1402

ного элемента. При 0°С не должно превышать 0,1 % для платиновых ТС и 0,2 % — для медных. С этой же целью ТС под-

Рисунок 6. Схема измерительного пакета а — двухпроводного; б—трехпроводного; в — четырехпроводного; г - с компенсационными выводами.

ключают по трех- и четырехпроводной схеме (рисунок 6 б, в). Для компенсации изменения сопротивления соединительных проводов промышленностью выпускаются также ТС с дополнительными соединительными проводами (рисунок 6 г). Соединительные провода измерительного пакета подключаются к клеммам контактной колодки или контактам корпуса пластмассовой головки ТС.

Подключение соединительных проводов измерительных пакетов к чувствительному элементу осуществляется посредством сварки. При измерении температуры измерительные пакеты вставляются в защитный чехол ТС, предохраняющий их от повреждений и загрязнений. Внутреннее пространство чехла засыпается ингибиторным порошком.

3.2.10Несущая и защитная арматура ТС

Взависимости от условий эксплуатации для изготовления несущей и защитной арматуры применяются стекло, кварц, огнеупорные, газоплотные, керамические материалы. Внешний кожух для образцовых ТС выполняется из платины, а для технических — из нержавеющих сталей. Почти все образцовые ТС имеют газонепроницаемую защитную арматуру, внутрен-

няя полость которой предварительно вакуумируется с нагреванием до 450 оС, затем заполняется сухим газом и герметизируется. Для заполнения арматуры применяется гелий, аргон,

41

азот или сухой воздух. Для защиты платины от возможного загрязнения другими металлами в газовое заполнение ТС добавляется 5—10 % кислорода.

Внутреннее пространство защитной арматуры из нержавеющих сталей технических платиновых ТС заполняется отожженным порошком окиси алюминия с примесью ингибиторов. В верхней части внутреннее пространство защитной арматуры отделяется от окружающей среды пробкой из огнеупорной массы. Материал защитной арматуры выбирается в зависимости от диапазона измеряемых температур и агрессивности измеряемой среды объекта.

4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

4.1 Основными условиями правильного выбора термопреобразователей в требуемых условиях и пределах являются:

-соответствие измеряемой температуры пределам измерения термопреобразователей;

-соответствие прочности материала защитной арматуры условиям эксплуатации;

-соответствие термопреобразователя условиям эксплуатации и воздействиям окружающей среды;

-правильный выбор места установки термопреоб-

разователя;

-правильный выбор конструктивного исполнения термопреобразователя (длина, крепление с помощью штуцера, фланца и т.д.);

-правильный выбор выходного сигнала термопреобразователя для сопряжения с вторичным прибором или контроллером.

Рассмотрим более подробно основные из вышеперечисленных условий.

42

4.2 Соответствие измеряемой температуры пределам измерения термопреобразователей

При выборе диапазона измерения термопреобразователя следует иметь ввиду следующее:

-рабочий диапазон должен находиться в диапазоне измеряемых температур термопреобразователя, указанных изготовителем. Нередко изготовители указывают для отдельных моделей термопреобразователей более узкие диапазоны измеряемых температур, чем ГОСТированные для конкретных типов термопреобразователей. Например, для термопреобразователя типа ТС-1088 (НСХ 50М, 50П, 100П и т.д.) его произ-

водитель НПП «Элемер» указывает диапазон измеряемых температур от минус 50 до 120оС [5]. В то же время [4] определят

диапазоны измерения для медных ТС (НСХ 50М 100М) от минус 200 до 200оС, а для платиновых ТС (НСХ 50П, 100П) – от минус 260 до 850оС. В таком случае необходимо запросить производителя о возможности работы конкретного типа термопреобразователя для измерения требуемой температуры;

-нежелательна длительная работа термопреобра-

зователей (250 часов и более) вблизи верхней границы диапазона измерения, например, температуру порядка 170…180оС

не следует измерять медным ТС, у которого верхний предел измеряемых температур составляет 200оС. Подобное использование термопреобразователя может привести к преждевременному выходу из строя или сокращению срока службы. В данном примере возможно применение, например, платиново-

го ТС с верхним пределом измеряемых температур 300 или

500оС.

