К недостаткам водомерных стекол относятся: трудность дис­танционной передачи показаний, нарушение видимости уровня при загрязнении стекла, малая механическая прочность, созда­ющая опасность для обслуживающего персонала при наблюдении за уровнем через водомерные стекла, установленные на ре­зервуарах с высоким внутренним давлением.

П оплавковые уровнемеры применяют для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах с низким внутренним давлением. Эти приборы выполняют с поплавками, которые легче или тяжелее жидкости. Работа первых основана на следящем действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости, а вторых—на изменении массы поплавка, погруженного в жидкость. Поплавок может быть расположен внутри резервуара (уровнемеры внутрен­него монтажа) или в выносной камере (камерные уровнемеры), соединенной с аппаратом с помощью труб.

В уровнемере внутреннего монтажа УДУ (рис. 37) поплавок 1, плавающий на поверхности жидкости в резервуаре, связан с мер­ным шкивом 5 перфорированной лентой 2, перекинутой через ро­лики 3 и 4. Контргруз 7 уравновешивает массу поплавка.

При изменении уровня жидкости изменяется положение поплав­ка, шкив поворачивается и лента наматывается или сматывается с него. На оси шкива закреплена стрелка 6, поворачивающаяся вмес­те с ним. Прибор рассчитан так, что на 1 м изменения уровня стрел­ка совершает один оборот. От оси шкива вращение передается через зубчатую пе­редачу на шестерню шкалы метров, кото­рая совершает 1/24 оборота при одном обороте шкива. Метры отсчитывают по вращающейся шкале, а сантиметры—по неподвижной шкале с помощью стрелки. Одновременно вращение шкива переда­ется на дистанционную приставку, кото­рая имеет реохорд со щетками и контакт­ную систему для сигнализации крайних положений уровня.

Уровнемеры буйковые типа УБ-П, УБ-Э

Уровнемеры буйковые с пневматическим выходным сигналом (УБ-П) и с электрическим выходным сигналом (УБ-Э) предназначены для непрерывного контроля уровня жидкости, находящейся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением.

Уровнемеры УБ-П и УБ-Э выпускаются в разрезе ГСП и имеют блоки силовой компенсации (пневмосиловой и электросиловой преобразователи, аналогичные манометрам ГСП) и унифицированные сигналы на вы­ходе 0,2—1 кгс/см² и 0—20, 0—5 мА.

Измерение уровня жидкости буйковыми уровнемерами основано на ареометрическом принципе. Измерительным параметром здесь является выталкивающая сила, действующая на тонущий буек, величина которой пропорциональна глубине его погружения в жид­кость. Для измерения уровня вязких сред уровнемеры поставляются с полированными буйками.

Рис.. IV-9. Схема монтажа буйковых уровнемеров типа УБ-П и УБ-Э.

Соединительные пневматические линии выполняются красномедной, латунной или алюминиевой трубкой с внутренним диамет­ром 6 мм. При отсутствии жидкости в резервуаре стрелка вторичного прибора должна показывать нуль, а давление выходного пневматического сигнала, измеряемого подключенным образцовым манометром, должно быть равно 0,2 кгс/см².

При проверке показаний следует иметь в виду, что с изменением плотности жидкости показания прибора меняются, а для резервуа­ров или аппаратов, работающих под давлением, плотность газа, находящегося над жидкостью, также влияет на показание прибора.

Прибор УБ-П имеет пневмо-механический преобразователь. Уровнемер типа УБ-Э имеет элек­тросиловой преобразователь. Уровнемеры типа УБ-П и УБ-Э выпускаются класса точности 1,0 и 1,5 в обычном и тропическом исполнениях.

Пьезометрические уровнемеры.

П ьезометрические уровнемеры. Уровень вязких или агрессив­ных жидкостей в открытых или закрытых резервуарах определяют методом продувания сжатого воздуха или инертного газа через слой измеряемой жидкости. Приборы, действующие по этому ме­тоду, называются пьезометрическими уровнемерами. Они получи­ли распространение при измерении уровня кипящего слоя в аппа­ратах каталитического крекинга на нефтеперерабатывающих за­водах, Воздух продувают через трубку 1 (рис. 39), опущенную в ре­зервуар до максимальной глубины предполагаемого диапазона изменения уровня. Конец трубки не должен доходить до дна ре­зервуара примерно на 75 мм.

Манометр 5, измеряющий давление воздуха, который подается в резервуар через редуктор 2 и диа­фрагму 4, присоединяют к верхнему концу трубки 1. Давление сжатого воздуха регулируют редуктором по показаниям маномет­ра 3 и устанавливают таким, чтобы при максимальной глубине погружения трубки и максимальной высоте уровня жидкости из ее нижнего конца выходили пузырьки воздуха. Показания маномет­ра 5, отградуированного в единицах уровня жидкости, зависят от уровня жидкости в резервуаре: чем выше этот уровень, тем больше показываемое им давление. Он может быть удален от резервуара на расстояние до 150 м.

Важное условие для правильного измерения уровня жидкости этим способом—полная герметичность всех соединений. Чтобы уменьшить влияние переменных сопротивлений соединительных трубопроводов на точность измерения, скорость воздуха, протекаю­щего на участке от места присоединения воздухопровода до резер­вуара, устанавливают минимальной. Недостаток пьезометрических уровнемеров—зависимость их показаний от плотности жидкости и ее температуры.

Емкостные уровнемеры.

Уровень сыпучих и жидких тел можно измерять косвенным способом с применением электрических преобразователей, осно­ванных на зависимости электрических характеристик от толщи­ны слоя измеряемого вещества. Применяют уровнемеры с дат­чиками емкостного и омического типов.

Емкостный датчик представляет собой металлический элек­трод в виде стержня, покрытого слоем электрической изоляции из пластмассы. Электрод вместе с измеряемым веществом обра­зует конденсатор, емкость которого зависит от глубины погру­жения электрода. Емкостный датчик подключается к электрон­ному усилителю. Усилитель преобразует изменение емкости конденсатора в пропорциональное изменение величины тока.

На выходе усилителя включен обычный электроизмерительный прибор. Шкала прибора отградуирована в единицах высоты уровня вещества.

Е мкостные уровнемеры могут применяться для измерения уровня жидкостей в открытых и закрытых резервуарах. Конст­рукция емкостного датчика видоизменяется в зависимости от ус­ловий применения.

К недостаткам емкостных датчиков относится значительная зависимость показаний от состояния изоляции электрода.

Уровнемеры-дифманометры. Для на­блюдения за уровнем воды в баках и ба­рабанах паровых котлов широко приме­няют дифманометры, работающие по принципу измерения разности давлений, которые создаются постоянным столбом воды в уравнительном сосуде и столбом воды в барабане парово­го котла.

Уровнемер для измерения уровня воды в барабане парово­го котла (рис. 38) включает в се­бя уравнительный сосуд 5 (уста­навливаемый у барабана котла, расположенного на значительной высоте по отношению к рабочей площадке, на которой находится дифманометр) и дифманометр.

Уравнительный сосуд 5 состо­ит из двух камер: трубы 6 диа­метром 40 мм и вставленной в нее трубы 4 диаметром 10 мм. Верхняя часть трубы 6 оканчива­ется цилиндрическим сосудом, со­единяемым штуцером 3 с паровым пространством котла 2. Труба 4 через штуцер 1 соединяется с водяным пространством котла. Ког­да вентили 8 открыты, уровень воды в трубе 4 согласно правилу со­общающихся сосудов установится на той же высоте, что в бараба­не котла. В трубе 6 и в сосуде 5 пар будет конденсироваться, кон­денсат заполнит все пространство до отверстия штуцера 3, после чего уровень воды в сосуде 5 останется постоянным, так как из­лишек конденсата через штуцер 3 будет сливаться в котел. Вслед­ствие разности уровней в трубах 6 и 4 в дифманометре возникает разность давлений, под действием которой стрелка прибора будет отклоняться.

Если уровень воды в барабане котла дойдет до отверстия штуцера 3, то в трубах 6 и 4 уровни жидкости будут находиться на одной высоте и перепад у дифманометра станет равен нулю. При снижении уровня воды в барабане котла уровень воды в трубе 4 понижается, вследствие чего перепад давления увеличивается.

Электрический регулятор-сигнализатор уровня ЭРСУ-3

Прибор ЭРСУ-2 имеет трехпозиционное регулирующее (сигнализи­рующее) устройство и контролирует уровни жидкостей с темпера­турой до 200° С и давлением до 25 кгс/см², что позволяет применять его в качестве сигнализатора или регулятора уровня в барабанах котлов.

Рис. IV-6. Монтаж прибора ЭРСУ-2 на барабане котла. Уровни: 1 — верхний, 2 — нижний, 3 — аварийный.

В основу работы прибора заложен принцип электроконтактного датчика, использующий свойства электропроводности среды. Комплект сигнализатора ЭРСУ-2 состоит из трех датчиков (электродов): аварийного, верхнего и нижнего — и блока сигнали­зации. Датчик аварийного уровня можно устанавливать либо выше датчика верхнего уровня, либо ниже датчика нижнего уровня.

Датчики подсоединяются к блоку сигнализации обычным проводом, к каждому датчику прокладывается по одному проводу и один общий на 3 датчика в качестве заземляющего резервуар и корпус блока сигнализации.

Анализаторы состава и качества сырья.

