Контрольні питання

1. У чому полягають підготовчі роботи по наладці систем виміру тиску?

2. При проведенні перевірки повинні дотримуватися наступні умови:

3. Перетворювач вважають герметичним, якщо…

4. Що не повинна перевищувати при визначенні основної погрішності різниця між дійсним і розрахунковим значеннями?

Самостійна робота: Визначення поправок.

Література:Л. 4. с.201-205. Л. 11.с. 115-131. Л. 13.с.112-120; 131-144; 149-152. Л. 14с. 139-151. Л. 15.с. 53-66; 89-96. Л. 16.с. 99-124. Л. 17.с.220-222.

Мотаж та налагодження технічних засобів автоматизованих систем

Лекція 38.

Тема: Наладка засобів і систем виміру витрати речовини.

План лекції

1. Передмонтажна перевірка дифманометров і вторинних приладів дифференциально-трансформаторной системи.

2. Передмонтажна перевірка дифманометров і вторинних приладів струмової системи.

3. Перевірка монтажу звужуючих пристроїв і дифманометров і наладка каналів зв'язку.

4. Наладка і включення в роботу систем виміру витрати речовини.

Контрольні питання

Самостійна робота

Література

Викладач Климаш О. Л.

До якості наладки систем контролю витрат предявляються жорсткі вимоги, оскільки за свідченнями витратомірів учиты-вают початкові продукти і отриману продукцію. Витратоміри - дифманометри найчастіше працюють в комплекті з діафрагмами, перепаду лещата на яких однозначно пов'язаний з витратою вимірюваних рідин і газів. Математично перепад тиску пропорційний квадрату витрати вимірюваних рідин і газів

h = кQ2 (1)

де h — перепад тиску на діафрагмі, кгс/см2;

до — коефіцієнт, залежний від параметрів середовища і розмірів діафрагми;

Q — витрата, м3 / ч.

^{Для перевірки дифманометрів з унифікованими вихідними параметрами взаємної індуктивності застосовуються магазини комплексної взаємної індуктивності типу Р5017 (для діапазону 0 — 10 мГн) і типу Р5017/1 (для діапазону 10 — 0 — 10 мГн).}

При виборі зразкового приладу для завданния номінального перепаду тисків при визначенні погрішності дифманометра, що повіряється, мають бути дотримані слідуючі умови:

∆ _зр1∙100/h_макс + δ_зр2 ≤ Зγ_пов (2)

де γ_пов — межа основної похибки дифманометра, що повіряється, що припускається, виражена у відсотках нормуючого значення;

δ_oбр2 — межа основної похибки магазину комплексної взаємної індуктивності, що припускається, виражена у відсотках діапазону вихідного параметра М;

∆ _oбр1 — межа абсолютної похибки зразкового приладу, що припускається, при тиску, рівному граничному номінальному перепаду давле-ний дифманометра, що повіряється;

З — коэф-фициент запасу точності :

С = 1/3 — для дифманометров класса точности 1, С = 1/4 — для дифманометров класса точности 1,5 и хуже;

h_макс — граничний номінальний пере-пад тиски дифманометра, що повіряється.

Величини h_макс ∆_обр1 мають бути виражені в одних і тих же одиницях тиску.

Після вибирання зразкового засобу для контролю перепаду тисків, що задається, збирають перевірочну схему. Дифманометр має бути встановлений в робоче положе-ние. Подають електричне живлення на из-мерительные пристрої.

^{Струм живлення при перевірці має бути рівний (0,125 ± 0,025) А для дифманометров з діапазонами вихідного параметра 0-10 мГн, частота струму живлення (50 ± 0,5) Гц.}

Середовище, передавальне вимірюване давле-ние, — повітря або газ. При використанні грузопоршневого манометра типу МП-6 або МП-60 між ним і дифманометром, що повіряється, має бути встановлена раздели-тельный посудина, що оберігає дифманометр, що повіряється, від попадання в нього олії. Рівень рідини в розділовій посудині повинен знаходитися в площині торця порш-ня.

Перевіряють герметичність системи, що со-стоящей із сполучних ліній і об-разцового приладу, тиском, рівним пре-дельному номінальному перепаду тисків дифманометра, що повіряється.

