400

Мотаж та налагодження технічних засобів автоматизованих систем Лекція 37.

Тема: Наладка засобів і систем виміру тиску.

План лекції

1. Передмонтажна перевірка датчиків, вторинних приладів і нормуючих перетворювачів.

2. Перевірка монтажу і каналів зв'язку.

3. Наладка і включення в роботу каналів зв'язку.

4. Наладка і включення в роботу систем виміру тиску.

5. Визначення поправок.

Контрольні питання

Самостійна робота

Література

Викладач Климаш О. Л.

Підготовчі роботи по наладці систем виміру тиску полягають у вивченні систем автоматизації, передбачених проектною документацією.

Особлива увага приділяється датчикам і приладам тиску, працюючим у вибухонебезпечних умовах і в агресивних середовищах.

При використанні в проекті автоматизації розділових посудин в системах виміру тиску необхідно спільно з технологами визначити вид розділової рідини, нейтральної по відношенню до вимірюваного середовища.

У процесі підготовки к передмонтажной перевірки засобів вимірювань та автоматизації (ЗВА) оборудуют робочі месця, обирають перевірочні пристосування та пистрої, збирають схемы перевірок.

В якості прикладу розглянемо особливості передмонтажної перевірки перетворювача тиску системи «Сапфир-22».

Перевірка перетворювачів тиску системи «Сапфир-22» робиться відповідно до «Методичних вказівок по перевірці МИЗЗЗ — 83».

При проведенні перевірки повинні дотримуватися наступні умови:

перетворювачі мають бути встановлені в робоче положення; температура довкілля має бути (23 ±2) °З, перетворювачі мають бути заздалегідь витримані при вказаній температурі довкілля не менше 3 ч; відносна вологість довкілля має бути від 30 до 80 %; атмосферний тиск має бути від 84 до 106,7 кПа (від 630 до 800 мм. рт. ст.). напруга живлення має бути (36 ± 0,72) В постійного струму, пульсація напря-жения не повинна перевищувати ±0,5% значення напруги живлення; температура вимірюваного середовища в камерах перетворювачів не повинна відрізнятися від температури довкілля більш ніж на ±2°З; вибрация, тряска, удары, наклоны и магнитные поля (кроме земного), влияющие на работу преобразователя, должны отсутствовать; витримка перетворювача перед початком випробування після включення живлення має бути не менше 30 мін; опори навантажень мають бути: (50 ± 50) Ом — при перевірці перетворювачів з граничними значеннями вихідного сигналу 0 — 20 або 4 -20 мА, (1200 ± 50) Ом — при перевірці перетворювачів з граничними значеннями вихідного сигналу 0 — 5 мА; вимірюване середовище має бути: для перетворювачів з верхніми межами до 2,5 МПа включно — повітря або нейтральний газ, для перетворювачів з межею більше 2,5 МПа — рідина.

При проведенні перевірки необхідно виконати наступні операції: зовнішній огляд, випробування, визначення герметичності, визначення основної погрішності і варіації вихідного сигналу.

Перед зборкою перевірочної схеми необхідно вибрати зразкові засоби, кото-рые підключаються для контролю вхідного і вихідного сигналів.

При способі перевірки, коли по зразковому приладу на вході перетворювача тиску встановлюють задане значення тиску, а по іншому зразковому приладу вимірюють і порівнюють з розрахунковим значенням вихідний струмовий сигнал, повинна дотримуватися наступна умова:

[∆_зр1/Р_{макс +} ∆_зр2/(I_{макс -} Iо_{)] ∙ 100 ≤ З}γ_{пов (1)}

де ∆_зр1 — межа абсолютної похибки зразкового приладу, що припускається, на вході в перетворювач при тиску (чи вакуумі), рівному верхній межі вимірів повіряє-мого перетворювача;

∆ _зр2 — межа абсолютної похибки зразкового приладу, що припускається, на виході перетворювача при максимальному значенні вихідного сигналу;

Р_макс — верхня межа вимірів (чи діапазон вимірів для перетворювачів «Сапфир-22ДИВ») перетворювача, що повіряється;

I_макс, I0 — відповідно верхнє і нижнє граничні значення вихідного сигналу, мА;

γ_пов — межа основної похибки перетворювача, що повіряється, що припускається, у відсотках нормуючого значення;

З — коефіцієнт запасу точності, рівний 1/4.

