Разработка автоматизированной системы управления выпарного аппарата электрощёлоков

курсовая работа

3.2.1 Средства измерения температуры

Все типы приборов для измерения температуры (термометры) принято разбивать на два класса в зависимости от методики измерений. Традиционный и наиболее массовый вид термометров - контактные термометры, отличительной особенностью которых является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется. Вторую группу составляют бесконтактные термометры, для измерения которыми нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений собственного теплового или оптического излучения.

Контактные приборы и методы по принципу действия разделяются на:

а) термометры расширения, принцип действия которых основан на зависимости объемного расширения жидкости и линейных размеров твердых тел от температуры;

б) манометрические термометры, принцип действия которых основан на изменении давления рабочего (термометрического) вещества в зависимости от температуры;

в) термоэлектрические термометры (термопары), принцип действия которых основан на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры;

г) термометры сопротивления, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента (проводника или полупроводника) от температуры.

Бесконтактные методы, в основе которых лежит регистрация собственного теплового или оптического излучения, можно представить следующими направлениями:

а) пирометрия - измерение температуры самосветящихся объектов: пламени, плазмы, астрофизических объектов;

б) радиометрия - измерение температуры по собственному тепловому излучению тел. Для невысоких и комнатных температур это излучение находится в инфракрасном диапазоне длин волн;

в) тепловидение - радиометрическое измерение температуры с пространственным разрешением и с преобразованием температурного поля в телевизионное изображение, иногда с цветовым контрастом. Позволяет измерять градиенты температуры, температуру среды в замкнутых объемах, например, температуру жидкостей в резервуарах и трубах[9].

Для данной системы управления требуются приборы, измеряющие температуру, для выполнения следующих задач: 1) Регулирование температуры барометрической воды в пределах (35-60) ±3°С за счет изменения подачи оборотной воды в конденсатор (контур 3); 2) Контроль температуры щёлоков в выпарном котле в диапазоне от 180 до 851°С с погрешностью ±5% (контур 2). Для данных критериев подходит термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом.

Для решения первой задачи подходит термопреобразователь на основе медного терморезистора 50М (Cu50), так как он наиболее пригодна для измерения невысоких температур в интервале -50 - +200оС в небольшом диапазоне и с малой погрешностью.

Для решения второй задачи наиболее подходит термопреобразователь на основе металлических термопар типа ТПП10(S) или ТПП13(R) (термопара платинородий-платиновая, цифра обозначает процентное содержание родия). Эти датчики наиболее пригодны для измерения температур в диапазоне -50 - +1300оС в широком диапазоне и с приемлемой погрешностью. Неметаллические термопары непригодны из-за малой верхней границы или большой погрешностью на диапазоне +200 - +600оС из-за гистерезиса температуры. Платиновый терморезистор так же может подойти для решения данной задачи, но под заданный диапазон температур терморезистор изготавливается на спецзаказ и имеет слишком высокую цену и большую погрешность на нижних границах диапазона.

Заранее обговорим, что элементы АСУ будут первоочерёдно выбираться российских производителей или произведённых на территории РФ по экономическим критериям и только за неимением таковых обратимся к зарубежным производителям.

По всем вышеперечисленным параметрам для решения первой задачи выбран аналоговый преобразователь температуры с унифицированным выходным сигналом ТСМУ Метран-274[10]. Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика микропроцессорный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей. Технические характеристики и параметры данного прибора приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Технические характеристики и параметры термопреобразователя ТСМУ Метран-274

Характеристики

Значения

Тип и исполнение термопреобразователя

ТСМУ Метран-274МП

НСХ

50М

Выходной сигнал, мА

4-20, 20-4

Диапазоны преобразуемых температур, оС

-50 -+180

Минимальный поддиапазон Поддиапазон - разность между верхним и нижним значениями настраиваемого диапазона измерения измерений, оС

25

Зависимость выходного сигнала от температуры

линейная

Измеряемый параметр для ТСМУ Метран-274МП - температура, преобразуемая в изменение омического сопротивления терморезистора, размещенного в термозонде. Программируемый нормирующий преобразователь (ПНП) преобразует сигнал от первичного преобразователя температуры (ППТ) с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) в дискретный сигнал. Дискретный сигнал обрабатывается микропроцессором с целью:

- линеаризации НСХ ЧЭ ППТ;

- перестройки пределов измерения в пределах рабочего диапазона температур;

- перенастройки номинальной статической характеристики в случае замены чувствительного элемента на другой тип.

По всем вышеперечисленным параметрам для решения второй задачи выбран аналоговый преобразователь температуры с унифицированным выходным сигналом ТП Метран-2000[11]. Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика микропроцессорный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей. Технические характеристики и параметры данного прибора приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Технические характеристики и параметры термопреобразователя ТП Метран-2000

Характеристики

Значения

Тип и исполнение термопреобразователя

ТП Метран-2000

НСХ

ТПП(S)

Выходной сигнал, мА

4-20, 20-4

Диапазоны преобразуемых температур, оС

-50 - +1300

Зависимость выходного сигнала от температуры

линейная

Выбор датчиков компании «Метран» был сделан, так как, компания является ведущим специалистом российских брендов в разработке, производстве и сервисном обслуживании интеллектуальных средств измерений для всех отраслей промышленности в России и СНГ.

Делись добром ;)