными, пропорциональным (П), пропорционально-интегральным (ПИ),

УДК 621.6 СИСТЕМЫ УЧЕТА НЕФТЕПРОДУКТОВ НА НЕФТЕБАЗЕ Данилова Е.С., Попова Т.А., научный руководитель канд. техн. наук Надейкин И.В. Сибирский Федеральный Университет Институт Нефти и Газа До сих пор в

Утвержден приказом ООО «Концессии водоснабжения» от 14.05.2018 168 п/п ПРЕЙСКУРАНТ ЦЕН 4 на услуги, оказываемые ООО «Концессии водоснабжения» Наименование средств измерений Стоимость с НДС, руб. 1 2 3

1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Департамент образования ЯмалоНенецкого автономного округа ГБОУ СПО ЯНАО «ММК» Рабочая программа учебной дисциплины П.00 Профессиональный цикл УТВЕРЖДАЮ: Зам. директора по УМР Е.Ю. Захарова 0 г. РАБОЧАЯ

На 12 листах, лист 2. 4 Трубопоршневые поверочные установки (25 1775) м 3 /ч ПГ ± 0,05% 5 Счетчики, расходомеры, преобразователи расхода жидкости, расходомеры массовые. (0,1 143360) м 3 /ч (имитационный

Производство: Датчики давления, температуры, уровня, расхода, теплосчетчики, регистраторы, блоки питания, барьеры искрозащиты, метрологическое оборудование, учебные стенды, безпроводные датчики О компании.

Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции

Раздел I. ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Глава 1. Общие сведения

1. Значение автоматического управления производственными процессами
2. Условия, аспекты и ступени автоматизации
3. Особенности автоматизации систем ТГВ

Глава 2. Основные поиитии и определении

1. Характеристика технологических процессов
2. Основные определения
3. Классификация подсистем автоматизации

Раздел II. ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Глава 3. Физические основы управления и структура систем.

1. Понятие об управлении простыми процессами (объектами)
2. Сущность процесса управления
3. Понятие об обратной связи
4. Автоматический регулятор и структура автоматической системы регулирования
5. Два способа управления

1. сновные принципы управления

Глава 4. Объект управлении и его свойства

1. Аккумулирующая способность объекта
2. Саморегулирование. Влияние внутренней обратной связи
3. Запаздывание
4. Статические характеристики объекта
5. Динамический режим объекта
6. Математические модели простейших объектов
7. Управляемость объектов

Глава 5. Типовые методы исследования АСР и АСУ

1. Понятие о звене автоматической системы
2. Основные типовые динамические звенья
3. Операционный метод в автоматике
4. Символическая запись уравнений динамики
5. Структурные схемы. Соединение звеньев
6. Передаточные функции типовых объектов

Раздел III. ТЕХНИКА И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Глава 6. Измерение и контроль параметров технологических процессов

1. Классификация измеряемых величин
2. Принципы и методы измерения (контроля)
3. Точность и погрешности измерений
4. Классификация измерительной аппаратуры и датчиков
5. Характеристики датчиков
6. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Глава 7. Средства измерения основных параметров в системах ТГВ

1. Датчики температуры
2. Датчики влажности газов (воздуха)
3. Датчики давления (разрежения)
4. Датчики расхода
5. Измерение количества теплоты
6. Датчики уровня раздела двух сред
7. Определение химического состава веществ
8. Прочие измерения
9. Основные схемы включения электрических датчиков не­электрических величин
10. Суммирующие устройства
11. Методы передачи сигналов

Глава 8. Усилительно-преобразовательные устройства

1. Гидравлические усилители
2. Пневматические усилители
3. Электрические усилители. Реле
4. Электронные усилители
5. Многокаскадное усиление

Глава 9. Исполнительные устройства

1. Гидравлические и пневматические исполнительные устройства
2. Электрические исполнительные устройства

Глава 10. Задающие устройства

1. Классификация регуляторов по характеру задающего воздействия
2. Основные виды задающих устройств
3. АСР и микроЭВМ

Глава 11. Регулирующие органы

1. Характеристики распределительных органов
2. Основные типы распределительных органов
3. Регулирующие устройства
4. Статические расчеты элементов регуляторов

Глава 12. Автоматические регуляторы

1. Классификация автоматических регуляторов
2. Основные свойства регуляторов

Глава 13. Автоматические системы регулирования

1. Статика регулирования
2. Дивамика регулирования
3. Переходные процессы в АСР
4. Устойчивость регулирования
5. Критерии устойчивости
6. Качество регулирования
7. Основные законы (алгоритмы) регулирования
8. Связанное регулирование
9. Сравнительные характеристики и выбор регулятора
10. Параметры настройки регуляторов
11. Надежность АСР

Раздел IV. АВТОМАТИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Глава 14. Проектирование схем автоматизации, монтаж и эксплуатация устройств автоматики

1. Основы проектирования схем автоматизации
2. Монтаж, наладка и эксплуатация средств автоматизации

Глава 15. Автоматическое дистанционное управление электродвигателями

1. Принципы релейно-контакториого управления
2. Управление асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором
3. Управление электродвигателем с фазным ротором
4. Реверсирование и управление резервными электродвигателями
5. Аппаратура цепей дистанционного управления

