книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

из направляющей трубки пробку, при помощи немагнитного стержня (медного, латунного, алюминиевого, деревянного п т. д.) перемещают поплавок из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее (от упора до упора). Длина хода поплавка должна быть немного больше 30 мм.

Когда поплавок находится в нижнем положении, стрелка прибора должна находиться правее нулевого деления («за шка­ лой»). На нуле стрелка должна становиться тогда, когда попла­ вок поднимают нз нижнего положения на 1—2 мм. Если попла­ вок в верхнем положении, стрелка находится левее деления 100 («за шкалой»). На делении 100 стрелка должна находиться в том случае, когда поплавок пе доходит до крайнего верхнего положе­ ния на 3—4 мм. При незначительных перемещениях поплавка (доли миллиметра) стрелка вторичного прибора должна четко перемещаться на соответствующий угол.

Затем в направляющую трубку вставляется установочный шаблон, входящий в комплект прибора*. Шаблон представляет собой немагнитный стержень, длина которого так рассчитана,

ее установки). При вставлении установочного шаблона стрелка прибора должна остановиться посредине шкалы (50%). Можно допустить отклонение от этого положения в пределах одного де­ ления (2%).

Если при указанных манипуляциях с перемещением сердеч­ ника катушки датчика стрелка вторичного прибора быстро и четко занимает соответствующие положения, можно быть уве­ ренным в исправности и правильной наладке электрической схемы. Если при проверке электрической схемы окажется, что регулировка сделана неправильно, ее следует произвести так.

1.Извлечь поплавок из датчика, для чего нужно снять верх­ ний фланец и вынуть ограничительное кольцо. Поплавок вытал­ кивается снизу стержнем, введенным через отверстие направляю­ щей трубки.

2.При отсутствии поплавка в катушке датчика необходимо отрегулировать положение движка переменного сопротивления R (рис. 199) и сердечника в катушке вторичного прибора. Для этого

квходу электронного усилителя (зажимы 1 и 2) подключается электронный осциллограф или другой чувствительный индикатор переменного тока. Вращением ручки переменного сопротивления добиваются того, чтобы величина переменного напряжения на входе электронного усилителя была минимальной. Стрелка при­ бора в это время должна находиться на середипе шкалы (50%).

Если этого нет, выводят ее на нужное место, изменяя положение1

1 Если установочный шаблон отсутствует, его легко изготовить. Ш аблон— круглый стержень; примерно на половину длины диаметр его должен быть меньше внутреннего диаметра направляющей трубки. Длина этой части должна быть такова, чтобы при вставлении шаблона диск поплавка оказался в середине конусной трубки.

411

Г л а в а XIII

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕЛЕ, ПРИБОРЫ СИГНАЛИЗАЦИИ

ИБЛОКИРОВКИ

§1. Применение электронных реле для контроля и управления производственными процессами. Основные схемы

Электронными реле обычно называют такие электронные приборы, которые автоматически осуществляют скачкообразное управление различными устройствами при достижении контроли­ руемым параметром заданных пределов. Реле в отличие из измери­ тельных приборов не указывает значения контролируемой вели­ чины. На выходе электронных реле, как правило, стоят элек­ тромагнитные устройства, которые или переключают электриче­ ские цепи (электромагнитные реле), или выполняют какую-либо механическую работу (электромагнитные клапаны, электродви­ гатели). В последнем случае реле называют бесконтактными.

Электронные реле чаще всего используют для сигнализации н блокировки определенных величин контролируемого параметра, реже — для позиционного регулирования. Чувствительным эле­ ментом реле могут быть электронные лампы, тиратроны с накали­ ваемым и холодным катодами, неоновые лампы и полупроводнико­ вые триоды. Контролируемый параметр, воздействуя на датчик электронного реле, вызывает такое изменение электрического режима чувствительного элемента, которое приводит к срабаты­ ванию реле.

Датчиками электронных реле являются всевозможные кон­ тактные и электродные системы, термосопротпвленпя, фото­ элементы различных тппов, счетчики радиоактивных излучений и т. д. Здесь рассмотрим главным образом электронные реле, реагирующие на изменение сопротивления внешней цепи и на изменение освещенностн фотоэлементов (фотореле), и радиоактив­ ные реле.