4.3 Соответствие прочности материала защитной арматуры условиям эксплуатации

При измерениях температур сред, находящихся под высоким давлением, или агрессивных, необходимо учитывать механическую прочность штатной арматуры термопреобразователя. Если арматура термопреобразователя не позволяет использовать его в конкретных условиях эксплуатации, следует

43

установить термопреобразователь в защитный чехол (гильзу), а чехол (гильзу) поместить в измеряемую среду. Производители термопреобразователей изготавливают различные виды защитных чехлов (гильз), в том числе и по эскизам заказчика.

Необходимо помнить, что применение защитных чехлов (гильз) увеличивает инерционность термопреобразователей, так как инерционность прямо пропорциональна массе рабочей части термопреобразователей.

4.4Соответствие термопреобразователей условиям эксплуатации и воздействиям окружающей среды

Условия эксплуатации преобразователей и воздействие на них окружающей среды должны соответствовать условиям, указанных в технической документации на них. В противном случае возможно ухудшение метрологических характеристик термопреобразователей или преждевременный выход термопреобразователей из строя.

Условия эксплуатации термопреобразователей приводятся по [6] или [7], а стойкость к воздействию окружающей среды – по [7].

4.5Правильный выбор места установки термопреобра-

зователей Выбор места установки конкретного термопреобразова-

теля для измерения температуры должна производиться таким образом, чтобы исключить или свести к минимуму влияние на процесс измерения таких дестабилизирующих и опасных факторов, как:

- высокие температуры среды энергоносителя и внешней среды;

- вибрации трубопровода; - химическая агрессивность среды энергоносите-

ля;

- взрывоопасность среды энергоносителя и внешней среды;

- электромагнитные помехи и радиация.

44

Выбор места установки термопреобразователя должен обеспечивать удобство монтажа, ремонта и технического обслуживания.

4.6 Правильный выбор выходного сигнала термопреобразователя для сопряжения с вторичным прибором или контроллером.

Все термопреобразователи по выходному сигналу можно разделить на две группы:

-с неунифицированным выходным сигналом;

-с унифицированным выходным сигналом. Термопреобразователи с унифицированным выходным

сигналом являются наиболее удобными для применения в автоматизированных системах управления:

-не требуются дополнительные преобразователи (нормализаторы) для подключения к вторичным приборам или контроллерам;

-высокая помехозащищенность унифицированного (токового) выходного сигнала;

-возможность работы вторичного прибора или контроллера с датчиками, находящимися на значительном расстоянии;

-некритичность к параметрам соединительных

проводов.

В подавляющем большинстве случаев при автоматизации технологических процессов следует использовать термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом.

Заметим, однако, что термопреобразователи с унифици-

рованным выходным сигналом не могут применяться при измерении температуры ниже минус 50оС. Это связано с температурным диапазоном работы электроники, находящейся в го-

ловке термопреобразователя. По той же самой причине при измерении высоких температур (свыше 200оС) необходимо получить консультацию производителя, и при необходимости увеличить монтажную длину термопреобразователя.

45

В ряде случаев возможно применение термопреобразователей с неунифицированным выходным сигналом:

-измерение температуры ниже минус 50оС;

-наличие вторичного прибора или контроллера, способных работать с неунифицированным входным сигналом.

5 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В РАЗРАБОТКАХ ФГУП «ТУРБОНАСОС»

5.1 Начиная с 1997 года в разработках предприятия применялись следующие датчики температуры:

-ТМ-1187 (концерн «Метран», Челябинск);

-ТСМУ-055, ТСМУ-205 (НПП «Элемер», п. Менделеево Московской обл.);

-ТСМУ/ТСПУ-205Ех (НПП «Элемер», п. Менделеево Московской обл).

Рассмотрим достоинства и недостатки этих датчиков.

5.2Термопреобразователи сопротивления ТМ-1187

(аналог ТСМ-1187 Луцкого приборостроительного завода) были применены на многофазной насосной станции МФНУ 62. ТМ-1187 представляют собой медные ТС с НСХ 50М (рабочий диапазон измеряемых температур от минус 50 до 150оС) и неунифицированным выходным сигналом. Датчики имеет взрывозащищенное исполнение вида «взрывонепроницаемая оболочка» и маркировку взрывозащиты IЕхdIIСТ6, что позволяет использовать их во взрывоопасных зонах.

