Завдань / Контрольні роботи (Скидан) / Методичні матеріали / Книга по ФСА / 33_50
.doc3.2. Приборы и средства автоматизации
К приборам и средствам автоматизации относится большая группа устройств, с помощью которых осуществляют измерение, регулирование, управление и сигнализацию технологических процессов различных производств. Приборы и средства авгоматиззцпи подразделяют на измерительные и преобразующие приборы, регулирующие органы и исполнительные механизмы. Для понимания и прочтения условных обозначений всех этих устройств необходимо знать их принцип действия и назначение.
Измерительное устройство в общем случае состоит из первичного, промежуточного и передающего измерительных преобразователей.
Первичным измерительным преобразователем (или сокращенно первичным преобразователем) называют элемент измерительного устройства, к которому подведена измеряемая величина. Первичный преобразователь занимает первое место в измерительной цепи (канале измерения). Примерами первичных измерительных преобразователей могут служить: преобразователь термоэлектрический (термопара), сужающее устройство для измерения расхода и др. Первичные измерительные преобразователи часто называют датчиками.
Промежуточным измерительным преобразователем (или сокращенно промежуточным преобразователем) называют элемент измерительного устройства, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя —преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи. Примером промежуточного измерительного преобразователя может служить мембранный блок дифмаиометра-расходомера. В измерительной цепи измерения расхода он занимает место непосредственно после сужающего устройства и преобразует перепад давления па сужающем устройстве в соответствующее перемещение мембраны мембранного блока и связанной с пей механической системы прибора.
Передающим измерительным, преобразователем (или сокращенно передающим преобразователем) называют элемент измерительного устройства, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации. Примером передающего преобразователя могут служить разные электрические или пневматические преобразователи, встраиваемые в дифманометры-расхоломеры. С их помощью, например, перемещение мембраны, изменяющее положение сердечника дифференциального трансформатора дифманометра, преобразуется в выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 мЛ (электрический преобразователь) или перемещение гармо.чиковых снльфонов лиф-манометра в унифицированный выходной пневматический сигнал 0,02—0,1 МПа (пневматический преобразователь) для дистанционной передачи измерительной информации.
Приборостроительная промышленность выпускает устройства, объединяющие, в себе функции первичного, промежуточного н передающего преобразователей в различных сочетаниях. Так, бссшкальпые манометры и дпфмзкомстры выпускают со встроенными прсобпазопатслямц для дистанционной передачи показании. Эти приборы сочетают в себе функции промежуточного п передающего преобразователей. Кооме того, в различных измерительных схемах одни п те же элементы могут выполнять различные функции преобразования измеряемой величины. Если имеется измерительная цепь преобразователь термоэлектрически!"' (термопара) — линия связи —- милливольтметр, то преобрйзо-ратг-ль терчочлектрический выполняет функции пернкчпсго, промежуточного и передающего преобразователя. Если в качестве вторичго прибора используется потенциометр с унифицированным входным сигналом 0—5 мА, то сигнал с преобразователя термоэлектрического поступает сначала на преобразователь, преобразующий значение измеряемой величины, выраженное в милливольтах, в соответствующее значение, выраженное в миллиамперах постоянного тока.В этом случае термопреобразователь термоэлектрический выполняет функции только первичного преобразователя.
К первичным преобразователям также относятся отборные и приемные устройства. Под отборными н приемными устройствами понимают устройства, встраиваемые в технологическпе аппараты и трубопроводы для отбора контролируемой среды и измерения ее параметров. Примерами таких устройств могут служить устройства отбора давления в аппарате или трубопроводе, устройства отбора среды для определения, например, концентрации, щелочности и др.
Первичные измерительные устройства могут встраиваться в технологические аппараты и трубопроводы с помощью дополнительных устройств: бобышек, карманов, расширителей и т. п.
Эти устройства на схемах не обозначают, но включают в спецификации и делают ссылки на соответствующий конструктивный чертеж.
Ряд приемных устройств по своей конструкции и принципу действия не требует непосредственного контактирования с измеряемой средой (радиоактивные устройства, коллиматоры, видеопрнсмиые устройства н т.п.). Их изображают на схемах в непосредственной близости от объекта измерения.
Измерительным прибором называют средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы могут иметь различные функциональные отличия. Они могут быть показывающими, регистрирующими, самопишущими, интегрирующими и т.д. Кроме того, в них могут быть встроены регулирующие, преобразующие и сигнализирующие устройства.
В связи с этим условные обозначения приборов и преобразующих устройств состоят из основного условного изображения прибора или устройства н вписываемых в него обозначений контролируемых и регулируемых величин, а также их функциональных признаков.
