4 Выбор технических средств иис

Спецификация представляет собой техническую документацию, в которой отражены все необходимые сведения о приборах и средствах автоматизации объекта.

Спецификация предназначена для составления на ее основе заказа на средства измерения.

При составлении спецификации возникает задача о выборе средств автоматизации (датчиков, промежуточных преобразователей и вторичных приборов). Выбор осуществляется в два этапа, на первом этапе по классификационным признакам выбирается разновидность (серия) прибора, а на втором этапе в зависимости от технических характеристик окончательно выбирается тип датчика, преобразователя или вторичного прибора.

Учитывая условия взрывобезопасности и пожаробезопасности рассматриваемого производства, все используемые датчики взрывозащищенного исполнения Ех, а цепи имеют маркировку «искробезопасная электрическая цепь».

В маркировку по взрывозащите электрооборудования в указанной ниже последовательности входят [4]:

- знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2 – «электрооборудование повышенной надежности против взрыва», 1 – «взрывобезопасное электрооборудование», 0 – «особовзрывобезопасное оборудование»);

- знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищенное электрооборудование;

- знак вида взрывозащиты (d – «взрывонепроницаемая оболочка», i - «искробезопасная электрическая цепь», q – кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями, s – специальный вид взрывозащиты, е – защита вида «е»);

- знак группы или подгруппы оборудования (II, IIA, IIB, IIC – категории распределения взрывоопасных смесей);

- знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).

В маркировке по взрывозащите могут иметь место дополнительные знаки и надписи в соответствии со стандартами на электрооборудование с отдельными видами взрывозащиты.

4.1 Выбор датчиков температуры

В процессе выбора датчиков температуры необходимо учитывать предельные значения температур и давлений, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а также характеристики выходного сигнала. Названные параметры в значительной степени определяют выбор того или иного датчика температуры.

В качестве первичных преобразователей температуры используют термопреобразователи сопротивления (ТПС) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП). Термопреобразователи выпускают двух видов – погружаемые и поверхностные.

Промышленность выпускает термопреобразователи сопротивления типа ТСП (платиновый) с НСХ 1П, 10П, 50П, 100П, 500П и медные типа ТСМ – 10М, 50М и 100М.

В настоящее время ПО «Теплоприбор» и концерном «Метран» г.Челябинск выпускаются термопреобразователи сопротивления, применяемые в газообразных и жидких средах, следующих типов: ТСП-0193 (пределы измерения от -50 до 500 ˚С и от -200 до 500 ˚С), ТСП-0193-01 (одинарные и двойные) (от -50 до 500 ˚С и от -200 до 500 ˚С), ТСП-0193-02 (одинарные и двойные) (от -50 до 500 ˚С и от -200 до 500 ˚С); ТСМ-0193 (от -50 до 150 ˚С и от -200 до 180 ˚С), ТСМ-0193-01 (-50 до 150 ˚С и от -200 до 180 ˚С), ТСМ-0193-02 (от -50 до 150 ˚С и от -200 до 180 ˚С).

Опытным заводом «Эталон» г.Омск выпускается ТПС, используемые в газообразных и жидких средах, следующих типов: ТСП-9201 (от -50 до 500 ˚С и

от -200 до 500 ˚С), ТСМ-9201 (от -50 до 150 ˚С и от -50 до 180 ˚С), ТСП-9203 (от -50 до 250 ˚С и от 0 до 300 ˚С), ТСМ-9203 (от -50 до 150 ˚С и от -50 до 180 ˚С), ТСМ-9204 (от -50 до 120 ˚С), ТСПУ-9313 (от -200 до 600 ˚С), ТСМУ-9313 (от -50 до 50 ˚С), Метран-200Т (от -50 до 50 ˚С, от 0 до 100 ˚С, от 0 до 150 ˚С, от 0 до 180 ˚С).

Термопреобразователи сопротивления типа ТСПУ-9313, ТСМУ-9313 и Метран 200Т предназначены для преобразования температуры в унифицированный токовый выходной сигнал (с блоком питания типа БПД-40-2к-Ех или БПС-24П).

Основной частью ТПС является чувствительный элемент, действие которого основано на использовании зависимости электрического сопротивления от температуры. Чувствительные элементы термопреобразователей сопротивления изготавливаются из платины или меди и позволяют измерять температуру в пределах от -260 до +1100 ⁰С.

ТПС выпускаются с классами допуска А, В и С. При классе допуска А предел основной допускаемой погрешности имеет минимальное значение, а при классе допуска С – максимальное значение. Под классом допуска понимается обобщенная характеристика термопреобразователя, определяющая допускаемые отклонения сопротивления R₀ при температуре 0 ⁰С, W₁₀₀ = R₁₀₀/R₀ и погрешности измерения температуры Δt от номинальных значений. Класс точности определяется чистотой платины или меди, и качеством изготовления термопреобразователя.

