Производственная и пожарная автоматика / Antonov - Kratkii kurs lektsiy 2022

Создание ГСП позволяет решить следующие проблемы:

-увеличить надежность, точность и быстродействие средств автоматизации

-эффективно использовать научные и инженерные кадры при решении общих задач по единому плану.

-удешевление производства примене нием блочно-модульных принципов построения конструкций, специали зации отдельных предприятий на выпуске определенных видов продукции и кооперации предприятий, производящих средства автоматизации.

-уменьшение номенклатуры приборов.

-уменьшение затрат на ремонт.

-возможность работы вновь создава емых приборов с ранее выпущенными.

Основные требования к ГСП отражены в государс твенных и отраслевых стандартах. ГСП различаются по роду используемой энер гии,

применяемой для приема и передачи энергии и делятся на:

-электрические,

-пневматические,

-гидравлические.

Достоинства приборов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ: высокая чувствительность, точность быстродействия,

высокая унификация и возможность работы на боль ших расстояниях.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ: безопасные, возможность работы в легко воспламе няемых и взрывоопасных средах, высокая надежность.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ: возмож ность точного перемещения исполнительных органов, возмож ность создания больших усилий.

ГСП разделяются так же по условиям эксплуатации и соответственно по защищенности от дейс твия окружающей среды:

- обыкновенное испо лнение.

12

-пылезащ ищенное.

-взрывозащищенное.

-герметич еское.

-водозащищенное.

-защищенное от агрессивной среды.

-по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха.

По функциям ГСП разде ляют:

1.Устройства для получения и информации о состоянии процесса.

2.Устройства для приема, преобразо вания и передачи информации по каналам связи.

3.Устройства для преобразо вания хранения и обработки информации и формирования команд управления.

4.Устройства для использо вания командной информации в целях воздействия на процесс и связь с оператором.

Назначение, принцип работы приборов контроля параметров температуры,

давления

Измерительный преобразователь (датчик). Основные характеристики Измерительный преобразо ватель выполняется в виде технического

устройства, которое является самостоя тельным изделием.

Датчики разделяют:

по роду измеряемых величин:

-температуры,

-давления или силы,

-расхода,

-уровня,

-массы,

13

К - отношение изменения выходной величины к вызвавшему его изменению входной величины в устано вившемся режиме, чувствительность или коэффициент усиления датчика.

Для датчиков с нелинейной характе ристикой К переменная величина и в каждой точке характеристики она равна углу наклона касательной к оси Х.

Нечувствительность (порог чувствительности) - наименьшее значение входной величины, способное вызвать изменение выходной величины.

Величины нечувствительности возн икают от сил трения и люфтов в устройстве, тепловых шумов в электрических измерительных цепях и т.д.

Существуют датчики, имеющие нелинейную статистическую характеристику, когда выходная вели чина изменяется скачкообразно.

Рис. 1.3 Статическая характеристика релейного датчика

В этом случае параметр дельта Х называется величиной срабатывания датчика, Х - величина отпускания датчика.

Такого типа статические характеристики относятся к категории релейных, а устройства, облада ющие такими характеристиками, относят к группе релейных. В этом случае коэфф ициент усиления теряет смысл и для

15

характеристики таких датчиков используют другие показатели (например,

величина дифференциала).

Датчик воспринимает абсо лютное значение контролируемого параметра или его отклонение от заданной величины. В этом случае в состав датчика должно входить задающее устройство.

Чаще всего датчик из-за малой мощ ности выходного параметра не может непосредственно воздействовать на устройство отображения информации (УОИ). В этом случае сигнал от датчика подается на усилительно-преобразующее устройство.

В простейшем случае датчик может состоять только из чувствительного элем ента, например, термопары, поплавка. В этом случае датчик изобра жается как на рисунке.

ЧЭ

Рис. 1.4 Функциональная схема датчика непосредственного преобразования

Если выхо дной сигнал поступающий от датчика проходит несколько последовательных преобра зований, то какая схема постр оения будет каскадной.

Рис. 1.5 Функциональная схема датчиков

ЧЭ – чувствительный элемент, П – промежуточный измерительный преобразователь,

ПИП – передающий измерительный преобразователь

16

Оконечный преобраз ователь датчика часто называют передающим преобразователем. С целью увели чения чувствительности уменьшения влияния внешних факторов датчики строят по схеме срав нения. Такие датчики называют диффере нциальными.

Y1

ЧЭ1

Y1-Y2

Y2

ЧЭ2

Рис. 1.6 Функциональная схема дифференциального датчика

Особен ностью таких датчиков явля ется нали чие двух однотипных преобразовательных элементов. В этом случае выхо дные системы чувствительных элементов вычитаются таким образом, чтобы не жела тельные воздействия (помехи) компенсировались, а полезные суммировались.

В датчиках такого типа имеются элементы сравнения ЭС, который обеспечивает алгебраическое сумми рование (в данном случае вычитание)

сигналов двух однотипных преобразователей.

Для получения особо высокой точности и сведения к минимуму влияния внешних факторов датчик выпо лняет компенсационной схеме.

17

ЭС

у, Y1-Yk

КУ

Рис. 1.7 Функциональная схема датчика с компенсацией помех

УУ – усилительное устройство; КУ – компенсационное устройство

Здесь входит еще усилит ельное устройство, которое обеспечивает усиление сигнала по мощности. В таких датчиках происходит автоматическое уравновеш ивание сигнала У, который формируется чувствительным элементом другим сигналом Ук той же физической природы. Для непреры вной компенсации в датчике осуществляется отрицательная обратн ая связь за счет преобразователя КУ – выполняющего функцию компенсирую щего устройства с формированием сигнала Ук.

Мощность вых одного сигнала компенсационного датчика определяется только мощ ностью усилителя, а точность устройством компенсационным и чувстви тельным элементом.

Принципы работы датчиков температуры

Жидкостные датчики темп ературы. В пожарной автоматике широко распространены приборы конт роля параметров температуры объекта.

Наиболее простыми по устро йству являются жидкостные датчики температуры. Такие датчики испо льзуют принцип теплового расширения жидкости. Конструктивно это обычный жидкостный термометр, у которого изменение температур вызывает изме нение высоты столба жидкости в капилляре. Учитываются:

- сечение капилляра,

18

-температурный коэффициент линей ного расширения жидкости,

-температурный коэффициент матери ала ампулы и капилляра.

Преобразование изменения в выхо дной сигнал может осуществляться

различными способами.

1-колба; 2-жидкость; 3-шкала; 4-электроды; 5-сопротивление; 6-катушка индуктивности; 7-фотоэлемент

Рис. 1.8 Основные виды жидкостных термометров, используемых в автоматических устройствах

Преимущество – простота устройства. Недостатки: низкая долговечность, низкая точность при вибра циях и ускорениях.

Термопары. Это два разноро дных проводника, спаянные концы которых находятся при разных температ ура. За счет чего возникает термо-

ЭДС, чем больше разность температур, тем больше ЭДС. Используются при температурах от –100 С до + 2000 С.

Материал термопар: платина, иридий, золото и их сплавы, сталь, никель,

хромель, капель, алюмель, конс тантан, медь, а также полупроводниковые.

Например, карбид кремния – графитовые.

19