Регулирующие органы по конструкции представляют гобой устройства, монтируемые непосредственно в технологическне трубопроводы: различные клапаны, заслонки, щберы и т.п. Управление регулирующими органами осу-
Таблица 3,1. Графические условные обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404—85, ОСТ 36.27—77 |
|||||
Наименование |
Обозначение |
||||
ГОСТ 21.404—85 |
ОСТ 36.27—77 |
||||
1. Первичный измерительный преобразователь (датчик): прибор, устанавливаемый вне щита (по месту) на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции: а) базовое обозначение б) допускаемое обозначение |
|
||||
2.Прибор, устанавливаемый на щите, пульте: а) базовое обозначение б) допускаемое обозначение |
|
||||
3.Исполнительный механизм. Общее обозначение. Положение регулирующего органа припрекращении подачи энергии или управляющего сигнала не показывается |
|
|
|||
4.Исполнительный механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала: а) открывает регулирующий орган
б) закрывает регулирующий орган
в) оставляет регулирующий орган в неизменном положении
|
|
|
|||
5. Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом меняться в сочетании с любым из дополнительных знаков, характеризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала) |
|
|
|||
|
|
||||
6. Регулирующий орган |
|
|
|||
7. Отборное устройство без постоянного включенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т.п.) |
|
|
ществляется исполнительными механизмами, выполняющими функции их приводов.
Исполнительные механизмы в отличие от регулирующих органов представляют собой относительно сложные многоэлементные устройства. Они отличаются друг от друга принципом действия, техническими и эксплуатационными характеристиками, а также конструктивными особенностями. По роду используемой энергии исполнительные механизмы подразделяют на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.
В основу условных обозначений по ГОСТ 21.404—85 и ОСТ 36.27—77 положены буквенные обозначения в сочетании с простыми условными графическими обозначениями ( табл. 3.1).
Для всех измерительных преобразователей (датчиков), а также приборов, устанавливаемых по месту (на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции), принято единое графическое обозначение в виде окружности или озала в зависимости от объема вписываемых буквенных обозначений. То же обозначение, но разделенное горизонтальной чертой на две половины, соответствует приборам, устанавливаемым на щите или пульте. Поскольку для отборных устройств постоянно подключенных приборов специальное обозначение отсутствуег, предусмотрено специальное графическое условное обозначение отборного устройства без постоянно подключенного прибора, которое служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, контрольного снятия характеристик и других поверочных работ. Такие отборные устройства обозначают в виде полукруга, к которому подведена линия связи. Этот прием, не меняя основного принципа построения условных обозначений приборов и средств автоматизации, обеспечивает возможность быстрого нахождения на схеме нужных отборов в период наладки и других контрольных операций.
В отличие от обозначения приборов все без исключения исполнительные механизмы изображают квадратиком или кружком с отрезком линии связи. Небольшой размер объясняется тем, что в него не требуется списывать буквенное обозначение. Для показа положения регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала на отрезке линии связи, входящем в условное обозначение исполнительного механизма, наносят стрелку либо поперечную черточку. Дополнительный ручной привод исполнительного механизма изображают либо в виде Т образного символа на боковой стороне квадратика, либо буквой Н, вписанной в окружность. Собственно регулирующий орган изображают аналогично трубопроводной арматуре.
Для получения полного обозначения прибора пли средства автоматизации в его графическое условное обозначение в виде круга или овала вписывают буквенное условное обозначение, которое и определяет назначение, выполняемые функции, характеристики работы.
Все буквенные обозначения построены на буквах латинского алфавита (см. приложение 1).
Условные обозначения строят на основании общего принципа построения буквенных обозначения, когда место расположения буквы определяет ее значение. Поэтому вся необходимая информация о приборе или средстве автоматизации уложилась в объем латинского алфавита и математически знаков.
В табл. 3.2 приведены основные значения первой буквы в условном обозначении. Из таблицы видно, что в ней отсутствуют буквы А, В, С,I, N, О, Y, Z, которые являются
Таблица 3.2 Основные буквенные условные обззначенчя измеряемых величин
Обозначение |
Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину |
Обозначение |
Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину |
D Е
F G
Н К L М |
Плотность Любая электричсская Величина Расход Размер, пололожение, перемещение Ручное воздействие Время, временная программа Уровень Влажность |
р Q
R S Т U
V W |
Давление, вакуум Величина, характеризующая качество: состав,концентрацию и т.п. Радиоактивность Скорость, частота Температура Несколько разнородных измеряемых величин Вязкость Масса |
резервными и могут быть использованы в необходимых случаях для ввода в обозначение информации, не предусмотренной ГОСТ, Буква Х не рекомендуется к применению. Стандарт не допускает применения одной и той же резервной буквы в одной и той же документации для обозначения разных величин, понятий и т. п.
