Курсовой проект - Проектирование и расчет структурных составляющих информационно-Измерительного канала
Подождите немного. Документ загружается.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
7 Блок извлечения корня БИК-1
Блоки извлечения корня БИК-1 предназначены для линеаризации статической
характеристики и питания дифманометров комплекса преобразователей "Сапфир-
22".
Блоки БИК различного исполнения предназначены для питания
преобразователей "Сапфир" с любым выходным информативным сигналом.
Основные технические требования:
1 Питание блоков от сети переменного тока напряжением 220В частотой
50Гц;
2 Входные цепи блоков рассчитаны на подключение унифицированных
сигналов постоянного тока (0-5)мА и (4-20) мА;
3 Выходная цепь блоков обеспечивает формирование унифицированных
сигналов постоянного тока (0-5)мА, или (4-20)мА;
4 Средняя наработка на отказ -100000ч;
5 Предел допускаемой основной погрешности 0,5%.
Рисунок 7.1 - Принципиальная схема БИК-1
Принципиальная схема БИК-1 приведена на рисунке 2.7 и содержит
следующие основные элементы:
1 – резистивный преобразователь входного тока;
2 – двухвходовый модулятор с диодно-резистивной обратной связью,
выполненный по схеме однополупериодного выпрямителя;
3 – фильтр низкой частоты;
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
4 – широтно-импульсный модулятор с однополярным выходным
сигналом;
5 – преобразователь напряжения в ток;
6 – стабилизатор напряжения;
7 – генератор с использованием одной обмотки положительной обратной
связи;
8 – стабилизатор двухполярного напряжения питания;
9 – выпрямитель.
Блок конструктивно состоит из шасси, корпуса и функциональных узлов.
Резисторный преобразователь 1 осуществляет преобразование входного
токового сигнала в сигнал напряжения, который подается на инвертирующий
вход операционного усилителя с RC-обратной связью, работающего в режиме
фильтра нижних частот 3.
Сигнал, снимаемый с выхода фильтра 3, поступает на ШИМ 4, который
преобразует сигнал напряжения постоянного тока в однополярные импульсы
прямоугольной формы, следующие с переменной скважностью, зависящей от
величины сигнала, подаваемого на его вход. Выходной сигнал ШИМ подается на
один из входов амплитудного модулятора 2, выполненного по схеме
однополупериодного выпрямителя и собранного на операционном усилителе. На
другой вход амплитудного модулятора 2 поступает выходной сигнал фильтра 3.
Во время формирования импульса ШИМом 4 выходной сигнал фильтра 3 не
проходит через амплитудный модулятор 2, а во время паузы между импульсами
указанный сигнал проходит через амплитудный модулятор на вход фильтра 3.
Фильтром 3 осуществляется выделение средней составляющей
преобразованного входного сигнала (информативного). Сформированный
фильтром 3 сигнал напряжения постоянного тока далее поступает на узел 5
для преобразования в унифицированный сигнал тока (0-5) или (4-20) мА.
Преобразователь 7 постоянного тока в переменный, выполнен по схеме
генератора с использованием одной обмотки положительной обратной связи,
на выходе которой установлены выпрямители 8 и 9. В узле 8 осуществлена
дополнительная стабилизация выпрямительного напряжения.
Преобразователь 7 питается от стабилизированного источника напряжения 6
постоянного тока.
Блок извлечения корня БИК-1 обеспечивает формирование
унифицированного выходного сигнала, связанного с входным сигналом
зависимостью, определяемой следующей формулой:
min)(min
2
IвхIвх
Iвх
Iвых
IвыхIвых
где I
вых
– выходной сигнал, мА;
I
выхmin
– нижнее предельное значение выходного сигнала, мА;
ΔI
вых
– диапазон изменения выходного сигнала, мА;
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
ΔI
вх
– диапазон изменения входного сигнала, мА;
I
вх
– текущее значение входного сигнала, мА;
I
вхmin
– нижнее предельное значение входного сигнала, мА.
В основе операции извлечения корня лежит принцип преобразования
сигнала путем двойной модуляции (импульсной и амплитудной) с
последующей фильтрацией импульсного сигнала активным фильтром.
Каждый модуль блока представляет плату, оканчивающуюся печатными
ламелями, предназначенными для вставки в разъемы, расположенные на
общей коммутационной плате.
На шасси крепится общая коммутационная плата, планка с одним силовым
трансформатором, кронштейн с двумя предохранителями и направляющие,
предназначенные для установки плат модулей. К шасси блоков прикреплена
металлическая планка, на которой установлены две специальные колодки с
коммутационными перемычками. Этими перемычками осуществляется
подключение электрических цепей, обеспечивающих выбор нужного сочетания
диапазонов входного и выходного сигналов.
