Что называется измерительным прибором теплотехника. Общие сведения о средствах измерений

Введение

1. Состав курсовой работы

2. Выбор технических средств измерения

3. Пояснения к графической части

4. Пояснения к расчетной части

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Определяющая роль в решении задач обеспечения эффективности производства, надежности и безопасности эксплуатации технологического оборудования принадлежит автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП). Базовой системой любой современной АСУ ТП является система автоматического контроля, позволяющая получать измерительную информацию о режимных параметрах технологических процессов. Вопросы организации измерений, выбора средств измерений и измеряемых параметров тесно связаны со спецификой технологических процессов и должны быть решены на стадии проектирования соответствующих технологических установок, т. е. инженер теплоэнергетик, участвующий в проектировании технологической установки, должен иметь соответствующие знания методов измерения различных физических величин и навыки их применения.

Эти знания будущие специалисты, обучающиеся по специальности 140104 "Промышленная теплоэнергетика" получают при изучении дисциплины "Теплотехнические измерения". Курсовая работа, предусмотренная рабочей программой этой дисциплины, способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к комплексному решению конкретных инженерных задач по разработке схем теплотехнического контроля теплоэнергетических установок.

Курсовая работа включает в себя разработку измерительного канала контроля одного из параметров технологической установки, выбор средств измерения, расчет суживающего устройства или измерительной схемы вторичного прибора в зависимости от варианта задания.

1. СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа по проектированию измерительного канала контроля физического параметра технологического процесса состоит из пояснительной записки и графической части.

Текстовая часть (пояснительная записка) курсовой работы включает следующие основные разделы:

· Введение;

· Выбор технических средств измерения;

· Расчет погрешности измерительного канала;

· Расчет суживающего устройства (измерительной схемы вторичного прибора);

Графическая часть работы включает:

· функциональную схему разработанного измерительного канала;

· чертёж суживающего устройства (монтажный чертеж установки первичного преобразователя на технологическом оборудовании).

2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

Эта часть пояснительной записки включает в себя описание технологического процесса и обоснование выбора метода измерения заданного физического параметра. Основные проектные решения принимаются на основе анализа технологического процесса и действующих государственных и отраслевых нормативных документов.

Конкретные типы средств измерения выбирают с учетом особенностей технологического процесса и его параметров.

В первую очередь принимают во внимание такие факторы, как пожаро и взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды, дальность передачи сигналов информации, требуемая точность и быстродействие. Эти факторы определяют выбор методов измерения технологических параметров, требуемые функциональные возможности приборов (показание, запись и т.д.), диапазоны измерения, классы точности, вид дистанционной передачи и т.д.

Приборы и преобразователи следует подбирать по справочной литературе, исходя из следующих соображений:

Для контроля одинаковых параметров технологического процесса необходимо применять однотипные средства измерения, выпускаемые серийно;

При большом числе одинаковых параметров рекомендуется применять многоточечные приборы;

Класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям;

Для контроля технологических процессов с агрессивными средами необходимо предусматривать установку специальных приборов, а в случае применения приборов в нормальном исполнении нужно защищать их.

Наиболее распространенные типы промышленных вторичных приборов, входящих в Государственную систему промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), представлены в таблице 1.

Таблица 1

Приборы ПВ являются вторичными приборами пневматической системы "Старт" и применяются для измерения любых технологических параметров, предварительно преобразованных в давление сжатого воздуха (унифицированный пневматический сигнал).

Автоматические потенциометры КСП, уравновешенные мосты КСМ, миллиамперметры КСУ применяют для измерения и записи температуры и других параметров, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока, активного сопротивления, силы постоянного тока.

Потенциометры КСП-4 в зависимости от модификации могут работать или в комплекте с одной или несколькими (если прибор многоточечный) термопарами стандартных градуировок, или с одним или несколькими источниками постоянного напряжения.

Уравновешенные мосты КСМ-4 работают в комплекте с одним или несколькими термометрами сопротивления стандартных градуировок, а миллиамперметры КСУ-4 - в комплекте с одним или несколькими источниками сигналов постоянного тока.

Вторичные приборы КСД работают в комплекте с первичными измерительными преобразователями, снабженными дифференциально-трансформаторными датчиками.

Каждый тип приборов, указанных выше, выпускается в различных модификациях, отличающихся размерами, диапазонами измерения, количеством входных сигналов, наличием вспомогательных устройств и т.д.

Выбирая тот или иной прибор по функциональному признаку, необходимо простоту и дешевизну аппаратуры сочетать с требованиями контроля и регулирования данного параметра. Наиболее важные параметры следует контролировать самопишущими приборами, более сложными и дорогими, чем показывающие приборы. Регулируемые параметры технологического процесса необходимо, также контролировать самопишущими приборами, что имеет значение для корректировки настройки регуляторов.

При выборе вторичных приборов для совместной работы с однотипными датчиками одной градуировки и с одинаковыми пределами измерения следует учитывать, приборы КСП, КСМ, КСД выпускаются с числом точек 3,6,12. В многоточечных приборах имеется переключатель, автоматически и поочередно подключающий датчик к измерительной схеме. Печатающее устройство, расположенное на каретке, отпечатывает на диаграмме точки с порядковым номером датчика.

При выборе вида унифицированного сигнала канала связи от датчика до вторичного прибора принимается во внимание длина канала связи. При длине до 300 м можно применять любой унифицированный сигнал, если автоматизируемый технологический процесс не является пожаро- и взрывоопасным. При пожаро- и взрывоопасности и расстоянии не более 300 м целесообразно использовать пневматические средства автоматизации, например приборы системы "Старт". Электрические средства измерения характеризуются гораздо меньшим запаздыванием и превосходят пневматические средства по точности (класс точности большинства пневматических приборов - 1,0, электрических - 0,5). Применение электрических средств упрощает внедрение вычислительных машин.

Выбирая датчики и вторичные приборы для совместной работы, следует обращать внимание на согласование выходного сигнала датчика и входного сигнала вторичного прибора.

Например, при токовом выходном сигнале датчика входной сигнал вторичного прибора тоже должен быть токовым, причем род тока и диапазон его изменения у датчика и вторичного прибора должны быть одинаковыми. Если это условие не выполняется, то следует воспользоваться имеющимися в ГСП промежуточными преобразователями одного унифицированного сигнала в другой (табл.2).

Таблица 2

Наиболее распространенные промежуточные преобразователи ГСП

Промежуточный преобразователь НП-3 используется в качестве нормирующего для преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторного преобразователя в унифицированный токовый сигнал.

Преобразователь ЭПП-63 осуществляют переход с электрической ветви ГСП на пневматическую.

При выборе датчиков и приборов следует обращать внимание не только на класс точности, но и на диапазон измерения. Следует помнить, что номинальные значения параметра должны находиться в последней трети диапазона измерения датчика или прибора. При невыполнении этого условия относительная погрешность измерения параметра значительно превысит относительную приведенную погрешность датчика или прибора. Таким образом, не следует выбирать диапазон измерения с большим запасом (достаточно иметь верхний предел измерения, не более чем на 25% превышающий номинальное значение параметра).

Если измеряемая среда химически активна по отношению к материалу датчика или прибора (например, пружинного манометра, гидростатического уровнемера, дифманометра для измерения расхода по методу переменного перепада давлений), то его защиту осуществляют с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей.

Разработанный измерительный канал изображается на рисунке в виде функциональной схемы, выполненной по ГОСТ 21.404-85.

На функциональной схеме показывается часть технологической установки с размещенным на ней первичным преобразователем, промежуточный преобразователь и измерительный прибор. Выбранные средства измерения заносятся в спецификацию приборов. Примеры изображения отдельных измерительных каналов приведены на рисунках 1-5.

201-1 Манометр пружинный М-….

202-1 Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (манометр сильфонный с пневмовыходом);

202-2 Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1;

202-3 Лампа сигнальная Л-1.

204-1 Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА, марка МС-Э (или Сапфир-22ДИ и т.д.);

204-2 Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра, марка А-542.

301-1 Диафрагма марки ДК6-50-II-а/г-2 (диафрагма камерная, давление Р у = 6 атм, диаметр D у = 50 мм);

301-2 Дифманометр с пневмовыходом 0,02…0,1 МПа, марка ДС-П1 (для пневматической схемы) или Сапфир-22ДД (для электрической схемы);

302-1 Ротаметр РД-П (с пневмовыходом) или РД-Э (с электрическим выходом).

Для измерения расхода жидкости первичные преобразователи устанавливаются в сечении трубопровода, поэтому на схеме их обозначения изображаются встроенными в трубопровод.

При использовании сужающих устройств, например, диафрагм, перепад давлений на них замеряется дифманометрами, поэтому схемы автоматизации аналогичны схемам контроля давления.

Функциональная схема теплового контроля является основанием для составления заказной спецификации средств измерения.

Спецификация на все показанные на функциональной схеме приборы и преобразователи оформляется в виде таблицы. Пример спецификации для фрагмента функциональной схемы контроля температуры приведен в таблице 3.

Таблица 3

Форма спецификации к функциональной схеме (рис. 1).

3. ПОЯСНЕНИЯ К ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

Разрабатываемые графические документы:

Лист 1. Схема теплового контроля.

Лист 2. Монтажный чертеж. Установка первичного преобразователя на технологическом оборудовании.

Лист 3. Чертеж суживающего устройства или измерительная схема вторичного прибора в зависимости от варианта задания.

Все чертежи выполняются в графическом редакторе AUTOCAD в полном соответствии с требованиями ЕСКД. Форматы чертежей А4.

4. ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ

4.1 Расчет суживающего устройства

Дроссельные диафрагмы для измерения расхода среды могут использоваться без предварительной градуировки в трубопроводах круглого сечения с диаметром не менее 50 мм при m=d 2 /D 2 от 0,05 до 0,64 (d - диаметр отверстия диафрагмы, D - внутренний диаметр трубопровода) в случае наличия определенной длины прямых участков до и после диафрагм. Жидкость должна заполнять все сечение, фазовое состояние ее не должно изменяться. Расход среды может быть задан в единицах массы G - кг/сек или в единицах объема Q - м 3 /сек. Расчетные формулы для определения расхода среды имеют вид

,

где a - коэффициент расхода; ε - поправочный коэффициент на расширение среды (для газообразных сред); F 0 - площадь проходного сечения диафрагмы, м 2 ; r - плотность среды перед диафрагмой, кг/м 3 ; P 1 - P 2 =ΔР - перепад давления на диафрагме, Па.

Диафрагма должна быть выбрана таким образом, чтобы при всех значениях ожидаемого расхода среды коэффициент расхода α был величиной постоянной. Минимальное значение критерия Re, при дальнейшем росте которого коэффициент расхода α остается постоянной величиной, называется предельным значением критерия Рейнольдса.

При минимальном расходе среды значение Re должно быть больше Re пред.

4.2 Порядок расчета дроссельного устройства

1. Задаются следующие исходные величины:

а) измеряемая среда;

б) параметры среды (давление, температура, состав);

в) максимальный и минимальный расходы среды;

г) допустимая величина потери давления на дроссельном устройстве или перепад давления на диафрагме.

2. По величине максимального расхода определяется внутренний диаметр трубопровода по формуле

, м,

где w - средняя скорость среды в трубопроводе, м/сек.

Значения средней скорости потоков для расчета трубопроводов даны в таблице 4.

Таблица 4

Часто расход газа задается в нормальных кубических метрах в единицу времени (например, м 3 н/сек). В этом случае для перехода к массовому расходу объемный расход следует умножить на плотность газа при нормальных условиях ρ н. Значения ρ н для горючих газов и воздуха приведены в таблице 5.

Таблица 5

Физические параметры горючих газов и воздуха

По подсчитанному значению диаметра выбирается ближайший стандартный по специальным руководствам или же, в случае отсутствия последних, может быть принят из таблицы 7. Для трубопроводов с температурой выше 450°С можно принять для расчета внутренний диаметр такой же, как и для труб с температурой до 450°С.

3. Выбирают расчетную величину расхода, которая соответствует верхнему пределу измерения дифференциального манометра расходомера. В качестве расчетного можно принимать максимальный расход.

4. Определяют значение критерия Рейнольдса для принятого расчетного расхода (Re pac ч) из выражения

,

где f - площадь сечения трубопровода, м 2 .

Таблица 6

Динамический коэффициент вязкости, μ 10 7 Па×сек, воды и водяного пара

Примечание. Над чертой - вода, под чертой - пар.

Таблица 7

Значения стандартных диаметров трубопроводов

Для горючего газа и воздуха динамический коэффициент вязкости приведен в таблице 5, для воды и водяного пара - в таблице 6. При определении численных значений динамического коэффициента вязкости следует применять линейное интерполирование. В первом приближении можно считать, что динамический коэффициент вязкости газов не зависит от давления, а определяется лишь одной температурой.

5. Выбирают максимальный расчетный перепад давления

ΔР = Р 1 -P 2 .

Если задана допустимая потеря давления Р v , то ориентировочно можно принять ΔР = 2Р v . Величина ΔР определяется типом дифманометра-расходомера.

6. Определяют диаметр трубопровода при рабочей температуре t по уравнению

где a 0 - средний коэффициент линейного теплового расширения материала трубопровода; K t - поправочный множитель на тепловое расширение. Значения K t приведены в таблице 8.

Таблица 8

Поправочный множитель K t на тепловое расширение трубопровода и диафрагм

7. Определяют диаметр расточки диафрагмы d в следующей последовательности:

а) подсчитывают значения mα из соотношений

,

.

Величину ε берут из таблицы 9 по подсчитанному значению ΔΡ/P 1 , принимая m = 0,3 (в первом приближении).

Таблица 9

Значения поправочного множителя на расширение среды, ε

б) для найденного значения mα находят величину m.

Для нахождения значения m по известной величине mα строят графическую зависимость mα = f(m) при принятом значении D. Для этого по данным таблицы 10 берут четыре соответствующих значения m и mα и строят график mα = f(m). При определении mα нужно проводить интерполяцию, если диаметр трубопровода отличается от указанного в таблице. Желательно, чтобы из 4 точек две имели значение mα больше и две меньше, чем получилось при расчете по формуле. По построенному графику определяют численное значение m. Величину m рекомендуется определять с числом значащих цифр, соответствующих погрешности порядка 0,1%.

Таблица 10

Зависимость произведения mα от m и D

в) определяют предварительное значение диаметра расточки диафрагмы при температуре +20°С из соотношения

8. Определяют потерю напора Р v в диафрагме при расчетном расходе из соотношения

, Па.

Значение К, являющегося функцией от m, берется из таблицы 11.

9. Производят проверку определения диаметра расточки отверстия диафрагмы d.

Таблица 11

Следует иметь в виду, что коэффициент расхода определяется из соотношения

где α u - исходный коэффициент расхода; K 1 - поправочный множитель, который вводится при значении Re меньше предельного; К 2 - поправочный множитель на относительную шероховатость труб; К 3 - поправочный множитель на неостроту входной кромки.

а) по формуле подсчитывают значение α. Для этого по подсчитанному значению m, пользуясь таблицей 12, определяют α u с точностью не менее третьего знака (применяется интерполирование в промежутке). Затем по таблице 13 определяют произведение К 2 ×К 3 (при этом m и D известны). При расчетном расходе Re должен быть больше Re пред поэтому K 1 =1.

б) определяют точное значение ε по известным значениям m и ΔΡ/P 1 по данным таблицы 9 (при приближенной оценке m принимался равным 0,3).

в) определяют массовый или объемный расход по формулам

, м 3 /сек.

Таблица 12

Значения исходного коэффициента расхода α u и предельные значения критериев Рейнольдса (Rе пред)

Таблица 13

Произведение поправочных множителей K 2 ×K 3 , для нормальных диафрагм

Если полученное значение расхода отличается от расчетной величины расхода в пределах ±0,5%, то расчет выполнен правильно. Если расхождение не превышает ±2%, допускается уточнить диаметр отверстия диафрагмы по уравнениям

где G (Q)- расчетный расход; G*(Q*) - расход, полученный при проверке расточки диафрагмы.

При расхождениях больше 2% расчет выполняется вновь.

10. Определяют наименьший расход, при котором не нужно вводить поправочный множитель К 1 из выражений

или .

Предельное значение Re определяется по таблице 12 по подсчитанному значению m.

4.3 Конструкция расходомерных диафрагм

Для измерения расхода среды получили распространение три вида нормализованных сужающих устройств: расходомерная диафрагма, расходомерное сопло и сопло Вентури, имеющие посредине круглое отверстие. Опытным путем для этих сужающих устройств найдены точные значения коэффициента расхода α, что позволяет применять их без предварительной градуировки.

Нормализованные сужающие устройства могут применяться в трубопроводах диаметром не менее 50 мм при значениях m: 0,05-0,64 - для диафрагм, 0,05-0,65 - для сопл и 0,05-0,6 - для сопл Вентури.

По способу отбора давления к дифманометру расходомерные диафрагмы и сопла делятся на камерные и бескамерные (с точечным отбором, рис. 1). Более совершенными из них являются камерные устройства. Внутренний диаметр корпуса диафрагмы равен (с допускаемым отклонением +1%) диаметру трубопровода D 20 .

В камерной диафрагме давления к дифманометру передаются посредством двух кольцевых уравнительных камер, расположенных в ее корпусе перед и за диском с отверстием, соединенных с полостью трубопровода двумя кольцевыми щелями или группой равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий (не менее четырех с каждой стороны диска). Кольцевая камера перед диском называется плюсовой, а за ним - минусовой. Наличие у диафрагмы кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления. Площадь аb поперечного сечения кольцевой камеры должна составлять не менее половины площади кольцевой щели или группы отверстий, площадь каждого из которых равна 12-16 мм 2 . Толщина h внутренней стенки кольцевой камеры берется не менее двойной ширины кольцевой щели.

Отбор перепада давления в бескамерной диафрагме производится с помощью двух отдельных отверстий в ее корпусе или во фланцах трубопровода перед и за диском. В этом случае измеряемый перепад давления является менее представительным, чем при кольцевых камерах.

Ширина с кольцевой щели и диаметр отдельного отверстия для отбора давления у камерных и бескамерных диафрагм при m £ 0,45 не превышает 0,03 D 20 , а при m >0,45 лежит в пределах 0,01-0,02 D 20 . Одновременно размер с не должен выходить за пределы 1-10 мм.

Толщина Е диска диафрагм не превышает 0,05 D 20 . Отверстие в нем диаметром d 20 является расчетной величиной. Со стороны входа потока оно имеет острую входную кромку под углом 90°, за которой расположена цилиндрическая часть длиной е, составляющей 0,005-0,02 D 20 . При толщине диска Е > 0,02 D 20 цилиндрическая часть отверстия оканчивается на выходе потока коническим расширением под углом φ, равным 30-45°. При m > 0,5 величина е примерно равна 1/3 Е.

Точность измерения расхода при помощи диафрагм зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода α. Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин. При d 20 < 125 мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал от нее отражения.

Допускаемое смещение оси отверстия сужающих устройств относительно оси трубопровода не должно превышать 0,5-1 мм.

Для изготовления проточной части диафрагм и сопл применяются материалы, устойчивые против коррозии и эрозии, т. е. нержавеющая сталь, а в некоторых случаях - латунь или бронза.

На ободе сужающего устройства или на прикрепленной маркировочной пластинке обычно наносятся: обозначение типа устройства и заводской номер; диаметры d 20 и D 20 ; стрелка, указывающая направление потока; марка материала; знаки "+" и "-" соответственно со стороны входа и выхода потока. Кроме того, к сужающему устройству прилагается выпускной аттестат, в котором указываются: наименование и расчетные параметры измеряемой среды; величины, полученные при расчете сужающего устройства (m, α, ε, d 20 и др.); формула, по которой проверялась правильность расчета; основные характеристики сужающего устройства и дифманометра.