Глава 16. Автоматизации систем теплоснабжения

1. Основные принципы автоматизации
2. Автоматизация районных тепловых станций
3. Автоматизация насосных установок
4. Автоматизация подпитки тепловых сетей
5. Автоматизация конденсатных и дренажных устройств
6. Автоматическая защита тепловой сети от повышения давления
7. Автоматизация групповых тепловых пунктов

Глава 17. Автоматизация систем теплопотребления

1. Автоматизация систем горячего водоснабжения
2. Принципы управления тепловыми режимами зданий
3. Автоматизация отпуска теплоты в местных тепловых пунктах
4. Индивидуальное регулирование теплового режима отап­ливаемых помещений
5. Регулирование давления в системах отопления

Глава 18. Автоматизация котельных малой мощности

1. Основные принципы автоматизации котельных
2. Автоматизация парогенераторов
3. Технологические защиты котлов
4. Автоматизация водогрейных котлов
5. Автоматизация котлов на газовом топливе
6. Автоматизация топливосжигающих устройств микрокотлов
7. Автоматизация систем водоподготовки
8. Автоматизация топливоподготовительных устройств

Глава 19. Автоматизация вентиляционных систем

1. Автоматизация вытяжных вентиляционных систем
2. Автоматизация систем аспирации и пневмотранспорта
3. Автоматизация аэрационных устройств
4. Методы регулирования температуры воздуха
5. Автоматизация приточных вентиляционных систем
6. Автоматизация воздушных завес
7. Автоматизация воздушного отопления

Глава 20. Автоматизация установок искусственного климата

1. Термодинамические основы автоматизации СКВ
2. Принципы и способы регулирования влажности в СКВ
3. Автоматизация центральных СКВ
4. Автоматизация холодильных установок
5. Автоматизация автономных кондиционеров

Глава 21. Автоматизация систем газоснабжения и газопотребления

1. Автоматическое регулирование давления и расхода газа
2. Автоматизация газоиспользующих установок
3. Автоматическая защита подземных трубопроводов от электрохимической коррозии
4. Автоматизация при работе с жидкими газами

Глава 22. Телемеханика и диспетчеризация

1. Основные понятия
2. Построение схем телемеханики
3. Телемеханика и диспетчеризация в системах ТГВ

Глава 23. Перспективы развития автоматики систем ТГВ

1. Техиико-экономическая оценка автоматизации
2. Новые направления автоматизации систем ТГВ

Широкое внедрение автоматики и средств автоматизации в различные от­расли техники вызвало необходимость изучения дисциплины «Автоматизация производственных процессов» студента ми практически всех инженерно-техни ческих специальностей высшей школы.

В задачу изучения дисциплины входит ознакомление с современными принципа­ми и методами эффективного управления производственными процессами и уста­новками, а также автоматическими сред­ствами. Излагаются основы теории управ­ления и регулирования, принцип дейст­вия п устройство средств автоматизации, основные принципиальные решения схем. применяемые в системах теплогазоснаб-жения и вентиляции (ТГВ) для повыше­ния производительности труда и эконо­мии топливно-энергетических ресурсов.

Автоматизация производственного процесса является вершиной в техниче­ском оснащении данной отрасли. Поэтому наряду с обязательными специальными знаниями по объектам автоматизации требуется серьезная подготовка по фун­даментальным дисциплинам - специальным разделам математики, физики, теоретической механике, электротехнике и др. Особенностью автоматики являет­ся переход от традиционных стационар­ных режимов и расчетов к нестационар­ным, динамическим, свойственным области использования средств автоматизации.

В книге рассмотрены современные отечественные автоматические системы, а также некоторые новейшие зарубежные разработки.

При автоматизации используется большой объем графического материала в виде различных схем, поэтому залогом успешного овладения курсом является обязательное знание азбуки автоматики - стандартных условных обозначений. При рассмотрении схем автоматиза­ции автор ограничился лишь принципи­альными решениями, предоставив возможность читателю расширить свои познания, пользуясь справочной и нормативной литературой.

По материалам http://www.tgv.khstu.ru

Автоматизация процессов теплогазоснабжения и вентиляции

1. Системы обеспечения микроклимата как объекты автоматизации

Поддержание в зданиях и сооружениях заданных параметров микроклимата обеспечивается комплексом инженерных систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата. Этим комплексом осуществляется выработка тепловой энергии, транспортирование горячей воды, пара и газа по тепловым и газовым сетям к зданиям и использование этих энергоносителей для производственных и хозяйственных нужд, а также для поддержания в них заданных параметров микроклимата.

Система теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата включает в себя наружные системы централизованного теплоснабжения и газоснабжения, а также внутренние (расположенные внутри здания) инженерные системы обеспечения микроклимата, хозяйственных и производственных нужд.

Система централизованного теплоснабжения включает генераторы тепла (ТЭЦ, котельные) и тепловые сети, по которым осуществляется снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения).

Система централизованного газоснабжения включает газовые сети высокого, среднего и низкого давления, газораспределительные станции (ГРС), газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ). Она предназначена для снабжения газом теплогенерирующих установок, а также жилых, общественных и промышленных зданий.

Система кондиционирования микроклимата (СКМ) представляет собой комплекс средств, которые служат для поддержания в помещениях зданий заданных параметров микроклимата. К СКМ относятся системы отопления (СВ), вентиляции (СВ), кондиционирования воздуха (СКВ).

