Приборы контроля параметров технологических процессов.

Для измерениятемпературы используют изменение какого-либо физического свойства тела, однозначно зависящего от его температуры и легко поддающегося измерению. К числу свойств, положенных в основу работы приборов для измерения температуры, относятся: объемное расширение тел, изменение давления вещества в замкнутом объеме, возникновение термоэлектродвижущей силы, изменение электрического сопротивления проводников и полупроводников, интенсивность излучения нагретых тел и др. В зависимости от физических свойств, на которых основано действие приборов для измерения температуры, различают:

1. Термометры расширения , построенные по принципу изменения объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении температуры. Применяются для измерения температуры от –190 до +500 оС.

2. Манометрические термометры, основанные на изменении давления жидкости, газа или пара в замкнутом объеме при изменении температуры. Применяются для измерения температур от –120 до +600 оС.

3. Термоэлектрические пирометры ( термопары), принцип действия которых основан на возникновении электродвижущей силы при изменении температуры одного из спаев замкнутой цепи разнородных термоэлектродов. Применяются для измерения температуры от –200 до +2000 оС.

4. термометры сопротивления , основанные на изменении электрического сопротивления проводника или полупроводника при изменении температуры. Применяются для измерения температуры от –200 до +650 оС.

 

5. Пирометры излучения , работающие по принципу изменения интенсивности излучения нагретых тел в зависимости от изменения температуры. Применяются для измерения температур от +600 до +6000 оС.

Контрольно-измерительные приборы давления. Давление определяется отношением силы, равномерно распределенной по площади и нормальной к ней, к размеру этой площади. В зависимости от измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на:

-манометры – для измерения средних и больших избыточных давлений;

-вакуумметры – для измерения средних и больших разрежений;

-мановакуумметры – для измерения средних и больших давлений иразрежений;

-напоромеры – для измерения малых избыточных давлений;

-тягомеры – для измерения малых разрежений;

-тягонапоромеры – для измерения малых избыточных давлений и разрежений;

-дифманометры – для измерения разности перепада давлений;

-барометры – для измерения атмосферного давления.

По принципу действия различают следующие приборы для измерения давления: жидкостные, пружинные, поршневые, электрические радиоактивные.

Жидкостные приборы. В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается гидростатическим давлением столба рабочей жидкости, в качестве которой применяются ртуть, вода, спирт и др.

Пружинные приборы. Измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т.п.), деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, передается посредством системы рычагов на стрелку или перо прибора.

Поршневые манометры. Давление определяется по значению нагрузки, действующей на поршень определенной площади, перемещаемый в заполненном маслом цилиндре; поршневые манометры имеют высокие классы точности, равные 0,02; 0,05; 0,2 .

Электрические приборы. Действие этих приборов основано на измерении электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность и т.п.) некоторых материалов при воздействии на них внешнего давления.

Пьезоэлектрические приборы. В этих приборах используется пьезоэлектрический эффект, заключающийся в возникновении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, турмалина) при приложении к ним силы в определенном направлении.

Радиоактивные приборы. Давление определяется изменением степени ионизации или степени поглощения g-лучей при изменении плотности вещества.

Контрольно-измерительные приборы уровня. Уровнемеры для жидкостей по принципу действия делятся на указательные стекла, поплавковые, гидростатические, электрические и радиоактивные.

Указательные или уровнемерные стекла представляют собой вертикально расположенную стеклянную трубку, в которой жидкость, как в сообщающихся сосудах, устанавливается на той же высоте, что и в аппарате. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах.

Поплавковые уровнемеры. В этих приборах чувствительным элементом является поплавок с меньшим (плавающий) или большим (погружной) удельным весом, чем жидкость. Изменение уровня жидкости в аппарате вызывает перемещение поплавка, которое при помощи системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для отсчета, записи.

Гидростатические уровнемеры служат для измерения гидростатического давления столба жидкости, уровень которой определяется. Различают гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнемеры.

Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на использовании давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости с измеряемым уровнем при изменении последнего.

Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по давлению столба измеряемой жидкости, которое уравновешивается давлением постоянного столба жидкости.

Электрические уровнемеры. Наиболее широко распространены уровнемеры емкостные и омические.

В электрических емкостных уровнемерах чувствительным элементом является конденсатор, обкладки которого располагаются с противоположных сторон вертикальной трубки из диэлектрика, соединенной с аппаратом подобно сообщающимся сосудам. Если одной обкладкой конденсатора является электрод, то другой – стенка аппарата. При изменении уровня жидкости емкость конденсатора, включенного в одно из плеч моста переменного тока, изменяется, и на вход вторичного прибора подается сигнал, пропорциональный величине измеряемого уровня.

Действие электрических омических уровнемеров, применяемых для определения уровня электропроводных жидкостей, основано на измерении сопротивления между электродами соответствующей формы, введенными в жидкость. При этом сопротивление слоя жидкости между электродом и корпусом или между двумя электродами зависит от высоты уровня жидкости в аппарате. Радиоактивные уровнемеры. Измерение уровня жидкости основано на измерении интенсивности поглощения g-частиц при изменении уровня жидкости.

Контрольно-измерительные приборы расхода. Объемным расходом Q называют объемное количество вещества V, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в единицу

времени t,

Q = V/t, Весовым (массовым) расходом G называется количество вещества G, протекающего через сечение трубопровода в единицу времени t,

G = Vr/t, Объемный расход можно выразить через весовой:

Q = G/r, где r – плотность вещества, кг/м3

Приборы, предназначенные для измерения расхода, называются расходомерами , а измеряющие количество вещества, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в течение отрезка времени, – счетчиками .

По принципу действия расходомеры можно разделить на расходомеры переменного и постоянного перепадов давлений, переменного уровня.

