Разработка средств теплотехнического контроля температуры пара т/а К-500-240

 

Достоинствами термоэлектрических преобразователей является: большой диапазон измерений, высокая чувствительность, незначительная инерционность, отсутствие постороннего источника тока и легкость осуществления  дистанционной передачи показаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.3 - Термоэлектрический преобразователь.

 

а - конструкция преобразователя; б  – чувствительный элемент в защитном чехле;

1-винты  зажимов; 2-крышка головки; 3-подвижные  зажимы; 4-штуцер выводной;

5-фарфоровая  колодка; 6-головка; 7-защитный чехол; 8-подвижный фланец;

9-фарфоровые  бусы; 10-фарфоровый наконечник; 11-горячий  спай термопары

 

3.3.2 Выбор типа и модификации  преобразователя термоэлектрического.

Выберем преобразователь термоэлектрический с унифицированным сигналом типа ТХАУ (К), потому что он подходит по диапазону  измерения и у него высокая  точность и он работает на унифицированном сигнале.

ТХАУ Метран-271  02  320  0,5%  Н10  0-600˚С  4-20мА  У1.1  ТУ 1150-51467515.005-01  П

   1                               2     3     4         5        6            7            8      9                                        10

1 Тип термопреобразователя: ТХАУ Метран-271

2 Код исполнения защитной арматуры: 01,02,03

3 Длина монтажной части 320, мм

4 Предел допускаемой основной  приведенной погрешности

5 Код исполнения защитной арматуры  по материалам

6 Диапазон измеряемых температур: 0-600˚С

7 Выходной сигнал: 4-20 мА

8 Климатическое исполнение по  ГОСТ 15150: У1.1, Т3

9 Обозначение технических условий: ТУ 1150-51467515.005-01

10 Обозначение метрологической поверки:

ГП- поверка органами Госстандарта;

П- поверка метрологической службой предприятия-изготовителя.

3.4 Выбор блока питания.

Для работы термопреобразователей с  унифицированным сигналом необходимо предусмотреть блок питания. Блоки  питания предназначены для преобразования сетевого напряжения – 220В, в стабильное напряжение постоянного тока, так  как для работы ТХАУ необходимо предусмотреть  блок питания с напряжением 36В.

Метран 602-036-50-01-ТУ 4276-001-2160758-99

         1           2   3   4  5

1 Блок питания

Метран-602 - 2 канала

2 Номинальное значение выходного  напряжения БП

036                      36В

3 Максимальный ток нагрузки

4 Способ монтажа БП

01- щитовой монтаж

DIN- монтаж на шине DIN

5 Обозначение технических условий

3.5 Выбор вторичного прибора.

Для выбора вторичного прибора требуются  следующие данные.

Выходной  сигнал с термопреобразователей 4-20 мА. Диапазон измерений у термопреобразователей 0-600˚С. Для выбора вторичного прибора  в таблице приведены следующие вторичные приборы: А100, ДИСК-250 и Альфалог-100.

Произведя анализ таблицы, выбираем вторичный прибор ДИСК-250 потому, что он обладает следующими метрологическими характеристиками: диапазон выходной величины соответствует выходной величине термопреобразователя, у него высокая точность и обладает следующими достоинствами: универсальность измерений, регистрации, сигнализации, регулирования. Хорошо видимая издалека круговая шкала. Светодиодная индикация включенного прибора. Простота эксплуатации и ремонта.

ДИСК-250      3261  УХЛ.2   4-20   0-600˚С,  4-20 мА, ТУ 25-0521.104-85, 10шт

       1                  2         3           4         5              6                    7                         8

1. Тип прибора: Диск-250

2. Модификация

3. Климатическое исполнение (УХЛ4.2 или 04.2)

4. Входной сигнал или НСХ датчика: (4-20) мА

5. Диапазон измерений: 0-600˚С

6.Выходной  сигнал устройства преобразователя: (4-20) мА

7. Обозначение технических условий: ТУ 25-0521.104-85

8. Количество приборов: 10 шт

 

 

 

Таблица 3.5 - Характеристики вторичных приборов

Технические характеристики	Вторичный прибор
	А100	ДИСК-250	Альфалог-100
Диапазон входной величины	0-100мВ; 0-10В; 0-5мА; 4-20мА	0-5мА; 4-20мА	L, K, S, B, 50П; 100П;  0-100мВ; 0-10В;  0-20мА; 4-20мА
Функциональные признаки приборов	Показывающий, регулирующий, щитовой	Сигнализирующий, регистрирующий	Показывающий, регистрирующий
Точность измерений, %	Основная погрешность по показаниям: 0,5 По регистрации и сигнализации: 1,0	По показаниям: 0,5 По преобразованию: 0,5 По регистрации и сигнализации: 1,0	Для приборов с термоизоляцией: 0,25 Для приборов без термоизоляций: 0,25
Количество каналов измерений	1, 2	1	1, 2, 3 и 6
Быстродействие	1, с	5 и 16,с	125, мс
Потребляемая мощность, ВА	18	25	25
Питание	220В; 50Гц	220В; 50Гц	220В; 50Гц

 

4. Заказная спецификация.

