- •Технические измерения и приборы
- •Введение
- •Измеряемые и регулируемые величины
- •1. Государственная система приборов
- •1.1. Основные понятия и определения гсп
- •1.2. Принципы построения гсп
- •1.3. Классификация средств измерения и автоматизации гсп
- •1.3.1. Функциональные группы изделий гсп
- •1.3.2. Примеры агрегатных комплексов
- •1.4. Основные ветви системы
- •Контрольные вопросы
- •2. Общие характеристики средств измерения
- •2.1. Классификация средств измерения
- •2.1.1. Классификация компонентов измерительных устройств
- •2.2. Типовые структурные схемы измерительных устройств
- •2.2.1. Структурные схемы средств измерения неэлектрических величин
- •2.2.2. Структурные схемы измерительных систем
- •2.3. Статические характеристики и параметры измерительных устройств
- •2.4. Динамические характеристики измерительных устройств
- •2.5. Погрешности средств измерений
- •2.6. Нормирование метрологических характеристик средств измерений
- •2.6.1. Нормирование метрологических характеристик измерительных устройств
- •2.6.2. Нормирование метрологических характеристик измерительных систем
- •Контрольные вопросы
- •3. Измерительные информационные системы
- •3.1. Основные понятия об измерительных информационных системах
- •3.1.1. Поколения измерительных информационных систем
- •3.1.2. Классификация иис
- •3.1.3. Требования, предъявляемые к иис
- •3.1.4. Основные компоненты иис
- •3.2. Виды информационно-измерительных систем
- •3.2.1. Измерительные системы
- •3.2.1.1. Многоканальные ис
- •3.2.1.2. Сканирующие ис
- •3.2.1.3. Ис параллельно-последовательного действия (многоточечные)
- •3.2.2. Системы автоматического контроля
- •3.2.3. Системы технической диагностики
- •3.2.4. Система телеизмерения
- •3.2.5. Перспективы развития иис
- •Контрольные вопросы
- •4. Электрические измерения и приборы
- •4.1. Аналоговые средства измерений
- •4.1.1. Электромеханические приборы
- •4.1.1.1. Приборы магнитоэлектрической системы
- •4.1.1.2. Гальванометры
- •4.1.1.3. Приборы электромагнитной системы
- •4.1.2. Компенсаторы постоянного тока
- •4.1.3. Электронные аналоговые вольтметры
- •4.2. Цифровые электронные вольтметры
- •4.2.1. Цифровой вольтметр с глин
- •4.2.2. Времяимпульсный цифровой вольтметр двойного интегрирования
- •4.3. Измерение параметров элементов электрических цепей
- •4.3.1. Метод вольтметра-амперметра
- •4.3.2. Метод непосредственной оценки
- •4.3.2.1. Электромеханические омметры
- •4.3.2.2. Электронные омметры
- •4.3.3. Компенсационный метод измерения сопротивлений
- •4.3.4. Метод дискретного счета
- •4.4. Электронно-счетный частотомер
- •Контрольные вопросы
- •5. Передающие преобразователи неэлектрических величин
- •5.1. Дифференциально-трансформаторные преобразователи
- •5.2. Передающие преобразователи с магнитной компенсацией
- •5.3. Электросиловые преобразователи
- •5.4. Измерительные тензопреобразователи
- •Контрольные вопросы
- •6. Измерение температур
- •6.1. Практические температурные шкалы
- •Средства измерения температур
- •6.2. Термометры расширения
- •6.2.1. Стеклянные жидкостные термометры
- •Технические электроконтактные термометры
- •6.2.2. Манометрические термометры
- •6.2.2.1. Газовые манометрические термометры
- •6.2.2.2. Жидкостные манометрические термометры
- •6.2.2.3. Конденсационные манометрические термометры
- •6.3. Термоэлектрические термометры
- •6.3.1. Характеристики материалов для термоэлектрических преобразователей
- •6.3.2. Конструкция термоэлектрических термометров
- •6.3.3. Удлиняющие термоэлектродные провода
- •6.4. Термометры сопротивления
- •6.4.1. Медные термометры сопротивления