Режим отпуска теплоты и газа различен для различных потребителей. Так расход теплоты на отопление зависит в основном от параметров наружного климата, а потребление теплоты на горячее водоснабжение определяется расходом воды, который изменяется в течение суток и по дням недели. Теплопотребление на вентиляцию и кондиционирование воздуха зависит как от режима работы потребителей, так и от параметров наружного воздуха. Потребление газа изменяется по месяцам года, дням недели и по часам суток.

Надежное и экономичное снабжение теплотой и газом различных категорий потребителей достигается применением нескольких ступеней управления и регулирования. Централизованное управление отпуском теплоты осуществляется на ТЭЦ или в котельной. Однако оно не может обеспечить необходимый гидравлический и тепловой режимы у многочисленных потребителей теплоты. Поэтому применяются промежуточные ступени поддержания температуры и давления теплоносителя на центральных тепловых пунктах (ЦТП).

Управление работой систем газоснабжения осуществляется поддержанием постоянного давления в отдельных частях сети независимо от потребления газа. Требуемое давление в сети обеспечивается редуцированием газа в ГРС, ГРП, ГРУ. Кроме того.в ГРС и ГРП имеются устройства для отключения подачи газа при недопустимом повышении или понижении давления в сети.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха осуществляют регулирующие воздействия на микроклимат с целью приведения его внутренних параметров в соответствие с нормируемыми значениями. Поддержание температуры внутреннего воздуха в заданных пределах в течение отопительного периода обеспечивается системой отопления и достигается изменением количества теплоты, передаваемой в помещение отопительными приборами. Системы вентиляции предназначены для поддержания в помещении допустимых значений параметров микроклимата исходя из комфортных или технологических требований к параметрам внутреннего воздуха. Регулирование работой систем вентиляции осуществляется изменением расходов приточного и удаляемого воздуха. Системы кондиционирования воздуха обеспечивают поддержание в помещении оптимальных значений параметров микроклимата исходя из комфортных или технологических требований.

Системы горячего водоснабжения (СГВ) обеспечивают потребителей горячей водой для бытовых и хозяйственных нужд. Задача управления СГВ заключается в поддержании у потребителя заданной температуры воды при ее переменном потреблении.

2. Звено автоматизированной системы

Всякая система автоматического управления и регулирования состоит из отдельных элементов, выполняющих самостоятельные функции. Таким образом, элементы автоматизированной системы можно подразделить по их функциональному назначению.

В каждом элементе осуществляется преобразование каких-либо физических величин, характеризующих протекание процесса регулирования. Наименьшее число таких величин для элемента равно двум. Одна из этих величин является входной, а другая - выходной. Происходящее в большинстве элементов преобразование одной величины в другую имеют только одно направление. Например, в центробежном регуляторе изменение частоты вращения вала приводят к перемещению муфты, но перемещение муфты внешней силой не вызовет изменения частоты вращения вала. Такие элементы системы, обладающие одной степенью свободы, называют элементарными динамическими звеньями.

Объект управления можно рассматривать как одно из звеньев. Схема, отражающая состав звеньев и характер связи между ними, называется структурной схемой.

Связь между выходной и входной величинами элементарного динамического звена в условиях его равновесия называется статической характеристикой. Динамическое (во времени) преобразование величин в звене определяется соответствующим уравнением (обычно дифференциальным), а также совокупностью динамических характеристик звена.

Звенья, входящие в состав той или иной системы автоматического управления и регулирования, могут иметь разный принцип действия, разное конструктивное исполнение и т.п. В основу классификации звеньев положен характер зависимости между входной и выходной величинами в переходном процессе, который определяется порядком дифференциального уравнения, описывающего динамическое преобразование сигнала в звене. При такой классификации все конструктивное многообразие звеньев сводится к небольшому числу их основных типов. Рассмотрим основные типы звеньев.

Усилительное (безынерционное, идеальное, пропорциональное, безъемкостное) звено характеризуется мгновенной передачей сигнала со входа на выход. При этом выходная величина не меняется во времени, а динамическое уравнение совпадает со статической характеристикой и имеет вид

Здесь х, у - входная и выходная величины соответственно; к - коэффициент передачи.

Примерами усилительных звеньев могут служить рычаг, механическая передача, потенциометр, трансформатор.

Запаздывающее звено характеризуется тем, что выходная величина повторяет входную, но с запаздыванием Лт.

у(т) = х(т- Лт).

Здесь т- текущее время.

Примером запаздывающего звена является транспортное устройство или трубопровод.

Апериодическое (инерционное, статическое, емкостное, релаксационное) звено преобразует входную величину в соответствие с уравнением

Здесь Г - постоянный коэффициент, характеризующий инерционность звена.

Примеры: помещение, воздухонагреватель, газгольдер, термопара и т.п.

Колебательное (двухъемкостное) звено преобразует входной сигнал в сигнал колебательной формы. Динамическое уравнение колебательного звена имеет вид:

Здесь Ti, Тг- постоянные коэффициенты.

Примеры: поплавковый дифманометр, мембранный пневмокла-пан и т.п.

Интегрирующее (астатическое, нейтральное) звено преобразует входной сигнал в соответствии с уравнением

Примером интегрирующего звена может служить электрическая цепь с индуктивностью или емкостью.