5.3Датчики ТМ-1187 имеют следующие достоинства:

-достаточная точность измерения (класс допуска

В);

-высокая надежность;

-низкая стоимость; Недостатки:

46

-неунифицированный выходной сигнал (требуется применение нормализаторов сигналов или контроллеров с возможностью ввода неунифицированных сигналов).

Применение датчиков ТМ-1187 и вообще всех датчиков температуры во взрывозащищенном исполнении вида «взрывонепроницаемая оболочка» может быть экономически оправдано при использовании контроллеров с возможностью ввода неунифицированных сигналов. Такое техническое решение позволит отказаться от использования барьеров искробезопасности (стоимость одноканального барьера искробезопасности составляет от 3000 рублей за отечественный до 250…320 долларов США за импортный).

5.4 Датчики температуры ТСМУ-055 и ТСМУ-205 были применены в системах разделения суспензии руд. Их применение было обусловлено наличием у датчиков унифицированного выходного сигнала. Вышеперечисленные датчики отличаются только схемой подключения: у ТСМУ-055 она трехпроводная, а у ТСМУ-205 – двухпроводная.

Датчики ТСМУ-055, ТСМУ-205 имеют следующие достоинства:

-высокая точность измерений (до 0,25%);

-высокая помехозащищенность выходного сигна-

ла;

-высокая надежность;

Недостатки:

-нижний предел измерения температуры составляет минус 50оС;

-более высокая стоимость, чем у датчиков с неунифицированным выходным сигналом ( примерно на

750…850 руб.).

Датчики серий ТСМУ/ТСПУ-055 (205) могут быть повсеместно использованы при автоматизации технологических

процессов для измерения температуры в диапазоне от минус 50 до 500оС. Их относительные недостатки компенсируются точностью измерений, достаточной для подавляющего числа

47

применений, возможностью передачи сигнала на большие расстояния вследствие большей помехозащищенности и высокой надежностью. Эти датчики зарекомендовали себя с самой лучшей стороны и находят широкое применение в промышленности.

5.5 Датчики температуры ТСМУ/ТСПУ-205Ех были использованы в многофазной насосной станции МНС60. Их применение было вызвано отсутствием у контроллера модуля ввода неунифицированных сигналов. Датчики ТСМУ-205Ех использовались для измерения температуры до 150оС, датчики ТСПУ-205Ех – для измерения более высоких температур.

Датчики ТСМУ/ТСПУ-205Ех имеют те же достоинства и недостатки что и датчики ТСМУ 205.

Датчики ТСМУ/ТСПУ-205Ех могут быть повсеместно использованы при автоматизации технологических процессов взрывоопасных производств.

48

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор первичных средств измерения температуры и вторичных средств САУК должен производиться систематическим образом в рамках единого и полного проекта, учитывающего как существующее, ранее смонтированное оборудование, так и установку нового.

Выбор первичных средств измерения температуры должен осуществляться в зависимости от их применения для коммерческого или технического учета энергоносителей, а также от их использования для измерения температуры в расчетных или технологических целях. В случае коммерческого учета следует выбирать приборы более высокого класса по точности, надежности и стабильности, чем в случае технического и тем более технологического контроля.

Выбор и модернизация первичных средств измерения должен обязательно выполняться с учетом их совместимости (информационной, электрической, сетевой) с устройствами верхнего уровня САУК (контроллерами, многофункциональными преобразователями).

Выбор первичных средств измерения температуры должен производиться с учетом соответствия их характеристик конкретным задачам, условиям и особенностям эксплуатации (вид среды, предполагаемый диапазон давления и температуры, требуемая точность, наличие дестабилизирующих факторов, необходимый тип выходного сигнала и п.т.). следует особое внимание уделять анализу характеристик надежности.

49

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия.

2ГОСТ Р 50431-92. Термопары. Часть 1. Номинальные статические характеристики преобразования.

3ПК «Тесей». Термопреобразователи. Каталог. 2001г.

4ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие требования и методы испытаний.

5НПП «Элемер». Каталог продукции. 2001г.

6ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнение для разных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов окружающей среды.

7ГОСТ 12997-84. Изделия ГСП. Общие технические

условия.

8ГОСТ 16920-93. Термометры и преобразователи температуры манометрические. Общие технические требования. Методы испытаний.

50