Значення ∆_обр1 і Р_макс мають бути виражені в одних і тих же одиницях тиску.

Приклад 1. Вимагається перевірити дотримання умови перевірки перетворювача тиску типу «Сапфир-22ДИ» класу точності 0,25 з верхньою межею виміру 1 МПа і вихідним сигналом 4 — 20 мА, якщо на вході застосовується грузопоршневой манометр типу МП-60 класу точності 0,05, а на виході — прилад цифровий типу Щ68014 класу точності 0,02/0,01 на піддіапазоні 100 мА.

Межа основної похибки грузопоршневого манометра, що припускається, складає

∆ _зр1 = 0,0005 - 1000 = ± 0,5 кПа.

Межа основної похибки приладу Щ68014, що припускається, при верхньому граничному значенні вихідного сигналу складає

∆ _{зр2 = 0,02 + 0,01} (I_к /I_x — 1) = 0,02 + 0,01 (100/20 — 1) = 0,06,

чи в одиницях струму

∆ _зр2 = 0,0006 - 20 = ± 0,012 мА.

Тоді умовою перевірки (1) буде

(0,5/1000 + 0,012/16) • 100 ≤ (1/4) • 0,25, т. е.

0,12 ≤ 0,06.

Умова перевірки не виконується, і, отже, необхідно застосувати зразкові прилади вищого класу точності, наприклад грузопоршневой манометр класу точності 0,02 на вході і цифровий вольтметр типу Щ1516 класу точності 0,01 з зразковою котушкою типу Р321 класу точності 0,01 на виході.

Приклад 2. Вимагається перевірити дотримання умови перевірки перетворювача тиску типу «Сапфир-22ДИ» класу точності 0,5 з верхньою межею виміру 2 кПа і вихідним сигналом 4 — 20 мА, якщо на вході підключається мікроманометр типу МКВ-250 класу точності 0,02, а на виході — цифровий прилад типу Щ68014 класу точності 0,02/0,01 на піддіапазоні виміру 100 мА.

^{Межа основної похибки приладу МКВ, що припускається-250 складає}

∆ _зр1 = 0,0002 ∙2= ±0,0004 кПа.

Межа основної похибки приладу Щ68014, що припускається, на верхньому передільному значенні вихідного сигналу складає (див. приклад 1)

∆ _зр2 = ± 0,012 мА.

Тоді умовою перевірки (1) буде

(0,0004/2 + 0,012/16) ∙ 100 ∙ ≤ (1/4) ∙ 0,5, т. е.

0,095 < 0,125

Умова перевірки виконується і вибрані зразкові засоби придатні для перевірки.

Після зборки перевірочної схеми перевіряють герметичність системи, що складається із сполучних ліній і зразкових приладів, під тиском, рівним верхній межі вимірів тиску. Для визначення герметичності систему після набору необхідного тиску відключають від пристрою, що створює тиск (вакуум).

При випробуванні перевіряють працездатність перетворювачів і функціонування коректора нуля.

Працездатність перетворювачів перевіряють, плавно змінюючи вимірюваний тиск від нижнього граничного значення до верхнього. При цьому вихідний сигнал повинен плавно змінюватися в діапазоні зміни вихідного сигналу.

Функціонування коректора нуля перевіряють, задавши будь-яке значення вимірюваного тиску. При обертанні коректора спочатку за годинниковою стрілкою, а потім проти вартовий стрілки повинна спостерігатися відповідна зміна вихідного сигналу у бік зменшення і збільшення.

Визначення герметичності перетворювачів типу «Сапфир-22ДВ» з верхніми межами виміру менше 0,1 МПа і «Сапфир-22ДИ» роблять при подачі у вимірювальну камеру вакууму або надмірного тиску, відповідно рівних верхній межі вимірів. Визначення герметичності перетворювачів типу «Сап-фир-22ДИВ» з верхніми межами вимірів вакууму менше 0,1 МПа і надмірного тиску від 0,3 до 2,4 МПа роблять при подачі у вимірювальну камеру надмірного тиску, рівного верхній межі вимірів.

Перетворювач вважають герметичним, якщо 3 мін витримки під тиском, вказаним вище, впродовж подальших 2 мін не спостерігається зміна вихідного сигналу.