Изготовляются следующие нормализованные диафрагмы: камерные типа ДК на условное давление до 10 МПа для трубопроводов диаметром 50-500 мм и бескамерные типа ДБ на давление до 32 МПа для диаметров 50-3000 мм.

На рис. 10 показана бескамерная диафрагма типа ДБ, установленная между фланцами трубопровода.

4.4 Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра

Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра рекомендуется производить в следующей последовательности. Измерительная схема автоматического потенциометра изображена на рис. 11.

Рис. 11. Измерительная схема автоматического потенциометра

В схеме и расчетных формулах приняты следующие обозначения: R 1 -реохорд; R 2 - шунт реохорда, служащий для подгонки сопротивления реохорда к стандартному значению R P = 90, 100, 300 Ом; R ПР - приведенное сопротивление цепи реохорда; R 3 - резистор для установки начального значения шкалы прибора; R 5 - резистор для установки диапазона шкалы прибора; R 4 и R 6 - подгоночные резисторы, R 4 = R 6 = 1Ом; R 9 - медный резистор, служащий для компенсации изменения температуры свободных концов термопары; R 8 , R 11 - резистор в цепи источника питания; λ - нерабочие участки реохорда, R 8 = 790 Ом; t = 20 °С; λ= (0,02. ..0,35); Е(t Н, t 0) - ЭДС термопары при температуре рабочего конца t H (начало шкалы) и расчетной температуре свободных концов t 0 ; Е(t К, t 0) - ЭДС термопары при температуре рабочего конца t К (конец шкалы) и расчетной температуре свободных концов t 0 ; I 1 - номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы, I 1 = 3×10 -3 А; I 2 номинальное значение силы тона в нижней ветви измерительной схемы, I 2 = 2×10 -3 А; R - сопротивление измерительной схемы прибора, R uc = 1000 Ом.

Расчет измерительной схемы производиться без учета подгоночных резисторов R 4 и R 6 .

Приведенное сопротивление цепи реохорда

. (2)

Учитывая, что , определим значение сопротивления резиотора R 5

. (3)

Значение сопротивления резистора R 10 необходимо определять из условия, что падение напряжения на реаисторе R 10 равно ЭДС нормального элемента:

. (4)

Если измерительная схема прибора уравновешена в начале шкалы (точка а), то по закону Кирхгофа получим следующее уравнение:

При равновесии измерительной схемы в конце шкалы можно записать уравнение

Из уравнений (5) и (6) можно получить выражение для определения сопротивлений R 3 и R 7:

; (7)

. (8)

Для определения сопротивления резистора R 9 необходимо записать уравнение (5) для двух значений температуры окружающей среды t H = 0 °С и t Н = 20 °С. При этом изменением тока I 2 пренебрежем:

Разность уравнений (9) и (10) дает:

Учитывая, что сопротивление медного резистора R 9 при изменении температуры окружающей среды будет изменяться в соответствии с зависимостью:

, (12)

где α = 4,26×10 -3 К -1 - температурный коэффициент сопротивления меди.

Из уравнений (11) и (12) получим:

. (13)

В (13) t 1 = 20 °С, величина

представляет собой чувствительность в интервале температур 0...20°С. В реальных условиях для диапазона температур 0...100°С принято считать

, (14)

где - ЭДС термопары при температуре рабочего конца 100 и свободных концов при 0 °С. Сопротивление резистора R 9 необходимо считать для градуировок XK 68 , ХА 68 , ПП 68 . Для градуировок ПP 30/6 68 , РК и PC сопротивление резистора R 9 принимается равным 5 Ом и выполнять из манганина.

Определим сопротивление измерительной схемы прибора относительно точек в-г:

. (15)

Тогда с учетом (15) получим

. (16)

Обычно сопротивление резистора R 8 принимают равным 790 Ом, а сопротивление резистора R 11 определяют из зависимости:

. (17)

Сопротивление подгоночных резисторов R 4 и R 6 принимаются равными 1 Ом, причем на 0,5 Ом следует уменьшить сопротивление резисторов R 3 и R 5 , a оставшиеся 0,5 Ом являются дополнительными. С учетом этого необходимо подкорректировать полученные значения сопротивлений резисторов R 3 и R 5 .

; (18)

. (19)

Сопротивления резисторов измерительной схемы необходимо считать с точностью: R 3 , R 5 , R 9 - ±0,05 Ом; R 10 , R 7 , R 11 - ±0,5 Ом.

4.5 Расчет измерительной схемы автоматического моста

Измерительная схема автоматического моста изображена на рисунке 12.

Рис.12. Измерительная схема автоматического моста

На рисунке и в расчетных формулах приняты следующие обозначения: R 1 - реохорд; R 2 - шунт реохорда, служащий для подгонки сопротивления реохорда к стандартному значению R Р = 90,100, 300 Ом; R ПР - приведея ное сопротивление цепи реохорда; R 3 и R 4 - резисторы для установки начального значения шкалы моста; R 5 и R 6 - резисторы для установки верхнего значения шкалы прибора; R 4 и R 5 - подгоночные резисторы, R 4 = R 5 = 4 Ом (расчет охемы выполняется, если движки резисторов R 4 и R 5 находятся, в среднем положении); R 7 , R 9 , R 10 - резисторы мостовой схемы; R 8 - резистор для ограничения тока в цепи питания; R л - резистор для подгонки сопротивления внешней линии; R t - термометр сопротивления; ~ 6,3В - напряжение источника питания; λ -нерабочие участки реохорда, λ= 0,020...0,035.

При трехпроводной схеме подключения термометра сопротивления, изображенной на рисунке 12, суммарное сопротивление соединительного провода R cn и подгоночного резистора R л равно

, (20)

где R вн - сопротивление внешнее цепи моста, Ом.

Сила тока I 1 , протекающего через термометр сопротивления, должна выбираться по ГОСТ 6651-84 из ряда: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 50,0 мА. При этом изменение сопротивления термометра при 0°С за счет выделяющейся теплоты не должно превышать 0,1%. Сила тока указывается в технических условиях на термометр сопротивления конкретного типа. В технических измерениях обычно используются термометры сопротивления с номинальной статической характеристикой НСХ 50 П, гр 21, 50 М, гр 23, для которых силу тока следует принимать равной 5 или 10 мА.

Для заданных пределов измерения температуры t н и t в по ГОСТ 6651-84 определяем W tв и W t н при W 100 = 1,3910 для платиновых и W 100 = 1,4280 для медных термометров.

Сопротивления термометра, отвечающие начальной t н и конечной t в отметкам шкалы, рассчитываются по формуле

(21)

где R 0 - сопротивление термометра при 0 °С, Ом.

Сопротивление резистора R 7 должно быть таким, чтобы изменение сопротивления термометра при изменении температуры от t н до t в вызвало изменение тока I 1 на величину, не превышающую 10...20%, т.е.

, (22)

где I 1 min и I 1 max - сила тока в цепи термометра при его сопротивлении, отвечающем соответственно конечной R t в и начальной R t н отметкам шкалы моста, мА; η - коэффициент равный 0,8...0,9.

Падение напряжения между точками а и б при сопротивлении термометра, соответствующем начальной и конечной отметкам шкалы моста, равно:

Решение уравнений (22)-(24) позволяет получить формулу для определения сопротивления резистора R 7:

Сумма сопротивлений (R 3 + R 4 /2) принимается при расчете в среднем равной 5 Ом.

В формуле (25) R ПР неизвестно и, так как сопротивление R 7 рассчитывается первым из резисторов мостовой схемы, расчетную формулу упрощают, cчитая

. (26)

Полученное значение R 7 обычно округляют до значения, кратного 10 Ом.

Чтобы найти значение сопротивления резистора R 10 , запишем условие равновеоия измерительной мостовой схемы в любой точке шкалы;

. (27)

После преобразования выражения (27) получим

Чтобы изменение сопротивления линии связи при изменениях температуры окружающей среды не влияло на показания прибора, необходимо так подобрать резисторы схемы, чтобы в последнем уравнении члены, содержащие R л в левой и правой частях, были равны и сократились:

Так как относительная погрешность увеличивается к началу шкалы, целесообразно добиться полной компенсации температурной погрешности при начальном положении движка реохорда (η = 0). Тогда

Учитывая, что наибольшей чувствительностью обладают попарно равноплечие мосты, равенство (29) оказывается удовлетворяющим и этому требованию.

Составим уравнения равновесия измерительной схемы моста при двух значениях сопротивления термометра:

В результате совместного решения уравнений (30) и (31) получим

. (32)

Для определения сопротивления резистора R 9 необходимо подставить полученное значение R ПР в уравнение (30). После преобразований получим следующее квадратное уравнение:

. (34)

Приведенное сопротивление реохорда как сопротивление параллельной цепи равно

, (35)

. (36)

Определим значение тока I 0 в цепи источника питания:

;

. (37)

Зная ток I 0 , можно определить сопротивление резистора R 8:

Для проверки правильности расчета следует проверить значение коэффициента η по формуле

. (39)

Сопротивление резисторов измерительной схемы необходимо считать с точностью: R 3 , R 6 - ±0,05 Ом; R 7 , R 8 , R 9 , R 10 - ±0,5 Ом.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 2.001-70 ЕСКД. Общие положения.

2. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности "Автоултизацкя теплоэнергетических процессов". - Киев: КПИ, 1982.

3. ГОСТ 2.301-68. (СТ. СЭВ 1181-78) ЕСКД. Форматы.

4. ГОСТ 2.302-68. (СТ. СЭВ 118C-78). ЕСКД. Масштабы.

5. ГОСТ 24.302-80. Система технической документации на АСУ. Общие требования к выполнению схем.

6. Госкомитет по науке и технике. Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию АСУТП в отраслях промышленности (ОРММ-2 АСУТП). - М., 1979.

7. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. - М.: Энергия, 1980.

8. ГОСТ 24.206-80. Система технической документации на АСУ. Требования к содержанию документов по техническому обеспечению.

