§ 3. Вторичные приборы электрических и пневматических систем дистанционных измерений

Для работы в комплекте с первичными измерительными преобра­зователями (датчиками)—термоэлектрическими термометрами, тер­мометрами сопротивления, дифференциально-трансформаторными и другими устройствами, предназначенными для измерения, записи и автоматического регулирования (при наличии регулирующих устройств) температуры, эдс, постоянного тока, давления, перепада давления, уровня, расхода и других величин, значения которых могут быть преобразованы в изменение эдс, напряжение постоянного тока, постоянный ток, активное сопротивление или комплексную взаимную индуктивность, применяют вторичные электрические авто­матические самопишущие и показывающие приборы комплекса КС, относящиеся к ГСП.

Принцип действия приборов основан на компенсационном методе измерения с автоматическим уравновешиванием. В комплекс КС входят автоматические самопишущие и показывающие потенциомет­ры, мосты уравновешенные переменного тока, миллиамперметры и вольтметры, а также приборы с дифференциально-трансформаторной схемой. Приборы построены по блочно-модульному принципу с ши­роким применением унифицированных модулей, блоков и узлов, вы­полняющих определенные функции.

Потенциометры работают в комплекте с одним или несколь­кими термоэлектрическими термометрами стандартных градуировок, датчиками напряжения постоянного тока и предназначены для кон­троля и регулирования температуры и других величин, значение

которых может быть преобразовано в эдс или напряжения постоян­ного тока.

Мосты уравновешенные переменного тока работа­ют в комплекте с термометрами сопротивления и предназначены для контроля и регулирования температуры.

Миллиамперметры и вольтметры работают в комплек­те с датчиками унифицированного сигнала и предназначены для кон­троля и регулирования токовых сигналов и сигналов напряжения постоянного тока.

Приборы с дифференциально-трансформатор­ной схемой работают в комплекте с взаимозаменяемыми датчиками, преобразующими измеряемую неэлектрическую величину в комплекс­ную взаимную индуктивность. Приборы предназначены для автома­тического контроля и регулирования таких неэлектрических величин, как давление, расход, уровень, напор и т. д.

Приборы тензометрические работают в комплекте с тензометрическими силоизмерительными датчиками и предназначены для использования в автоматических электротензовесоизмерительных устройствах.

По числу контролируемых точек приборы комплекса КС разде­ляются на одноточечные и многоточечные.

Приборы серий КС2, КС4 и КВ1 могут быть одноточечные и мно­готочечные.

Приборы серий КСЗ (кроме КПМЗ-М), КС1, КП1 и приборы с дифференциально-трансформаторной схемой только одноточечные. Мост КПМЗ-М многоточечный.

Многоточечные приборы серий КС2, КСЗ и КС4 снабжены пере­ключателем, который автоматически поочередно подключает к изме­рительной схеме все присоединенные к прибору датчики.

Многоточечные приборы серии КВ1 с вращающимся цифербла­том имеют клавишный переключатель. Клавиши переключателя рас­положены на корпусе прибора с лицевой стороны. Подключение датчиков к измерительной схеме осуществляется вручную. Показа­ния приборов считываются по шкале. Самопишущие приборы запи­сывают измеряемую величину на диаграммной бумаге.

В одноточечном приборе запись осуществляется непрерывно одноцветными чернилами или пастой, в многоточечном—циклично напечатанными точками и рядом стоящими с ними цифрами, ука­зывающими номер датчика. В многоточечных приборах запись мно­гоцветная.

Кроме измерения и записи, приборы осуществляют автоматиче­ское регулирование контролируемого параметра, что обеспечивается устройством, встроенным в корпус прибора или выполненным в виде приставки. Регулирующие устройства выполняют функции поддер­жания параметров процесса в заданных пределах или изменения их по заданной программе.

