Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации

 

3.1 Средства измерения температуры

Термопреобразователь сопротивления Omnigrad M TR10

Чувствительным элементом термопреобразователей сопротивления (Resistance Temperature Detector) явялется электросопротивление 100 Ω при 0°C (так называемый Pt 100, отвечающий стандарту DIN EN 60751), которое возрастает с повышением температуры пропорционально характерному для

материала (платины) коэффициенту. Для промышленных датчиков температуры в соответствии со стандартом DIN EN 60751, значение этого коэффициента α= 3.85*10-3 °C-1, в диапазоне 0...100°C.

Термопреобразователь Omnigrad M TR 10 состоит из датчика в виде зонда ввнутри защитной гильзы и корпуса (головки), внутри которого может быть смонтирован преобразователь или электрические разъемы на керамической подложке. Конструкция датчика соответствует следующим стандартам: DIN 43729 (корпус), 43772 (термогильза) и 43735 (зонд), что гарантирует достаточный уровень электросопротивления для большинства технологических процессов. Измерительный зонд (заменяемый) вставлен в термогильзу; для улучшения теплопередачи зонд подпружинен в основании. Чувствительный элемент (Pt 100) размещен ближе к концу зонда. Термогильза представляет собой трубку диаметром 9, 11 или 12 мм, конец которой может быть ровным, иметь меньший диаметр или коническую форму. TR 10 монтируется на производстве (труба или емкость) посредством типового резьбового соединения. Сигнал с термопреобразователя сопротивления поступает на модуль аналогового ввода контроллера.

 

 

Рисунок 1 – Модификации Omnigrad TR 10

 

Исходные данные: максимальное рабочее значение температуры продукта =50 ̊С, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Δ= ±1°С. Среда не агрессивная, не разрушающая материал защитной арматуры. Термопреобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода АI ADAM 8231 контроллера ADAM 8000.

Предварительно выберем термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом Omnigrad M TR 10 с диапазоном измеряемых температур -50-400°С. Термопреобразователь позволяет измерять температуру химически агрессивных сред, не разрушающих материал защитной арматуры.

Проверим далее, обеспечивает ли данный термопреобразователь требуемую по условию точность измерения по таблице Г.2 приложения Г /1/ определим предельно допустимое отклонение термопреобразователя класса допуска В

°С.

Так как пределы Δ, не превышают по модулю пределов максимально допустимой погрешности измерений Δ=±1°С, то выбранный термопреобразователь обеспечивает требуемую точность измерения.

 

 

3.2 Средства измерения давления

Измерительный преобразователь давления APС-2000 предназначен для измерения разрежения, а также избыточного и абсолютного давления газа, пара и жидкости. Первичным измерительным преобразователем является пьезорезистивный кремниевый тензомодуль, отделенный от среды измерения разделительной мембраной и заполненный специальной жидкостью. Залитая силиконовым компаундом электронная схема помещена в корпусе со степенью защиты IP 65. Связь пользователя с преобразователем АРС-2000 осуществляется посредством протокола Hart. При этом в качестве линии связи используется цепь выходного сигнала 4...20мА. Кроме того, обмен данными с преобразователем АРС-2000 дает возможность получать информацию об измеряемой величине давления как в единицах измерения давления, так и в единицах измерения тока 4...20 мА, а также в процентах от диапазона измерения выходного сигнала. Предел допускаемой приведенной погрешности ±0,1% (цифровая компенсация дополнительных погрешностей). Искробезопасное исполнение 0ExiaIICT4 X. С целью измерений уровня и давления, требующих специальных присоединений к измеряемому процессу (пищевая, химическая промышленность и т.п.), преобразователь может быть оснащен одним из разделителей производства фирмы Аплисенс.

 

 

Рисунок 2 – Измерительный преобразователь давления АРС 2000

Исходные данные: давление постоянное. Рабочее значение давления пара 0,2МПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя =±0,01 МПа. Преобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода АI ADAM 8231 контроллера ADAM 8000.

Выбираем преобразователь избыточного давления, APС-2000 применяемый для измерения давления пара. Верхний предел измерения 0,28 МПа. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее значение давления составляло примерно 2/3 от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал 4—20 мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового ввода АI ADAM 8231 контроллера ADAM 8000.

Основная погрешность данного преобразователя составляет ±0,1% от диапазона измерения и равна

МПа.

Поскольку Δр не превышает максимально допустимую погрешность измерений Δ=±0,01 МПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

 

 

3.3 Средства измерения расхода

Расходомеры электромагнитные серии Метран-8700предназначены для измерения объемного расхода электропроводных жидкостей. Используются в системах управления технологическими процессами в пишевой, бумажной н других отраслях промышленности. Основные преимущества: применение для агрессивных сред; высокая точность измерений; отсутствие движущихся частей; малые потери давления. Измеряемые среды: электропроводные жидкости и суспензии, в т.ч. агрессивные. Диаметр условного прохода 4...900 мм. Предел основной относительной погрешности ±0,5% (±0,25%, опционально) в диапазоне скоростей измеряемой среды от 0,3 до 10 м/с. Давление измеряемой среды 0,05...4 МПа. Выходные сигналы: 4...20мА; HART; импульсный; Foundation Fieldbus. Взрывозашишенное исполнение. Фланцевый и бесфланиевый монтаж датчика расхода.