9. СТ СЭВ 1986-79. Обозначения условные графические в схемах. Оборудование энергетическое основное и трубопровода.

10. СТ СЭВ 1178-78. Линии. Основные правила выполнения.

11. ГОСТ 21.404-85. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.

12. ГОСТ 2.304-81. Шрифты чертежные.

13. ГОСТ 2.307-68. Нанесение размеров и предельных отклонений.

14. ГОСТ 2.303-68. Линии.

15. Канарский Б.Д. и др. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. - Д.: Машиностроение, 1976.

16. Глинков Г.М., Маковский В.А., Дотман С.Д. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов: Пособие по курсовому и дипломному проектированию. - М.: Металлургия, 1970.

17. Шипетин Л.И. Техника проектирования систем автоматизации технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1976.

18. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД-50-2/3-80. - М.: Изд-во стандартов, 1982. -318 с.

19. Правила 28-64. Измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диаграммами и соплами. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

20. Отраслевые нормы. Монтаж приборов измерения и средств автоматизации. Т. 3. (Измерительные сужающие устройства). Министерство энергетики и электрификации СССР, 1967.

21. ГОСТ 24.203-80. Система технической документации на АСУ. Требования к содержанию общесистемных документов.

22. ГОСТ 24.301-80. Система технической документации на АСУ. Общие требования к выполнению текстовых документов.

23. Альбом графиков к правилам 28-64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами. - М.: Изд-во стандартов, 1964.

24. Нестеренко А.Д. и др. Справочник по наладке автоматических устройств контроля и регулирования. - Киев: Наукова думка, 1976.

25. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. -II.: Энергия, 1978.

26. Андреев А.А. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. - Л.: Машиностроение, 1973.

27. ГОСТ 2.105-79 (СТ СЭВ 2667-80).

28. ГОСТ 2.501-68. Правила учета и хранения.

29. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации: Номенклатурный каталог. Ч. I. - М.: ЦНИИТЭПцриборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1984. - 171 с.

30. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации: Номенклатурный каталог. Ч. 2. - М.: ЦНИИТЭПцриборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1984. - 155 с.

31. Государственная система промышленных Приборов и средств автоматизации: Номенклатурный каталог. Ч. 3. - М.: ЦНИИТЭПцриборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1984. - 52 с.

32. Приборы, средства автоматизации и вычислительной техники для атомной энергетики: Номенклатурный каталог ГСП. Доп. к Ч. I. - М.: ЦНИИТЭПцриборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1983. - 167 с.

33. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 232 с.

- 114.81 Кб

2 ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.1 Сравнительная характеристика и выбор методов и средств теплотехнических измерений

2.1.1 Измерение температуры

Одним из параметров, который необходимо /5/ не только контролировать, но и сигнализировать максимально допустимое значение является температура. Измерению подлежит температура в автоклаве.

Перечислим основные методы измерения температуры и дадим их краткие характеристики. Для измерения температуры применяются: термометры расширения, манометрические термометры, термоэлектрические термометры, термометры сопротивления и пирометры излучения.

1) Термометры расширения построены на принципе изменения объёма жидкости (жидкостные) или линейных размеров твердых тел (биметаллические и дилатометрические) при изменении температуры. Жидкостные термометры расширения применяются для местных измерений температур в пределах от -150 до +600 0 С. Основные достоинства этих термометров – простота, дешевизна и точность. Эти приборы часто используются в качестве образцовых приборов. Недостатки – невозможность ремонта, отсутствие автоматической записи и возможности передачи показаний на расстояние. Пределы измерения биметаллических и дилатометрических термометров от – 150 до +700 0 С, погрешность 1-2 %. Чаще всего они используются в качестве датчиков для систем автоматического контроля.

2) Манометрические термометры. Принцип действия манометрических термометров /5/ основан на изменении давления жидкости (жидкостные), парожидкостной смеси (конденсационные) или газа (газовые), находящихся в замкнутом объёме, при изменении температуры. Они состоят из чувствительного элемента (термобаллона), соединительного капилляра и вторичного прибора – манометра. Класс точности манометрических термометров 1,6 – 4. Они используются для дистанционного (до 60 метров) измерения температуры в пределах от - 160 до + 600 0 С. Их достоинство – простота конструкции и обслуживания, возможность дистанционного измерения и автоматической записи показаний. Также к достоинствам можно отнести их взрывобезопасность и нечувствительность к внешним магнитным и электрическим полям. Недостатки – невысокая точность, значительная инерционность и сравнительно небольшое расстояние дистанционной передачи показаний.

3) Термометры сопротивлений. Действие термометров сопротивлений основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Термопреобразователи сопротивления: платиновые (ТСП) используются при длительных измерениях в пределах от 0 до +650 0 С; медные (ТСМ) для измерения температур в диапазоне от –200 до +200 0 С.

В качестве вторичных приборов применяются автоматические электронные уравновешенные мосты, с классом точности от 0,25 до 0,5. Термопреобразователи сопротивления в комплекте с автоматическими электронными уравновешенными мостами позволяют измерять и регистрировать температуру с высокой точностью, а также передавать информацию на большие расстояния.

4) Пирометры излучения. Действие пирометров излучения основано на изменении интенсивности нагретых твердых тел при изменении их температуры. Ввиду того что интенсивность теплового излучения резко убывает с уменьшением температуры тел, пирометры используются в основном для измерения температуры от 300 до 6000 0 С и выше. Для измерения температур выше 3000 0 С методы пирометрии являются практически единственными, так как они бесконтактны, т. е. не требуют непосредственного контакта датчика прибора с объектом измерения. Теоретически верхний предел измерения температуры пирометрами излучения неограничен. Погрешности пирометров излучения составляет 0,5 – 2%. Недостатком пирометров излучения является то, что необходимо вводить поправку на степень черноты тела, температура которого измеряется.

5) Термоэлектрический преобразователь. Принцип действия термоэлектрического преобразователя (термопары) основан на термоэлектрическом эффекте: возникновении термо-э.д.с. в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, если места их спаев имеют различную температуру. Наибольшее распространение в качестве первичных измерительных преобразователей таких термометров, в настоящее время получили: платинородий – платиновые (ТПП) преобразователи с пределами измерений от 0 до + 1300 0 С; хромель-копелевые (ТХК) преобразователи с пределами измерений от – 50 до + 600 0 С и хромель-алюмелевые (ТХА) преобразователи с пределами измерений от – 50 до + 1000 0 С. При кратковременных измерениях верхний предел температур для преобразователя ТХК можно повысить на 200 0 С, а для преобразователей ТПП и ТХА на 300 0 С. Для измерения более высоких температур применяют: платинородиевые (ТПР) с верхним пределом – 1800 0 С; вольфрамрениевые (ТВР) – 2500 0 С преобразователи.

В качестве вторичных приборов термоэлектрических термометров применяют милливольтметры и автоматические потенциометры классов точности 0,25–0,5, в которых используется компенсационный метод измерения. Термоэлектрические преобразователи в комплекте с автоматическими потенциометрами позволяют измерять и регистрировать температуру с высокой точностью и передавать показания на большие расстояния.

Ссылаясь на выше приведенные характеристики можно сделать вывод, что для измерения температуры не желательно использовать пирометры излучения. Пирометры предназначены для измерения высоких температур, а в данном процессе необходимо измерять сравнительно невысокую температуру. Поэтому в данном случае наиболее подходящими являются термометры сопротивления. Для измерения температуры в автоклаве будем использовать термометр сопротивления типа ТСМ /6/, диапазон измерения температуры которого от –200 до +200 0 С. Дадим основные характеристики выбранного термометра сопротивления.

Назначение: термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран 203 и ТСМ Метран 204 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры. Количество чувствительных элементов: 1, 2.

НСХ: 50М – для ТСМ Метран 203; 100М – для ТСМ Метран 204.

Класс допуска: В или С. Диапазон измеряемых температур: -50...150°С (для класса допуска В), -50...180°С (для класса допуска С).

Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65 по ГОСТ 14254.

Масса: от 0,2 до 1,3 кг в зависимости от длины монтажной части.

Климатическое исполнение: У1.1 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -45° до 60°С; Т3 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -10°С до 45°С с относительной влажностью до 98% при температуре 35°С.

В качестве вторичного прибора будем использовать /10/ измеритель-регулятор технологический Метран-950, диапазон измерений от -50 до 200 о С. Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерительного канала ±0,2%, канала преобразования ±0,4%

2.1.2 Измерение давления

В зависимости от измеряемой величины приборы для измерения давления делят на: манометры (для измерения средних и больших избыточных давлений); вакуумметры (для измерения средних и больших разряжений); мановакуумметры; напоромеры (для измерения малых (до 5000 Па) избыточных давлений); тягомеры (для измерения малых (до сотен Па) разряжений); тягонапоромеры; дифманометры (для измерения разности давлений); барометры (для измерения атмосферного давления).

По принципу действия средства измерений давления подразделяют на жидкостные, пружинные, поршневые, электрические и радиоактивные.

В жидкостных приборах измеряемое давление или разряжение уравновешивается давлением столба жидкости (ртуть, вода, спирт и др.). Существует несколько видов жидкостных приборов отличающихся друг от друга конструкцией. Они используются при поверочных, наладочных и научно–исследовательских работах. Разновидностями жидкостных приборов являются поплавковый, колокольный и кольцевой манометры. Современные жидкостные манометры имеют пределы измерений от 0,1 Па до 0,25 МПа и классы точности от 0,5 до 1,5.

В пружинных приборах измеряемое давление или разряжение уравновешивается силой упругого элемента (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т.д.), деформация которых, пропорциональная давлению, передается посредством рычагов на стрелку или перо прибора. При снятии давления, чувствительный элемент вследствие упругой деформации возвращается в первоначальное положение. Эти манометры изготавливаются на давление до 1600 МПа, классов точности от 0,6 до 2,0. Благодаря простоте и надежности конструкции, малым габаритам, высокой точности и широким пределом измерений они нашли широкое применение.