При измерения расхода и количества природного газа необходим определять его компонентный состав, влажность и теплоту сгорания. Определение компонентного состава газа в процентах объемного содержания производится с помощью газовых хроматографов различных типов.

Газовые хроматографы.

С ущность газовой хроматографии состоит в разделении смеси газов на отдельные газовые компоненты и их последую­щей идентификации. Принцип действия газовых хроматогра­фов заключается в пропускании газовой смеси через колонку с адсорбирующим материалом, сорбции (поглощении) отдель­ных компонентов путем последовательного продвижения их по колонке с помощью газа-носителя и идентификации отдельных компонентов (составляющих) исследуемой газовой смеси с по­мощью детекторов по времени их появления на выходе ко­лонки (рис. 98).

Компоненты исследуемой газовой смеси на выходе детек­тора идентифицируются на ленточных диаграммах электронных потенциометров в виде пиков, разделенных участками нуле­вой линии. Это дает возможность детектору отдельно фикси­ровать компоненты, разделенные зонами чистого газа-носителя.

Рис. 98. Газовый хроматограф.

а—структурная схема; б — распределение компонентов по длине колонки; в—кривые выхода компонентов из колонки.

В автоматических газовых хроматографах объемное содержа­ние отдельных компонентов определяется с помощью микро­процессорного вычислителя и фиксируется на ленте цифропечатающего устройства с указанием времени и даты печати.

В основе адсорбционной газовой хроматографии лежит про­цесс разделения исследуемых газовых смесей благодаря неоди­наковой сорбции и десорбции ее компонентов с помощью ад­сорбирующих материалов (сорбентов), в качестве которых обычно используются силикагель, активированный уголь, оксид магния и др. Отметим, что десорбцией называется выделение поглощенных веществ из сорбента.

Структурная схема простейшего газового хроматографа при­ведена на рис. 98, а. Он содержит источник газа-носителя 1, регулятор давления 2, фильтр-осушитель 3, измеритель расхода газа носителя 4, дозатор исследуемой газовой смеси 5, хроматографическую колонку 6, заполненную сорбентом, детектор выделенных компонентов 7 и регистратор хроматограмм 8. Хроматографическая колонка, являющаяся основным узлом хроматографа, представляет собой трубку, изготовленную из стекла, нержавеющей стали или медных сплавов. Кроме основ­ных узлов газовые хроматографы обычно снабжаются еще ря­дом дополнительных устройств, которые на данной схеме не показаны (термостаты для колонки и детектора, терморегуля­торы, источники питания, элементы управления, блок вычисли­теля, цифропечатающее устройство и др.).

Результат анализа смеси газов появляется в виде хроматограммы, представляющей собой график, изображающий за­висимость объема и количества газовых компонентов в газе-носителе от времени или от объема газа-носителя. Хроматограф работает следующим образом. Небольшая проба исследуемой смеси газов (|рис. 98, а), подлежащая раз­делению и идентификации, вводится в начало колонки 6 через дозирующее устройство 5. Одновременно через колонку 6 от источника 1 пропускается газ-носитель, который перемещает исследуемую смесь вдоль колонки, заполненной сорбентом. В качестве газа-носителя могут использоваться чистый осушен­ный воздух, азот, двуоксид углерода, аргон, гелий, водород и др. Введенная проба с газом-носителем адсорбируется сор­бентом на начальном участке колонки. Под действием движу­щегося газа-носителя происходит десорбция компонентов пробы с начального участка колонки и сорбция их последующими участками. Распределение во времени .компонентов исследуемой газовой смеси, состоящей из трех А, В, С и газа-носителя (где А—наиболее плохо адсорбирующийся газовый компонент, В—среднесорбирующийся, С—наиболее адсорбирующийся), по длине хроматографической колонки показано на рис. 98, б.

Начальные участки колонки заполняются всеми компонен­тами смеси А+В+С+газ-носитель. При десорбции с выхода колонки первым поступает наиболее плохо адсорбирующийся газ А, а последним — наиболее легко адсорбирующийся газ С. Компоненты газовой смеси появляются на выходе колонки 6 раздельно в виде бинарных смесей с газом-носителем, отделен­ных друг от друга интервалами времени, в которые из колонки выходит чистый газ-носитель.

Распределение концентраций газовых компонентов на вы­ходе колонки в виде последовательных пиков (рис. 98, в) обус­ловлено тем, что ширина зоны адсорбированного компонента при его продвижении по колонке расширяется из-за различных условий адсорбции и десорбции в порах сорбента разной ши­рины и глубины. При этом концентрация компонента меняется плавно от нуля до максимума и вновь до нуля. Выход иссле­дуемого компонента из колонки длится некоторое время, и он не сразу весь входит в ячейку детектора.

Детектор 7 (рис. 98, а) служит для обнаружения компонен­тов газовой смеси, выходящих из колонки 6, и формирования электрических импульсов, подаваемых на регистратор 8 или на вход автоматического вычислителя состава газа (на схеме не показан). В зависимости от типа хроматографа применяются различные виды детекторов (термокондуктометрические, пла­менно-ионизационные, высокочастотно-ионизационные, термо­ионные и др.), достаточно подробно описанные в работе [З].

Отечественной промышленностью выпускаются газовые хроматографы «Нефтехим СК.ЭП», ХП-499, «Газохром» и др. За рубежом выпускается целый ряд автоматических газовых хроматографов фирм «Энкал» «Хьюлетт—Паккард» (США), «Даниель» (Англия), «Екогава» (Япония), «Делси-инструмент» (Франция).

Измерители влажности природного газа.

Присутствие влаги и тяжелых легкосжижающихся углево­дородов (углеводородного конденсата) в газе приводит к из­менению многих параметров и свойств этого газа. Для измере­ния влажности газа используются такие параметры и свойства газообразных сред, количественные изменения которых одно­значно связаны с влагосодержанием. В настоящее время из­вестно большое число методов измерения влажности природ­ных газов, к которым можно отнести спектрально-оптические, сорбционные, электролитические, химические, конденсационные, испарительно-психрометрические, акустические и др. [З].

Из известных методов и приборов контроля влажности при­родного газа практически ни один не может в полной мере удовлетворить требованиям автоматического контроля его влажности. Это связано с тем, что в добываемом или транспор­тируемом газе помимо основных компонентов природного газа и паров воды дополнительно находится капельная влага и угле­водородный конденсат, гликоли, метанол, частицы компрессор­ного масла, меркаптаны и др., которые либо разрушают чувст­вительный элемент прибора, либо приводят к большим погреш­ностям или нестабильности показаний.

Не вызывает сомнения, что нет необходимости рассматри­вать подробно все методы измерения влажности и применяе­мые в этих методах разновидности приборов. Здесь кратко рассмотрим лишь те методы и приборы, которые нашли прак­тическое применение в газовой промышленности.

Сорбционный метод является одним из наиболее широко применяемых методов контроля влажности газа. Для этого ме­тода характерно использование адсорбции или абсорбции вла­ги. Первое явление состоит в способности твердых веществ от­бирать из окружающей среды пары воды и накапливать их на своей поверхности. В зависимости от температуры и давления водяных паров влага адсорбируется в виде пара или водяной пленки. Явление абсорбции заключается в растворении паров воды во всем объеме жидкости или твердого тела. В качестве примера рассмотрим сорбционно-емкостный автоматический влагомер газа. Принцип действия такого влагомера основан на изменении электрической емкости конденсатора с диэлект­риком, сорбирующим влагу из газа, контактирующего с этим диэлектриком. Изменение емкости конденсатора связано с из­менением диэлектрической проницаемости диэлектрика, взаимо­действующего с влажным газом.

В гигрометрах, использующих этот метод (рис. 99), нашли применение датчики с алюминиевооксидной пленкой. Датчики обладают высокой чувствительностью к влажности, имеют ма­лые габаритные размеры, малую инерционность (5 с), доста­точную стабильность характеристик

У_______________I

Рис. 99. Сорбционно-диэлькометрический гигрометр.

а — схема датчика; б — внешний вид датчика; а — структурная схема.

Датчик (рис. 99, а) представляет собой помещаемый в тру­бопровод с исследуемым газом алюминиевый цилиндрик 1 не­большого размера, на торце которого выполнен чувствитель­ный элемент—тонкая пористая пленка 2 из оксида алюминия, покрытая пористым слоем золота 3. Слой золота и алюминие­вое основание служат обкладками конденсатора, емкость ко­торого (порядка 1000 пф) изменяется в зависимости от коли­чества сорбированной влаги пленкой оксида алюминия. Внеш­ний вид датчика показан на рис. 99, б.

Структурная схема сорбционно-емкостного гигрометра при­ведена на рис. 99, в. Датчик гигрометра 2 устанавливается не­посредственно на газопроводе 1 с контролируемым газом. Если газ содержит капли влаги и другой жидкости, датчик допол­нительно защищается экраном цилиндрической формы, откры­тым с нижнего конца. Поскольку выходным параметром дат­чика является небольшая по значению емкость, соединительная линия, связывающая датчик с электронным блоком 3. не может быть длинной и обычно выполняется в виде отрезка высокоча­стотного кабеля длиной 2 м. Электронный блок 3 предназначен для преобразования сигнала датчика в форму, пригодную для передачи на значительное расстояние. Электронный блок 3 представляет собой измеритель полного внутреннего сопротив­ления и выполнен на полупроводниковых элементах. Обычно сигнал датчика преобразуется в частоту.