Крепление корпуса к щиту при монтаже на объектах осуществляется
двумя швеллерами и рамкой, с помощью которых блок притягивается к
поверхности щита посредством четырех винтов.
Техническое обслуживание БИК-1 заключается в периодической
проверке блоков. Периодическая проверка блоков производиться не реже
одного раза в год в сроки, установленные в зависимости от условий
эксплуатации, а также после перенастройки блоков и их ремонта.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
8 Автоматические потенциометры типа КСП
8.1 Принцип действия и устройство автоматических потенциометров
Автоматические электронные потенциометры относятся к группе вторичных
автоматических электронных приборов, основанных на компенсационном методе
измерения. Они применяются для измерения, записи, сигнализации и
автоматического регулирования температуры. Потенциометры работают в
комплекте с термоэлектрическими термометрами, радиационными и
фотоэлектрическими пирометрами, могут применяться с датчиками,
преобразующими измеряемый параметр в напряжение постоянного тока.
На рисунке 8.1 показана схема электронного потенциометра, который
состоит из измерительного блока, выполненного в виде моста, образованного
резисторами с сопротивлениями R
р
, R
ш
, R
п
, R
вп
, R
1
, R
м
, R
н
, R
2
, источника
стабилизированного питания ИПС, электронного фазочувствительного
полупроводникового усилителя переменного тока ЭУ, реверсивного
электродвигателя РД, синхронного электродвигателя СД, шкалы с указывающей
стрелкой и пером для записи на диаграммной бумаге измеряемой температуры во
времени.
Рисунок 8.1 Принципиальная схема автоматического электронного
потенциометра
Назначение сопротивлений измерительного блока потенциометра
следующее:
R
р
–сопротивление реохорда;
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
R
ш
– сопротивление шунта реохорда;
R
п
– сопротивление конца шкалы потенциометра;
R
вп
– сопротивление подгонки конца шкалы;
R
1
– сопротивление установки рабочего тока;
R
м
– сопротивление автоматической компенсации ЭДС термоэлектрического
термометра при изменении температуры его свободных концов от условий
градуировки, изготовленное из медной или никелевой проволоки;
R
н
− сопротивление начала шкалы потенциометра;
R
2
– сопротивление снижения напряжения питания измерительной схемы
потенциометра с 5 до 1 В от ИПС;
R
ф1
, R
ф2
, С
ф1
, С
ф2
– элементы фильтров, которые служат для уменьшения
влияния паразитных напряжений;
С
2
– сглаживающий конденсатор;
С
1
– фазосдвигающий конденсатор;
РД – реверсивный асинхронный двигатель, имеет обмотку возбуждения,
которая питается напряжением 220 В частотой 50 Гц и управляющую обмотку,
на которую напряжение подается от фазочувствительного усилителя;
СД – синхронный электродвигатель, предназначен для привода диаграммной
бумаги.
Автоматические потенциометры выпускаются следующих типов:
КСП1 – миниатюрный с диаграммной лентой;
КСП2 – малогабаритный с диаграммной лентой;
КСП3 – малогабаритный с диаграммным диском;
КСП4 – полногабаритный с диаграммной лентой.
8.2 Автоматические потенциометры типа КСП2
Автоматические показывающие и самопишущие потенциометры типа КСП2
выпускаются как одноточечные, так и многоточечные на 3; 6 и 12 точек
измерения.
Выпускаемые приборы имеют класс точности по показаниям 0,5% и по
записи 1%. Предел допускаемой основной приведенной погрешности показаний
не должна превышать
%5,0
на всех отметках шкалы для показывающих
приборов и
%1
для самопишущих. Предел допускаемой погрешности записи
приборов на всех отметках диаграммной ленты не должен превышать
%1
.
Время прохождения указателем всей шкалы прибора не превышает 2,5 и 10с в
зависимости от модификации прибора.
Скорость движения диаграммной ленты выбирают из следующих рядов: 1
ряд – 20, 40, 60, 120, 240 мм/ч; 2 ряд – 600, 1200, 2400 мм/ч. Длина шкалы и
ширина диаграммной ленты 160 мм. Масса одноточечных приборов – не более
17кг, многоточечных – не более 21кг.
Показания приборов отсчитываются по шкале при помощи указателя и
записывается на диаграммной ленте. Запись в одноточечных приборах
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
осуществляется непрерывно чернилами. Регистрация показаний в многоточечных
приборах циклическая, при которой печать на диаграммной ленте
осуществляется отдельными точками различного цвета с индикацией датчиков
[3, стр. 57-58].
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
9 Соединительные линии
Соединительные линии служат для соединения элементов
автоматических устройств между собой, взаимных связей приборов,
регуляторов и других средств автоматизации, а также их связи с аппаратурой,
установленной на щитах и пультах.
По конструктивному признаку соединительные линии делятся на трубные
и электрические проводки.