При визначенні герметичності перетворювачів типів «Сапфир-22ДВ» з верхньою межею вимірів вакууму 0,1 МПа, «Сапфир-22ДИВ» з верхньою межею вимірів вакууму 0,1 МПа і верхньою межею виміру надмірного тиску до 0,25 МПа включно, а також «Сапфир-22ДА» з верхньою межею виміру до 0,25 МПа у вимірювальній камері створюють абсолютний тиск не більше 0,07 кПа (0,53 мм рт. ст.).

Після відключення перетворювача від пристрою, що створює абсолютний тиск, і витримки впродовж 5 мін зміна вихідного сигналу в подальші 3 мін не повинно перевищувати 0,5% його діапазону.

Визначення герметичності перетворювачів «Сапфир-22ДА» з верхньою межею виміру більше 0,25 МПа роблять при створенні абсолютного, рівного верхній межі вимірів, або надмірного тиску, рівного значенню Р_макс = 1 кгс/см2.

Оцінка герметичності перетворювача аналогічна оцінці герметичності перетворювачів типу «Сапфир-22ДИ».

Допускається перевірку герметичності перетворювачів поєднувати з перевіркою герметичності системи, яка робиться після зборки перевірочної схеми.

Основну погрішність перетворювачів тиску визначають не менше чим на п'яти значеннях вимірюваної величини, досить рівномірно розподілених в діапазоні виміру, у тому числі при значеннях вимірюваної величини, що відповідають нижньому і верхньому граничним значенням вихідного сигналу.

Основну погрішність визначають при значенні вимірюваної величини, отриманому при наближенні до нього як від менших значень до великих, так і від великих до менших (т. е. при прямому і зворотному ходах).

Перед перевіркою при зворотному ході перетворювач витримують впродовж 5

мін під впливом верхнього граничного значення вимірюваного параметра, що відповідає граничному значенню вихідного сигналу.

Допускається витримку перетворювачів «Сапфир-22ДИВ» робити тільки на верхній межі вимірів надмірного тиску.

Варіація вихідного сигналу визначається при шкірному значенні вимірюваного параметра, що повіряється, окрім значень, що відповідають нижньому і верхньому межам вимірів, як різницю погрішностей при збільшенні і зменшенні вимірюваного тиску.

На практиці зручніше замість визначення дійсних значень основної погрішності і варіації встановлювати відповідність розрахункових значень вхідних (вихідних) параметрів їх допустимим відхиленням.

Основна погрішність виражається межею основної похибки, що припускається.

Варіація виражається межею значення варіації, що допускається.

Межа значення варіації вихідного сигналу перетворювача тиску, що допускається, не повинна перевищувати межі основної похибки, що припускається.

Межу основної похибки (допуск), що припускається, розраховують виходячи з класу точності і нормуючого значення, прийнятого для перетворювачів тиску.

При визначенні основної погрішності різниця між дійсним і розрахунковим значеннями вихідного сигналу на точці, що повіряється, порівнюють з допуском. Ця різниця не повинна перевищувати значення допуску.

Перед визначенням основної погрішності будь-якого перетворювача тиску повинно бути перевірено і у разі потреби відкориговано значення вихідного сигналу, що відповідає нульовому значенню вимірюваного тиску.

Якщо в процесі перевірки виявлено, що вихідні сигнали перетворювача не відповідають розрахунковим значенням в точках, що повіряються, то роблять юстирування перетворювача, коригуючи діапазон виміру в потрібну сторону, при цьому всякий раз встановлюють нульове (нижнє) значення вихідного сигналу і повіряють знову по точках перетворювач.

Юстирування робиться до тих пір, поки вихідний сигнал перетворювача тиску не відповідатиме значенням, що допускаються, в точках, що повіряються.

При перевірці правильності монтажу засобів вимірів, що входять в кожну систему виміру тиску, передусім звертають увагу на монтаж імпульсних

трубних проводок, виконаних від місць відбору тисків до датчиків (перетворювачам) і приладів.

^{Необхідно проконтролювати, щоб усі датчики тиску були встановлені в робочому положенні, передбаченому технічними описами і інструкціями трубних проводок, виконаних від місць відбору тисків до датчиків (перетворювачам) і приладів.}

Замочні вентилі, встановлені в місцях відбору тисків і безпосередньо у датчиків, мають бути закриті.