В схему почти каждого электронного реле входит как один из основных элементов электромагнитное реле. Из большого числа различных разновидностей электромагнитных реле, выпу­ скаемых промышленностью, в каждом конкретном случае выби­ рают наиболее подходящее. Основными электрическими пара­

413

метрами реле являются мощность управления — величина элек­ трической мощности, которая должна быть подана на обмотку реле для его срабатывания, и мощность контактов — величина

По разрываемой мощности контакты могут быть нормальными (до 100 вт), усиленными (от 100 до 200 вт) и повышенной мощ­ ности (до 1 кет). Контакты, рассчитанные на переключаемую мощность более 1 кет, считаются мощными. Мощность управле­ ния электромагнитными реле возрастает с увеличением мощности

ичисла контактов.

Вэлектронных реле стремятся использовать электромагнит­ ные реле с контактами достаточной мощности для управления исполнительными механизмами без промежуточных реле. Это стремление особенно оправдано на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях, где наличие в атмосфере корро­ дирующих газов затрудняет работу контактных систем, не имею­ щих специальной защиты от коррозии.

Обычно в электронных реле используют электромагнитные реле средней мощности с контактами повышенной мощности, например типа МКУ-48 или РПТ-100.

Кроме мощности управления и мощности контактов, харак­ терными величинами для электромагнитных реле являются вели­ чины токов срабатывания и отпускания. Величина тока срабаты­ вания при данных конструкции и числе контактов зависит от количества витков в обмотке, так как для срабатывания реле требуется определенное число ампервитков. В электронных реле обычно применяют электромагнитные реле со сравнительно ма­ лым током срабатывания (большим числом витков). Например, при использовании реле МКУ-48 и РПТ-100 обычно выбирают реле с током срабатывания приблизительно 20 ма (напряжение 127-220 в).

Ток отпускания, как правило, в несколько раз меньше тока срабатывания. Это объясняется тем, что когда якорь находится в притянутом положении, воздушный зазор в магнитопроводе реле значительно меньше, чем в том случае, когда якорь в нор­ мальном положении; для развития того же самого тягового уси­ лия требуется меньшее число ампервитков. Иногда это обстоя­ тельство ухудшает характеристику прибора, в котором исполь­ зуется электромагнитное реле. Например, если реле включено в анодную цепь электронной лампы, сеточный режим которой плавно изменяется под воздействием контролируемого параметра, то реле будет срабатывать и отпускать при различных значениях контролируемой величины.

Хорошим способом исключения влияния величины токов срабатывания и отпускания на работу прибора является примене­

414

ние тиратронов, анодный ток которых при определенном зна­ чении сеточного потенциала скачком изменяется от нуля до ра­ бочей величины и также скачком падает до нуля (в случае пита­ ния анода переменным напряжением) при небольшом снижении сеточного потенциала.

Для уменьшения разницы между током срабатывания и током отпускания иногда шунтируют обмотки реле Р сопротивлением В, подключаемым прн срабатывании реле (рис. 200).

Допустим, что ток срабатывания реле равен 30 ма, ток отпу­ скания 14 ма, а сопротивление В равно сопротивлению обмотки реле. Когда анодный ток I достигнет величины 30 ма, реле срабо­ тает и контакты 1 и 2 замкнутся. Обмотка реле будет зашунтпро-

понижении напряжения сети.

Анодные цепи электронных ламп и тиратронов в электронных реле, как правило, питаются переменным напряжением, поэтому обмотки электромагнитных реле, включенных в такую цепь, об­ текаются пульсирующим током. Для уменьшения пульсаций тока в обмотке и устранения дребезжания якоря обмотку шунтируют конденсатором. Обычно' это шунтирование применяют и для реле переменного тока, так как это устраняет гудение, характерное для этих реле при плохом прилегании якоря, и понижает общее сопротивление обмотки реле для переменной составляющей анод­ ного тока.

При работе контактов реле на индуктивную нагрузку в момент их размыкания может появляться искра вследствие возникновения в нагрузке э. д. с. самоиндукции, которая складывается с напря­ жением источника питания и увеличивает напряжение между контактами. Когда это суммарное напряжение превосходит порог образования искрового разряда (270—330 в), между контактами возникает искра, увеличивающая их износ.

Для уменьшения искрения обычно применяют искрогасящие контуры, состоящие из последовательно соединенных конденса­ тора и сопротивления. Контур включают параллельно индуктив­ ности нагрузки или контактам (рис. 201, а и б). В зависимости от данных нагрузки и питающего напряжения емкость конден-

415

гатора искрогасящего контура выбирают в пределах 0,1—1 мкф, а сопротивление 50—100 ом.