В этом случае расстояние между датчиком и электронным сигнализирующим прибором 5 может составлять несколько ты­сяч метров, а прибор 5 для возможности измерения влажности газа в нескольких точках выясняется многоканальным. При необходимости гигрометр может иметь взрывозащищенное ис­полнение с искробезопасным )в одом. В этом случае в состав гигрометра вводится блок искрозащиты 4, содержащий разде­лительный трансформатор, шутны ограничительные элемен­ты. Недостатком оксидных Дашков является влияние на них полярных жидкостей - метанола моноэтаноламина, диэтано-ламина и др. Некоторые полярные жидкости изменяют показа­ния гигрометра сильнее, чем наличие влаги.

На основании рассмотренной схемы выпускаются автома­тические гигрометры фирмами «Панаметрик» (США), «Эндрэс и Хаузер» (ФРГ) и др. Шкала таких гигрометров отградуирована температуры точки росы в диапазоне от -60 до +20 С. Погрешность гигрометра не превышает 1—2°С.

Конденсационный метод отделения влажности газа по воде или углеводородам (метод определения температуры точ­ки росы) основан на измерен температуры начала конден­сации влаги (воды :или конденсата) на плоской поверхности охлаждающего тела (зеркале) при достижении равенства дав­ления насыщенных паров исследуемого газа и рабочего давле­ния. При температуре начала конденсации, называемой тем­пературой точки росы, достигается гидродинамическое равно­весие между водяными парами влажного газа и слоем конден­сата влаги на поверхности охлаждаемого зеркала.

В гигрометрах, основанных на конденсационном методе, определяется температура, до которой необходимо охладить прилегающий к охлаждаемой поверхности слой влажного газа, для того чтобы довести его до, состояния насыщения при рабо­чем давлении. Схемы и конструкции конденсационных гигро­метров достаточно подробно рассмотрены в работе [З].

Приборы и средства контроля состава и влажности природного газа.

При измерения расхода и количества природного газа необходим определять его компонентный состав, влажность и теплоту сгорания. Определение компонентного состава газа в процентах объемного содержания производится с помощью газовых хроматографов различных типов. Для измерения влажности газа могут быть использованы различные методы и приборы, описание которых приведено ниже.

Газовые хроматографы.

Сущность газовой хроматографии состоит в разделении смеси газов на отдельные газовые компоненты и их последую­щей идентификации [З]. Принцип действия газовых хроматогра­фов заключается в пропускании газовой смеси через колонку с адсорбирующим материалом, сорбции (поглощении) отдель­ных компонентов путем последовательного продвижения их по колонке с помощью газа-носителя и идентификации отдельных компонентов (составляющих) исследуемой газовой смеси с по­мощью детекторов по времени их появления на выходе ко­лонки (рис. 98).

Компоненты исследуемой газовой смеси на выходе детек­тора идентифицируются на ленточных диаграммах электронных потенциометров в виде пиков, разделенных участками нуле­вой линии. Это дает возможность детектору отдельно фикси­ровать компоненты, разделенные зонами чистого газа-носителя. В автоматических газовых хроматографах объемное содержа­ние отдельных компонентов определяется с помощью микро­процессорного вычислителя и фиксируется на ленте цифропечатающего устройства с указанием времени и даты печати.

В основе адсорбционной газовой хроматографии лежит про­цесс разделения исследуемых газовых смесей благодаря неоди­наковой сорбции и десорбции ее компонентов с помощью ад­сорбирующих материалов (сорбентов), в качестве которых обычно используются силикагель, активированный уголь, оксид магния и др. Отметим, что десорбцией называется выделение поглощенных веществ из сорбента.

Структурная схема простейшего газового хроматографа при­ведена на рис. 98, а. Он содержит источник газа-носителя 1, регулятор давления 2, фильтр-осушитель 3, измеритель расхода газа носителя 4, дозатор исследуемой газовой смеси 5, хроматографическую колонку 6, заполненную сорбентом, детектор выделенных компонентов 7 и регистратор хроматограмм 8. Хроматографическая колонка, являющаяся основным узлом хроматографа, представляет собой трубку, изготовленную из стекла, нержавеющей стали или медных сплавов. Кроме основ­ных узлов газовые хроматографы обычно снабжаются еще ря­дом дополнительных устройств, которые на данной схеме не показаны (термостаты для колонки и детектора, терморегуля­торы, источники питания, элементы управления, блок вычисли­теля, цифропечатающее устройство и др.).

Р ис. 98. Газовый хроматограф.

а—структурная схема; б — распределение компонентов по длине колонки; в—кривые выхода компонентов из колонки.

Результат анализа смеси газов появляется в виде хроматограммы, представляющей собой график, изображающий за­висимость объема и количества газовых компонентов в газе-носителе от времени или от объема газа-носителя. Хроматограф работает следующим образом. Небольшая проба исследуемой смеси газов (|рис. 98, а), подлежащая раз­делению и идентификации, вводится в начало колонки 6 через дозирующее устройство 5. Одновременно через колонку 6 от источника 1 пропускается газ-носитель, который перемещает исследуемую смесь вдоль колонки, заполненной сорбентом. В качестве газа-носителя могут использоваться чистый осушен­ный воздух, азот, двуоксид углерода, аргон, гелий, водород и др. Введенная проба с газом-носителем адсорбируется сор­бентом на начальном участке колонки. Под действием движу­щегося газа-носителя происходит десорбция компонентов пробы с начального участка колонки и сорбция их последующими участками. Распределение во времени .компонентов исследуемой газовой смеси, состоящей из трех А, В, С и газа-носителя (где А—наиболее плохо адсорбирующийся газовый компонент, В—среднесорбирующийся, С—наиболее адсорбирующийся), по длине хроматографической колонки показано на рис. 98, б.

Начальные участки колонки заполняются всеми компонен­тами смеси Л+5+С+газ-носитель. При десорбции с выхода колонки первым поступает наиболее плохо адсорбирующийся газ А, а последним — наиболее легко адсорбирующийся газ С. Компоненты газовой смеси появляются на выходе колонки 6 раздельно в виде бинарных смесей с газом-носителем, отделен­ных друг от друга интервалами времени, в которые из колонки выходит чистый газ-носитель.

Распределение концентраций газовых компонентов на вы­ходе колонки в виде последовательных пиков (рис. 98, в) обус­ловлено тем, что ширина зоны адсорбированного компонента при его продвижении по колонке расширяется из-за различных условий адсорбции и десорбции в порах сорбента разной ши­рины и глубины. При этом концентрация компонента меняется плавно от нуля до максимума и вновь до нуля. Выход иссле­дуемого компонента из колонки длится некоторое время, и он не сразу весь входит в ячейку детектора.

Детектор 7 (рис. 98, а) служит для обнаружения компонен­тов газовой смеси, выходящих из колонки 6, и формирования электрических импульсов, подаваемых на регистратор 8 или на вход автоматического вычислителя состава газа (на схеме не показан). В зависимости от типа хроматографа применяются различные виды детекторов (термокондуктометрические, пла­менно-ионизационные, высокочастотно-ионизационные, термо­ионные и др.), достаточно подробно описанные в работе [З].

Отечественной промышленностью выпускаются газовые хроматографы «Нефтехим СК.ЭП», ХП-499, «Газохром» и др. За рубежом выпускается целый ряд автоматических газовых хроматографов фирм «Энкал» «Хьюлетт—Паккард» (США), «Даниель» (Англия), «Екогава» (Япония), «Делси-инструмент» (Франция).

Измерители влажности природного газа.

Присутствие влаги и тяжелых легкосжижающихся углево­дородов (углеводородного конденсата) в газе приводит к из­менению многих параметров и свойств этого газа. Для измере­ния влажности газа используются такие параметры и свойства газообразных сред, количественные изменения которых одно­значно связаны с влагосодержанием. В настоящее время из­вестно большое число методов измерения влажности природ­ных газов, к которым можно отнести спектрально-оптические, сорбционные, электролитические, химические, конденсационные, испарительно-психрометрические, акустические и др. [З].

Из известных методов и приборов контроля влажности при­родного газа практически ни один не может в полной мере удовлетворить требованиям автоматического контроля его влажности. Это связано с тем, что в добываемом или транспор­тируемом газе помимо основных компонентов природного газа и паров воды дополнительно находится капельная влага и угле­водородный конденсат, гликоли, метанол, частицы компрессор­ного масла, меркаптаны и др., которые либо разрушают чувст­вительный элемент прибора, либо приводят к большим погреш­ностям или нестабильности показаний.

Не вызывает сомнения, что нет необходимости рассматри­вать подробно все методы измерения влажности и применяе­мые в этих методах разновидности приборов. Здесь кратко рассмотрим лишь те методы и приборы, которые нашли прак­тическое применение в газовой промышленности.

Сорбционный метод является одним из наиболее широко применяемых методов контроля влажности газа. Для этого ме­тода характерно использование адсорбции или абсорбции вла­ги. Первое явление состоит в способности твердых веществ от­бирать из окружающей среды пары воды и накапливать их на своей поверхности. В зависимости от температуры и давления водяных паров влага адсорбируется в виде пара или водяной пленки. Явление абсорбции заключается в растворении паров воды во всем объеме жидкости или твердого тела. В качестве примера рассмотрим сорбционно-емкостный автоматический влагомер газа. Принцип действия такого влагомера основан на изменении электрической емкости конденсатора с диэлект­риком, сорбирующим влагу из газа, контактирующего с этим диэлектриком. Изменение емкости конденсатора связано с из­менением диэлектрической проницаемости диэлектрика, взаимо­действующего с влажным газом.