В зависимости от назначения одноточечные приборы выпускают в вариантах: без регулирующих устройств; с двух- или трехпозици­онным регулирующим устройством с реостатным задатчиком с 10%-ной или 100%-ной зоной пропорциональности для работы с одним из регулирующих устройств: пропорциональным (П), пропорцио­нально-интегральным (ПИ), пропорционально-интегрально-диффе­ренциальным (ПИД); с программным задатчиком для работы с программным регулирующим устройством; с пневматическим ПИД-регулирующим устройством безаварийной сигнализации или с ава­рийной сигнализацией; с реостатным устройством для дистанцион­ной передачи.

Отдельные типоразмеры одноточечных приборов (КС2 и КСЗ) имеют на выходе один из преобразователей (ферродинамический, пневматический или частотный) для преобразования угловых пере­мещений указателя в унифицированный выходной сигнал.

Многоточечные приборы выпускают в следующих вариантах: без регулирующих и дополнительных устройств; с двух- или трехпо­зиционным регулирующим устройством с задатчиком, обеспечи­вающим раздельную установку задания на каждую точку; то же с задатчиком, обеспечивающим дистанционную раздельную уста­новку задания на каждую точку; с трехпозиционным регулирующим устройством с общим задатчиком на все точки, коммутируемые по каждому каналу; то же, но дополнительно с аварийной сигнализа­цией, коммутируемой по каждому каналу, с двухпозиционным регу­лирующим устройством с общим задатчиком на все точки, комму­тируемые по каждому каналу, и общей аварийной сигнализацией на все каналы; то же, но с аварийной сигнализацией, коммутируе­мой по каждому каналу; с четырехконтактным сигнализирующим устройством, с ручной установкой задания предварительных аварий­ных значений параметра и сигнализацией «Обрыв цепи датчика».

Пневматические вторичные приборы контроля широко применяют в автоматизированных и автоматических системах управления тех­нологическими процессами нефтяной и газовой промышленности, что обусловлено взрывоопасностью окружающей среды. Приборы пред­назначены для контроля и регулирования теплоэнергетических пара­метров технологических процессов: давления, разрежения, перепада давления, расхода, уровня, температуры, состава и свойств веществ, величины которых преобразованы в давление воздуха 20—100 кПа. Приборы входят в унифицированную систему «Старт» и относятся к ГСП. Приборы этой системы и все дополнительные устройства к ним построены на базе унифицированной системы элементов про­мышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). Приборы имеют следую­щие унифицированные узлы: измерительное устройство для контро­ля одного параметра, лентопротяжный механизм, пневматический двигатель привода диаграммы, штекерный разъем.

По способу контроля приборы делятся на показывающие и само­пишущие. В самопишущих приборах используют два привода диа­граммы: электрический и пневматический.

В зависимости от наличия дополнительных устройств показы­вающие и самопишущие приборы контроля выполняют: со станцией управления, с сигнализацией и с задатчиком,

В соответствии с числом измерительных устройств приборы мо­гут осуществлять одновременно контроль одного, двух, трех или четырех параметров.

Принцип действия измерительного устройства основан на ком­пенсационном методе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от входного давления р_вх (рис. 4.5), уравно­вешивается усилием от давления воздуха источника питания р_пит.

При изменении входного давления, подводимого к сильфону 1, заслонка 3 перемещается относительно сопла 2. При этом изменяет­ся давление в междроссельной камере и силовом элементе 6, куда поступает воздух питания через постоянный дроссель.

Изменение давления на мембране приводит к повороту рычага 5, который тросиком 8 перемещает перо и стрелку 7. Обратная связь осуществляется пружиной 4, а привод диаграммной ленты — син­хронным электрическим или пневматическим двигателем.

В зависимости от назначения показывающие приборы выпускают следующих типов: ПВ1.3—для непрерывного показания на шкале одного параметра; ПВ3.2—для показания регулируемого пара­метра, указания положения контрольной точки и значения давления на исполнительном механизме; ПВ2.2—для выдачи с помощью задатчика стандартного пневматического аналогового сигнала и для показаний на одной шкале сигнала задатчика или значения одного параметра и получения сигнала, когда параметр выходит за преде­лы диапазона, ограниченного сигнальными стрелками.