 

Таблица 4.1 – Заказная спецификация средств контроля.

 

Позиция по функциональной схеме	Наименование параметра, среда и место отбора импульса	Предельное значение параметра	Место установ -ки	Наименование и характеристика	Тип, модель	Кол-во по проекту	Завод   изготовитель	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 - 1	Температура пара пред ГПЗ  турбины  К-500-240	540оС	Трубопровод	ТХАУ Метран-271-02 – Ехd – 320 – 0,5 – Н10 – (0…600)о С – 4-20 мА – У1.1(…) – ТУ. 1150-51467515.005-2001 – ГП	ТХАУ Метран-271	1	ЗАО «Метран» Челябинск
1 - 2	То же	540оС	Щит преобразователя	Метран-602 – 036-50-01-ТУ 4276-001-2160758-99	Метран-602	1	ЗАО «Метран» Челябинск
1 - 3	- « -	540оС	БЩУ	ДИСК-250   3261,  УХЛ4.2,  4-20,  –(0…600)о С, 4-20 мА,   ТУ 25-0521.104-85, 1 шт.	ДИСК-250   3261	1	ЗАО «Метран» Челябинск

 

 

 

5 Индивидуальное  задание.

 

5.1 Описание принципиальной электрической  схемы вторичного прибора ДИСК-250.

В графической части на листе 1 предоставлена  принципиальная электрическая схема  вторичного прибора ДИСК-250

Прибор  имеет два режима: рабочий и  служебный.

Служебный режим предназначен для проверки, калибровки, юстировки и конфигурирования прибора.

В рабочем режиме прибор осуществляет:

• измерение параметра, подключенного на вход прибора и выбранного при конфигурировании;
• регистрацию измеренных значений на диаграммном диске;
• сигнализацию выхода параметра за допустимые пределы по уровню или скорости изменения сигнала;
• регулирование;
• преобразование результатов измерений в токовый сигнал 4 - 20 мА;
• архивирование результатов измерений.

Измерение. Результаты измерений индицируются на обоих табло и на барграфе. На ЖКИ – табло индицируется (смотри пример ниже): НСХ выбранного датчика (на примере – 100П) и диапазон измерений (0…100) °С, а для унифицированных входных сигналов – диапазон изменения входного сигнала и результат измерений (55,6 °С).

На светодиодном табло  высвечивается только результат  измерений.

При включении масштабирования  результат измерения и измеряемый параметр связаны формулой (1-1) или  при включенном корнеизвлечении – (1-2).

                                (1-1)

                                  (1-2)

где X, X₀, X_К – текущее, нижнее, верхнее предельные значения диапазона изменения входного сигнала, мА, мВ, В;

Y, Y₀, Y_К – результат измерений, нижний, верхний пределы диапазона измерений, единицы измерения физической величины.

На  информационной планке, расположенной  около цифрового табло можно  проставить единицы измерений и  десятичный множитель, если недостаточно пяти значащих разрядов.

Например, диапазон измерений от 0 до 100 000, вводим начало диапазона 0,00, конец – 100,00 и на информационной планке пишем множитель 10³.

Результат измерений в аналоговом виде выводится  на барграф, состоящий из 20 светодиодов. Полная высота столба соответствует выбранному диапазону измерений.

Нижний  светодиод барграфа светится, когда результат измерения равен нижнему предельному значению выбранного диапазона. Если результат измерения равен верхнему предельному значению, тогда горит весь барграф. Всегда горит верхний светодиод.

При выходе параметра за нижний предел диапазона на значение, равное пределу  допускаемой погрешности, нижний светодиод  выключается.

При выходе результата измерения за верхний  предел диапазона все диоды барграфа начинают мигать.

Яркость барграфа возможно изменять при конфигурировании прибора.

На  светодиодном табло при выходе параметра  за пределы диапазона остается значение, соответствующее нижнему или  верхнему предельному значению, уменьшенному или увеличенному на значение «захода» за диапазон. Каждый диапазон измерений  имеет свои значения заходов.