Для обозначения функций, выполняемых прибором, служат семь букв, приведенных п табл. 3.3.
Таблица 3.3. Буквенные условные обозначения функций, выполняемых приборами
Обозначение |
Отображение информации
|
Обозначение |
Формирование выходного сигнала
|
Обозначение |
Дополнительное значение
|
A
I
R |
Сигнализация
Показание
Регистрация |
С
S
— |
Регулирование, Управление
Включение, отключение, переключение — |
H
L
— |
Bepхний предел измеряемой величины Нижний предел измеряемой величины — |
Функция, выполняемая прибором, может быть обозначена также буквами Е, G, V, являющимися резервными среди букв, обозначающих функцию. Для обозначения формирования выходного сигнала предусмотрено пять резервных букв: К, О, Т, Y, Z.
Функциональные признаки приборов и средств автоматизации обозначают четырьмя основными буквами (табл. 3.4).
Таблица 3.4. Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов
Обозначение |
Функциональный признак |
Е Т К Y |
Чувствительный элемент Дистанционная передача Станция управления Преобразования, вычислительные 4'ункции |
Буква Е применяется для обозначения чувствительных элементов, т. е. устройств, выполняющих первичное преобразование, например приемных (сужающих) устройств расходомеров, преобразователей термоэлектрических (термопар), термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления), датчиков расходомеров, уровнемеров и т. п.
Буквой Т обозначают промежуточное преобразование с дистанционной передачей сигнала. Ее применяют обычно для обозначения приборов с дистанционной передачей показаний, например бесшкальных манометров, дифманометров, манометрических термометров и т. и.
Буквой К. обозначают станции управления, входящие в состав приборов.
Для построения обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств применяют букву Y.
Для уточнения измеряемого параметра предусмотрено четыре дополнительных буквенных обозначения, приведенных в табл. 3.5, причем три из них — D, F и Q — разрешается записывать строчными буквами: d, f, q.
В табл. 3.6 показаны дополнительные буквенные обозначения, определяющие характеристики работы приборов и средств автоматизации. Эти обозначения построены с применением букв латинского алфавита и математических знаков. Необходимо отметить особенности отдельных буквенных обозначений.
Таблица 3.5. Дополнительные буквенные обозначения, уточняющие измеряемый параметр
Обозначение |
Дополнительной значение первой буквы |
D(d) F (I) I Q(q) |
Разность, перепад Соотношение, доля, дробь Автоматическое переключение, обегание Интегрирование, суммирование по времени |
Сигнализацию обозначают, как показано в табл. 3.3, буквой А. Это обозначение применяют независимо от того, вынесена сигнальная аппаратура (арматура) на какой-либо щит или встроена в сам прибор.
Таблица 3.6. Дополнительные буквенные обозначения характеристик работы прибора
Обозначение |
Характеристика |
Е Р G
A D
К : fn lg- dxIdt X(-1) Max Min |
Энергия сигнала: электрическая пневматическая гидравлическая Формы сиггала: аналоговая дискретная Операция, выполняемая вычислительным устройством: суммирование умножение сигнала на постоянный коэффициент К. перемножение двух и более сигналов друг на друга деление сигналов друг на друга возведение величины сигнала в степень извлечение из величины сигналя корня степени п логарифмирование интегрирование дифференцирование изменение знака сигнала ограничение верхнего значения сигнала ограничение нижнего значения сигнала |
|
|
Предельные значения измеряемых величин конкретизируют буквами Н и L (верхний и нижний уровни).
Контактное устройство прибора, выполняющее коммутационные операции (включение, отключение, блокировку и т. п.), обозначают буквой S.
Если контактное устройство наряду с коммутационными выполняет и сигнальные функции, то в этом случае для его обозначения используют буквы S и А. В то же время для обозначения функции регулирования букву S в обозначение прибора или средства автоматизации не вводят.
Зная, какую информацию могут передать буквы, рассмотрим принцип построения всех буквенных обозначений.
Основное буквенное обозначение вписывают в верхнее поле условного графического обозначения прибора (окружности, овала). В поле под чертой указывают позиционное обозначение данного прибора в конкретной схеме измерения, регулирования, сигнализации управления. Принята следующая очередность записи информации в буквенном условном обозначении:
сначала записывают обозначение основной измеряемой величины и ее уточнение, если это требуется. Затем указывают функциональные признаки прибора, которые, если их несколько у прибора, также записывают в строго определенной последовательности: показание I; регистрация R; регулирование, управление С; включение, отключение, переключение S; сигнализация А. Следует помнить, что в условное обозначение прибора вносят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые используют в данной конкретной схеме. Например, если у показывающего и самопишущего манометров в данной схеме используется только показание, его обозначают РI, а не PIR. Если электронный бесшкальный блок сигнализатора уровня снабжен контакгным устройством и встроенными сигнальными лампами, то в зависимости от функций, предусмотренных конкретной схемой, условное обозначение прибора будет различным.