Кроме того, применяют искрогашение при помощи неоновой лампы, включенной параллельно контактам (рис, 201, в). Нео­ новую лампу выбирают из расчета, чтобы напряжение зажигания ее было несколько меньше порога образования искрового раз­ ряда, а напряжение погасания выше напряжения питания.

Защита контактов реле от коррозии иногда является обяза­ тельной. Особенно для приборов, устанавливаемых на предприя­ тиях нефтепереработки и нефтехимии, когда контакты реле ис­ пользуются для переключений цепей с незначительным напряже­ нием, например в измерительных схемах компенсационных приборов. Устранение коррозии контактов достигается погруже­ нием реле в масло, продувкой прибора воздухом, не содержащим корродирующих газов, применением специальных герметизи-

НН=>-

—пг>—

Рис. 201. Схемы искрогашения посредством включения искрогасящего кон­ тура параллельно нагрузке (а), параллельно контактам (б) п при помощи

неоновой лампочки (в).

рованных реле, например типа РМУГ и РДЧГ. Наиболее прием­ лем последний способ. Недостатком герметичных реле является невозможность регулировки контактной системы, поэтому в слу­ чае их применения следует предусматривать запасные контакты.

Наибольшее распространение в производственных условиях и в лабораторной практике получили простейшие электронные реле, реагирующие на изменение сопротивления внешней цепи. Они применяются тогда, когда свойства внешней цепи не позво­ ляют пропускать ток, необходимый для срабатывания достаточно надежных электромагнитных реле. Например, часто применяются позиционное регулирование температуры при помощи ртутных контактных термометров, сигнализация уровня жидкости по­ средством контактных устройств. В последнем случае во внешней цепи, как правило, должен протекать переменный ток, так как постоянный ток вызывает поляризацию контактов и разложение жидких проводников.

На рис. 202, а приведена схема реле на электронной лампе Л , анодная н сеточная цепи которой питаются переменным напряже­ нием Ui и U2. Когда внешняя цепь разомкнута, сетка лампы имеет потенциал, близкий к нулю, лампа работает как однополупериодный выпрямитель; пульсирующий анодный ток /, проходя по об­ мотке реле Р, вызывает притягивание якоря. Обмотка реле шун­ тируется конденсатором С для уменьшения общего сопротивления

416

ее ц устранения дребезжания якоря реле. При замыкании внеш­ ней цепи на сетку лампы попадает переменное напряжение Uc, причем фаза его такова, что когда на аноде плюс, нй сетке минус. Анодный ток резко уменьшается, и якорь реле отпадает.

Сопротивление Ri предназначено для уменьшения тока во внешней цепи/2. В течение отрицательного полупериода напряже­ ния U2 величина тока / 2 определяется напряжением U2 п сопро-

Рис. 202. Схемы электронных реле при питании всех цепей переменным напряжением (а) и питании сеточной сети выпрямленным напряжением (б).

которого при отсутствии i?i и малом i?BHможет быть значительной. Ток / 2 также может иметь значительную величину ( / 2 = / з +

+ I*)-

При регулировке схемы в зависимости от величины сопроти­ вления внешней цепи R BB подбирается величина 17г с таким рас­ четом, чтобы ток во внешней цепи был как можно меньше и вместе с тем реле четко реагировало на изменение сопротивления. На рис. 2 0 2 , а приведены данные, рассчитанные на срабатывание реле при сопротивлении R BHдо 1 мгом (R± = 0,5 -7 - 1,0; R2 = 1,0 -f- 2,0).

Такой режим при малом R BH может оказаться невыгодным, так как, кроме значительного увеличения тока во внешней цепи, реле будет реагировать на появление сопротивления утечки в этой цепи. Для облегчения выбора наиболее выгодного режима целесооб­ разно ввести в схему переменное сопротивление для регулиро­ вания XI2 (аналогично Яз, приведенному на рис. 202, б).

Схема электронного реле с питанием цепи сетки переменным напряжением реагирует не только на замыкание внешней цепи омическим сопротивлением, но и емкостью (показано пунктиром), что создает трудности в эксплуатации приборов при значительной длине проводов входной цепи. Кроме того, в этом случае сильно влияют наводки на провод, соединенный с сеткой лампы, который необходимо тщательно экранировать.