В поршневых манометрах, измеряемое давление определяется по величине нагрузки, действующей на поршень определенной площади, перемещаемый в заполненном маслом цилиндре. Поршневые манометры имеют высокие классы точности 0,02; 0,05 и 0,2, и широкий диапазон измерения от 0,1 МПа до 0,25 ГПа, поэтому они обычно применяются для поверки остальных видов манометров.

Действие электрических приборов для измерения давления основано на изменении электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность) некоторых материалов при воздействии на них давления.

В радиоактивных приборах измеряемое давление определяется изменением степени ионизации, производимой излучением и рекомбинацией ионов.

Две последние группы приборов применяются для измерения быстроизменяющихся давлений, очень высоких давлений. Достоинство: малая инерционность, возможность размещения в труднодоступных местах и достаточно малая погрешность (2 %), недостаток: зависимость от изменения температуры.

Таким образом, в данном процессе целесообразно использовать малогабаритный датчик давления Метран-55. Данный датчик /7/ имеет диапазон измеряемых давлений: минимальный 0-0,06 МПа и максимальный 0-100МПа. Обеспечивает требуемую точность 0,25%. Датчик имеет взрывозащищенное исполнение, степень защиты от воздействия пыли и воды IP55. Выходной сигнал унифицирован – 4 – 20 мА. Датчик имеет следующие преимущества: диапазон перенастройки 10: 1, непрерывная самодиагностика, встроенный фильтр радиопомех, микропроцессорная электроника, возможность простой и удобной настройки параметров двумя кнопками.

Датчик состоит из преобразователя давления, измерительного блока и электронного преобразователя.

Измеряемое давление подаётся в рабочую полость датчика и воздействует непосредственно на измерительную мембрану тензопреобразователя, вызывая её прогиб.

Чувствительный элемент – пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, соединённая с металлической пластиной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Датчик имеет два режима работы:

Режим измерения давления;

Режим установки и контроля параметров измерения.

В качестве вторичного прибора используем «Диск-250ДД» измеряющий, регистрирующий и сигнализирующий об отклонении давления от заданного значения. Выходной унифицированный сигнал 0-5мА, 4-20мА.

2.1.3 Измерение расхода

К основным типам расходомеров относятся: расходомеры переменного перепада давления, расходомеры постоянного перепада давления, расходомеры скоростного напора, электромагнитные (индукционные) расходомеры, вихреакустические.

1) Расходомеры переменного перепада давления /5/ широко распространены в химической промышленности, так как обеспечивают возможность работы в широком диапазоне расхода, измеряют расход жидкостей, газов и паров при различных температурах и давлениях, относительно высокая точность измерения. При измерении расхода этим методом необходимо следующее: вещество, расход которого измеряем, должно занимать все сечение трубопровода и сужающего устройства, поток в трубопроводе должен быть установившимся, фазовое состояние не должно изменяться при прохождении вещества через сужающее устройство. Приборы этого типа не могут использоваться для измерения расхода вязких жидкостей. В качестве сужающих устройств используются диафрагмы, сопла и сопла Вентури. Диафрагма представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы отверстие в диске было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода. При прохождении потока через сужающее устройство создается перепад давления, по которому можно судить о расходе. Перепад давления зависит от скорости потока, давления среды, плотности вещества.

Краткое описание

Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. По технико-экономическим показателям он значительно превосходит глиняный кирпич. На его производство затрачивается 15…18 часов, в то время как на производство глиняного кирпича - 5…6 дней и больше. В два раза снижаются трудоемкость и расход топлива, а стоимость - на 15…40%.

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….... 6
1. Анализ технологического процесса ……………………………………….… 7
1.1 Физико-химические процессы производства силикатного кирпича…7
1.1.1 Физико-химические процессы гашения извести …..……….. ...7
1.1.2 Процессы автоклавной обработки ………………….…………. 8
1.1.3 Процессы твердения силикатного кирпича …………………...10
1.2 Описание технологического процесса производства силикатного кирпича ……………………………………………………………………….... 12
1.3 Основное оборудование производства ………………………..…….. 13
1.3.1 Силос ……………………………………………………………..13
1.3.2 Шаровая мельница ……………………………………………....14
1.3.3 Пресс ……………………………………………………………...15
1.3.4 Автоклав ………………………………………………………… 15
1.4 Выбор и обоснование параметров нормального технологического
режима …………………………………………………….……………………. 16
2. Выбор методов и средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика ………………………..………………………. 18
2.1 Сравнительная характеристика и выбор методов и средств теплотехнических измерений …………………………………………………. 18
2.1.1 Измерение температуры ……………………………………….. 18
2.1.2 Измерение давления..………………………………………...… 21
2.1.3 Измерение расхода …………..…………………………………. 24
2.1.4 Измерение уровня ……………………………………………… 27
2.1.5 Измерение влажности ………………………………………….. 31
2.1.6 Измерение веса …………………………………………………. 34
2.1.7 Датчики положения ……………………………………………..35
3. Описание схемы автоматического контроля технологических параметров ……………………………………………………………………... 39
4. Расчет измерительного устройства и определение его основных
характеристик …………………………………………………………………...42
5. Монтаж системы контроля на объекте измерения …………………………44
Заключение ………………………………………………………………………45
Список литературы …………………………………………………………

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

7.5. Индукционные и ультразвуковые расходомеры.

Рассмотренные выше методы измерения количества и расхода жидкости, пара и газа (воздуха) характеризуются тем, что чувствительный элемент приборов находится непосредственно в измеряемой среде, т. е. подвергается механическому и химическому ее воздействию и вызывает непроизводительную потерю давления потока. Непрерывное воздействие измеряемой среды на чувствительный элемент расходомера оказывает с течением времени отрицательное влияние на точность показаний, надежность действия и срок службы прибора.

Для измерения расхода химически агрессивных (кислоты, щелочи), абразивных (пульпы) и других жидкостей, разрушающе действующих на материал соприкасающихся с ними частей расходомера, описанные методы и приборы вообще непригодны.

Существует ряд приборов для измерения расхода, чувствительный элемент которых не имеет непосредственного контакта с измеряемым веществом, что позволяет применять их при агрессивных средах. К числу таких приборов относятся индукционные и ультразвуковые расходомеры.

8. Приборы для измерения количества вещества.

Наиболее точным и распространенным способом измерения количества твердого топлива является взвешивание. Основным прибором, применяемым для этой цели, являются рычажные (коромысловые) весы, определяющие массу взвешиваемого топлива путем сравнения ее с массой калиброванных грузов (гирь).

Типы рычажных весов

Существуют два вида рычажных весов: ручные и автоматические, при этом ручные весы разделяются на гирные, шкальные, циферблатные и смешанные.

9. Определения уровня.

Уровнемеры.

В современных мощных барабанных паровых котлах имеется весьма ограниченный водяной запас (количество воды в пространстве между предельными положениями уровня в барабане), вследствие чего при прекращении питания котла водой уровень в нем может опуститься за нижнюю предельную отметку через 1--2 мин. Отсюда видно, какое большое значение имеет контроль уровня воды в барабане.

Обычно в паровых котлах для наблюдения за уровнем воды применяются указательные стекла, являющиеся частью их арматуры. Крупные котлы ввиду значительной их высоты оснащаются также уровнемерами, устанавливаемыми в пунктах управления работой агрегатов.

Указатели уровня жидкости в резервуарах.

Наиболее простым устройством для измерения уровня жидкости в резервуаре является указательное стекло. Однако при высоком или низком расположении резервуара относительно места наблюдения пользоваться указательным стеклом затруднительно. В таких случаях применяются специальные указатели уровня.

10. Приборы для контроля состава дымовых газов и качества питательной воды, пара и конденсата.

10.1. Контроль состава дымовых газов

На экономичность работы котлоагрегата основное влияние оказывают потери тепла из-за химической неполноты сгорания топлива и с уходящими газами. Размеры этих потерь зависят от расхода воздуха, подводимого в топку котла.

Уменьшение подачи воздуха приводит к возрастанию потерь от химической неполноты сгорания вследствие недостатка кислорода. Каждое топливо для своего сгорания нуждается в определенном количестве воздуха, причем это количество тем больше, чем выше содержание в топливе горючих частей -- углерода и водорода. При полном сгорании углерода образуется двуокись углерода, а при сгорании водорода -- водяной пар. Неполное сгорание углерода связано, с образованием окиси углерода и уменьшением выделения тепла почти в 3 раза.

Увеличение расхода подводимого в топку воздуха вызывает возрастание потери с уходящими газами, так как на нагрев добавочного воздуха бесполезно затрачивается часть тепла. Кроме того, чрезмерная подача воздуха приводит к понижению температуры в топке, что связано с ухудшением условий теплообмена.

Для каждого частного случая, характеризуемого типом котлоагрегата, его нагрузкой и родом сжигаемого топлива, существует экономически наивыгоднейшее соотношение между расходами топлива и воздуха, потребного для сгорания. При этом оптимальном расходе воздуха суммарная потеря тепла от химической неполноты сгорания и с уходящими газами составляет наименьшую величину.

Поддержание оптимального режима работы топки котла требует непрерывного контроля количественного состава дымовых газов, причем наиболее важным является определение содержания в них кислорода или двуокиси углерода, характеризующих достигнутое соотношение между расходами топлива и воздуха.

Приборы для количественного анализа газов называются газоанализаторами. Для определения состава дымовых газов в прибор подается проба газа, отобранная из газохода котла. Содержание в ней отдельных компонентов измеряется газоанализатором объемных единицах, выраженных в процентах общего объема газовой смеси.

При полном сгорании топлива дымовые газы содержат азот (N 2), кислород (О 2), двуокись углерода (СО 2), водяной пар (Н 2 О) и в случае содержания в топливе горючей серы (S) двуокись серы (SО 2). При неполном сгорании в дымовых газах дополнительно появляются горючие газы: окись углерода (СО), водород (Н 2) и метан (СН 4).

Классификация газоанализаторов

Существуют

- ручные;

- автоматические газоанализаторы.