В гигрометрах, использующих этот метод (рис. 99), нашли применение датчики с алюминиевооксидной пленкой. Датчики обладают высокой чувствительностью к влажности, имеют ма­лые габаритные размеры, малую инерционность (5 с), доста­точную стабильность характеристик

Рис. 99. Сорбционно-диэлькометрический гигрометр.

а — схема датчика; б — внешний вид датчика; а — структурная схема.

Датчик (рис. 99, а) представляет собой помещаемый в тру­бопровод с исследуемым газом алюминиевый цилиндрик 1 не­большого размера, на торце которого выполнен чувствитель­ный элемент—тонкая пористая пленка 2 из оксида алюминия, покрытая пористым слоем золота 3. Слой золота и алюминие­вое основание служат обкладками конденсатора, емкость ко­торого (порядка 1000 пф) изменяется в зависимости от коли­чества сорбированной влаги пленкой оксида алюминия. Внеш­ний вид датчика показан на рис. 99, б.

Структурная схема сорбционно-емкостного гигрометра при­ведена на рис. 99, в. Датчик гигрометра 2 устанавливается не­посредственно на газопроводе 1 с контролируемым газом. Если газ содержит капли влаги и другой жидкости, датчик допол­нительно защищается экраном цилиндрической формы, откры­тым с нижнего конца. Поскольку выходным параметром дат­чика является небольшая по значению емкость, соединительная линия, связывающая датчик с электронным блоком 3. не может быть длинной и обычно выполняется в виде отрезка высокоча­стотного кабеля длиной 2 м. Электронный блок 3 предназначен для преобразования сигнала датчика в форму, пригодную для передачи на значительное расстояние. Электронный блок 3 представляет собой измеритель полного внутреннего сопротив­ления и выполнен на полупроводниковых элементах. Обычно сигнал датчика преобразуется в частоту.

В этом случае расстояние между датчиком и электронным сигнализирующим прибором 5 может составлять несколько ты­сяч метров, а прибор 5 для возможности измерения влажности газа в нескольких точках выясняется многоканальным. При необходимости гигрометр может иметь взрывозащищенное ис­полнение с искробезопасным )в одом. В этом случае в состав гигрометра вводится блок искрозащиты 4, содержащий разде­лительный трансформатор, шутны ограничительные элемен­ты. Недостатком оксидных Дашков является влияние на них полярных жидкостей - метанола моноэтаноламина, диэтано-ламина и др. Некоторые полярные жидкости изменяют показа­ния гигрометра сильнее, чем наличие влаги.

На основании рассмотренной схемы выпускаются автома­тические гигрометры фирмами «Панаметрик» (США), «Эндрэс и Хаузер» (ФРГ) и др. Шкала таких гигрометров отградуирована температуры точки росы в диапазоне от -60 до +20 С. Погрешность гигрометра не превышает 1—2°С.

Конденсационный метод отделения влажности газа по воде или углеводородам (метод определения температуры точ­ки росы) основан на измерен температуры начала конден­сации влаги (воды :или конденсата) на плоской поверхности охлаждающего тела (зеркале) при достижении равенства дав­ления насыщенных паров исследуемого газа и рабочего давле­ния. При температуре начала конденсации, называемой тем­пературой точки росы, достигается гидродинамическое равно­весие между водяными парами влажного газа и слоем конден­сата влаги на поверхности охлаждаемого зеркала.

В гигрометрах, основанных на конденсационном методе, определяется температура, до которой необходимо охладить прилегающий к охлаждаемой поверхности слой влажного газа, для того чтобы довести его до, состояния насыщения при рабо­чем давлении. Схемы и конструкции конденсационных гигро­метров достаточно подробно рассмотрены в работе [З].

Система автоматики безопасности печей.

Система автоматической защиты печи подогрева углеводородов предназначена для предотвращения аварии печи при возникновении аварийных ситуаций. Реализовано на базе стоек блока реле БР-1, блока сигнализации БС-1.

Схемы автоматики безопасности :

1. Схема отсечки топливного газа осуществляется по следующим параметрам:

• Исчезновение пламени на горелке печи контролируется прибором Ф.24.2

• Отклонение давления топливного газа от нормы прибор ВЭ-16 рб

• Расход потока ЦЖ через змеевик печи ниже нормы УДК датчик «Сапфир-22 ДД» + КСУ-4И; дифманометр ДСП-71 + ЭКМ-1У (ВЭ-16рб)

• Температура дымовых газов выше нормы контролируется прибором милливольтметр Ш 4501

• Температура ЦЖ на выходе из печи выше нормы (схема реализована на УПДТ1 , УПДТ2) контролируется прибором милливольтметр Ш 4501

• Отсутствие напряжения реле времени РВ 133

• Дистанционная отсечка топливного газа кнопкой со щита в операторной и кнопкой по месту. Кнопка КЕ-011, клапан КСП-8.

• Схема автоматического управления электроприводными задвижками на линиях ЦЖ, аварийного сброса, подачи пара в топку печи при повышении температуры дымовых газов (прогаре змеевика).

3. Схема задержки, исключающая ложное срабатывание электрозадвижек при исчезновении напряжения.

Описание работы системы

При отклонении от нормы одного из вышеперечисленных параметров срабатывает клапан отсекатель топливного газа.

В операторной срабатывает световая, звуковая сигнализация с указанием параметра остановки печи.

При повышении температуры дымовых газов свыше установленных уставок, автоматически закрываются электрозадвижки на входе и выходе ЦЖ из печи, одновременно с этим открывается электрозадвижка линии подачи пара в топку. После закрытия электрозадвижек на входе и выходе ЦЖ открывается электрозадвижка аварийного сброса продукта из змеевика. Предусмотрена световая сигнализация состояния электрозадвижек «Открыта» – «Закрыта»

Для автоматического срабатывания электрозадвижек ключ выбора работ (КВР) должен быть установлен в положение «Дистанционное». Ключ КВР в положение «Местное» устанавливается только при опробовании двигателя и местном управлении электроприводными задвижками.

Для исключения ложного срабатывания электрозадвижек при кратковременном отключении электроэнергии предусмотрена схема задержки, которая обесточивает схему автоматического управления до того , как пройдёт ложный сигнал.

Порядок включения системы аб печей.

1. Произвести розжиг печи, вывести её на рабочий режим.

2. Включить блок питания стойки сигнализации, рабочий блок АБ печи.

3. В случае срабатывания сигнализации , привести контролируемый параметр в соответствии с регламентом.

4. Перевести переключатель «ручное – автомат» на байпасной панели управления клапаном - отсекателем топливного газа в отделении печей в режим «автомат».

По манометру на байпасной панели убедиться, что воздух к клапану (отсекателю) подан и он открыт.

4. Ключ КВР электро-приводных задвижек в операторной установить в режим «Дистанционный».

После этого система находится в автоматическом режиме работы.

Комплексы контроля загазованности. Комплекс “стм-10”

Сигнализаторы CTM-IO (в дальнейшем - сигнализаторы) общетехнического применения предназначены для непрерывного контроля довзравоопасных концентраций в воздухе помещений открытых пространств горючих газов, паров и их смесей.

Сигнализаторы являются автоматическими стационарны­ми приборами, состоящими из блока сигнализации и питания и выносного датчика или блока датчика.

Блок сигнализации и питания выполнен в обыкновенном исполнении и должен быть установлен за пре­делами взрывоопасной зоны.

Диапазон сигнальных концентраций сигнализаторов со­вокупности компонентов (кроме сигнализаторов СТМ10-0201Дц) 5-50 % НКПВ при:

1) температуре окружающей и контролируемой среды:

от минус 60 до плюс 50 °С - для датчика, от 0 до 50 °С - для блока датчика и блока сигнализации и питания.;

Диапазон настройки порогов срабатывания сигнализа­ции (порог "I" и порог "2") - 5-50 % НКПВ.

1 Порог 5% нкпв

2 Порог 11% нкпв

Принцип действия и работа сигнализаторов

Принцип действия сигнализаторов - термохимический, основанный на измерении теплового эффекта от окисления горю­чих газов и паров на каталитически активном элементе датчи­ка, дальнейшем преобразовании полученного сигнала в моду­ле и выдачи сигнала о достижении сигнальной концентра­ции. Сигнализаторы состоят из датчика или блока датчика и блока сигнализации и питания.

Устройство сигнализации (пороговое) выполняет следующие функции:

• осуществляет световую и звуковую сигнализацию постоянным свечени­ем индикатора "КОНЦЕНТР” и срабатывание ре­ле при достижении концентраций уровня "CI" заданного порогом "I";

• осуществляет световую и звуковую сигнализацию прерывистым свечени­ем (миганием) индикатора "КОНЦЕНТР” и сра­батывание в соответствующем канале реле "ПОРОГ 2" при дос­тижении концентрации уровня "С2" заданного порогом "2", включение аварийной вытяжной вентиляции;

• осуществляет световую сигнализацию прерывистым свече­нием индикатора "ОТКАЗ” в неисправном сигнализаторе и срабатывание реле "ОТКАЗ” при обрыве (перегорании) чувствительных элементов датчика.