Поэтому, если необходимо входную линию иметь длиной несколько метров и более, целесообразно применять для питания цепи сетки лампы постоянное напряжение, как это показано на рис. 202, б. Выпрямление напряжения не представляет трудности, так как расход тока в сеточной цепи очень незначителен.

В схемах реле, подобных приведенным выше, часто вместо электронных ламп применяют тиратроны с накаливаемым като­ дом. Преимуществом тиратронов по сравнению с электронными лампами является возможность получения значительно больших мощностей в анодной цепи при тех же габаритных размерах прибора, что часто позволяет осуществить бесконтактное упра­ вление мощными электромагнитными устройствами, электродви­ гателями и т. д. Кроме того, часто удается целесообразно исполь­ зовать особенность анодно-сеточной характеристики тиратрона, которая состоит в том, что при определенном значении сеточного потенциала анодный ток возрастает от нуля до рабочего значения. Для большинства релейных схем эта особенность является очень удобной, так как пусковые параметры схемы не зависят от элек­ тромагнитного реле, включенного в анодную цепь тиратрона.

Схемы реле на тиратронах принципиально ничем не отли­ чаются от схем на электронных лампах, однако при составлении практической схемы необходимо учитывать следующее: 1) анод­ ная цепь тиратрона должна обязательно питаться переменным напряжением; 2) вследствие низкого внутреннего сопротивления тиратрона величина его анодного тока зависит главным образом от напряжения анодного источника и сопротивления нагрузки, поэтому в случае низкоомной нагрузки нужно соответственно снижать напряжение или включать добавочное сопротивление; 3) большинство тиратронов (за исключением самых маломощных) требует предварительного прогрева катода, поэтому в анодной цепи необходимо предусматривать специальный ключ либо авто­ матическое устройство Для задержки включения анодного напря­ жения при включении прибора; 4) тиратроны очень чувствительны к изменению напряжения накала (уменьшается срок службы), при наличии значительных п систематических колебаний напря­ жения сети целесообразно применять стабилизаторы напря-

418

На рис. 203 приведены схемы реле на тиратронах с накаливае­ мым катодом. Питание сеточных ценен постоянным напряжением имеет такие же преимущества, как и питание схем с электронными лампами.

В последние годы стали широко применяться безнакальные электронные реле на тиратронах с холодным катодом и на полу­ проводниковых триодах. Преимущества таких реле следующие: незначительное потребление электрической энергии, постоянная готовность к действию, большой срок службы, малые габарит­ ные размеры. В большинстве безнакальных реле на тиратронах

Рис. 203. Схемы тиратронных реле с питанием цепи сетки переменным (а)

ипостоянным (б) током.

схолодным катодом удается обходиться без силового трансфор­ матора, что увеличивает безотказность и сокращает габаритные

размеры реле. Безнакальные реле целесообразно использовать в производственных схемах контроля и автоматизации, когда прибор должен непрерывно находиться в рабочем положении,

асрабатывать редко.

Реле на миниатюрном тиратроне с холодным катодом типа МХТ-90 может использоваться для визуальной световой сигнали­ зации, а также как контактное с электромагнитными реле, имею­ щими ток срабатывания не более 6 — 8 ма. В частности, пригодно для использования герметизированное реле типа РМУГ. С тира­ троном типа ТХ-1 можно применять электромагнитные реле, имеющие ток срабатывания до 25 ма (например, МКУ-48).

На рис. 204 показаны схемы безнакальных реле на тиратронах с холодным катодом. Цепь анода питается переменным напря­ жением, причем величина напряжения выбирается такой, чтобы

анода включается обмотка электромагнитного реле. Если схема используется только для визуальной световой сигнализации, реле заменяют постоянным непроволочным сопротивлением такой ве­ личины, чтобы ток анода не превосходил допустимого. Пример­ ная величина сопротивлений для МТХ-90 3—4 ком.

Рис. 204. Схемы реле на тиратронах с холодным катодом.

Цепь управляющего электрода может питаться постоянным напряжением (рис. 204, а) и переменным (рис. 204, б). В по­ следнем случае напряжение на управляющий электрод должно быть подано в противофазе с напряжением анода.

На рис. 204, в приведена схема реле на тиратроне с холодным катодом, в которой отсутствует силовой трансформатор. Она пи­ тается непосредственно от сети переменного тока напряжением 220 в; напряжения на электроды подаются с делителя на непро­ волочных сопротивлениях.

420