Схема трубної проводки в режимі, що встановився, повинна забезпечувати рівність тисків в місці відбору і в чутливому елементі датчика (приладу). Якщо ця вимога нездійсненно, то схема повинна забезпечувати постійність різниці тисків у вказаних місцях.

Довжина трубної проводки має бути такою, щоб температура речовини, що поступає в датчик, не відрізнялася від температури довкілля і не повинна перевищувати найбільшої допустимої довжини, вказаної в інструкціях по монтажу і експлуатації приладів.

Схема трубного обв'язування повинна позволять робити оцінку функціонування датчика (приладу); наприклад можна установить вентиль для перевірки показників датчиків (приладів) при нульовому тиску або замочні вентилі безпосередньо перед датчиком, що особливо важливо, коли небажане спорожнення трубної проводки після відключення її від датчика.

Однією з основних вимог, що пред'являються до трубної проводки, заповненої рідиною, є забезпечення можливості видалення бульбашок повітря (газу). При неправильному прокладенні труб ці гази утворюватимуть у верхніх точках ліній так звані «повітряні мішки».

Тому імпульсні трубні проводки, заповнені рідиною, слід прокладати з ухилом близько 2%, що забезпечує вихід газів, що виділяються, через місце відбору тиску.

^{Трубна проводка, заповнена газом, має бути прокладена так, щоб конденсат, що утворюється, не створював «водяних пробок», які спотворюють свідчення при-бора.}

Для виключення цього явища імпульсні трубні проводки, заповнені газом, мають бути прокладені з ухилом, що забезпечує стік конденсату через місце відбору тиску.

При вимірі тиску рідин, що мають температуру вищу, ніж температура довкілля, як правило, датчики тиску (прилади) встановлюють нижче місця відбору тиску. При цьому відбори тиску повинні розміщуватися збоку технологічного трубопроводу (устаткування). Тоді бульбашки повітря, що проходять в технологічному трубопроводі у верхній частині, не загазовують трубну проводку.

При установці датчика тиску (прилад) нижче відбору тиску він показує тиск не в місці відбору, а дещо більше за рахунок гідростатичного стовпа рідини :

Р_изм = Р_д + Нρ g (2)

де Р_изм — тиск, вимірюваний датчиком;

Р_д — тиск дійсний в місці відбору;

Н — висота стовпа рідини між відбором тиску і датчиком;

ρ — щільність рідини в трубній проводці при температурі довкілля;

g — прискорення вільного падіння.

Приклад 3. Визначити дійсний тиск, якщо свідчення датчика тиску, включеного нижче відбору тиску, складає 0,8 МПа; H = 10 м.

Щільність конденсату при t_окр = 20°Із складає ρ = 998 кг/м3 ≈ 1000 кг/м3.

Тиск, що створюється стовпом конденсату, Нρ g = 10 - 1000 - 9,8 ≈ 100 000 Па = = 0,1 МПа:

Р_д = Р_изм - Нρ g = 0,8 - 0,1 = 0,7 МПа.

При вимірі тиску газу датчик тиску (прилад), як правило, встановлюють вище за місце відбору тиску.

При цьому відбори тиску повинні розміщуватися згори або збоку технологічного трубопроводу. В цьому випадку конденсат протікає в трубопроводі нижче місця відбору тиску.

Тиском стовпа газу в трубній проводці нехтують, оскільки ця величина в порівнянні з вимірюваним тиском дуже мала.

При вимірі тиску вологого газу, коли датчик тиску розташований нижче відбору тиску, у разі попадання рідини у вертикальну ділянку трубної проводки виникає погрішність виміру із-за гідростатичного тиску стовпа рідини тим більша, чим більше висота цього стовпа.

Для виміру тиску агресивних рідин або газів застосовують схеми з використанням розділових посудин або мембранних роздільників.

При наладці систем виміру тиску, що забезпечують індивідуальні випробування технологічного устаткування, слід в першу чергу з необхідною обережністю продути відбори рідини або газу тиском, наявним в трубопроводі або апараті; потім, від'єднавши заздалегідь імпульсну трубку від датчика (приладу), продути імпульсну трубку.

Після під'єднування імпульсної трубки до датчика відкривають замочні вентилі і включають датчик. У разі, коли рідина або пара має високу температуру, слід почекати деякий час, необхідне для охолодження рідини (конденсації пари) в трубці, і тільки потім включити прилад.