Самопишущие приборы выпускают следующих типов: ПВ10.1Э и ПВ10.1П—для непрерывной записи и показания значения дав­ления на исполнительном механизме (здесь и в последующем при­боры с приводом ленточной диаграммы от синхронного электриче­ского двигателя имеют в конце обозначения модификации букву «Э», с пневматическим приводом—букву «П»); ПВ10.2Э и ПВ10.2П— для непрерывной записи и показания величины двух параметров (один параметр регулируемый), указания контрольной точки и ве­личины давления на исполнительном механизме; ПВ4.2Э и ПВ4.2П— для непрерывной записи на ленточной диаграмме и показания на шкале величины одного параметра; ПВ4.3Э и ПВ4.3П—для непре­рывной записи на одной диаграмме величины двух параметров и показания их на двух шкалах; ПВ4.4Э и ПВ4.4П—для непрерыв­ной записи на одной диаграмме трех параметров и показания их на трех шкалах.

На рис. 4.6 приведена схема вторичного прибора, у которого измерительным механизмом является унифицированный преобразо­ватель давления воздуха в угол поворота выходного вала.

Преобразование входного сигнала может быть линейным (угол поворота выходного вала преобразователя пропорционален величи­не входного сигнала) или корневым (угол поворота выходного вала преобразователя пропорционален корню квадратному из величины входного сигнала). В последнем случае в обозначении модификации прибора добавляется буква «К».

И

змерительный сигнал поступа­ет в сильфон 3, который, воздей­ствуя на рычаг 4, перемещает за­слонку 1 относительно сопла 2. При этом изменяется давление в междроссельной камере 5, откуда воздух поступает к пневматическо­му реверсивному двигателю, вызы­вая соответствующее перемещение поршня 8. Поршень, перемещаясь поступательно и сжимая пружину 9, с помощью ленточной передачи вращает валик 11с закрепленной на нем стрелкой 10. Второй конец валика пружиной 12 соединен с рычагом 4, обеспечивая обратную связь. Значение измеряемого параметра отсчитывается по шкале 6. Для герметизации поршня применена манжетная мембрана 7.

Показывающие приборы типа ППВ1.1, ППВ1.2, ППВ1.4, ППВ 1.5— стрелочные, приборы типа ППВ1.3— c теневым методом отсчета измеряемой величины по границе раздела красного и зеле­ного цвета.

Выпускают следующие типоразмеры приборов:

ППВ1.1; ППВ1.2, ППВ1.3, ППВ1.4, ППВ1.5— c линейным пре­образованием входного сигнала;

ППВ1.1И; ППВ1.2И; ППВ1.3И; ППВ1.4И— c линейным преоб­разованием входного сигнала и индикацией крайних значений диа­пазона контролируемого параметра;

ППВ1.1К; ППВ1.2К; ППВ1.3К; ППВ1.4К— c корневым преоб­разованием сигнала.

Приборы контроля самопишущие выпускают с электрическим и пневматическим приводами лентопротяжного механизма.

Для непрерывной записи на диаграммной ленте и показания по шкале значения одного параметра выпускают приборы типа РПВ4.1П, РПВ4.1Э, РПВ4.2П, РПВ4.2Э, для непрерывной записи на диаграммной ленте двух параметров и показания одного из них по шкале—типа РПВ4.3П и РПВ4.3Э.

Для непрерывной записи на диаграммной ленте двух параметров и показания одного из них по шкале, а также третьего параметра выпускают приборы типа РПВ4.5П и РПВ4.5Э, для периодической регистрации на диаграммной ленте и показания по шкале 4, 8 или 16 параметров—приборы РПВ4.6, для непрерывной записи по лен­точной диаграмме трех параметров и показания одного из них по шкале—приборы типа РПВ4.7П и РПВ4.7Э.