При визначенні герметичності систему відключають від пристрою, створюючого дав-ление. Систему вважають герметичною, якщо після витримки впродовж 3 мін під тиском, рівним граничному номи-нальному перепаду тисків, впродовж подальших 2 мін в ній не спостерігається падіння тиску.

При проведенні перевірки повинні вы-полняться наступні операції:

установка початкового значення выход-ного параметра дифманометра;

перевірка герметичності між «плюсо-вой» і «мінусовою» камерами измеритель-ного блоку (при випуску з виробництва її не проводять;

визначення основної погрішності і вариації вихідного параметра.

Початкове значення вихідного парамет-ра М (взаємна індуктивність при отсут-ствии перепаду тисків) встановлюють рівним:

0 (для дифманометров з діапазоном вихідного параметра 0 — 10 мГн) — по магазину типу Р5017;

— 10 мГн (для дифманометров з діапазоном вихідного параметра — 10 — 0 — + 10 мГн) — по магазину типу Р5017/1.

Погрішність установки початкового зна-чения вихідного параметра по магазину комплексної взаємної індуктивності не повинна перевищувати 0,25 абсолютної зна-чения межі що допускається основний погреш-ности дифманометра, що повіряється.

При перевірці герметичності в «плюсову» камеру вимірювального блоку дифманометра подають тиск, рівний граничному номінальному перепаду дав-лений впродовж 5 хв.

При цьому дифманометр має бути відключений від пристрою, створюючого давле-ние. Дифманометр вважають герметичним, ес-ли після витримки впродовж 3 мін під тиском, рівним граничному номинально-му перепаду тисків, впродовж тих, що потім-дмуть 2 мін не спостерігається зміна вихідного параметра М.

Основную погрешность дифманометра определяют не менее чем при пяти значе­ниях перепада давлений, в том числе при предельном номинальном перепаде. Поверку дифманометра при этих значениях перепада давлений проводят вначале при плавно воз­растающем перепаде, а затем после выдерж­ки под предельным номинальным перепа­дом давлений в течение не менее 5 мин — при плавно убывающем перепаде давлений.

Межа основною, що допускається, погреш-ности (допуск) дифманометра у відсотках діапазону зміни вихідного параметра М чисельно дорівнює класу точності дифмано-метра.

Перевірка основної погрішності дифмано-метра полягає в установці перепаду тиску і порівнянні вихідного параметра, що відповідає заданому перепаду дав-ления, з розрахунковим значенням вихідного параметра.

Різниця між дійсним і рас-четным значеннями вихідного параметра не повинна перевищувати межі ос-новной похибки дифмано-метра, що повіряється, що припускається.

Розрахункові значення вихідного пари-метра Мрасч, мГн, для номінальних значень перепаду тисків визначаються по формулі

М_расч = М_д h/h_макс (3)

де М_д — коефіцієнт, рівний 10 мГн;

h — заданий номінальний перепад тисків.

Варіація вихідного параметра дифмано-метра визначається при кожному значенні перепаду тисків, окрім нульового і пре-дельного номінального.

Межа значення варіації дифманометра, що допускається, не повинна перевищувати абсо-лютного значення межі ос-новной похибки, що припускається.

Передмонтажна перевірка дифманометрів зазвичай пов'язана з юстируванням нульового значення вихідного параметра і діапазону виміру.

Вторинний прилад диференційно-трансформаторної системи (наприклад, прилад КСД3) перед повіркою повинен бути включений для прогріву не менше 2-х годин і навантажений на магазин взаємної індуктивності (значення навантаження має дорівнювати 2/3 діапазону вимірювання). Повірка проводиться за допомогою контрольного магазину комплексних взаімоіндуктівностей типу Р5017 класу точності 1 або 2. На магазині встановлюється нульове значення взаємної індуктивності. У приладі КСДЗ натискають кнопку SB («Контроль»), при цьому перо приладу і покажчик не повинні зміщуватися. Якщо відбувається зсув, то необхідно рухливий контакт потенціометра R1 встановити в таке положення, при якому зсув відсутній. Після зазначених операцій покажчик приладу повинен встановитися на початкову числову позначку шкали у приладів з межею вимірювання 0 - 10 мГн і на відмітку, що відповідає 50% довжини шкали для приладів з межею 10 - 0 - 10 мГн. Якщо вказівник не встановлюється на зазначені позначки, то необхідно перевірити правильність механської установки покажчика та лекала. Для цього при вимкненому приладі рухливу систему необхідно поставити на крайній лівий упор (з боку початковій позначки шкали), виставити і закріпити покажчик приладу точно на відмітку механічного нуля (кольоровий індекс). При включеному при-бору поворотом нежорстко закріпленого лекалу на втулці в одну й іншу сторону встановити вказівник приладу на початкову числову позначку шкали для приладів з межею вимірювання 0-10 мГн і відмітку, що відповідає 50% довжини шкали, для приладів з межею вимірювання 10 - 0 - 10 мГн.