Первые служат для контрольных и лабораторных измерений, а вторые -- для непрерывного анализа газов в промышленных установках.

Ручные газоанализаторы являются переносными контрольными и лабораторными приборами. Благодаря большой точности измерения ими широко пользуются при испытаниях и наладке работы котлоагрегатов, а также для поверки автоматических газоанализаторов.

Автоматические газоанализаторы представляют собой технические приборы. Они выполняются показывающими и самопишущими и имеют дистанционную передачу показаний.

По принципу действия, применяемые на электростанциях газоанализаторы делятся на химические, хроматографические, магнитные и электрические.

Шкалы газоанализаторов градуируются в процентах объемного содержания отдельных компонентов в газовой смеси.

К ручным газоанализаторам относятся переносные химические и хроматографические приборы. Наибольшее применение получили химические газоанализаторы как весьма точные, простые и надежные устройства. В последнее время дли лабораторных измерений во многих отраслях начали использовать хроматографические газоанализаторы, применение которых перспективно и для электростанций. Химические газоанализаторы по своему назначению разделяются на газоанализаторы для сокращенного и полного (общего) анализа газа. Из них особенно широко применяются газоанализаторы для сокращенного анализа.

Химические газоанализаторы производят определение отдельных компонентов газовой смеси путем избирательного поглощения (абсорбции) их соответствующими химическими реактивами. Уменьшение при этом объема газовой смеси характеризует содержание в ней искомого компонента.

10.2. Методы определения качества воды и пара.

Существенное влияние на работу тепловой электростанции оказывает качество потребляемой котлами питательной воды, характеризуемое ее солесодержанием, жесткостью, содержанием растворенного кислорода, концентрацией водородных ионов и рядом других факторов, вызывающих в котлоагрегатах накипеобразование, выпадение шлама и коррозию металла.

Производимый котлами насыщенный пар, несмотря на наличие сепарационных устройств, всегда; содержит некоторое количество влаги. Влажность пара ухудшает его качество, так как вместе с водой уносятся содержащиеся в ней соли, отложение которых на отдельных участках парового тракта вызывает пережог труб пароперегревателей, заедание регулирующих клапанов турбин, понижение мощности и экономичности работы турбоагрегатов вследствие заноса лопаток турбин и т. п.

Для обеспечения надежной и эффективной, работы оборудования электростанции необходим непрерывный контроль качества пара, конденсата и питательной воды. В эксплуатации для этой цели Применяется ряд постоянно действующих измерительных приборов, а именно:

Для определения солесодержания пара, котловой и питательной воды -- солемеры,

- жесткости воды -- жесткомеры,

- концентрации в воде водородных ионов -- концентратомеры (рН-метры).

Определение солесодержания отобранной пробы пара (конденсата) или воды в химической лаборатории электростанции посредством выпаривания 3--5 . л воды с целью получения сухого остатка не может служить в качестве метода эксплуатационного контроля, так как оно отнимает слишком много времени (продолжительность анализа до 2 суток). Трудоемким является также определение лабораторным путем содержания растворенного в воде кислорода и других веществ.

Точность определения солесодержания насыщенного пара, поступающего из котла в пароперегреватель, в сильной степени зависит от метода отбора средней пробы, которая должна наиболее полно характеризовать качество проходящего по трубопроводу пара. Последний имеет неравномерное распределение скоростей и влажности по сечению трубы. Поэтому пароотборное устройство должно производить отбор пробы по всему диаметру паропровода.

Для отбора проб пара применяются пароотборные трубки (зонды) с рядом отверстий по образующей, устанавливаемые горизонтально на прямых вертикальных участках паропровода с нисходящим потоком пара. В виде исключения допускается установка пароотборной трубки на вертикальных участках с восходящим потоком.

На правильность отбора средней пробы оказывают влияние не.только способ установки пароотборной трубки, но и ее устройство, а также размеры паропровода.

Солемеры.

Автоматическое определение солесодержания пара (конденсата) и питательной воды производится кондуктометрическим методом, т.е. путем измерения их электропроводимости.

Электропроводимостью раствора (электролита) называется величина, обратная его электрическому сопротивлению, выражаемая в Ом -1 .

Для определения жесткости воды находит применение фотоколориметрический метод анализа, основанный на измерении силы света, поглощаемого окрашенным раствором. При условии монохроматичности поглощаемого света концентрация растворенных в воде веществ характеризуется ее оптической плотностью Д которая согласно закону Ламберта-Бера равна логарифму отношения сил света до и после поглощения раствором или пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора. Построенные на фотоколориметрическом методе измерения жесткомеры имеют сравнительно простое устройство, обладают высокой чувствительностью и позволяют измерять небольшие концентрации растворенных в воде солей жесткости. В качестве чувствительного элемента прибора, преобразующего световую энергию в электрическую, служит фоторезистор или фотоэлемент. В жесткомерах обычно используется дифференциальная схема фотоколориметрирования, при которой оптическая плотность исследуемой воды сравнивается с оптической плотностью раствора точно известной концентрации, и на основании предварительной градуировки прибора определяется искомая жесткость воды.

Построенные на фотоколориметрическом методе измерения жесткомеры имеют сравнительно простое устройство, обладают высокой чувствительностью и позволяют измерять небольшие концентрации растворенных в воде солей жесткости. В качестве чувствительного элемента прибора, преобразующего световую энергию в электрическую, служит фоторезистор или фотоэлемент. В жесткомерах обычно используется дифференциальная схема фотоколориметрирования, при которой оптическая плотность исследуемой воды сравнивается с оптической плотностью раствора точно известной концентрации, и на основании предварительной градуировки прибора определяется искомая жесткость воды.

Кислородомеры .

Степень растворимости любого газа в воде зависит от парциального давления его в находящейся над водой газовой среде независимо от присутствия в этой среде других газов. Следовательно, если над поверхностью воды, содержащей растворенный кислород, будет находиться свободная от него газовая атмосфера, то кислород будет выделяться из воды до тех пор, пока не наступит состояние равновесия между концентрациями О 2 в газовой среде и воде. Отсюда чем больше О 2 будет содержаться в воде, тем большее его количество выделится в окружающую газовую среду. Наоборот, при уменьшении концентрации О 2 в воде часть его, ранее выделившаяся, будет вновь поглощаться водой до наступления нового равновесия.

Тема: Вычисление погрешностей измерений и класса точности прибора

1. Общие сведения о точности и погрешностях измерения.

2. Оценка и учет погрешностей.

3. Метрологические характеристики средств измерения.

Литература: С. 13-56.

1. При измерении любой величины, как бы тщательно мы ни производили измерение, не представляется возможным получить свободный от искажения результат. Причины этих искажений могут быть различны. Искажения могут быть вызваны несовершенством применяемых методов измерения, средств измерений, непостоянством условий измерения и рядом других причин. Искажения, которые получаются при всяком измерении, обусловливают погрешность измерения -- отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность измерения может быть выражена в единицах измеряемой величины, т. е. в виде абсолютной погрешности , которая представляет собой разность между значением, полученным при измерении, и истинным значением измеряемой величины. Погрешность измерения может быть выражена также в виде относительной погрешности измерения, представляющей собой отношение к истинному значению измеряемой величины. Строго говоря, истинное значение измеряемой величины всегда остается неизвестным, можно найти лишь приближенную оценку погрешности измерения.

Погрешность результата измерения дает представление о том, какие цифры в числовом значении величины, полученном в результате измерения, являются сомнительными. Округлять числовое значение результата измерения необходимо в соответствии с числовым разрядом значащей цифры погрешности, т. е. числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности. При округлении рекомендуется пользоваться правилами приближенных вычислений.

Погрешности измерения в зависимости от характера причин, вызывающих их появление, принято разделять на случайные, систематические и грубые.

Под случайной погрешностью понимают погрешность измерения, изменяющуюся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Они вызываются причинами, которые не могут быть определены при измерении и на которые нельзя оказать влияния. Присутствие случайных погрешностей можно обнаружить лишь при повторении измерений одной и той же величины с одинаковой тщательностью. Если при повторении измерений получаются одинаковые числовые значения, то это указывает не на отсутствие случайных погрешностей, а на недостаточную точность и чувствительность метода или средства измерений.

Случайные погрешности измерений непостоянны по значению и по знаку . Они не могут быть определены в отдельности и вызывают неточность результата измерения. Однако с помощью теории вероятностей и методов статистики случайные погрешности измерений могут быть количественно определены и охарактеризованы в их совокупности, причем тем надежнее, чем больше число проведенных наблюдений.

Под систематической погрешностью понимают погрешность измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при повторных измерениях одной и той же величины. Если систематические погрешности известны, т. е. имеют определенное значение и определенный знак, они могут быть исключены путем внесения поправок.

Поправкой называют значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности. Отметим, что поправку, вводимую в показания измерительного прибора, называют поправкой к показанию прибора; поправку, прибавляемую к номинальному значению меры, называют поправкой к значению меры. В некоторых случаях пользуются поправочным множителем, под последним понимают число, на которое умножают результат измерения с целью исключения систематической погрешности. Обычно различают следующие разновидности систематических погрешностей: инструментальные, метода измерений, субъективные, установки, методические.

Под инструментальными погрешностями понимают погрешности измерения, зависящие от погрешностей применяемых средств измерений. При применении средств измерений повышенной точности инструментальные погрешности, вызываемые несовершенством средств измерений, могут быть исключены путем введения поправок. Инструментальные погрешности технических средств измерений не могут быть исключены, так как эти средства измерений при их поверке поправками не снабжаются.

Под погрешностью метода измерений понимают погрешность, происходящую от несовершенства метода измерений. Она возникает сравнительно часто при применении новых методов, а также при применении аппроксимирующих уравнений, представляющих иногда неточное приближение к действительной зависимости величин друг от друга. Погрешность метода измерений должна учитываться при оценке погрешности средства измерений и, в частности, измерительной установки, а иногда и погрешности результата измерений.