Дифференцирующее (импульсное) звено формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости изменения входной величины. Динамическое уравнение звена имеет вид:

Примеры: тахометр, демпфер в механических передачах. Обобщенное уравнение любого звена, объекта управления или автоматизированной системы в целом можно представить в виде:

где а, Ь - постоянные коэффициенты.

3. Переходные процессы в системах автоматического регулирования. Динамические характеристики звеньев

Процесс перехода системы или объекта регулирования из одного равновесного состояния в другое называется переходным процессом. Переходный процесс описывается функцией, которая может быть получена в результате решения динамического уравнения. Характер и продолжительность переходного процесса определяются структурой системы, динамическими характеристиками ее звеньев, видом возмущающего воздействия.

Внешние возмущения могут быть различными, но при анализе системы или ее элементов ограничиваются типовыми формами воздействий: единичным ступенчатым (скачкообразным) изменением во времени входной величины или ее периодическим изменением по гармоническому закону.

Динамические характеристики звена или системы определяют их реакцию на такие типовые формы воздействий. К ним относятся переходная, амплитудно-частотная, фазо-частотная, амплитудно-фазовая характеристики. Они характеризуют динамические свойства звена или автоматизированной системы в целом.

Переходная характеристика представляет собой реакцию звена или системы на единичное ступенчатое воздействие. Частотные характеристики отражают реакцию звена или системы на гармонические колебания входной величины. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это зависимость отношения амплитуд выходного и входного сигналов от частоты колебаний. Зависимость сдвига по фазе колебаний выходного и входного сигналов от частоты называется фазо-частотной характеристик (ФЧХ). Объединив обе упомянутые характеристики на одном графике, получим комплексную частотную характеристику, которую называют еще амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ).

Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. 1986

Предисловие....3
Введение...5

Раздел I. Основы автоматизации производственных процессов

Глава 1. Общие сведения ....8
1.1 Значение автоматического управления производственными процессами....8
1.2 Условия, аспекты и ступени автоматизации....9
1.3 Особенности автоматизации систем ТГВ....11

Глава 2. Основные понятия и определения ....12
2.1 Характеристика технологических процессов....13
2.2 Основные определения....14
2.3 Классификация подсистем автоматизации....15

Раздел II. Основы теории управления и регулирования

Глава 3. Физические основы управления и структура систем ....18

3.1 Понятие об управлении простыми процессами (объектами)....18
3.2 Сущность процесса управления....21
3.3 Понятие об обратной связи....23
3.4 Автоматический регулятор и структура автоматической системы регулирования....25
3.5 Два способа управления....28
3.6 Основные принципы управления....31

Глава 4. Объект управления и его свойства ....33
4.1 Аккумулирующая способность объекта....34
4.2 Саморегулирование. Влияние внутренней обратной связи....35
4.3 Запаздывание....38
4.4 Статические характеристики объекта....39
4.5 Динамический режим объекта....41
4.6 Математические модели простейших объектов....43
4.7 Управляемость объектов....49

Глава 5. Типовые методы исследования АСР и АСУ ....50
5.1 Понятие о звене автоматической системы....50
5.2 Основные типовые динамические звенья....52
5.3 Операционный метод в автоматике....53
5.4 Символическая запись уравнений динамики....55
5.5 Структурные схемы. Соединение звеньев....58
5.6 Передаточные функции типовых объектов....60

Раздел III. Техника и средства автоматизации

Глава 6. Измерение и контроль параметров технологических процессов ....63
6.1 Классификация измеряемых величин....63
6.2 Принципы и методы измерения (контроля)....64
6.3 Точность и погрешности измерений....65
6.4 Классификация измерительной аппаратуры и датчиков....67
6.5 Характеристики датчиков....69
6.6 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации....70

Глава 7. Средства измерения основных параметров в системах ТГВ ....71
7.1 Датчики температуры....72
7.2 Датчики влажности газов (воздуха)....77
7.3 Датчики давления (разрежения)....80
7.4 Датчики расхода....82
7.5 Измерение количества теплоты....84
7.6 Датчики уровня раздела двух сред....85
7.7 Определение химического состава веществ....87
7.8 Прочие измерения....89
7.9 Основные схемы включения электрических датчиков неэлектрических величин....90
7.10 Суммирующие устройства....94
7.11 Методы передачи сигналов....96

Глава 8. Усилительно-преобразовательные устройства ....97
8.1 Гидравлические усилители....97
8.2 Пневматические усилители....101
8.3 Электрические усилители. Реле....102
8.4 Электронные усилители....104
8.5 Многокаскадное усиление....107

Глава 9. Исполнительные устройства ....108
9.1 Гидравлические и пневматические исполнительные устройства....109
9.2 Электрические исполнительные устройства....111

Глава 10. Задающие устройства ....114
10.1 Классификация регуляторов по характеру задающего воздействия....114
10.2 Основные виды задающих устройств....115
10.3 АСР и микроЭВМ....117

Глава 11. Регулирующие органы ....122
11.1 Характеристики распределительных органов....123
11.2 Основные типы распределительных органов....124
11.3 Регулирующие устройства....126
11.4 Статические расчёты элементов регуляторов....127

Глава 12. Автоматические регуляторы ....129
12.1 Классификация автоматических регуляторов....130
12.2 Основные свойства регуляторов....131
12.3 Регуляторы непрерывного и прерывистого действия....133