При обрыве датчика на светодиодном табло  зажигается надпись «ОБР». Формирование сигнала «ОБР» осуществляется в  течение не более 10 мин.

Регистрация. Результаты измерения регистрируются на диаграммном диске фломастером в виде графика в полярных координатах.

При конфигурировании прибора можно  выбрать «Тип диаграммы»: «Нелинейная» или «(0…100) %».

При выборе типа (0…100)  % следует использовать диски с 100 % сеткой. Соответствие измеренного значения и линии диаграммы устанавливается формулой:

                                       (2)

где Y – цифровое значение линии диаграммы в процентах;

Х – результат измерения, единицы измерения физической величины;

Х_В, Х_Н - верхнее, нижнее предельные значения диапазона измерения, единицы измерения физической величины.

При выборе типа диаграммы «Нелинейная» необходимо использовать диаграммные  диски, соответствующие выбранным  НСХ и диапазону измерений  входного сигнала.

При обрыве датчика пишущий узел идет на начальную отметку диаграммного диска.

Сигнализация. Прибор может осуществлять контроль выхода результатов измерений за допустимые пределы, уставки. При выходе измеренного значения за заданные пределы включается светодиод на крышке прибора и изменяется состояние реле.

При конфигурировании прибора может  быть организовано до четырех устройств  сигнализации. Если прибор используется как регулятор, то, в зависимости  от того, какой выбран закон регулирования, количество сигнальных устройств может  уменьшиться до двух или трех.

При выборе закона регулирования ПИД - С регулирующее воздействие выдается по каналу аналогового сигнала 4-20 мА, тогда можно организовать до четырех устройств сигнализации.

При выборе закона регулирования ON/OFF или ПИД - Н/С регулирующее воздействие выдается на обмотку одного реле - №4, тогда можно организовать до трех сигнальных устройств.

При выборе закона регулирования ПИД - S регулирующее воздействие выдается на обмотки двух реле - №3 и №4, тогда можно организовать до двух сигнальных устройств.

Настройка сигнализации заключается в выборе:

типа уставки – «Больше» или  «Меньше»;

значений уставки и зоны возврата, которые вводятся в единицах измерения  физической величины.

Тип уставки «больше» означает, что изменение  состояния контактов реле (срабатывание сигнализации) происходит в случае, если входной сигнал превысит значение уставки. Для типа уставки «Меньше» срабатывание происходит, когда измеренное значение будет меньше значения уставки.

«Отпускание»  сигнализации (возвращение реле в  исходное состояние) происходит, когда  измеренное значение станет меньше или  больше уставки на значение зоны возврата.

Кроме этого, вводится «Исходное состояние  контакта реле» (замкнутое или разомкнутое), т.е. состояние, когда сигнализация еще не сработала.

Скорость  изменения сигнала задается в  единицах измерения физической величины. Скорость может быть величиной положительной, если значение входного сигнала непрерывно возрастает, и отрицательной – в случае его убывания.

При обрыве датчика контакты всех реле сигнализации устанавливаются в  исходное состояние.

Преобразование. Прибор может выполнять преобразование результатов измерений в токовый сигнал 4-20 мА. Сигнал преобразования выводится на разъем ХР7. Функция «I_вых = (4…20) мА» включается при конфигурировании прибора значение выходного сигнала вычисляется по формуле (1). Таким образом, значение выходного сигнала линейно зависит от результата измерений.

На  тот же разъем (ХР7) выводится управляющее воздействие при включении регулирования по закону ПИД - С. Одновременное включение функции преобразования и регулирования ПИД - С невозможно.

При обрыве датчика значение сигнала  преобразования устанавливается равным 3,2 мА.

5.2 Расчетная часть.

Точность  измерения стационарных температур зависит не только от предела основной и дополнительных погрешностей применяемых  средств измерения, а в равной мере и от условий измерения, от выбора места и способа установки  термопреобразователя и ряда других причин.

При  измерении стационарных температур такими причинами являются теплообмен излучением между термоприемником  и окружающими его телами, отвод  или подвод тепла по термоприемнику вследствие теплопроводности и другие причины.

5.2.1 Расчет погрешности измерения  температуры.

Основные  систематические погрешности контактных методов измерения стационарных температур возникают за счет лучистого  теплообмена между  термопреобразователем  и окружающими его телами, а  так же за счет отвода тепла теплопроводностью  по арматуре и деталям термопреобразователя и они относятся к методическим погрешностям.  Кроме того, при  расчете погрешностей преобразователя  необходимо учесть погрешности его  градуировки, а для термопреобразователя сопротивления – погрешность  за счет нагрева его измерительным  током.