Потім визначається основна похибка показань при комбінаціях параметрів магазину, зазначених нижче.

Параметри магазину Р5017 при перевірці приладів типу КСДЗ:

Кут втрат φ_ε Встановлюване значення

аргументу комплексного

опору первинної

ланцюга φ

5°30'....................... φ'1

5°30'...................... φ'' 1

8°30'..................... φ'1

8°30'...................... φ'' 1

Основна похибка приладу з линйним лекалом визначається за формулами:

з межею 0-10 мГн

γ = 10 (М_р - М); (4)

з межею 10 - 0-10 мГн

γ = 5 (М_р - М). (5)

Основна похибка приладу з квадратичних лекалом визначається за формулою

γ = 5 (Мр - М) / у, (6)

де М - відлік по магазину, відповідаючий повіряемої позначці шкали, мГн;

М_р - розрахункове значення еквівалентної взаємної індуктивності для тієї ж позначки;

у = (х - ХН) / (хк - ХН) - відносне значення відліку по шкалі, де х, ХН, хк – відповідного вивіреному, початкова та кінцева позначки шкали.

За початкову позначку шкали приймається числова відмітка, відповідна початковому значенню шкали.

Зв'язок між еквівалентної взаємної індуктивністю і відліком по шкалі вторинного приладу, що вимірює витрата, визначається за формулою:

М_р = 10 у2; (7)

для приладів з межею вимірювання 10 - 0 - 10 мГн

М_р = 10 (2у - 1). (8)

При будь-яких комбінаціях параметрів магазину, наведених вище, і зна-чении взаімоіндуктівності 10 мГн для приладів з межею 0 - 10 мГн покажчик приладу повинен встановлюватися на кінцеву відмітку шкали з відхиленням, не перевищуючим основну допустиму похибку; при значенні взаімоін-дуктівності 10 мГн для приладів з межею 10 - 0 - 10 мГн - на початкову от-мітку шкали з відхиленням, що не перевищує половини основної допускаємої похибки.

Основна похибка показань приладів типу КСДЗ на всіх відмітках шкали при температурі навколишнього повітря (20 + 2) ° С не повинна перевищувати ± 1% різниці меж вимірювання.

Основна похибка запису на всіх відмітки діаграми при температурі навколишнього повітря (20 + 2) ° С і щодо відносної вологості від 30 до 80% не повинна перевищувати + 1,6% різниці меж вимірювання.

Варіація показань приладу не повинна перевищувати абсолютного значення основної похибки.

Основна похибка і варіація расходоміру в діапазоні від 0 до 30% не нормуються і не повіряються. Поріг чувствітельності приладу не повинен перевищувати 1/4 абсолютного значення основної похибки.

Якщо відхилення перевищує основну допустиму похибку, проводиться корригування діапазону вимірювання шляхом переміщення рухомого контакту потенціометра R3 в потрібну сторону. Потім проводиться перевірка основної похибки на всіх числових відмітках шкали.