 

Расходомеры состоят из датчика расхода и преобразователя. Датчик расхода устанавливается непосредственно в трубопровод и представляет собой трубу, выполненную из нержавеюшей или углеродистой стали, бесфланцевую или с фланцами. Внутри трубы располагаются две катушки индуктивности (индуктор). При подаче на катушки тока возбуждения от электронного блока преобразователя создается магнитное поле, которое наводит в электропроводной жидкости, движущейся в трубе, ЭДС. Значение ЭДС, пропорциональное скорости движения жидкости, а значит, и расхода, снимается с двух электродов, расположенных напротив друг друга в диаметральной плоскости трубы, подается в электронный блок преобразователя, где усиливается и обрабатывается, формируя выходной сигнал расхода. Применяются следующие типы датчиков: фланцевые датчики расхода моделей 8705 и 8707 с индуктором повышенной мощности, условный диаметр D_y от 15 до 900 мм; бесфланцевые датчики расхода модели 8711, условный диаметр Д. от 4 до 200 мм; датчики расхода модели 8721, условный диаметр D_y) от 25 до 100 мм.

 

 

Рисунок 3 – Электромагнитный расходомер Метран 8700

 

Исходные данные: производительность 6т/ч, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя =±0,05 т/ч. Преобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода АI ADAM 8231 контроллера ADAM 8000.

Выбираем электромагнитный расходомер Метран-8700применяемый для измерения расхода жидкостей. Верхний предел измерения 8 т/ч. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее значение расхода составляло примерно 2/3 от диапазона измерения. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал 4—20 мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового ввода АI ADAM 8231 контроллера ADAM 8000.

Основная погрешность данного преобразователя составляет ±0,2% от диапазона измерения и равна

м³/ч.

Поскольку Δδ не превышает максимально допустимую погрешность измерений Δ=±0,05 т/ч, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

 

 

3.4 Средства измерения уровня

Микроимпульсный уровнемер Levelflex M FMP40.

Микроимпульсный уровнемер – это интеллектуальный преобразователь для: измерения уровня в жидкостях; измерения уровня границы раздела фаз в жидкостях.

Измерение также возможно в случае образования пены или при высокой турбулентности поверхности. Протоколы HART с 4 -20 мА аналогами, PROFIBUS PA и FOUNDATION Fieldbus доступны для системной интеграции. Возможность применения в системах безопасности (защита от переполнения) в соответствии с требованиями для функциональной безопасности до SIL 2 в соответствии с IEC 61508/IEC 61511-1. Сертификат WHG. Измерение уровня границы раздела фаз: непрерывное измерение уровня границы раздела между двумя жидкостями с сильно различающимися диэлектрическими константами как, например, в случае нефти и воды. Измерение, не зависящее от плотности, проводимости и температуры. Электронная версия для одновременного измерения уровня границы раздела и общего уровня в жидкостях. Для системной интеграции доступен HART с аналоговыми протоколами 4 -20 мА. Специальное исполнение для измерения уровня границ раздела при постоянном общем уровне. Для системной интеграции доступны протоколы PROFIBUS PA и FOUNDATION Fieldbus.

Преимущества: зонды доступны с резьбовым – от 3/4-дюймов – и фланцевым – от DN40/11/2" – присоединением к процессу. Тросовые зонды, прежде всего для измерения сыпучих продуктов, диапазон измерения до 35 м. Стержневые зонды, прежде всего, для жидкостей. Коаксиальные зонды для жидкостей. Простое, управляемое через меню, местное управление с четырехканальным текстовым дисплеем. Возможность наглядного отображения на дисплее локального профиля поверхности. Простое дистанционное управление, диагностика и запись точки измерения посредством бесплатно

предоставляемой управляющей программы. По заказу поставляются дистанционные дисплеи и управление. При использовании коаксиальных зондов процесс измерения не зависит от содержимого резервуара и установки в патрубке. Стержень зонда и трос зонда можно заменять/укорачивать. Нормативы: ATEX, FM, CSA, TIIS, NEPSI, IECEx.

 

 

3.5 Средства измерения концентрации

Концентратомер микропроцессорный КС-1-Зк предназначен для определения концентрации различных электропроводящих химических растворов в любом диапазоне, имеющих однозначную зависимость удельной электропроводности от их концентрации. Основные характеристики концентратомеров КС-1-Зк приведены в таблице 1.

 

 

Таблица 1 – Основные характеристики КС-1-3к

Характеристика	Значение
Измеряемый компонент	анализируемые растворы: кислоты H2S04; НС1; HN03; соли NaCl; щелочь NaOH
Контролируемая среда	жидкости: температура 0... 100°С'; давление до 0,5 МПа
Продолжение таблицы 1
Форма предоставления информации	выходной сигнал: 0...5 мА; 4...20 мА; интерфейс RS232
Пределы измерения	H2S04 - 0...75%; НСl - 0...40%; HNO3 - 0...60%; NaCl - 0...25%; NaOH - 0...40%; удельная электрическая проводимость: 100... 1000 мСм/м; 1000... 10000 мСм/м; 10000... 100000 мСм/м
Погрешность	±0.4...2%
Исполнение	пылевлагозащищенное: IР44; виброустойчивое
Конструкция	первичный преобразователь бесконтактный, трансформаторного типа, чувствительный элемент которого вмонтирован в бачок проточного исполнения
Состав	первичный преобразователь (1111); измерительный блок (ИБ)

 

 

3.6 Регулирующие клапаны

Пневматический регулирующий клапан Samson тип 3241-7 (T 8012).

Области применения Samson тип 3241-7 (T 8012): промышленные установки, технологии производственных процессов, отопительные установки, строительство установок и оборудования и т. п. Рабочие среды при применении Samson тип 3241-7 (T 8012): водяной пар, нейтральные газы и пары, а также жидкости.

 

Таблица 2 – Технические характеристики

Материал	Серый чугун (EN-JL1040), стальное литьё (1.0619), кованая сталь (1.4571), корр.-стойкое стальное литье (CF8M)
Макс. давление	16-50 бар
Диаметр	15-300 mm
Макс. Температура	от -200 °С до +450 °С