Глава 13. Автоматические системы регулирования ....137
13.1 Статика регулирования....138
13.2 Динамика регулирования....140
13.3 Переходные процессы в АСР....143
13.4 Устойчивость регулирования....144
13.5 Критерии устойчивости....146
13.6 Качество регулирования....149
13.7 Основные законы (алгоритмы) регулирования....152
13.8 Связанное регулирование....160
13.9 Сравнительные характеристики и выбор регулятора....161
13.10 Параметры настройки регуляторов....164
13.11 Надёжность АСР....166

Раздел IV. Техника и средства автоматизации

Глава 14. Проектирование схем автоматизации, монтаж и эксплуатация устройств автоматики ....168
14.1 Основы проектирования схем автоматизации....168
14.2 Монтаж, наладка и эксплуатация средств автоматизации....170

Глава 15. Автоматическое дистанционное управление электродвигателями ....172
15.1 Принципы релейно-контакторного управления....172
15.2 Управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором....174
15.3 Управление электродвигателем с фазным ротором....176
15.4 Реверсирование и управление резервными электродвигателями....177
15.5 Аппаратура цепей дистанционного управления....179

Глава 16. Автоматизация систем теплоснабжения ....183
16.1 Основные принципы автоматизации....183
16.2 Автоматизация районных тепловых станций....187
16.3 Автоматизация насосных установок....190
16.4 Автоматизация подпитки тепловых сетей....192
16.5 Автоматизация конденсатных и дренажных устройств....193
16.6 Автоматическая защита тепловой сети от повышения давления....195
16.7 Автоматизация групповых тепловых пунктов....197

Глава 17. Автоматизация систем теплопотребления ....200
17.1 Автоматизация систем горячего водоснабжения....201
17.2 Принципы управления тепловыми режимами зданий....202
17.3 Автоматизация отпуска теплоты в местных тепловых пунктах....205
17.4 Индивидуальное регулирование теплового режима отапливаемых помещений....213
17.5 Регулирование давления в системах отопления....218

Глава 18. Автоматизация котельных малой мощности ....219
18.1 Основные принципы автоматизации котельных....219
18.2 Автоматизация парогенераторов....221
18.3 Технологические защиты котлов....225
18.4 Автоматизация водогрейных котлов....225
18.5 Автоматизация котлов на газовом топливе....228
18.6 Автоматизация топливосжигающих устройств микрокотлов....232
18.7 Автоматизация систем водоподготовки....233
18.8 Автоматизация топливоподготовительных устройств....235

Глава 19. Автоматизация вентиляционных систем ....237
19.1 Автоматизация вытяжных вентиляционных систем....237
19.2 Автоматизация систем аспирации и пневмотранспорта....240
19.3 Автоматизация аэрационных устройств....241
19.4 Методы регулирования температуры воздуха....243
19.5 Автоматизация приточных вентиляционных систем....246
19.6 Автоматизация воздушных завес....250
19.7 Автоматизация воздушного отопления....251

Глава 20. Автоматизация установок искусственного климата ....253
20.1 Термодинамические основы автоматизации СКВ....253
20.2 Принципы и способы регулирования влажности в СКВ....255
20.3 Автоматизация центральных СКВ....256
20.4 Автоматизация холодильных установок....261
20.5 Автоматизация автономных кондиционеров....264

Глава 21. Автоматизация систем газоснабжения и газопотребления ....265
21.1 Автоматическое регулирование давления и расхода газа....265
21.2 Автоматизация газоиспользующих установок....270
21.3 Автоматическая защита подземных трубопроводов от электрохимической коррозии....275
21.4 Автоматизация при работе с жидкими газами....277

Глава 22. Телемеханика и диспетчеризация ....280
22.1 Основные понятия....280
22.2 Построение схем телемеханики....282
22.3 Телемеханика и диспетчеризация в системах ТГВ....285

Глава 23. Перспективы развития автоматики систем ТГВ ....288
23.1 Технико-экономическая оценка автоматизации....288
23.2 Новые направления автоматизации систем ТГВ....289

Приложение....293

Литература....296

Предметный указатель....297

Технологические параметры, объекты систем автоматического контроля. Понятия датчика и преобразователя. Преобразователи перемещения. Дифференциальные и мостовые схемы подключения датчиков. Датчики физических величин - температуры, давления, механических усилий.Контроль уровней сред. Классификация и схемы уровнемеров. Методы контроля расходов жидких сред. Расходомеры переменного уровня и переменного перепада давления. Ротаметры. Электромагнитные расходомеры. Реализация расходомеров и область применения. Способы контроля плотности суспензий. Маномет-рический, весовой и радиоизотопный плотномеры. Контроль вязкости и состава суспензий. Автоматические гранулометры, анализаторы. Влагомеры продуктов обогащения.

7.1 Общая характеристика систем контроля. Датчики и преобразователи

В основе автоматического управления - непрерывное и точное измерение входных и выходных технологических параметров процесса обогащения.

Следует различать основные выходные параметры процесса (или конкретной машины), характеризующие конечную цель процесса, например, качественно-количественные показатели продуктов переработки, и промежуточные (косвенные) технологические параметры, определяющие условия протекания процесса, режимы работы оборудования. Например, для процесса обогащения угля в отсадочной машине, основными выходными параметрами могут быть выход и зольность выпускаемых продуктов. В тоже время на указанные показатели влияет ряд промежуточных факторов, например, высота и разрыхленность постели в отсадочной машине.