При виборі зразкових засобів повірки дифманометрів з струмовими ви-Ходна сигналами для визначення похибки вихідного сигналу дифманометра має бути дотримано по ГОСТ 8.240 - 77 слідуюча умова

[∆_обр1 /h _макс + ∆_обр2/(I_макс –I₀)]∙100 ± Сγ_пов, (9)

де I _макс — верхнє граничне значення вихідного сигналу;

Iо - нижнє граничне значення вихідного сигналу;

γ _пов — межа допустимої основної похибки повіряємого дифманометра, виражений у відсотках нормуючим значення;

∆_обр1 — межа допустимої абсолютної похибки зразкового приладу на вході дифманометра при тиску, рівному межевому номінальному перепаду тисків вивіреного дифманометра;

∆_обр2 — межа допустимої абсолютної похибки образцового приладу на виході дифманометра при вихідному сигналі, рівному Iмакс;

h_макс — граничний номінальний перепад тиску повіряємого дифманометра;

С - коефіцієнт запасу точності, рівний 1/4.

Допускається з дозволу Держстандарту СРСР приймати С рівним 1/3.

Температура вимірюваного середовища біля входу в дифманометр не повинна відрізнятися від температури навколишнього повітря більш ніж на ± 5 ° С.

Перед проведенням перевірки необхідно виконати підготовчі роботи:

дифманометр встановити в робоче положення;

перевірити герметичність системи (складається із з'єднувальних ліній і образцового приладу) тиском, рівним предельному номінальному перепаду тиску повіряємого дифманометра. При визначенні герметичності систему відключають від пристрою, що створює тиск. Систему вважають герметичною, якщо після витримки протягом 3 хв під тиском, дорівнюючим номінальному перепаду тисків, протягом наступних 2 хв у ній не можемо бачити падіння тиску.

При проведенні перевірки мають виконуватися такі операції:

установка початкового значення вихідного сигналу дифманометра;

перевірка герметичності між «плюсвої» і «мінусової» камерами вимірюваного блоку (заводи-виробники таку перевірку не виробляють);

визначення основної похибки і варіації вихідного сигналу.

Межа основної похибки дифманометра, виражений у відсотках нормуючим значення або діапазону зміни вихідного сигналу, чисельно дорівнює класу точності повіряємого дифманометра.

Нормуюче значення дорівнює предельному номінальному перепаду тиску (для дифманометрів з лінійною залежністю вихідного сигналу від вимірюваного перепаду тисків) або верхньої межі вимірювання витрати (для дифманометрів з квадратичною залежністю вихідного сигналу від изме-ряемая перепаду тисків).

Розрахункові значення вихідних сигналів I_расч, м А, при заданому номінальному перепаді тиску h для перетворювачів з лінійною залежністю між вихідним сигналом і вимірюваним перепадом тисків визначають за формулою

I_расч = (I_макс –I₀) h /h_макс + I₀. (10)

де I₀ - початкове значення вихідного сигналу, мА;

I_макс - верхнє граничне номінальне значення вихідного сигналу, мА;

h_макс - граничний номінальний перепад тисків.

Для перетворювачів з квадратичною залежністю вихідного сигналу від вимірюваного перепаду тисків розрахункові значення вихідних сигналів визначають за формулою

I_расч = (I_макс –I₀) + I₀. (6)

Перевірка герметичності виконується також як і у дифманометрів з уніфікованими вихідними параметрами взаємної індуктивності.

Установка початкового значення вихідного сигналу проводиться таким чином.

При відсутності перепаду тисків коректорів нуля дифманометра по міліамперметр постійного струму встановлюють значення вихідного сигналу I0, прийняте за початкову для даного типу перетворювача. Це значення має дорівнювати 0 або 4 мА (в залежності від діапазону зміни вихідного сигналу) для дифманометрів з лінійною залежністю вихідного сигналу від вимірюваного перепаду тисків або не повинно перевищувати 15% діапазону зміни вихідного сигналу для дифманометра з квадратичною залежністю вихідного сигналу від вимірюваного перепаду тисків .

При проведенні повірки вторинних приладів, що працюють з дифманометрами струмового системи (наприклад, з приладами ДИСК-250), повинні виконуватися такі операції:

зовнішній огляд;

випробування ізоляції на електричну міцність;

вимірювання електричного опору ізоляції;

перевірка індикації про включення приладу в мережу;

перевірка заходів покажчика;

визначення швидкодії;

перевірка якості реєстрації;

перевірка допустимого числа напівколивань;

визначення основної похибки;

визначення варіації;

перевірка індикації про вихід параметра за межі установок регулюючого і сигнальних пристроїв;

перевірка індикації обриву датчика;

перевірка відхилень швидкості обертання діаграмного диска від номінальної.