Комплекс “Щит-1”

Сигнализатор ЩИТ-1 предназначен для автоматичес­кой сигнализации о появлении в воздухе производственных поме­щений довзравоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей.

С игнализатор выдает сигнализацию КОНЦЕНТРАЦИЯ при дости­жении значения концентрации горючих веществ и их смесей с воздухом в диапазоне 5-50 % (на УПКТ 20 % по объёму) от концентрации, соответствующей нижнему пределу воспламеняемости (НПВ) при этом включается внешняя звуковая и световая сигнализация и аварийно-вытяжная вентиляция.

Сигнализатор состоит из блока БПС-102 и шести датчиков ДТХ-102 с принудительной подачей контролируемой смеси или шести датчиков ДТХ-114 с конвекционной подачей кон­тролируемой смеси.

Датчики предназначены для применения во взрывоопасных помещениях классов B-I, B-Ia, B-I6 , в которых могут образовываться взрывоопасные смеси газов в паров с воздухом I, 2, 3 и 4 категории групп Т1, Т2, ТЗ, Т4 в Т5 согласно классификации действующих "Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования" (ПИВРЭ).

БПС-102 имеет обыкновенное исполнение в должен уста­навливаться вне взрывоопасного помещения. Принцип работы датчика основан на измерении теплового эф­фекта сгорания горючих газов и паров на каталитически активном чувствительном элементе, который входит в состав 4-х плечевого моста. При сгорании горючих газов и паров изменяется темпера­тура чувствительного элемента и величина его сопротивления. На измерительной диагонали моста появляется постоянное напря­жение, пропорциональное концентрация газов или паров. Питание измерительных мостов датчиков осуществляется от источника ста­билизированного тока блока БПС-102.

И нфракрасный (ик) детектор локального обнаружения углеводородных газов (Дет-Троникс).

Детектор представляет собой ИК газовый детектор локального обнаружения, работающий по диффузионному принципу и предназначенный для обеспечения постоянного контроля за содержанием горючих углеводородных газов в диапазоне от 0 до 100% НПВ (нижний предел воспламеняемости). Детектор формирует выходной сигнал от 4 до 20 мА, величина которого соответствует обнаруженным концентрациям загазованности. Корпус датчика, имеющий взрывозащищенное исполнение. Детектор ПойнтВотч может использоваться как автономное устройство, а также в составе более сложных систем производства компании Дет-Троникс, таких, как трансмиттер сигналов загазованности Инфинити, контроллер утечки газа R8471 или как компонент системы контроля за опасными ситуациями EAGLE 2000 (Игл 2000).

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ.

Детектор ПойнтВотч работает по принципу поглощения ИК излучения. Луч модулированного света проектируется из внутреннего источника ИК излучения на рефлектор, который посылает его обратно на пару ИК датчиков. Один из датчиков является эталонным (опорным), а другой - активным, причем перед обоими датчиками установлены различные оптические фильтры, с тем чтобы они были чувствительными к различным длинам волн ИК света. Горючие газы не влияют на сигнал с длиной волны опорного датчика, в то время как сигнал с длиной волны активного датчика поглощается горючими газами. Для определения концентрации загазованности детектор измеряет соотношение сигналов активной длины волны к опорной. Затем эта величина преобразуется в токовый выходной сигнал 4-20 мА для передачи на внешний дисплей и системы управления.

ВЫХОДНОЙ ТОК ЦЕПИ

В нормальном режиме работы детектор ПойнтВотч имеет выходной ток от 4 до 20 мА, величина которого пропорциональна концентрациям газа от 0 до 100% ИПВ. Какое-либо другое значение выходного тока, кроме 4-20 мА, означает либо отрицательный уровень загазованности, либо неисправность или превышение установленного диапазона, либо что устройство находится в режиме калибровки.

В нормальном рабочем режиме уровень сигнала в диапазоне от 4 до 20 мА соответствует измеренной концентрации газа. Детектор постоянно проверяет себя на наличие повреждений или начало процедуры калибровки и автоматически переключается на функционирование в соответствующем режиме.

Преобразователи и регулирующие устройства.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ

Для обеспечения нормального хода технологических процессов в различных отраслях промышленности, поддержания или измене­ния по заданным законам таких величин, как температура, дав­ление, расход, уровень и др., применяют автоматические регуля­торы и комплектные системы автоматического регулирования (уп­равления).

Автоматический регулятор реагирует на изменение регулируе­мой величины, характеризующей технологический процесс, и уп­равляет этим процессом с целью поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону. Автоматический регулятор состоит из задающего устройства— задатчика, создающего так называемое управляющее воздействие; измерительного устройства, измеряющего отклонения регулируе­мой величины от заданного значения и воздействующего на управляющее устройство регулятора; управляющего устройства, воспринимающего воздействие от измерительного устройства и управляющего подачей энергии к исполнительному механизму не­посредственно или через усилитель.

Системой автоматического регулирования называется совокуп­ность регулируемого объекта и автоматического регулятора, взаи­модействующих друг с другом во время совместной работы. Регу­лируемый объект своим выходом (регулируемой величиной в виде соответствующего сигнала) воздействует на вход регулятора, а последний воздействует на вход объекта и этим противодействует отклонению регулируемой величины от заданного значения.

Простейшая система автоматического регулирования кроме структурных элементов автоматического регулятора включает в себя преобразователь, устанавливаемый непосредственно на регу­лируемом объекте и воспринимающий посредством чувствитель­ного элемента изменения регулируемой величины: исполнительный механизм, получающий сигнал от управляющего устройства регу­лятора и воздействующий на регулирующий орган; регулирующий орган—вентиль, клапан или шибер, непосредственно поддержива­ющий заданное значение регулируемой величины (например, коли­чество жидкости или газа в трубопроводе).

В зависимости от характера задающего воздействия системы автоматического регулирования подразделяют на следующие ос­новные типы:

• стабилизирующие—с постоянным заданным значением регулируемой величины;

• программные, в которых заданное значение регулируемой величины не является постоянным, а изменяется во времени по установленному заранее закону—программе;

- следящие, в которых заданное значение регулируемой вели­чины заранее не установлено, а определяется какой-либо другой величиной, произвольно изменяющейся во времени;

- оптимизирующие, в которых регулируемая величина за­дается и поддерживается регулятором на оптимальном значении— наиболее целесообразном с технико-экономической стороны, в том числе на максимально или минимально требуемом значении.

Все элементы структурной схемы системы автоматического регулирования (рис. 51) изображаются прямоугольниками, кото­рые связаны линиями связи со стрелками, указывающими путь передачи сигнала. Система регулирования образует контур из таких прямоугольников. Возмущающие и задающие воздействия входят в контур извне. Каждый из элементов системы автоматиче­ского регулирования соединен с остальными так, что выходной сигнал его является входным сигналом следующего элемента.

Классификация автоматических регуляторов.

По способу воздействия на регулирующий орган автоматические регуляторы бывают прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия чувствительный элемент непосредственно воз­действует на регулирующий орган, используя при этом энергию, получаемую от регулируемой среды. У них измерительное устрой­ство и исполнительный механизм составляют одно целое с регу­лирующим органом и воздействуют на него посредством механи­ческих связей. Основной недостаток регуляторов прямого дейст­вия—непригодность к дистанционному управлению.

В регуляторах непрямого действия, расположенных на значительном удалении от регулирующих органов, управление регули­рующим органом производится с помощью энергии, получаемой от постороннего источника.

По виду энергии, приводящей их в действие, регуляторы подразделяют на пневматические, гидравлические, электрические и комбинированные.

В пневматических регуляторах используется энергия сжатого воздуха. Эти регуляторы надежны в работе и безопасны в пожар­ном отношении.

В гидравлических регуляторах используется энергия жидкости (масла или воды). Они надежны в работе и могут развивать боль­шие перестановочные усилия на исполнительном механизме. Одна- ко имеют ряд недостатков: ограниченный радиус действия, опреде­ляемый длиной импульсного трубопровода, зависимость рабочих характеристик от температуры рабочей жидкости и огнеопасность (в случае использования масла).

Наибольшее распространение получили электрические регуля­торы, которые подразделяют на электромеханические и электрон­ные. Основное преимущество электрических регуляторов по срав­нению с пневматическими и гидравлическими—возможность пере­дачи командных импульсов к промежуточным устройствам и исполнительному механизму на практически неограниченные рас­стояния с минимальным запаздыванием.

В комбинированных регуляторах одновременно используются два вида энергии: в электропневматических—электрическая энер­гия и сжатый воздух, в электрогидравлических—электрическая энергия и жидкость, в пневмогидравлических—сжатый воздух и жидкость. Такая комбинация позволяет максимально использовать преимущества каждого вида энергии.

По характеру регулирующего воздействия ав­томатические регуляторы подразделяют на несколько видов.

Позиционные регуляторы. Регулирующий орган может зани­мать два или три определенных положения. Наибольшее примене­ние получили двух- и трехпозиционные регуляторы.

Пропорциональные (статические) регуляторы. Регулирующий орган изменяет свое положение по такой же закономерности, по какой изменяется регулируемая величина; скорость перемещения регулирующего органа пропорциональна скорости изменения регу­лируемой величины.

Астатические регуляторы. Регулирующий орган при отклонении регулируемой величины от заданного значения перемещается бо­лее или менее медленно и все время в одном направлении до

тех пор, пока регулируемая величина не придет к заданному зна­чению.