Кроме того, существует ряд параметров, характеризующих техническое состояние технологического оборудования. Например, температура подшипников технологических механизмов; параметры централизованной жидкой смазки подшипников; состояние перегрузочных узлов и элементов поточно-транспортных систем; наличие материала на ленте конвейера; присутствие металлических предметов на ленте конвейера, уровни материала и пульпы в емкостях; длительность работы и время простоев технологических механизмов и т.д.

Особую трудность вызывает автоматический оперативный контроль технологических параметров, определяющих характеристику сырья и продуктов обогащения, таких как зольность, вещественный состав руды, степень раскрытия минеральных зерен, гранулометрический и фракционный состав материалов, степень окисленности поверхности зерен и пр. Данные показатели или контролируются с недостаточной точностью или не контролируются совсем.

Большое число физических и химических величин, определяющих режимы процессов переработки сырья, контролируется с достаточной точностью. К ним можно отнести плотность и ионный состав пульпы, объемные и массовые расходы технологических потоков, реагентов, топлива, воздуха; уровни продуктов в машинах и аппаратах, температура среды, давление и разряжение в аппаратах, влажность продуктов и т.д.

Таким образом, многообразие технологических параметров, их важность при управлении процессами обогащения требуют разработки надежно действующих систем контроля, где оперативное измерение физико-химических величин основано на самых различных принципах.

Нужно отметить, что надежность работы систем контроля параметров в основном определяет работоспособность систем автоматического управления процессами.

Системы автоматического контроля служат основным источником информации при управлении производством, в том числе в АСР и АСУТП.

Датчики и преобразователи

Основным элементом систем автоматического контроля, который определяет надежность и работоспособность всей системы, является датчик, непосредственно контактирующий с контролируемой средой.

Датчиком называется элемент автоматики, осуществляющий преобразование контролируемого параметра в сигнал, пригодный для ввода его в систему контроля или управления.

Типовая система автоматического контроля в общем случае включает первичный измерительный преобразователь (датчик), вторичный преобразователь, линию передачи информации (сигнала) и регистрирующий прибор (рис. 7.1). Зачастую система контроля имеет только чувствительный элемент, преобразователь, линию передачи информации и вторичный (регистрирующий) прибор.

Датчик, как правило, содержит чувствительный элемент, воспринимающий величину измеряемого параметра, а в некоторых случаях и преобразующий ее в сигнал, удобный для дистанционной передачи на регистрирующий прибор, а при необходимости – в систему регулирования.

Примером чувствительного элемента может быть мембрана дифференциального манометра, измеряющего разность давлений на объекте. Перемещение мембраны, вызванное усилием от разности давлений, преобразуется с помощью дополнительного элемента (преобразователь) в электрический сигнал, который легко передается на регистратор.

Другой пример датчика – термопара, где совмещены функции чувствительного элемента и преобразователя, так как на холодных концах термопары возникает электрический сигнал, пропорциональный измеряемой температуры.

Подробнее о датчиках конкретных параметров будет изложено ниже.

Преобразователи классифицируются на однородные и неоднородные. Первые имеют одинаковые по физической природе входную и выходную величину. Например, усилители, трансформаторы, выпрямители – преобразуют электрические величины в электрические с другими параметрами.

Среди неоднородных самую большую группу составляют преобразователи неэлектрических величин в электрические (термопары, терморезисторы, тензометрические датчики, пьезоэлементы и пр.).

По виду выходной величины данные преобразователи подразделяются на две группы: генераторные, имеющие на выходе активную электрическую величину – ЭДС и параметрические – с пассивной выходной величиной в виде R, L или С.

Преобразователи перемещения. Наибольшее распространение получили параметрические преобразователи механического перемещения. К ним относятся R (резисторные), L (индуктивные) и С (емкостные) преобразователи. Данные элементы изменяют пропорционально входному перемещению выходную величину: электрическое сопротивление R, индуктивность L и емкость С (рис. 7.2).

Индуктивный преобразователь может быть выполнен в виде катушки с отводом от средней точки и перемещающимся внутри плунжером (сердечником).

Рассматриваемые преобразователи обычно подключаются к системам контроля с помощью мостовых схем. В одно из плеч моста (рис. 7.3 а) подключается преобразователь перемещения. Тогда выходное напряжение (U вых), снимаемое с вершин моста А-В, будет изменяться при перемещении рабочего элемента преобразователя и может быть оценено выражением:

Напряжение питания моста (U пит) может быть постоянного (при Z i =R i) или переменного (при Z i =1/(Cω) или Z i =Lω) тока с частотой ω.

В мостовую схему с R элементами могут подключаться терморезисторы, тензо- и фоторезисторы, т.е. преобразователи выходной сигнал которых – изменение активного сопротивления R.

Широко применяемый индуктивный преобразователь обычно подключается к мостовой схеме переменного тока, образованной трансформатором (рис. 7.3 б). Выходное напряжение в этом случае выделяется на резисторе R, включенном в диагональ моста.

Особую группу составляют широко применяемые индукционные преобразователи - дифференциально-трансформаторные и ферро-динамические (рис. 7.4). Это – генераторные преобразователи.