- •6.4.2. Никелевые термометры сопротивления
- •6.4.3. Платиновые термометры сопротивления
- •6.4.4. Неметаллические термометры сопротивления
- •6.4.5. Устройство термометров сопротивления
- •6.4.6. Способы подключения термометров сопротивления
- •6.4.6.1. Двухпроводная схема подключения
- •6.4.6.2. Трехпроводная схема подключения
- •6.4.6.3. Четырехпроводная схема подключения
- •6.5. Динамическая характеристика термопреобразователей
- •6.6. Промышленные термопреобразователи
- •6.6.1. Преобразователи термоэлектрические тха «Метран-201» и тхк «Метран-202»
- •6.6.2. Термопреобразователи сопротивления медные взрывозащищенные тсм «Метран-253» (50м) и тсм «Метран-254» (100м)
- •6.6.3. Термопреобразователи сопротивления платиновые тсп «Метран-245»; «Метран-246»
- •6.6.4. Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом тхау «Метран-271», тсму «Метран-274», тспу «Метран-276»
- •6.6.5. Термопреобразователи микропроцессорные тхау «Метран-271мп», тсму «Метран-274мп», тспу «Метран-276мп»
- •6.6.6. Интеллектуальные преобразователи температуры «Метран-281», «Метран-286»
- •Контрольные вопросы
- •7. Измерение давления
- •7.1. Классификация манометров
- •7.1.1. По виду измеряемого давления
- •7.1.2. По принципу преобразования измеряемого давления
- •7.2. Деформационные манометры
- •7.2.1. Трубчато-пружинные манометры
- •7.2.2. Электроконтактные манометры
- •7.2.3. Манометры с дтп
- •7.2.4. Манометры с компенсацией магнитных потоков
- •7.2.5. Преобразователи давления с силовой компенсацией
- •7.2.6. Сильфонные манометры и дифманометры
- •7.2.7. Мембранные манометры и дифманометры
- •7.3. Пьезоэлектрические манометры
- •7.4. Манометры с тензопреобразователями
- •7.5. Методика измерения давления и разности давлений
- •Контрольные вопросы
- •8. Измерение уровня
- •8.1. Уровнемеры с визуальным отсчетом
- •8.2. Гидростатические уровнемеры
- •8.3. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •8.4. Емкостные уровнемеры
- •8.5. Индуктивные уровнемеры
- •8.6. Ультразвуковые уровнемеры
- •Контрольные вопросы
- •9. Измерение расхода
- •9.3. Измерение расхода по переменному перепаду давления
- •9.3.1. Расходомеры с сужающими устройствами
- •9.3.2. Измерение расхода по переменному перепаду давления в осредняющей напорной трубке
- •9.4. Расходомеры постоянного перепада
- •9.4.1. Ротаметры
- •9.4.2. Тахометрические расходомеры
- •9.4.3. Электромагнитные расходомеры
- •9.9. Схема расходомера с электромагнитом
- •9.4.4. Ультразвуковые расходомеры
- •9.4.5. Вихревые расходомеры
- •9.4.6. Вихреакустические расходомеры
- •9.12. Схема проточной части расходомера «Метран 300 пр»
- •9.4.7. Массовые кориолисовые расходомеры и плотномеры
- •9.5. Обзор имеющихся расходомеров
- •Контрольные вопросы
- •10. Измерение положения, скорости, ускорения
- •10.2. Фотоэлектрические преобразователи положения
- •10.3. Кодовые датчики положения
- •10.4.3. Импульсные датчики скорости
- •10.5. Инерционные датчики ускорения, скорости, положения
- •Контрольные вопросы
- •11. Метрологическое обеспечение измерений
- •11.1. Передача размера единиц измерения
- •11.2. Регулировка, градуировка и поверка средств измерений
- •11.3. Метрологическое обеспечение средств измерений давления
- •Грузопоршневые манометры
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Список литературы
9.5. Обзор имеющихся расходомеров
В Москве был проведен анализ использования различных методов измерения расхода. Среди счетчиков воды: 43 % – тахометрические, 26,7 % – электромагнитные, 14 % – ультразвуковые, 11,6 % – вихревые, 4,7 % – корреляционные.