Основну похибку визначають:

за показаннями - не менше ніж на п'яти відмітках шкали, інтервал між якими не повинен перевищувати 30% діапазону вимірювання, включаючи початкову та кінцеву позначки;

з реєстрації - не менш ніж на трьох лініях відліку діаграмного диска, включаючи початкову та кінцеву лінії;

по перетворенню - не менш ніж при п'яти значеннях вихідного сигналу, інтервал між якими не повинен перевищувати 30% від діапазону зміни вихідного сигналу, включаючи нижнє і верхнє граничні значення;

з регулювання та сигналізації - не менше ніж на трьох відмітках шкали - приблизно 20, 50 і 80% від діапазону вимірювання.

Перевірка виконаного монтажу систем вимірювання витрати повинна бути проведена у відповідності з Правилами РД 50 - 213 - 80 вимірювання витрати рідин і газів стандартними діафрагмами і соплами з особливою ретельністю, так як відхилення від встановлених правил є причинами значних похибок вимірювань.

Якщо через місцевих умов (наприклад, скрутність приміщень, відсутність прямих ділянок необхідної довжини) монтаж виконаний з відхиленнями від правил, наладчик, перш ніж зробити пропозиції по його переробці, повинен провести розрахунок впливу відхилень від правил на точність роботи системи та обгрунтувати необхідність переробки . При перевірці монтажу необхідно переконатися в тому, що номер діафрагми відповідає номеру дифманометра і вона встановлена ​​гострою кромкою назустріч потоку рідини.

Діафрагму встановлюють на прямій ділянці, довжину якого вимірюють числом діаметрів трубопроводу D (наприклад, 10 D). Ця довжина залежить від модуля діафрагми т і виду опорів, встановлених на трубопроводі (вигинів, клапанів, фланців). Знаючи модуль діафрагми (m = d²/D², де D - діаметр отвору діафрагми) і перелік опорів, встановлених на трубопроводі, наладчик за таблицями і графіками до Правил РД 50 - 213 - 80 визначає точну довжину прямої ділянки до діафрагми. Величина прямої ділянки за діафрагмою повинна бути у всіх випадках не менше 5 D. Зменшення довжин прямих ділянок призводить до появи додаткових похибок

Відбори для вимірювання витрати газів і парів монтують у верхній частині трубопроводу, щоб наявний в потоках газів і парів конденсат не потрапляв в імпульсні лінії. Відбори для вимірювання витрат рідин монтують збоку трубопроводу, так як у верхній частині можуть утворитися повітряні подушки або буде неповністю заповнений перетин трубопроводу рідиною.

Відбори для вимірювання витрати газів і парів монтують у верхній частині трубопроводу, щоб наявний в потоках газів і парів конденсат не потрапляв в імпульсні лінії. Відбори для вимірювання витрат рідин монтують збоку трубопроводу, так як у верхній частині можуть утворитися повітряні подушки або буде неповністю заповнений перетин трубопроводу рідиною.

При випробуванні системи на вхід подають розрахункові перепади і перевіряють точність роботи приладу. Цю операцію проводять за схемою, аналогічною повірочної, тільки зібраної на місці установки приладу.

Перед включенням приладів в роботу розділові судини і траси заповнюють розділової рідиною, а конденсаційні судини - конденсатом.

Дифманометри-витратоміри, призначені для вимірювання витрат нейтральних рідин і газів, включають в роботу в такому порядку: спочатку відкривають корінні вентилі у діафрагми, потім відкривають зрівняльний вентиль на приладі, після чого відкривають плюсової та мінусовий запірні вентилі дифманометра і, нарешті, закривають зрівняльний вентиль . При виключенні дифманометра ці операції виконують у зворотній послідовності.

Якщо для системи витрати застосовані пристрої безперервної продувки або промивання відборів, то при їх наладці встановлюють однакові витрати нейтрального середовища. Відстані від місць врізки пристроїв в імпульсні траси до діафрагми повинні бути для мінусовій і плюсовій ліній однаковими. При включенні пристрою та налаштування витрати нейтрального середовища на дифманометр не повинно виникати жодного перепаду тисків при відсутності витрати в технологічному трубопроводі.