Выходной сигнал (U вых) данных преобразователей формируется в виде напряжения переменного тока, что исключает необходимость применения мостовых схем и дополнительных преобразователей.

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала в трансформаторном преобразователе (рис. 6.4 а) основан использовании двух вторичных обмоток, включенных навстречу друг другу. Здесь выходной сигнал – векторная разница напряжений, возникающих во вторичных обмотках при подаче напряжения питания U пит, при этом выходное напряжение несет две информации: абсолютное значение напряжения – о величине перемещения плунжера, а фаза – направление его перемещения:

Ū вых = Ū 1 – Ū 2 = kХ вх,

где k – коэффициент пропорциональности;

Х вх – входной сигнал (перемещение плунжера).

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала увеличивает чувствительность преобразователя в два раза, так как при перемещении плунжера, например, вверх, растет напряжение в верхней обмотке (Ū 1) из-за роста коэффициента трансформации, на столько же снижается напряжение в нижней обмотке (Ū 2).

Дифференциально-трансформаторные преобразователи получили широкое распространение в системах контроля и регулирования благодаря своей надежности и простоты. Их размещают в первичных и вторичных приборах измерения давления, расхода, уровней и пр.

Более сложными является ферродинамические преобразователи (ПФ) угловых перемещений (рис. 7.4 б и 7.5).

Здесь в воздушном зазоре магнитопровода (1) помещен цилиндрический сердечник (2) с обмоткой в виде рамки. Сердечник установлен с помощью кернов и может поворачиваться на небольшой угол α вх в пределах ± 20 о. На обмотку возбуждения преобразователя (w 1) подается переменное напряжение 12 – 60 В, в результате чего возникает магнитный поток, пересекающий площадь рамки (5). В ее обмотке индуцируется ток, напряжение которого (Ū вых) при прочих равных условиях пропорционально углу поворота рамки (α вх), а фаза напряжения изменяется при повороте рамки в ту или иную сторону от нейтрального положения (параллельно магнитному потоку).

Статические характеристики преобразователей ПФ показаны на рис. 7.6.

Характеристику 1 имеет преобразователь без включенной обмотки смещения (W см). Если нулевое значение выходного сигнала нужно получить не в среднем, а в одном из крайних положений рамки, следует включить обмотку смещения последовательно с рамкой.

В этом случае выходной сигнал – сумма напряжений снимаемых с рамки и обмотки смещения, чему соответствует характеристика 2 или 2 " , если изменить подключение обмотки смещения на противофазное.

Важным свойством ферродинамического преобразователя является возможность изменения крутизны характеристики. Это достигается изменением величины воздушного зазора (δ) между неподвижным (3) и подвижным (4) плунжерами магнитопровода, ввинчивая или вывинчивая последний.

Рассмотренные свойства преобразователей ПФ используют при построении относительно сложных систем регулирования с выполнением простейших вычислительных операция.

Общепромышленные датчики физических величин.

Эффективность процессов обогащения во многом зависит от технологических режимов, которые в свою очередь определяются значениями параметров, влияющих на эти процессы. Многообразие обогатительных процессов обуславливает большое количество технологических параметров, требующих своего контроля. Для контроля некоторых физических величин достаточно иметь стандартный датчик с вторичным прибором (например, термопара - автоматический потенциометр), для других необходимы дополнительные устройства и преобразователи (плотномеры, расходомеры, золомеры и пр.).

Среди большого количества промышленных датчиков можно выделить датчики, широко применяемые в различных отраслях промышленности в качестве самостоятельных источников информации и как составные элементы более сложных датчиков.

В данном подразделе рассмотрим наиболее простые общепромышленные датчики физических величин.

Датчики температуры. Контроль тепловых режимов работы котлоагрегатов, сушильных установок, некоторых узлов трения машин позволяет получить важную информацию, необходимую для управления работой указанных объектов.

Манометрические термометры . Данное устройство включает в себя чувствительный элемент (термобаллон) и показывающий прибор, соединенных капиллярной трубкой и заполненных рабочим веществом. Принцип действия основан на изменении давления рабочего вещества в замкнутой системе термометра в зависимости от температуры.

В зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества различают жидкостные (ртуть, ксилол, спирты), газовые (азот, гелий) и паровые (насыщенный пар низкокипящей жидкости) манометрические термометры.

Давление рабочего вещества фиксируется манометрическим элементом – трубчатой пружиной, раскручивающейся при повышении давления в замкнутой системе.

В зависимости от вида рабочего вещества термометра пределы измерения температуры составляют от – 50 о до +1300 о С. Приборы могут оснащаться сигнальными контактами, записывающим устройством.

Терморезисторы (термосопротивления). Принцип действия основан на свойстве металлов или полупроводников (термисторы ) изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Эта зависимость для терморезисторов имеет вид:

где R 0 – сопротивление проводника при Т 0 =293 0 К;

α Т – температурный коэффициент сопротивления

Чувствительные металлические элементы изготавливают в виде проволочных катушек или спиралей в основном из двух металлов – меди (для низких температур – до 180 о С) и платины (от -250 о до 1300 о С), помещенных в металлический защитный кожух.

Для регистрации контролируемой температуры терморезистор, как первичный датчик, подключается к автоматическому мосту переменного тока (вторичный прибор), данный вопрос будет рассмотрен ниже.