Расходомеры переменного перепада давлений. Действие этих приборов основано на возникновении перепада давлений на установленном внутри трубопровода сужающемся устройстве постоянного сечения. Разность статических давлений до и после сужающегося устройства (перепад давлений), измеряемая дифференциальным манометром, зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.

Расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры). Действие этих приборов основано на перемещении чувствительного элемента (поплавка), установленного в вертикальной конической трубке; через нее снизу подается вещество, расход которого измеряется. При изменении расхода жидкости, газа или пара поплавок перемещается вверх и изменяется проходное отверстие трубки. Высота подъема поплавка функционально связана с расходом. При этом перепад давления на поплавке при перемещении его вдоль оси трубки остается практически постоянным.

Расходомеры переменного уровня. Действие этих приборов основано на изменении высоты уровня жидкости в сосуде при непрерывном поступлении и свободном истечении ее из сосуда.

Существуют и другие виды расходомеров, действие которых основано на некоторых физических закономерностях (изменении электрических параметров, теплоотдачи к потоку, уменьшении интенсивности ультразвука или радиоактивного излучения в зависимости от расхода).

113) Анализаторы взрывоопасных газов и паров.Прибор, определяющий количественный или качественный состав анализируемого вещества на основе измерения параметров, характеризующих его физические или физико-химические свойства, называется анализатором. Для определения взрывоопасности газопаровоздушных сред пользуются газоанализаторами, определяющими концентрацию в воздухе того или иного горючего газа или пара.

Применение газоанализаторов:

- определение концентрации вредных веществ в воздухе;

• На химически опасных производствах;
• При определении утечек в холодильном оборудовании (так называемые фреоновые течеискатели);
• При определении негерметичности газового и вакуумного оборудования (обычно используются гелиевые течеискатели);
• На взрывоопасных и пожароопасных производствах для определения содержания горючих газов в процентах от НКПР;
• В дайвинге для определения состава газовой смеси в баллонах для погружений;
• В подвалах, колодцах, приямках перед проведением огневых работ.
• В медицине, "мультигаз" обеспечивает контроль за концентрациями газов в дыхательном контуре при проведении анестезии.

Термохимические газоанализаторы используются для определения малых концентраций токсических (ядовитых) или взрывчатых газов и паров, например, окиси углерода, метана, водорода, паров бензина и др. в производственных помещениях. Устанавливаются газоанализаторы в наиболее опасных производственных помещениях с точки зрения возможности образования взрывоопасных смесей (компрессорные горючих газов, насосные сжиженных газов, насосные и складские помещения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей). Поэтому отбор проб контролируемого воздуха к датчикам сигнализаторов и газоанализаторов предусматривается в местах наиболее вероятного выделения и скопления газов и паров в зависимости от их свойств, количества, а также конструктивных особенностей технологического оборудования.

Электрохимические газоанализаторыпозволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ.

Фотоколориметрические газоанализаторы, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях - сероводорода, окислов азота и тому подобных.

Хроматографические газоанализаторынаиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов.

Стационарные газоанализаторы используются для точного определения количества содержания газов в воздухе и их процентного соотношения. Газоанализаторы стационарные используются в промышленности для контроля качества производства или определенного процесса, а так же с целью мониторинга содержания опасных газов, высокая концентрация которых может вызвать, отравление или пожар. Газоанализаторы стационарные достаточно габаритны и тяжелы, но этот недостаток они компенсируют высокой точностью измерений и своей оптимальностью.

В помещениях компрессорных датчик сигнализатора устанавливается у каждого компрессорного агрегата в районе возможных источников утечек перекачиваемой среды (сальники, лабиринтные уплотнения и т.д.) на расстоянии не более 1 м (по горизонтали) от них.

В помещениях насосных сжиженных газов монтируется один датчик сигнализатора довзрывных концентраций на насос или группу насосов при условии, если расстояние от датчика до наиболее удаленного места возможных утечек в этой группе насосов не превышает 3 м (по горизонтали).

В помещениях насосных легковоспламеняющихся жидкостей, а также в других взрывоопасных помещениях предусматривается одно пробоотборное устройство сигнализатора довзрывных концентраций на группу насосов, аппаратов или другого оборудования, при этом расстояние от пробоотборного устройства до наиболее удаленной точки возможных утечек в этой группе насосов, аппаратов или другого оборудования не должно превышать 4 м (по горизонтали).

В заглубленных помещениях насосных сточных вод, оборотного водоснабжения и др., куда возможно затекание взрывоопасных газов и паров извне, а также складских помещениях при хранении в них ЛВЖ и горючих газов устанавливается по одному пробоотборному устройству на каждые 100 м2 площади помещения, но не менее одного датчика на помещение.

При размещении датчика на промышленной территории ОТУ необходимо соблюдать следующие требования:

1. Размещать датчики только на той части площади открытой установки, где расположено оборудование с взрывопожароопасными продуктами.

2. Ближайшие датчики не должны удаляться более чем на 6 м от внешнего периметра открытой установки в сторону расположения на ней оборудования.

3. Датчики сигнализаторов следует располагать на высоте 0,5 – 1 м от нулевой отметки.

4. На многоярусных открытых этажерках датчики устанавливаются только на нулевой отметке.

5. По периметру наружной установки, обращенному к печам, должно быть установлено не менее одного датчика на печь, при этом датчики сигнализаторов устанавливаются против каждой стороны печи, обращенной к открытой установке.

6. Расстояние от места расположения датчиков сигнализаторов до печей должно быть не менее 15 м.

7. В открытых компрессорных горючих газов, насосных сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидкостей, насосов, рассредоточенных по установке датчики сигнализаторов до взрывных концентраций устанавливаются аналогично датчикам в компрессорных и насосных.