Изодромные регуляторы. Совмещают свойства статического и астатического регуляторов и обеспечивают поддержание задан­ного значения регулируемой величины без остаточного отклонения. Регулирующий орган может занимать любое положение в пределах своего рабочего хода.

Регуляторы, с предварением. Имеют дополнительное устройст­во, благодаря которому процесс регулирования протекает с уче­том скорости изменения регулируемой величины. В этих регулято­рах к пропорциональному действию добавляется дополнительное воздействие от скорости изменения регулируемой величины, кото­рое заставляет перемещаться регулирующий орган с некоторым опережением, возрастающим с увеличением скорости изменения регулируемой величины. С уменьшением скорости изменения регу­лируемой величины это опережающее перемещение также умень­шается и полностью прекращается, когда регулируемая величина перестает изменяться.

Пневматические, электрические преобразователи.

Принцип действия пневматических преобразователей (рис. 4, а) основан на пневматической силовой компенсации. Измеряемая ве­личина воздействует на чувствительный элемент измерительного блока 8 и преобразуется в усилие Р, которое через рычажную си­стему 1пневмосилового преобразователя уравновешивается усили­ем Рос сильфона обратной связи. При изменении измеряемой вели­чины и усилия Р происходит незначительное перемещение рычаж­ной системы и связанной с ней заслонки 4. Чувствительный индикатор рассогласования 5 типа «сопло-заслонка» преобразует это перемещение в управляющий сигнал давления сжатого возду­ха, поступающий на вход пневматического усилителя 6.

В ыходной сигнал усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в сильфон обратной связи 7 пневмосило­вого преобразователя, где преобразуется в пропорциональное уси­лие Ро.с, которое через рычажную систему уравновешивает измеря­емое (входное) усилие Р. Таким образом, мерой измеряемого уси­лия Р является значение выходного сигнала преобразователя, необходимое для создания уравновешивающего усилия обратной связи Р о.с. Пределы изменения выходного сигнала 0,02—0,1 МПа. Настраивают преобразователь корректором нуля 2, а начальное значение выходного сигнала преобразователя (0,02 МПа) устанав­ливают с помощью пружины 3 корректора нуля.

Питание пневматических преобразователей производят очищенным от пыли, влаги и масла воздухом, номинальное избыточное давление которого 0,14 МПа. Тип МС-П

Принцип действия электрических преобразователей (рис. 4, б) основан на электрической силовой компенсации. Измеряемая вели­чина (например, давление, расход) воздействует на чувствитель­ный элемент измерительного блока и преобразуется в усилие Р, ко­торое через рычажную систему 1 электросилового преобразователя уравновешивается усилием Ро.с магнитоэлектрического устройства обратной связи.

При изменении измеряемой величины и усилия Р происходит не­значительное (микронное) перемещение рычажной системы и свя­занного с ней управляющего флажка 9 индикатора рассогласова­ния 5. Индикатор рассогласования дифференциально-трансформатор­ного типа преобразует это перемещение в управляющий сигнал (на­пряжение переменного тока), поступающий на вход электронного усилителя 10.

Выходной сигнал постоянного тока усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в последовательно соеди­ненную с ней обмотку 11 рамки магнитоэлектрического устройства 12 электросилового преобразователя, где преобразуется в усилие обратной связи Ро.с. Это усилие через рычажную систему уравно­вешивает измеряемое (входное) усилие Р. Таким образом, мерой измеряемого усилия Р является постоянный ток, необходимый для создания уравновешивающего усилия обратной связи Ро.с. Пределы изменения выходного сигнала постоянного тока 0—20 ,0—5, 4-20 мА.

Настраивают преобразователь изменением передаточного отно­шения рычажной системы путем перемещения корректора нуля 2. Начальное значение, выходного сигнала преобразователя устанав­ливают с помощью пружины 3 корректора нуля.

Системы дистанционной передачи показаний.

Системы дистанционной передачи показаний включают в себя передающий преобразователь, канал связи и приёмное устройство. Системы дистанционной передачи показаний по виду используемой энергии разделяют на электрические и пневматические.

Электрические системы дистанционной передачи показаний бывают реостатные, индукционные, дифференциально-трансформаторные, ферродинамические и токовые.

Передавать на расстояние можно непосредственно измеряе­мую величину или пропорциональную ей другую величину.

Различные неэлектрические величины можно преобразовы­вать в электрические у места измерения и передавать на рас­стояние.

Находящиеся у места измерения устройства, в которых раз­личные неэлектрические величины преобразуются в электриче­ские, называются первичными приборами или датчиками.

Приборы, измеряющие величины, передаваемые датчиками, называются вторичными приборами.

Индукционный мост состоит (рис. 22) из двух одинаковых катушек, разделенных на две секции. Внутри кату­шек могут перемещаться стальные сердечники. Од­на катушка монтируется в первичном приборе, вторая — в следящем. Катушки соединяются между собой, как это по­казано на рисунке, и пи­таются от источника пе­ременного тока. Сердеч­ник первой катушки свя­зан с подвижной частью первичного прибора, а сердечник второй—с указателем следящего прибора.

Если сердечники обеих катушек занимают одинаковые поло­жения по отношению к секциям, то индуктивные сопротивления соответствующих секций равны и мост находится в равновесии (тока в среднем проводе нет).

Перемещение сердечника катушки первичного прибора при­водит к изменению индуктивного сопротивления одной из секций этой катушки. Токи в секциях перераспределяются таким обра­зом, что увеличивается втягивающее усилие соответствующей секции катушки следящего прибора. Если, например, сердечник в показывающем приборе переместился вверх, то токи уменьша­ются в верхней секции первой катушки и нижней секции второй катушки и увеличиваются в верхней секции второй катушки и нижней секции первой. Через средний провод будет протекать так называемый уравнительный ток.

Сердечник катушки следящего прибора начинает переме­щаться в сторону секции с большим током, передавая свое движе­ние стрелке. По мере перемещения сердечника индуктивное сопротивление соответствующей секции будет возрастать, а ток и втягивающее усилие уменьшаться.

Движение прекратится, когда сердечник катушки вторичного прибора займет положение, соответствующее положению сердеч­ника первой катушки. Так, посредством индукционного моста осуществляется дистанционная передача показаний прибора.

П невматическая система передачи показаний нашла широкое применение в хи­мических, нефтехимичес­ких и других пожаро и взрывоопасных производ­ствах. Она состоит из пре­образователей с унифици­рованным выходным сигна­лом 0,2—1,0 кгс/см² и ряда вторичных приборов, пред­назначенных для индика­ции и регистрации измеряе­мых величин в виде пнев­матического сигнала, из­меняющегося в тех же пределах.

В пневмосиловом пре­образователе (рис.26) усилие, развиваемое чув­ствительным элементом, поворачивает основной рычаг вокруг оси против часовой стрелки. При этом заслонка 3 приближается к соплу 2, из которого свободно истекает сжатый воздух. Сопло 2 питается от усилителя 5 через капиллярное отверстие, поэтому приближение или удаление заслонки от сопла на несколько микрон вызывает резкое изменение давления в линии сопла. Комплект, состоящий из сопла и заслонки, называют реле «сопло-заслонка». Изменение сигнала на выходе реле воспринимает усилитель 5, который изменяет давление в компенсирующем сильфоне 4 так, что усилие, развиваемое сильфоном и передаваемое на рычаг 1 и на основной рычаг, уравновешивается усилием, развиваемым чувствительным элементом.

Принципиальная схема пневматического усилителя представлена на рис. 27. Питающий воздух давлением 1,4 кгс/см² поступает в камеру 1, из которой через шариковый клапан 2 воздух поступает в камеру 3, соединенную с выходной линией и камерой 5. Через капиллярное от­верстие 7 (дроссель) воздух поступает в камеру 6 и в линию сопла. Каме­ра 5 может сообщаться с атмосферой через шариковый клапан 4.

Усилитель работает следующим образом. При изменении (например, увеличении) усилия, развиваемого чувствительным элементом, основ­ной рычаг прикроет сопло и давление в камере 6 тоже изменится (уве­личится).

Мембрана, разделяющая камеры 5 и 6, переместится вверх и при­кроет шариковый клапан 4. Одновременно мембрана в камере 3 пере­местится вниз и откроет клапан подачи воздуха на выход усилителя. Выходное давление будет расти до тех пор, пока усилие, которое разви­вает компенсирующий сильфон, соединенный с выходом преобразова­теля, не станет равным усилию, приложенному к основному рычагу.

Пневматические, электрические регулирующие устройства.

Регулирующие клапаны применяют для изменения расхода жид­костей, паров и газов, находящихся под высоким давлением. Регули­рующие клапаны по конструкции бывают золотниковыми и плунжерны­ми. Золотниковый клапан (рис. 31, а) имеет чугунный корпус 7, в ко­торый запрессованы металлические стаканы (седла) 2. В стаканах пере­мещаются золотники 3, имеющие профильные окна. При перемещении штока 4 золотники перемещаются относительно седел, в результате чего площадь для прохода и расход среды через клапан изменяются. В плунжерном клапане (рис. 31, б) седла 2 и плунжеры 6 переме­щаются друг относительно друга. Если шток 4 опустить вниз до упора, то полированные поверхности плунжеров и седел 2 упрутся друг в дру­га и расход среды через клапан станет равным 0. Для исключения про­сачивания среды из трубопровода штоки клапанов выводятся из кор­пусов через уплотняющие сальники 5.