В динамическом отношении терморезисторы можно представить апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией W(p)=k/(Tp+1) , если же постоянная времени датчика (Т ) значительно меньше постоянной времени объекта регулирования (контроля), допустимо принимать данный элемент как пропорциональное звено.

Термопары. Для измерения температур в больших диапазонах и свыше 1000 о С обычно применяют термоэлектрические термометры (термопары).

Принцип действия термопар основан на эффекте возникновения ЭДС постоянного тока на свободных (холодных) концах двух разнородных спаянных проводников (горячий спай) при условии, что температура холодных концов отличается от температуры спая. Величина ЭДС пропорциональна разности этих температур, а величина и диапазон измеряемых температур зависит от материала электродов. Электроды с нанизанными на них фарфоровыми бусами помещаются в защитную арматуру.

Подключение термопар к регистрирующему прибору производится специальными термоэлектродными проводами. В качестве регистрирующего прибора может использоваться милливольтметр с определенной градуировкой или автоматический мост постоянного тока (потенциометр).

При расчете систем регулирования термопары могут представляться, как и терморезисторы, апериодическим звеном первого порядка или пропорциональным.

Промышленность выпускает различные типы термопар (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Характеристика термопар

Датчики давления. Датчики давления (разряжения) и перепада давления получили самое широкое применение в горно-обогатительной отрасли, как общепромышленные датчики, так и в качестве составных элементов более сложных систем контроля таких параметров, как плотность пульп, расход сред, уровень жидких сред, вязкость суспензии и п.п.

Приборы для измерения избыточного давления называются манометрами или напоромерами , для измерения вакуумметрического давления (ниже атмосферного, разряжение) – вакуумметрами или тягомерами, для одновременного измерения избыточного и вакуумметрического давления - мановакуумметрами или тягонапорометрами.

Наибольшее распространение получили датчики пружинного типа (деформационные) с упругими чувствительными элементами в виде манометрической пружины (рис. 7.7 а), гибкой мембраны (рис. 7.7 б) и гибкого сильфона.

.

Для передачи показаний на регистрирующий прибор в манометрах может быть встроен преобразователь перемещения. На рисунке показаны индукционно-трансформаторные преобразователи (2), плунжеры которых связаны с чувствительными элементами (1 и 2).

Приборы для измерения разности двух давлений (перепада) называются дифференциальными манометрами или дифманометрами (рис. 7.8). Здесь давление воздействует на чувствительный элемент с двух сторон, эти приборы имеют два входных штуцера для подачи большего (+Р) и меньшего (-Р) давления.

Дифманометры можно разделить на две основные группы: жидкостные и пружинные. По виду чувствительного элемента среди пружинных наиболее распространены мембранные (рис. 7.8а), сильфонные (рис.7.8 б), среди жидкостных - колокольные (рис. 7.8 в).

Мембранный блок (рис. 7.8 а) обычно заполняется дистиллированной водой.

Колокольные дифманометры, у которых чувствительным элементом является колокол, частично погруженный вверх дном в трансформаторное масло, являются наиболее чувствительными. Они применяются для измерения небольших перепадов давления в пределах 0 – 400 Па, например, для контроля разряжения в топках сушильных и котельных установок

Рассмотренные дифманометры относятся к бесшкальным, регистрация контролируемого параметра осуществляется вторичными приборами, на которые поступает электрический сигнал от соответствующих преобразователей перемещения.

Датчики механических усилий. К этим датчикам относятся датчики, содержащие упругий элемент и преобразователь перемещения, тензометрические, пьезоэлектрические и ряд других (рис. 7.9).

Принцип работы данных датчиков ясен из рисунка. Отметим, что датчик с упругим элементом может работать с вторичным прибором – компенсатором переменного тока, тензометрический датчик – с мостом переменного тока, пьезометрический – с мостом постоянного тока. Подробнее этот вопрос будет изложен в последующих разделах.

Тензометрический датчик представляет собой подложку на которую наклеено несколько витков тонкого провода (специальный сплав), либо металлической фольги как показано на рис. 7.9б. Датчик наклеивается на чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку F, с ориентацией длинной оси датчика по линии действия контролируемой силы. Этим элементом может быть любая конструкция, находящаяся под воздействием силы F и работающая в пределах упругой деформации. Этой же деформации подвергается и тензодатчик, при этом проводник датчика удлиняется либо сокращается по длинной оси его установки. Последнее приводит к изменению его омического сопротивления по известной из электротехники формуле R=ρl/S.

Добавим здесь, что рассмотренные датчики могут быть использованы при контроле производительности ленточных конвейеров (рис.7.10 а), измерении массы транспортных средств (автомобилей, железнодорожных вагонов, рис. 7.10 б), массы материала в бункерах и пр.

Оценка производительности конвейера основана на взвешивании определенного участка нагруженной материалом ленты при постоянной скорости ее движения. Вертикальное перемещение весовой платформы (2), установленной на упругих связях, вызванное массой материала на ленте, передается на плунжер индукционно-трансформаторного преобразователя (ИТП), который формирует информацию на вторичный прибор (U вых).

Для взвешивания железнодорожных вагонов, груженых автомобилей весовая платформа (4) опирается на тензометрические блоки (5), представляющие собой металлические опоры с наклеенными тензометрическими датчиками, которые испытывают упругую деформацию, зависящую от массы объекта взвешивания.