Так, если прибор применен только для включения (отключения) оборудования, то его обозначают LS; для сигнализации (местной, дистанционной) — LA; для включения (отключения) и сигнализации — LSA; для регулирования уровня — LC.
В ряде случаев необходимо в условном обозначении прибора передать объем информации больший, чем закодирован в буквенном обозначении, вписанном в графическое обозначение. В этих случаях дополнительную информацию записывают справа от графического обозначения (окружности, овала). Например, для конкретизации измеряемой величины справа от условного графического обозначения прибора указывают «напряжение», «сила тока», рН, О2; вид радиоактивности: -,-, или -излучение. Когда буквой U обозначают несколько разнородных величин, измеряемых прибором, справа от обозначения приводят расшифровку измеряемых величин.
При уточнении значения измеряемого параметра буквы О, F, Q могут быть записаны строчными: d, f, q.
При чтении условного обозначения комплекта средств автоматизации, состоящего из нескольких единичных обозначений, связанных друг с другом, необходимо помнить, что во всех единичных обозначениях устройств, входящих в комплект, первая буква обозначения указывает измеряемый комплектом параметр (температуру, давление, уровень и т.п.). Исключение составляют устройства ручного управления, входящие в комплект. В их обозначении шифр измеряемого параметра не вводят.
Например, в комплекте для измерения и регулирования температуры первичный измерительный преобразователь будет обозначен буквами ТЕ (чувствительный элемент измерения температуры); вторичный регистрирующий прибор TR (самопишущий прибор измерения температуы); регулирующий блок — ТС (регулятор температуры) и т.п.
В условных обозначениях всех устройств, выполненных в виде отдельных блоков, рассчитанных на ручное управление, всегда первой записывают букву Н (ручное воздействие), например в обозначении переключателей электрических цепей измерения, управления; переключателей газовых или воздушных линий; байпасных панелей дистанционного управления; кнопок, ключей управления, задатчиков и т. п.
Следует помнить еще одну особенность построения условных буквенных обозначении. В комплекте, предназначенном для измерений нескольких разнородных величин, первичные измерительные преобразователи (датчики) обозначают буквой, обозначающей измеряемый данным датчиком параметр.
Несколько непривычно на первый взгляд выглядит обозначение на схеме постоянно подключенного отборного устройства, для которого специального графического обозначения нет. Местом установки отборного устройства является точка пересечения линии связи с обозначением технологического трубопровода или аппарата. Второй конец линии
Ряс. 3.2, Первичные измерительные преобразователи
связи в этом случае сопрягается с обозначением первичного измерительного преобразователя или прибора.
На рис. 3.2,а показано обозначение установки преобразователя термоэлектрического (термопары) на технологическом трубопроводе, а на рис. 3.2,б — показывающего манометра. Первичный измерительный преобразователь измерения расхода (например, диафрагма) устанавливается, как известно, в рассечку технологического трубопровода, что показывается в условном обозначении (рис. 3.2,в).
Существует прием, с помощью которого можно указать точное место расположения отборного устройства или точки измерения. Для этого линию связи от первичного измерительного преобразователя или прибора вводят внутрь контура технологического аппарата, а на ее конце изображают окружность, как показано на рис. 3.2, г. Подвод линии связи к условному обозначению прибора или средства автоматизации изображают в любой точке окружности (сверху, снизу, сбоку). Когда для правильного понимания работы схемы важно знать направление потока среды или передачи сигнала, на изображении линии связи наносят стрелку.
Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов изображают на схемах в виде прямоугольников, размеры которых определяются местом, необходимым для изображения в них условных графических обозначений приборов и средств автоматизации, устанавливаемых на них.
Комплектные устройства, например машины централизованного контроля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики (не путать с комплектом средств автоматизации), обозначают, так же как и щиты, прямоугольниками произвольных размеров. Внутри прямоугольника указывают тип комплектного устройства в соответствии с документацией завода-изготовителя.
Рассмотрим технику чтения условных обозначений наиболее часто встречающихся приборов и средств автоматизации, устанавливаемых по месту и на щитах.
На рис, 3.3 приведены условные обозначения приборов для измерения и регулирования температуры. Как их прочитать? О том, что на рис. 3.3,а изображен первичный из-