Відхилення показань дифманометра від розрахункових значень при роботі на діючому обладнанні найчастіше відбуваються через негерметичності ліній, що з'єднують прилад з діафрагмою. Герметичність системи перевіряють наступним чином. Якщо при закритті плюсового корінного вентиля стрілка приладу рухається до 0, значить негерметична плюсова траса, якщо при закритті мінусового вентиля стрілка приладу рухається до максимального значення вимірюваного витрати - негерметична мінусова траса. Відхилення показань приладу від розрахункових може бути викликано також відхиленням тиску або температури середовища від передбачений ¬ них проектом. Особливо часто ці відхилення спостерігаються в пусковий період, коли агрегати або процеси набирають навантаження. При аналізі точності роботи дифманометра ці відхилення необхідно враховувати.

При відхиленні тиску вимірюваного середовища від розрахункового значення дійсний діапазон вимірювання витрати визначають за формулою

Q_д = Q_макс , (11)

де Q_д - дійсний діапазон вимірювання;

Q_макс - проектний діапазон вимірювання;

Р - розрахункове значення тиску середовища;

Р_д - дійсне значення тиску середовища.

Приклад. Якщо розрахункове значення тиску води 12,1 кгс/см3, а дійсно це значення становить 10 кгс/см2, то дійсний діапазон вимірювання витрати води витратоміром 10000 м3 / ч буде:

Q_д = Q_макс = 10 000 = 11 000 м³ / ч.

При відхиленні температури середовища від розрахункової дійсний діапазон вимірювань визначають за формулою

Q_д = Q_макс , (12)

де Т - розрахункове значення температури середовища;

Т_д - дійсне значення температури.

Облік відхилення як температури, так і тиску здійснюється за формулою

Q_д = Q_макс . (13)

Замінюючи Q_макс на будь поточне значення витрати, можна визначити по-правку на показання приладу для будь-якої точки шкали.

Якщо після усунення негерметичності, контрольної перевірки приладу і введення поправок, пов'язаних з відхиленням параметрів вимірюваного середовища від заданих, показання приладу відрізняються від розрахункових, проводять перевірочний розрахунок діафрагми. Перевірку проводять для визначення правильності вибору діаметра отвору діафрагми d за формулою

d = , (14)

де α - коефіцієнт витрати;

ε - коефіцієнт розширення;

ρ - щільність вимірюваної середовища; Q_мако і ^hмакс - розрахункові витрати і перепад тисків.

Величина ε для практичних розрахунків може бути прийнята за 1. Величину α визначають з графіка (рис. 1). Щільність середовища ρ відома з проекту або може бути знайдена за довідником. В результаті розрахунку повинні бути отримані значення близькі до дійсних.

Рис.1. Коефіцієнт витрати діафрагми.

Оскільки система вимірювання витрати може складатися з декількох пристроїв (найпростіший варіант - звужуючий пристрій з дифманометр, канал зв'язку, вторинний прилад), сумарна середня квадратична похибка системи повинна визначатися за формулою

. (15)

Де - середня квадратична відносна похибка звужено пристрої з дифманометр;

- Середня квадратична відносна похибка каналу зв'язку;

- Середня квадратична відносна похибка вторинного приладу.

і знаходять з відповідних граничних похибок, вважаючи, що

σ = δ / 2. (16)

Якщо параметри середовища близькі до розрахункових, то для системи вимірювання витрати рідини приблизно можна вважати, що

. (17)

Для наближеної оцінки похибки діафрагми використовується тільки похибка .

При вимірюванні витрати газу і пари похибка вимірювання діафрагм визначається в основному похибками і .

Тоді при = 0 сумарна середня квадратична похибка при вимірюванні витрати газу і пари наближено запишеться так:

. (18)

Більш точні формули розрахунку середніх квадратичних похибок звужуючих пристроїв на рідини, газ і парі з прикладами розрахунку наведені в Правилах і методичному матеріалі РД50 - 213 - 80.

Середня квадратична похибка систем вимірювання витрати може досягати 3 - 4%, а отже, максимальна похибка вимірювання витрати (при довірчій ймовірності 0,95) за допомогою витратомірів змінного перепаду тиску при нормальних умовах коливається від 6 до 8%.