По роду передаваемой энергии различают гидравлические,
пневматические и электрические соединительные линии.
Импульсные трубные проводки служат для передачи импульсов от
отборных или приемных устройств к чувствительным элементам средств
автоматизации.
Диаметр труб для импульсных линий выбирают с учетом допустимого
запаздывания при передаче измерительного импульса.
Максимальная допустимая длина импульсных линий к приборам для
измерения перепада давления более 1000 Па равна 50 м.
В трубных импульсных линиях запаздывание может возрастать в
результате накопления твердых остатков, смолистых веществ, образования
воздушных и водяных пробок. Для исключения запаздывания трубные
прокладки прокладывают с уклоном. Уклон импульсных линий расходомеров
при измерении расхода жидкости составляет 1:10.
В качестве импульсных линий при условных давлениях до 1 МПа
применяют бесшовные трубы из углеродистых и легированных сталей
диаметром от 8 до 22 мм.
Стальные бесшовные трубы применяются для трубных проводок всех
назначений внутри и вне помещений с толщиной стенок не менее 1 мм .
Длину соединительных линий необходимо выполнять такой, чтобы
температура вещества, поступающего в дифманометр, была равна
температуре окружающего воздуха. Внутренний диаметр труб, соединяющих
кольцевые камеры или отдельные отверстия сужающего устройства с
уравнительными или разделительными сосудами, должен быть не менее 12
мм. Установка вентилей в трубах соединяющих уравнительные сосуды и
кольцевые камеры не допускается.
Трубные проводки следует прокладывать в местах, где окружающая
температура изменяется в допустимых пределах (не ниже температуры
замерзания). Трубопроводы необходимо защищать от воздействия агрессивных
сред и механических повреждений. При монтаже следует обращать внимание на
обеспечение доступа к трубам для их ремонта.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
10 Запорная арматура
Импульсные линии приборов I контура благодаря своему количеству
значительной протяженности при их повреждении создают опасность выхода
радиоактивной среды.
Мерой, направленной на предотвращение последствий этого
повреждения, является установка в месте отбора импульса автоматически
действующего отключающего устройства. Другим средством предотвращения
выхода активной среды через поврежденные импульсные трубки служат
разделительные устройства мембранного типа, в которых мембрана отделяет
активную среду от чистой жидкости. Недостатком этого решения является
возникновение дополнительной погрешности вследствие конечной жесткости
мембраны.
Наиболее радикальным средством отключения поврежденной трубки
является запорная арматура. С ее помощью поврежденная импульсная трубка
отключается на время ремонта или замены.
В качестве вентилей применяются запорные прямоточные вентили с
ответными ниппелями. Внутренний диаметр вентиля равный внутреннему
диаметру импульсных трубок.
1 – вентиль; 2 – ниппеля; 3 – гайки.
Рисунок 10.1 – Узел вентиля с присоединительными ниппелями
В зависимости от конкретного технологического процесса, условий
эксплуатации и модели датчика также могут применяться вентильные
системы, функционально обеспечивающие:
подключение датчика к импульсным линиям;
высокую степень герметичности;
защиту от односторонней перегрузки;
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
дренаж импульсных линий и датчика.
В конструкции вентильной системы (рисунок 10.2) предусмотрено два
изолирующих вентиля 1, обеспечивающих отсечку каждой из двух
импульсных линий в отдельности, и уравнивающий вентиль 2 для
уравнивания давлений в измерительных камерах датчика.
Рисунок 10.2 – Схема подключения вентильной системы
к датчику разности давлений
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
62
7.0925.КП.07.10 ПЗ
11 Термометр сопротивление типа ТСМ-9506
Действие термометров сопротивления основано на свойстве проводника
изменять электрическое сопротивление с изменением температуры.
Сопротивление проводника измеряется логометром или уравновешенным
мостом, в комплексе с которыми термометры работают.
При измерении температуры термометр сопротивления полностью
погружают в среду, температура которой определяется. При этом, если
известна зависимость сопротивления от температуры, то по его изменению
судят о температуре измеряемой среды.
Измерительным узлом термопреобразователя является чувствительный
элемент, представляющий собой намотку из проволоки и помещённый в
защитную арматуру.
К числу достоинств электрических термометров сопротивления следует
отнести:
высокую степень точности измерения температуры;
возможность градуировки шкалы прибора на любой допустимый
измеряемый температурный интервал;
возможность централизации контроля температуры путём
присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления к
одному измерительному прибору;
возможность автоматической записи и дистанционной передачи
сигнала измеряемой температуры [4, стр. 81].
Рабочий диапазон температур термопреобразователя сопротивления типа
ТСМ-9506 находиться в пределах от -50 до +150°С, вероятность безотказной
работы за 5000ч – 0,99; срок службы 15 лет.
Рисунок 11.1 – Габаритный чертеж термопреобразователя
сопротивления