Рис. 31. Золотниковый (а) и плунжерный (б) регулирующие клапаны.

1 — корпус, 2- седло, 3 — золотники, 4 — штоки, 5 —cальниковое уплотнение, 6 — плунжер.

Е сли плунжеры (или золотники) клапанов повернуть в вертикаль­ной плоскости на угол 180°, то характеристика клапана станет обратной, т. е. при движении плунжера (или золотника) вверх расход через клапан будет уменьшаться.

Для регулирования рас­хода жидкостей, газов и паров при низких давле­ниях или малых перепадах на трубопроводах устанав­ливают поворотные заслон­ки (рис. 32). При повороте заслонки на некоторый угол площадь ее проходного сечения увеличивается и расход среды через регулирующий орган возрастает.

Перемещение штоков клапанов и изменение углов поворота засло­нок производятся электрическими или автоматическими исполнитель­ными механизмами, которыми управляет оператор или автоматическое устройств. На литом корпусе 1 (рис. 33) электрического исполни тельного механизма смонтированы электродвигатель 3, редуктор 4 и блок 2 датчиков, закрытый крышкой. Вращение двигателя через ре­дуктор передается на рычаг 5, который через рычажные системы связи перемещает шток клапана. Блок 2 датчиков может иметь выключатели для ограничения хода клапана, а также индукционные или реостатные датчики положения, соединяемые с приборами—указателями положения. Угол поворота рычага 5 изменяется настройкой в ыключателей и ограничи­вается упорами.

Рис. 34. Пневматиче­ский мембранный ис­полнительный меха­низм, объединенный

с клапаном:

1 — корпус клапана, 2— корпус МИМ, 3 — крыш­ка, 4 ~ штуцер, 5—ста­кан корпуса, 6 — шток МИМ, 7 — муфта, 8 —шток клапана

рис. 33. Электрический исполнительный механизм:

1 — корпус, 2 — блок датчиков, 3 — электро­двигатель, 4 — редуктор,

5 — рычаг, 6— штур­вал ручного управления

Электрические исполнительные меха­низмы других типов также преобразуют управляющее воздействие в изменение угла поворота рычага. Эта конструктивная осо­бенность и обусловливает основной недо­статок электрических исполнительных ме­ханизмов — наличие мертвых ходов (люф­тов), объясняемых наличием значительного числа механических сочленений в кине­матической передаче.

Пневматические исполнительные механизмы типа МИМ объеди­няются с регулирующим клапаном в одно изделие (рис. 34). На корпус 1 клапана установлен корпус МИМ 2. Между корпусом 2 и крышкой 3 зажата подпружиненная снизу мембрана. При подаче в штуцер 4 дав­ления воздуха мембрана будет перемещаться до тех пор, пока усилие, развиваемое давлением воздуха, не уравновесится усилием упругой деформации пружины, расположенной в стакане 5. Перемещение мем­браны преобразуется в перемещение штока 6 МИМ, который через муфту 7 связан со штоком 8 клапана. Характеристики пневматических ис­полнительных механизмов выше электрических, так как в них посту­пательное движение штока МИМ преобразуется непосредственно в пе­ремещение плунжера клапана.

Устройства автоматической пожарной сигнализации.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПОЖАРНЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

Автоматические тепловые пожарные извещатели.

В настоящее время при оборудовании объектов автоматическими установками пожарной сигнализации применяются теп­ловые пожарные извещатели трех типов: с датчиками максималь­ного, дифференциального и максимально дифференциального дей­ствия.

Извещатели с датчиками максимального действия срабатывают при определенной, заранее заданной температуре.

Извещатели с диф­ференциальными датчиками реагируют на определенную скорость повышения температуры.

Максимально дифференциальные извеща­тели включают в себя датчики максимального и дифференциального действия и срабатывают как при определенной, заранее заданной температуре, так и при определенной скорости ее повышения.

Пожарные извещатели с плавкими датчиками являются одним из самых распространенных типов извещателей. Объясняется это их простотой, надежностью и малой стоимостью. Такие извещатели являются устройствами разового действия и не могут служить для информации о восстановлении нормальных условий в контролируемых помещениях.

Известно, что ферромагнитные материалы сохраняют свои маг­нитные свойства только до определенной температуры. Это явление нашло применение в некоторых конструкциях автоматических по­жарных извещателей.

Ферромагнитное вещество становится немагнитным, если температура его нагрева поднимается выше определенного значения, из­вестного под названием точки Кюри. При этом ферромагнитные вещества превращаются в парамагнитные, т. е. их магнитная про­ницаемость резко падает до значения, близкого к единице. При сни­жении температуры ниже точки Кюри магнитные свойства мате­риала вновь восстанавливаются.

В некоторых типах извещателей датчиками являются термо­пары. Термопарный дифференциальный извещатель содержит термо­батарею, которая обеспечивает подачу сигнала о пожаре при при­знаках нарастания температуры среды выше максимально допу­стимой. Чем больше скорость нарастания температуры, тем скорее подается сигнал о пожарной опасности.

Чувствительным элементом извещателя, широко используемого в автоматических установках пожарной сигнализации, является тер­мобатарея, собранная из хромель-копелевых термопар.

Принцип действия извещателя состоит в том, что при быстром нарастании температуры воздуха вблизи извещателя малоинерцион­ные спаи термопар нагреваются быстрее инерционных, в результате чего возникает разность температур нагрева рабочих и нерабочих спаев и на выходе извещателя появляется термо-эдс. При медленных изменениях температуры спаи прогреваются одновременно, разности температур спаев не возникает и термо-эдс на выходе извещателя не появляется.

В некоторых пожарных извещателях в качестве чувствительных элементов используют полупроводники. Их характерной особенно­стью является ярко выраженная зависимость электрических пара­метров от условии теплообмена между ними и окружающей средой.

Извещатель пожарный тепловой магнитный ип 105-2/1.

максимального действия обладает по сравнению с другими меньшей инерционностью, многократностью действия и лучшими эстетиче­скими показателями.

Извещатель состоит из пластмассового основания и термочув­ствительного датчика, закрытого решетчатой пластмассовой крыш­кой (рис. 1). Термочувствительный датчик, в свою очередь, состоит из герметизированного магнитоуправляемого контакта (геркона) и магнитной системы из кольцевых постоянных магнитов и ферритов, располагаемых на герконе.

При нормальных условиях герметизированные контакты под действием магнитных сил, образуемых постоянным магнитом, за­мкнуты. При повышении температуры окружающей среды до 70°С±10% магнитный поток значительно ослабевает и контакты размыкаются, обрывая шлейф сигнализации и вызывая включение соответствующих сигналов на приемно-контрольном приборе. При понижении в контролируемом помещении температуры до нормаль­ной извещатель самовосстанавливается через 2—3 мин.

Срабатывание извещателя регистрируется оптическими и звуковыми сигнализаторами на приемно-контрольном приборе.

Извещатель пожарный тепловой ип 104-1 (итп).

максималь­ного одноразового действия. В качестве чувствительного датчика в нем использован сплав «Вуда», который при повышении темпе­ратуры окружающего воздуха в контролируемом помещении (около датчика) выше 72 °С расплавляется, при этом контакты извещателя (пружинящие пластины) размыкают электрическую цепь. Разрыв шлейфа вызывает на приемной станции, соответствующую сигнали­зацию.

Извещатель состоит из корпуса 5 (рис. 3), датчика 7 и осно­вания 1. Винты 2 и гайки 3 с шайбами 4 предназначены для закрепления датчика внутри корпуса, а также для подключения к цепи сигнализации.

Срабатывание извещателя ИП 104-1 равнозначно обрыву шлейфа сигнализации и вызывает включение соответствующих индика­торов на приемно-контрольных приборах. Поэтому при проверке работоспособности срабатывание извещателя вызывают не воздей­ствием на него тепла, а искусственно создаваемым разрывом шлей­фа сигнализации в ближайшей к извещателю коммутационной ко­робке или у клемм извещателя и фиксируют поступление тревожных .сигналов на приемном приборе.

Тепловой пожарный извещатель дпс-038 и промежуточный исполнительный орган пио-017.

ДПС - 038 - дифференциальный пожарный извещатель, предназначен для подачи сигнала в виде термоЭДС при скачкообразном изменении температуры окружающей среды. Работает в комплекте с промежуточным исполнительным органом ПИО-017, предназначенным для подачи сигнала извещателя к сигнализирующему устройству. 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ.

Извещатель Д ПС-38.

Напряжение извещателя, измеренное на нагрузке (4±0,32) Ом, при скачкообразном изменении температуры окружающей среды на плюс 100°С в условиях естественной конвекции воздуха не менее 36 мВ за время не более 7 с.

Извещатель сохраняет работоспособность:

а) после пребывания при температуре окружающей сре­ды (350±10)°С в течение 15 мин;

б) после пребывания при температуре окружающей сре­ды (590±10)°С не более 1 мин;

УСТРОЙСТВО И РАБОТА.

Устройство и работа извещателя ДПС-038.

И звещатель ДПС-038 (рис. 1) представляет собой термобатарею (1), состоящую из хромелькопелевых термо­пар, соединенных последовательно. Термобатарея подпаяна к штырям (6), которые укреплены на силуминовом основа­нии (5). Штырь на внутренней стороне основания, обозначенный цифрой «I» и знаком «+», является положительным выводом термобатареи. Штырь, обозначенный цифрой «50», является отрицательным выводом термобатареи.