Субъективные погрешности (имеющие место при неавтоматических измерениях) вызываются индивидуальными особенностями наблюдателя, например запаздывание или опережение в регистрации момента какого-либо сигнала, неправильная интерполяция при отсчитывании показаний в пределах одного деления шкалы, от параллакса и т. п. Под погрешностью от параллакса понимают составляющую погрешности отсчитывания, происходящую вследствие визирования стрелки, расположенной на некотором расстоянии от поверхности шкалы, в направлении, не перпендикулярном поверхности шкалы.

Погрешности установки возникают вследствие неправильной установки стрелки измерительного прибора на начальную отметку шкалы или небрежной установки средства измерений, например не по отвесу или уровню и т. п.

Методические погрешности измерений представляют собой такие погрешности, которые определяются условиями (или методикой) измерения величины (давления, температуры и т. д. данного объекта) и не зависят от точности применяемых средств измерений. Методическая погрешность может быть вызвана, например, добавочным давлением столба жидкости в соединительной линии, если прибор, измеряющий давление, будет установлен ниже или выше места отбора давления, а при измерении температуры термоэлектрическим термометром в комплекте с измерительным прибором.

При выполнении измерений, особенно точных, необходимо иметь в виду, что систематические погрешности могут значительно исказить результаты измерения. Поэтому прежде чем приступить к измерению, необходимо выяснить все возможные источники систематических погрешностей и принять меры к их исключению или определению. Однако дать исчерпывающие правила для отыскания и исключения систематических погрешностей практически невозможно, так как слишком разнообразны приемы измерения различных величин. Кроме того, при неавтоматических измерениях многое зависит от знаний и опыта экспериментатора. Ниже приведем некоторые общие приемы исключения и выявления систематических погрешностей. Для выявления возможных изменений инструментальных погрешностей вследствие тех или иных неисправностей применяемых средств измерений или их износа и других причин все они должны подвергаться регулярной поверке.

Для исключения погрешностей установки как при точных, так и при технических измерениях необходима тщательная и правильная установка средств измерений. Если же причиной погрешности являются внешние возмущения (температура, движение воздуха, вибрация и т. п.), то их влияние должно быть устранено или учтено.

Под грубой погрешностью измерения понимается погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях.

При измерении переменной во времени величины результат измерения может оказаться искаженным помимо погрешностей, рассмотренных выше, погрешностью еще одного вида, возникающей только в динамическом режиме и получившей вследствие этого наименование динамической погрешности средства измерений. При измерении переменной во времени величины динамическая погрешность может возникнуть вследствие неправильного выбора средства измерений или несоответствия измерительного прибора условиям измерения. При выборе средства измерений необходимо знать динамические свойства его, а также закон изменения измеряемой величины.

2. Оценка и учет погрешностей при точных измерениях

При выполнении точных измерений пользуются средствами измерений повышенной точности, а вместе с тем применяют и более совершенные методы измерения. Однако, несмотря на это, вследствие неизбежного наличия во всяком измерении случайных погрешностей истинное значение измеряемой величины остается неизвестным и вместо него мы принимаем некоторое среднее арифметическое значение, относительно которого при большом числе измерений, как показывает теория вероятностей и математическая статистика, у нас есть обоснованная уверенность считать, что оно является наилучшим приближением к истинному значению.

Обычно, кроме случайных погрешностей, на точность измерения могут влиять систематические погрешности. Измерения должны проводиться так, чтобы систематических погрешностей не было. В дальнейшем при применении предложений и выводов, вытекающих из теории погрешностей, и обработке результатов наблюдения будем полагать, что ряды измерений не содержат систематических погрешностей, а также из них исключены грубые погрешности.

Способы числового выражения погрешностей средств измерений.

Абсолютная погрешность измерительного прибора определяется разностью между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины. Если? -- абсолютная погрешность, х -- показание прибора, х А -- действительное значение измеряемой величины, то

? = х-х А .

Абсолютная погрешность меры равна разности между номинальным значением меры и действительным значением воспроизводимой ею величины и определяется аналогичной формулой.

Абсолютная погрешность измерительного преобразователя по входу -- разность между значением величины на входе преобразователя, определяемым по действительному значению величины на его выходе с помощью градуировочной характеристики, приписанной преобразователю, и действительным значением величины на входе преобразователя.

Абсолютная погрешность измерительного преобразователя по выходу -- разность между действительным значением величины на выходе преобразователя, отображающей измеряемую величину, и значением величины на выходе, определяемым по действительному значению величины на входе с помощью градуировочной характеристики, приписанной преобразователю.

При оценке качества мер и измерительных приборов иногда применяют относительные погрешности , выражаемые в долях (или процентах) действительного значения измеряемой величины:

Относительную погрешность можно выразить также в долях (или процентах) номинального значения меры или показания прибора.

Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей средств измерений для каждого из классов точности устанавливаются в виде абсолютных или приведенных погрешностей. Основная и дополнительные погрешности выражаются одним и тем же способом.

Абсолютная погрешность выражается:

1)одним значением

где?-- предел допускаемой абсолютной погрешности; а -- постоянное число;

2)в виде зависимости предела допускаемой погрешности от номинального значения, показания или сигнала х, выраженной двухчленной формулой

где b -- постоянное число;

3) в виде таблицы пределов допускаемых погрешностей для разных номинальных значений, показаний или сигналов.

Приведенная погрешность определяется формулой

Поправка. Под поправкой понимают значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности.

Поправку, прибавляемую к номинальному значению меры, называют поправкой к значению мер ; поправку, вводимую в показания измерительного прибора, называют поправкой к показанию прибора . Поправка, вводимая в показания прибора х п , дает возможность получить действительное значение измеряемой величины х л .

Если с--поправка, выраженная в единицах измеряемой величины, то согласно определению

т. е. поправка равна абсолютной погрешности измерительного прибора, взятой с обратным знаком.

В некоторых случаях для исключения систематической погрешности пользуются поправочным множителем, представляющим собой число, на которое умножают результат измерения.

При поверке средств измерений поправками снабжаются только образцовые средства измерений, а также рабочие средства измерений повышенной точности. Промышленные (технические) средства измерений при их поверке поправками не снабжаются, так как они предназначены для применения без поправок. Если в результате поверки промышленных средств измерений будет установлено, что их погрешности не выходят за пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей, то они признаются годными к применению.

3. Основные сведения о метрологических характеристиках средств измерений.

При оценке качества и свойств средств измерений большое значение имеет знание их метрологических характеристик, позволяющих выполнить оценку погрешностей при работе как в статическом, так и динамическом режиме.

Класс точности и допускаемые погрешности. Класс точности средств измерений является обобщенной их характеристикой, определяемой пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность. Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Следует иметь в виду, что класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения.

Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей средств измерений для каждого из классов точности устанавливаются в виде абсолютных и приведенных погрешностей.

Средствам измерений, пределы допускаемых погрешностей которых выражаются в единицах измеряемой величины, присваиваются классы точности, обозначаемые порядковыми номерами, причем средствам измерений с большим значением допускаемых погрешностей устанавливаются классы большего порядкового номера. В этом случае обозначение класса точности средства измерений не связано со значением предела допускаемой погрешности, т. е. носит условный характер.

Средствам измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых задаются в виде приведенных (относительных) погрешностей, присваивают классы точности, выбираемые из ряда (ГОСТ 13600-68):

К = (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0) * 10 n ; n =1; 0; -1; -2...

Конкретные классы точности устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Чем меньше число, обозначающее класс точности средства измерений, тем меньше пределы допускаемой основной погрешности. Классы точности средств измерения, нормируемых по приведенным погрешностям, имеют связь с конкретным значением предела погрешности.

Средства измерений с двумя или более диапазонами (или шкалами) могут иметь два или более классов точности.

Основной погрешностью средства измерений называется погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях. Под пределом допускаемой основной погрешности понимают наибольшую (без учета знака) основную погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Эту погрешность для краткости часто называют допускаемой основной погрешностью.

Под нормальными условиями применения средств измерений понимаются условия, при которых влияющие величины (температура окружающего воздуха, барометрическое давление, влажность, напряжение питания, частота тока и т. д.) имеют нормальные значения или находятся в пределах нормальной области значений. Для средств измерений нормальными условиями применения является также определенное пространственное их положение, отсутствие вибрации, внешнего электрического и магнитного поля, кроме земного магнитного поля.

В качестве нормальных значений или нормальной области значений влияющих величин принимают, например, температуру окружающего воздуха 20±5°С (или 20±2°С); барометрическое давление 760±25 мм рт. ст. (101,325±3,3 кПа); напряжение питания 220 В с частотой 50 Гц и т. д. Приведенные в качестве примера нормальные значения или нормальные области значений влияющих величин не для всех средств измерений обязательны. В каждом отдельном случае нормальные значения или нормальные области значений влияющих величин устанавливаются в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида, при которых значение допускаемой основной погрешности не превышает установленных пределов.

Указанные нормальные условия применения средств измерений обычно не являются рабочими условиями их применения. Поэтому для каждого вида средств измерений в стандартах или технических условиях устанавливают расширенную область значений влияющей величины, в пределах которой значение дополнительной погрешности (изменение показаний для измерительных приборов) не должно превышать установленных пределов.

В качестве расширенной области значений влияющих величин принимают, например, температуру окружающего воздуха от 5 до 50°С (или от I--50 до +50°С), относительную влажность воздуха от 30 до 80% (или от 30 до 98%), напряжение питания от 187 до 242 В и т. д. В некоторых случаях при нормировании пределов допускаемых дополнительных погрешностей средств измерений дается функциональная зависимость допускаемой дополнительной погрешности от изменения влияющей величины.

Под изменением показаний прибора (дополнительной погрешностью меры, преобразователя по входу или выходу) понимается изменение погрешности прибора (меры, преобразователя) вследствие изменения ее действительного значения, вызванное отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом за пределы нормальной области значений.

Под пределом допускаемой дополнительной погрешности (изменением показаний) понимается наибольшая (без учета знака) дополнительная погрешность (изменение показаний), вызываемая изменением влияющей величины в пределах расширенной области, при которой средство измерений может быть признано годным и допущено к применению.