Среди преобразователей расхода, используемых для теплосчетчиков (по состоянию на 2002 г.): 28 % – тахометрические датчики, 24 % – электромагнитные, 24 % – ультразвуковые, 15 % – вихревые и 7 % – датчики переменного перепада давления, 2%-ную погрешность имеют 45 % счетчиков воды, 1,5%-ную – 20 %, 1%-ную – 17 %, 0,7%-ную – 3 % счетчиков.
По межповерочному интервалу (МПИ) только 30 % счетчиков воды и 40 % теплосчетчиков имеют 4 года. 57 % счетчиков воды и 45 % теплосчетчиков имеют МПИ 1÷2 года. Этого явно недостаточно для современных приборов учета.
Стоимость счетчиков воды зависит от диаметра трубопроводов и изменяется от 20 у.е. для Ду = 15 мм до 1200 у.е. для Ду = 250 мм. Разброс в цене различных типов счетчиков не превышает 220 у.е.
В области малых типоразмеров (Ду = 10÷30) тахометрические самые дешевые. Цены на теплосчетчики большого диаметра мало зависят от способа измерения расхода.
Стоимость счетчиков с тахометрическими и электромагнитными датчиками расхода близка друг к другу. Причем стоимость зависит не от способа измерения расхода, а от технических характеристик выходных интерфейсов.
По прогнозам тахометрические счетчики будут постоянно вытесняться вихревыми и особенно электромагнитными и ультразвуковыми, поскольку у последних еще имеются резервы снижения погрешности измерения.
У 61 % приборов учета расхода и тепла отсутствуют интерфейсы связи с ЭВМ, что препятствует их применению в АСКУЭ.
Последние выпускаемые расходомеры, как правило, электромагнитного типа. Именно здесь достигается высокая точность измерения расхода (0,5 %), измерение малых скоростей потока (0,01 м/с) в диапазоне 100:1, высокая надежность, отсутствие сопротивления потоку, нечувствительность к загрязнению среды, стабильность характеристик, невысокие требования к прямолинейности участка измерения, возможность использования для измерения расхода теплофикационной, питьевой и сточной воды, кислот, щелочей и других агрессивных растворов, в том числе загрязненных электропроводящих жидкостей, эмульсий и пульп.
Ультразвуковые расходомеры широко применяются для портативных переносных расходомеров и теплосчетчиков. При больших диаметрах труб ультразвуковые расходомеры также начинают широко применяться.
Другие расходомеры, применяемые в практике, следующие:
расходомеры вихревые V-bar, Ду 75÷2000 мм, PHD на Ду 25÷300 мм, электромагнитные Рост-1, СУР-97, на сужающих устройствах «Сапфир-22М-ДД», «Сапфир-22МТ-ДД», «Метран-43ДД», SKU-01, ультразвуковые SOMOFLO, ULTRAFLOW II, VORFLO, «Минск», «Днепр-7», тахометрические MTWI, ETWI, WPWI, WPHWI, WSWI, WPD, COCMOS ((WP, WS, WE, SD), Volumex, M-T 90 QN, M-T 150 QN, MN QN, MT 50 QN, СХИ-15 «Алексеевский» (ETKI-15), СГИ-15 «Алексеевский» (ETKI-15), ОСВ, ВМХ, ВСХ2, ВМГ, WRH, МТК, ЕТК, MTW, ETW, EjllO.
Как показывает практика, самыми точными и широкодиапазонными являются электромагнитные датчики расхода. Поэтому электромагнитные датчики начинают широко применяться в коммерческих системах учета при Ду < 200 мм и ультразвуковые датчики расхода при Ду > 300 мм.
Предпочтительнее использовать расходомеры, имеющие цифровой выход на последовательный интерфейс RS-485, что позволяет осуществить сбор информации сразу на станцию оператора (диспетчера), минуя концентраторы и УСПД.