Для увеличения жесткости термобатарея припаяна к 8 штырям (6).

Термобатарея имеет малоинерционные (2) и инер­ционные (3) спаи. Малоинерционные спаи расположены в верхней части термобатареи и снабжены серебряными ле­пестками. Инерционные спаи расположены в нижней части термобатареи.

Принцип действия извещателя Д ПС-038 основан на возникновении термо э.д.с. в термопарах при наличии разности температур малоинерционных и инерционных спаев.

При скачкообразном изменении температуры ок­ружающей среды малоинерционные спаи нагреваются бы­стрее инерционных, т. е. возникает разность температур меж­ду этими спаями, в результате чего на выходе извещателя появляется термо э.д.с., которая подается на прибор ПИО-017.

Устройство и работа прибора пио-017.

Представляет собой блок поля­ризованных реле типа РПС5 с подгоночными резисто­рами, вмонтированный в литой корпус с крышкой.

Максимальное сопротивление линии, равное 2 Ом, позволяет при использовании медного провода сечением 1,5 мм² располагать извещатель на расстоянии 100 м от ПИО-017.

Принцип работы ПИО-017 основан на срабаты­вании реле РПС5 при подаче на его обмотку сигнала о скачкообразном изменении температуры от извещателя ДПС-038.

При срабатывании реле РПС5 замыкаются контакты реле, включающие сигнальное устройство

Автоматические дымовые пожарные извещатели.

Дымовые извещатели предназначены для регистрации загораний в закрытых помещениях при воздействии на них дыма и выдачи сигнала тревоги на приемную станцию. Дымовые извещатели де­лятся на ионизационные и фотоэлектрические.

Принцип действия ионизационного извещателя основан на из­менении электрической проводимости газов под влиянием излучения, создаваемого радиоактивным веществом.

Работа фотоэлектрических извещателей основана на регистра­ции изменения оптической плотности среды в контролируемом помещении в зоне действия извещателя, вызванного появлением дыма. При этом при выборе схемы извещателя используют явление ослабления светового потока источника- излучения или его рассеяние.

Извещатель ИП 212-5 (ДИП-3) предназначен для обнаружения загораний, сопровождающихся появлением дыма, в закрытых поме­щениях зданий и сооружений различного назначения. Работает сов­местно с приемно-контрольными приборами типа «Сигнал-43» и др. Представляет собой автомати­ческое оптико-электронное устройство, осуществляющее сигнализа­цию о появлении дыма путем уменьшения внутреннего сопротивле­ния и включения оптического индикатора срабатывания.

Извещатель ДИП-3 (рис. 9) представляет собой единую кон­струкцию, состоящую из корпуса 1 и крышки 2, соединенных винтами 3. На внешней части извещателя расположены кнопка про­верки работоспособности извещателя 5 и оптический индикатор срабатывания 4. При нажатии кнопки проверки работоспособности вводится стержень в чувствительную область оп­тического узла. Этот стержень имитирует появление дыма.

Извещатель соединяется с универсальной розеткой на стене или в потолке с помощью четырехконтактного разъема.

Ручные пожарные извещатели

Ручные пожарные извещатели устанавливают внутри и вне зда­ний на стенах и конструкциях на высоте 1,5 м от уровня пола или земли и используют для подачи сигнала о пожаре в установках пожарной сигнализации. Внутри зданий извещатели устанавливают в первую очередь на путях эвакуации (в коридорах, проходах, лест­ничных клетках и т. п.) и при необходимости—в отдельных поме­щениях.

Извещатель пожарный ручной ИПР предназначен для подачи сигнала тревоги о пожаре на приемно-контрольные приборы пожар­ной и охранно-пожарной сигнализации вручную с помощью рукоят­ки, расположенной на извещателе. Он рассчитан на совместную ра­боту со станциями и концентраторами «Топаз», приемно-контрольными приборами «Сигнал-43»

Извещатель состоит из корпуса коробчатой формы, внутри ко­торого расположена плата с электрической схемой. На боковой сто­роне корпуса на оси закреплена ручка с постоянными магнитами.

Извещатель ИПР рекомендуется устанавливать в конце шлейфа сигнализации, чтобы с его помощью проверять исправность шлейфа сигнализации и блока приема и регистрации сигнала на приемно-контрольном приборе.

В дежурном режиме ручка извещателя находится в вертикаль­ном положении, магнит воздействует на магнитоуправляемый кон­такт и удерживает его в замкнутом состоянии. При повороте ручки извещателя в горизонтальное положение (на себя) магнит выходит из зоны взаимодействия и размыкает магнитоуправляемый контакт, включая на приемном приборе соответствующие световой и звуко­вой сигналы.

Для приведения извещателя в исходное состояние — в дежур­ный режим — необходимо ручку установить в вертикальное положение.

Приемно-контрольные приборы

Приемно-контрольные приборы (пульты, концентраторы, стан­ции, устройства и т. п.) предназначены для приема, преобразования и отображения информации, поступающей от пожарных извещателей по шлейфам сигнализации, и управления автоматическими установ­ками пожаротушения, противодымной защиты и другими системами.

Концентратор «Топаз»

Концентратор приёмно-контрольный охранно-пожарный «Топаз» предназначен для приема сигналов тревожных извещений от по­жарных извещателей с нормально замкнутыми контактами (типа ИП 104-1, ИП 105-2/1, ДПС-038), контроля исправ­ности шлейфов сигнализации, отображения поступающей информа­ции на передней панели с расшифровкой их вида и адреса, выдачи раздельных сигналов «Пожар», «Тревога», «Авария» по проводным линиям на пульт централизованного наблюдения, а также для фор­мирования адресных команд для пуска автоматических установок пожаротушения.

Концентратор выпускается трех модификаций: на 10 (устрой­ство базовое), 30 (устройство базовое с блоком линейным на 20 но­меров) и 50 (устройство базовое и 2 блока линейных) шлейфов сиг­нализации.

Он рассчитан на непрерывную круглосуточную работу и уста­навливается, как правило, в помещениях с круглосуточным пребы­ванием дежурного персонала объектов различного назначения.

Концентратор «Топаз» позволяет организовать один из следующих видов сигнализации:

пожарную — с возможностью автоматического, дистанционного пуска установок пожаротушения, дымоудаления и контроля их ра­боты;

охранно-пожарную—с селекцией (разделением) каналов, при этом в «пожарном» канале предусмотрена возможность управления системами пожаротушения.

Особенностью концентратора «Топаз» является то, что по каж­дому шлейфу сигнализации имеется возможность приема сигналов с объекта по двум независимым каналам, каждый из которых мо­жет отключаться.

Концентратор позволяет обеспечить автономную охрану поме­щения, в котором он установлен (режим работы «самоохрана»), В приборе предусмотрена возможность проверки его работоспособ­ности с рабочего места оператора (диспетчера) с помощью тумбле­ров (кнопок) на передней панели концентратора.

При поступлении сигнала от пожарных извещателей включа­ются: световые индикаторы «Пожар» — прерывистый мигающий сиг­нал на блоке контроля и питания и непрерывный световой сигнал на соответствующей селекторной ячейке; подаётся команда управления установками пожаротушения и дымоудаления; внутренний звуковой сигнализатор.

Прибор «Сигнал-43»

Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 051-4-1 «Сигнал-43» позволяет подключать четыре шлейфа сигнализации, один из которых используется как пожарный (охран­но-пожарный).

Автоматическая установка пожаротушения

Все работы по проверке работоспособности установок автоматического пожаротушения должны быть согласованы с начальником цеха или лицом его замещающим, старшим оператором установки, начальником смены, диспетчером пожарной охраны.

Проверка работоспособности системы противопожарной защиты производится после оформления наряда-допуска.

Комплексная проверка включает в себя:

1. Внешний осмотр всего оборудования (извещателей, соединительных линий, приемно-контрольных устройств, блоков реле-автоматики, щитов управления насосами пенотушения, электроприводных задвижек направлений пенотушения.

2. Производится проверка работоспособности системы (с подачей огнетушащего средства или без подачи ОТС).

3. Если проверка производится без подачи ОТС, то никаких дополнительных мероприятий не проводится.

Если проверка производится без подачи ОТС в зону предполагаемого пожара, то при этом необходимо:

1. закрыть задвижки с ручным управлением в направлении зоны пенотушения

2. произвести имитацию пожара срабатыванием датчиков ДПС-038 на двух шлейфах одного направления при этом:

• на приемно-контрольном устройстве срабатывает звуковая и световая сигнализация по имитируемым направлениям (сигнал дублируется в пожарную часть);

• включается звуковая и световая сигнализация на щите оператора проверяемой установки соответствующего направления;

• открывается электрозадвижка подачи пены (в пеноузле установки) соответствующего направления срабатывания датчиков;

• включается пожарный насос на УПДТ-1(ГНС);

• отключаются все вентсистемы (кроме подпора воздуха в тамбур-шлюзы на путях эвакуации) проверяемой установки;

• у входных дверей установки включается звуковая и световая сигнализация "Пожар";

• на щите оператора установки проходит звуковая и световая сигнализация о запуске насоса пенотушения;

• на щите управления в насосной пенотушения УПДТ-1 (ГНС) включается световая сигнализация (в операторной и звуковая) о запуске насоса пенотушения.