Необходимо отметить, что терминам основная и дополнительная погрешности соответствуют фактические погрешности средств измерений, имеющие место при данных условиях.

Отметим также, что терминам пределы допускаемой дополнительной (или соответственно основной) погрешности соответствуют граничные погрешности, в пределах которых средства измерений по техническим требованиям могут считаться годными и быть допущены к применению. Все пределы допускаемых погрешностей устанавливаются для значений измеряемых величин, лежащих в пределах диапазона измерений прибора, а для измерительных преобразователей I-- в пределах диапазона преобразования.

Следует также отметить, что в рабочих условиях могут иметь место внешние явления, воздействие которых не выражается в непосредственном влиянии на показания прибора или выходной сигнал преобразователя, но они могут явиться причиной порчи и нарушения действия измерительного блока, механизма, преобразователя и т. п., например на приборы и преобразователи могут воздействовать агрессивные газы, пыль, вода и т. д. От воздействия этих факторов приборы и преобразователи защищают с помощью защитных корпусов, чехлов и т. д.

Кроме того, на средства измерений могут воздействовать внешние механические силы (вибрация, тряска и удары), которые могут привести к искажению показаний приборов и невозможности осуществления отсчета во время этих воздействий. Более сильные воздействия могут вызвать порчу или даже разрушение прибора и преобразователя. Измерительные приборы и преобразователи, предназначенные для работы в условиях механических воздействий, различных по интенсивности и другим характеристикам, защищают специальными устройствами от разрушающего действия или усиливают их прочность.

В зависимости от степени защищенности от внешних воздействий и устойчивости к ним приборы и преобразователи подразделяются (ГОСТ 2405-63) на обыкновенные, виброустойчивые, пылезащищенные, брызгозащищенные, герметические, газозащищенные, взрывозащищенные и т. д. Это дает возможность выбирать средства измерений применительно к рабочим условиям.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие измерения в теплотехнике. Числовое значение измеряемой величины. Прямые и косвенные измерения, их методы и средства. Виды погрешностей измерений. Принцип действия стеклянных жидкостных термометров. Измерение уровня жидкостей, типы уровнемеров.

курс лекций , добавлен 18.04.2013


Структурно-классификационная модель единиц, видов и средств измерений. Виды погрешностей, их оценка и обработка в Microsoft Excel. Определение класса точности маршрутизатора, магнитоэлектрического прибора, инфракрасного термометра, портативных весов.

курсовая работа , добавлен 06.04.2015


Понятие о физической величине как одно из общих в физике и метрологии. Единицы измерения физических величин. Нижний и верхний пределы измерений. Возможности и методы измерения физических величин. Реактивный, тензорезистивный и терморезистивный методы.

контрольная работа , добавлен 18.11.2013


Средства обеспечения единства измерений, исторические аспекты метрологии. Измерения механических величин. Определение вязкости, характеристика и внутреннее устройство приборов для ее измерения. Проведение контроля температуры и ее влияние на вязкость.

курсовая работа , добавлен 12.12.2010


Критерии грубых погрешностей. Интервальная оценка среднего квадратического отклонения. Обработка результатов косвенных и прямых видов измерений. Методика расчёта статистических характеристик погрешностей системы измерений. Определение класса точности.

курсовая работа , добавлен 17.05.2015


Суть физической величины, классификация и характеристики ее измерений. Статические и динамические измерения физических величин. Обработка результатов прямых, косвенных и совместных измерений, нормирование формы их представления и оценка неопределенности.

курсовая работа , добавлен 12.03.2013


Классификация средств измерений и определение их погрешностей. Рассмотрение законов Ньютона. Характеристика фундаментальных взаимодействий, сил тяготения и равнодействия. Описание назначений гравиметров, динамометров, прибора для измерения силы сжатия.

курсовая работа , добавлен 28.03.2010


Измерения на основе магниторезистивного, тензорезистивного, терморезистивного и фоторезистивного эффектов. Источники погрешностей, ограничивающих точность измерений. Рассмотрение примеров технических устройств, основанных на резистивном эффекте.

курсовая работа , добавлен 20.05.2015


Прямые и косвенные виды измерения физических величин. Абсолютная, относительная, систематическая, случайная и средняя арифметическая погрешности, среднеквадратичное отклонение результата. Оценка погрешности при вычислениях, произведенных штангенциркулем.

контрольная работа , добавлен 25.12.2010


Определение погрешностей средства измерений, реализация прибора в программной среде National Instruments, Labview. Перечень основных метрологических характеристик средства измерений. Мультиметр Ц4360, его внешний вид. Реализация виртуального прибора.

Виды теплотехнических величин. Виды средств измерений теплотехнических величин.

Терминология в области измерения температуры. Классификация средств измерений температуры. Виды и методы измерений температуры. Погрешности измерений. Выбор средств измерений для обеспечения требуемой точности измерений.

Обеспечение единства измерений температуры

Общие понятия поверки средств измерений температуры: подготовка к поверке, операции поверки и оформление результатов поверки. Требования к помещениям по поверке средств измерения температуры.

Средства измерений физико-химического состава и свойств веществ

Терминология в области измерения физико-химического состава и свойств веществ. Единицы измерений. Методы технического анализа: химические, физические, физико-химические, электрохимические, оптические. Сущность прямых и косвенных методов измерений. Классификация приборов и вспомогательного оборудования для физико-химических измерений.

Обеспечение единства измерений физико-химического состава и свойств веществ

Общие понятия поверки средств измерений физико-химического состава и свойств веществ: подготовка к поверке, операции поверки и оформление результатов поверки. Требования к помещениям по поверке средств измерения физико-химического состава и свойств веществ.

ВОПРОСЫ К ГОСУДАРСТВЕННЫМ ЭКЗАМЕНАМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ» ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 27.03.02 «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ»

Измерения

Понятие измерения.

Классификация измерений: по характеристике точности; по числу измерений в ряду измерений; по отношению к изменению измеряемой величины; по выражению результата измерений; по способу получения информации; в зависимости от метрологического назначения.

Понятие области измерений. Классификация измерений по областям измерений.

Средства измерений: понятие и классификация

Виды средств измерений: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки, измерительные системы, вспомогательные средства измерений.

Классификация мер: однозначные, многозначные, набор мер. Классификация измерительных приборов по устройству: компарирующие, показывающие, самопишущие, интегрирующие. Классификация измерительных преобразователей: первичные, промежуточные, передающие, масштабные. Классификация средств измерений по их назначению: исходные рабочие эталоны, рабочие эталоны, рабочие средства измерений.

Погрешность и точность средств измерений. Метрологические характеристики средств измерений

Погрешности средств измерений: основные и дополнительные, статистические и динамические. Способы выражения пределов допускаемых погрешностей. Классы точности средств измерений и разряды рабочих эталонов.

Метрологические характеристики средств измерений: понятие и виды; нормирование метрологических характеристик.

Испытания

Понятие испытания. Классификация испытаний. Средства испытаний. Метрологическое обеспечение процесса испытаний.

Контроль

Понятие контроля. Классификация контроля. Средства контроля. Метрологическое обеспечение процесса контроля.

Принципы измерений. Методики (методы) измерений

Принципы измерений: понятие и классификация.

Методы измерений: понятие и классификация.

Понятие методики измерений, структура, нормативное обеспечение. Цель, методы, порядок и содержание метрологической аттестации методик выполнения измерений.

Средства измерений геометрических величин

Терминология в области измерений геометрических величин. Классификация средств измерений геометрических величин. Виды и методы измерений геометрических величин. Погрешности измерений. Выбор средств измерений для обеспечения требуемой точности измерений.

Обеспечение единства измерений геометрических величин

Общие понятия поверки средств измерений геометрических величин: подготовка к поверке, операции поверки и оформление результатов поверки. Требования к помещениям по поверке средств измерений геометрических величин.

Первой функцией управления, подвергшейся автоматизации, было измерение. Измерительный прибор с индикатором заменяет органы чувств человека, обеспечивает быстрые и достаточно точные измерения. При необходимости к нему можно подключить регистрирующий прибор (РП), записывающий динамику изменения технологических параметров (рис. 1.1). Эти данные могут использоваться для анализа протекания технологического процесса (ТП), а диаграмма, записанная регистратором, служит отчетным документом. Функции оператора (О) при автоматической индикации сводятся к определению ошибки управления, а также реализации регулирующего воздействия.

Небольшие технические усовершенствования позволили перейти от автоматической индикации к автоматическому контролю. В этом случае оператор получает информацию об отклонении технологических параметров от заданных значений. Система автоматического контроля кроме измерителя и индикатора содержит устройство сравнения (УС) и задатчик (ЗД) - устройство, которое помнит значение технологического параметра. Разделение функций между оператором и системой контроля показано на рис. 1.2. Таким образом, задачей контроля (от французского contr?le - проверка чего-либо) является обнаружение событий, определяющих

Рис. 1.1.

автоматической индикации автоматического контроля

ход того или иного процесса. В случае когда эти события обнаруживаются без непосредственного участия человека, такой контроль называют автоматическим.

Важнейшей составной частью контроля является измерение физических величин, характеризующих протекание процесса. Такие величины называются параметрами процесса. Технологические процессы в инженерных системах характеризуются значениями таких физических величин (параметров), как влажность, давление, температура, уровень, расход и количество жидких и газовых сред.

Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Конечной целью любого измерения является получение количественной информации об измеряемой величине. В процессе измерения устанавливается, во сколько раз измеряемая физическая величина больше или меньше однородной с нею в качественном отношении физической величины, принятой за единицу.

Если 0 - измеряемая физическая величина, - некоторый размер физической величины, принятой за единицу измерения, ц - числовое значение (7 в принятой единице измерения, то результат измерения (7 может быть представлен следующим равенством:

(1. 1)

Уравнение (1.1) называют основным уравнением измерения. Из него следует, что значение ц зависит от размера выбранной единицы измерения }