Технические термоэлектрические преобразователи имеют классы допуска 1, 2 и 3. При классе допуска 1 предел основной допускаемой погрешности имеет минимальное значение, а при классе допуска 3 – максимальное значение.

Пределы допускаемых значений основной погрешности ТПС представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Пределы допускаемых значений основной погрешности ТПС

Тип ТПС	Класс допуска	Диапозон измеряемых величин	Допускаемые отклонения Δt , 0С
Платиновый (ТСП)	А	От -260 до -250 От -250 до -200 От -200 до +750	±3 ±1 ±(0,15+0,002·t)
	В	От -200 до +1100	±(0,3+0,005·t)
	С	От -100 до +1100	±(0,6+0,008·t)
Медный (ТСМ)	В	От -200 до +200	±(0,25+0,0035·t)
	С	От -200 до +200	±(0,5+0,0065·t)

Действие ТЭП основано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) термопары от температуры. ТЭП позволяют измерять температуру от -200 до +2500 ⁰С.

В наименовании ТЭП содержится условное обозначение его НСХ, состоящее из начальных букв материала термоэлектродов. Для преобразования выходного сигнала ТЭП или ТПС в унифицированный сигнал 0-5, 0-20,

4-20 мA применяются нормирующие измерительные преобразователи различных типов с классами точности 0,5 и 0,25.

Преобразователи термоэлектрические типа ТХК-0193, ТХА-0193, ТХА-1193 предназначены для измерения температуры газообразных, жидких сред, а также твёрдых тел. ТЭП типа ТПП-0192, ТПР-0192, ТПР-0292 предназначены для измерения температуры окислительных и нейтральных сред.

Технические характеристики указанных ТЭП представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Технические характеристики ТЭП

Тип ТЭП	Диапазон измерения t, ˚С	Предел допускаемой основной погрешности, ˚С	Условное давление, МПа
ТХК-0193	-40 — 600	± 4,8	не более 0,4
ТХК-0193	-40 — 800	± 7,8
ТХК-0193	-40 — 1000
ТПП-0192	600 — 1300	± 0,005	не более 6,3
ТПР-0192	600 — 1600

Для правильного выбора термопреобразователей необходимо знать параметры измеряемой среды , такие, как диапазон изменения измеряемой температуры или максимальное значение температуры, давление, размеры трубопровода, газохода, воздуховода, технологического аппарата и тому подобное.

При выборе типа погружаемых термопреобразователей необходимо обратить внимание на следующие факторы: область применения, пределы измерения, класс допуска, монтажную длину, особенность конструкции, условное давление, на которое рассчитан защитный чехол, инерционность.

В диапазоне измерения от -50 °С до 200 °С обычно применяют медные термопреобразователи сопротивления, которые являются наиболее дешевыми и виброустойчивыми. Платиновые термопреобразователи сопротивления применяют при необходимости обеспечения повышенной точности в диапазоне измеряемых температур от -50 °С до 500 °С. В других случаях используют термоэлектрические преобразователи.

Для погружаемых термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей определяют монтажную длину. При этом необходимо учитывать, что рабочий конец ТЭП должен быть погружен до центра трубопровода, а ТПС на 10…20 мм ниже осевой линии трубопровода, так как термопреобразователи ТПС и ТЭП имеют различные конструкции чувствительных элементов.

Температура – важнейший параметр технологических процессов многих отраслей промышленности. Внедрение прогрессивных технологий повышает требования к точности измерений температуры. Одновременно с этим усложнение процессов производства заставляет расширять диапазоны измерений температуры и изыскивать новые методы ее измерений в более сложных производственных условиях.

В данной выпускной квалификационной работе выбраны датчики температуры с унифицированными выходными сигналами серии Метран – 270. Метран – 270, Метран – 270МП имеют широкий модельный ряд, включающий общепромышленное, взрывозащищенное (Exia, Exd) исполнения и 15 вариан

тов защитной арматуры.

Применение этой серии датчиков дает возможность построения АСУТП без дополнительных нормирующих преобразователей. Микропроцессорный преобразователь датчиков Метран – 270МП позволяет перенастраивать диапазон измерений и перепрограммировать номинальную статическую характеристику в случае замены чувствительного элемента на другой тип.

Термопреобразователи предназначены для преобразования значения температуры жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный токовый выходной сигнал. Обеспечивают измерение температуры нейтральных и агрессивных сред, не разрушающих материал защитной арматуры. Используются в системах автоматического контроля и регулирования температуры на объектах энергетики, газовой, горнодобывающей и других отраслей промышленности. Взрывозащищенные термопреобразователи применяются на промышленных и технологических объектах с зонами, где возможно образование взрывоопасных смесей категорий IIA, IIB, IIC и групп взрывоопасности Т1…Т6. Термопреобразователь состоит из первичного преобразователя и измерительного преобразователя (ИП), встроенного в головку первичного преобразователя. В качестве первичных преобразователей используются термопреобразователи сопротивления с НСХ – 100М, 100П и преобразователи термоэлектрические с НСХ – ХА(К) [15].