Технологиялық үрдістерді автоматты басқару жүйелері

 

Шартты  белгілері

Технологиялық нысанда қондырылған барлық өлшенетін  және түрлендіргіш құрылғылар автоматтандырудың функционалды сызбасында дөңгелек түрде бейнеленеді (1-сурет,а және б).

 

 

 

 

 

 

Егер құрылғылар орталық  немесе операторлы орынның щит пен  пультінде орналасса, онда дөңгелектің  ортасынан көлденең бөлгіш сызығы жүргізіледі (1-сурет,в және г). Егер дөңгелекке сай келетін функция ажыратылған басқару жүйесінде шынайыланған болса (мысалы, компьютерленген жүйеде), онда дөңгелек шаршы ішіне сызылады (1-сурет,д).

Дөңгелек ішіне  сызылады:  

- жоғарғы бөлігіне – функционалды белгі (бақыланатын, дабылданатын немесе реттелетін параметрлердің белгіленуі, құралдар мен құрылғылардың функциясы мен функционалды белгілерін білдіруі);

- төменгі бөлігіне – құралдар мен құрылғылардың позициялы белгісі.

Бөлінген құрылғылардың  орналастыру орны және өлшеу нүктелері түбегейлі жұқа сызық көмегімен көрсетіледі.

1 – кесте

ГОСТ21.404 – 85 СТ бойынша автоматтандыру құралдары мен аспаптарының негізгі шартты белгіленулері

 

 

№	Аталуы	Белгіленуі
1	Біріншілік  өлшеу түрлендіргіші (датчик); орны бойынша қондырылған құрал
2	Щит пен пультте  орналасатын құрал
3	Орындаушы механизм; жалпы белгіленуі
4	Реттеуші орган
5	Байланысу сызықтарының жалпы белгіленуі
6	Байланысу сызықтарының қиылысуы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. АВТОМАТТАНДЫРУ ЖӘНЕ БАСҚАРУ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫ.

2.1. Аспаптардың мемлекеттік жүйесі (АМЖ). Технологиялық параметрлерді өлшеу

АМЖ технологиялық  үрдістердің басқару және реттеу құрылғыларының барлығын қамтиды. АМЖ-нің мінездемелік ерекшеліктеріне келесілер жатады:

1. Аспаптардың құрылысының негізінде жататын модульді – қармау принципі;
2. Қорек дабылдары мен кіріс-шығыс дабылдарының унификациясы. Ол  үш бұтақтан тұрады:

1. Гидравликалық,
2. Пневматикалық,
3. Электрлік.

Модульді-қармау принципі қарапайым функцияларды атқаратын, жеке қармау немесе модульдердің болуымен сипатталады. Бұл принцип автоматтандыру құрылғыларының номенклатурасын азайтуға, жөндеу мен алмастыруды жеңілдетуге, бағасын төмендетуге мүмкіндік береді.

 Унифицирленген дабылдар:

1. Пневматикалық – сығылған ауаның қысымының дабылы.

Дабылдың өзгеру диапазоны: 0,2-1МПа немесе 0,02-0,1МПа

Қорек дабылы: 1.4МПа;

Дабылдың берілу қашықтығы: 300м

2. Электрлік дабылдар екі топқа бөлуге болатын бірнеше диапазондарға ие:

1. Тұрақты тоқ дабылдары, мысалы:

0-5мА, 0-20мА, 4-20мА т.б;

2. Тұрақты токты кернеу дабылдары, мысалы:

0-1В, 0-10В т.б.

Біріншілік  аспаптар(датчиктер) өлшенетін параметрді қандай-да бір унифицирленген дабылдарға түрлендіре алады. Егер датчик унифицирленген сигналды шығармайтын болса, оны стандартты диапазонға келтіру үшін, соған сәйкес түрлендіргіш орнатылуы тиіс.

 Технологиялық  параметрлерді өлшеу

Тура өлшеу – бастапқы шаманың мәнін берілген мәліметтерден алатын өлшеу түрі.

Жанама өлшеу –бастапқы шаманың мәнін, осы шама мен тура өлшеуге шалдығатын шамалардың арасындағы тәуелділіктің негізінде алатын өлшеу түрі.

Өлшеу принципі – өлшеулер негізделген физикалық құбылыстар жиынтығы.

Өлшеу әдісі – берілген шаманы өлшеуде қолданылатын тәсілдер мен өлшеу құралдарының жиынтығы.

Өлшеу құралдары – нормаланған метрологиялық қасиеттерге ие өлшеулер кезінде қолданылатын техникалық құралдар.

Өлшем – берілген мөлшердегі физикалық шаманы жаңғыртуға арналған өлшеу құралы.

Өлшегіш аспап – өлшенетін аспаптың дабылын бақылаушының қабылдауына ыңғайлы түрде шығарып беруге арналған өлшеу құралы.

Аналогты  өлшегіш аспап – көрсетуі өлшенетін шаманың үзіліссіз өзгерулер функциясы болып табылатын, өлшегіш аспап.

Сандық өлшегіш  аспап – көрсетуі сандық түрде ұсынылған, өлшенетін ақпараттың дискретті дабылын автоматты түрде шығаратын өлшегіш аспап.

Көрсеткіш өлшеу  аспабы – тек көрсетулер санын ғана өткізетін өлшегіш аспап.

Өлшеу құралдарының градустық сипаттамасы – кесте, график немесе формула түрінде құралған, өлшенетін құралдың кірісі мен шығысындағы шамалардың мәндері арасындағы тәуелділік.

Көрсетулер диапазоны – бастапқы және соңғы мәндермен шектелген, бағананың(шкала) мәндер аумағы.

Өлшеу диапазоны – өлшеу құралының рұқсат етілетін қателіктері нормаланған, өлшенетін шаманың мәндерінің аумағы.

Өлшеу шегі – өлшеу диапазонының жоғарғы немесе төменгі мәні.

Кез-келген өлшеулер қателіктермен бірге жүреді.

Өлшеу құралдарының қателігі деп – өлшеу жүйесінің көрсеткіштері мен өлшенетін шаманың нақты мәндері арасындағы аралықты айтады.

Қателіктерді  өрнектеу тәсілдері бойынша оларды абсолютті, келтірілген және қатысты деп бөледі.

1. Абсолютті қателік – өлшенетін шаманың бірлігінде көрсетілген, өлшеу қателігі.

Δ = Х - Х_ο,

Мұнда, Х-өлшеу нәтижесінде алынған мән, Х_ο-нақты мән.

2. Қатысты қателік – абсолютті өлшеу қателігінің өлшенетін шаманың шын мәніне қатынасы.

δ = 100% (%-бен көрсетілген)

3. Келтірілген қателік: γ = Δ/Х_min-Х_max100%

Мұнда, Х_min және Х_max – өлшенетін шаманың максималды және минималды мәні.

 

2.2. Өлшеу құралдарының жіктелуі(ӨҚЖ)

Мұнай өңдеуші  және химиялық өндірістерде көбінесе жиі өлшенетін шамаларға температура, қысым, деңгей және шығын жатады. Оларға барлық өлшеу түрлерінің 80%-ы жүргізіледі. Қалған бөліктерді электрлік, оптикалық және т.б. өлшеулер құрайды.

Өлшеулер кезінде ерекшеліктері бойынша жіктелетін, түрлі өлшеу аспаптары қолданылады. Олардың ортақ қасиеттеріне, келесі шамаларды өлшеуге арналғандығы жатады:механикалық, электрлік, магнитті, жылулық және т.б. физикалық шамаларды.

Өлшенетін шаманың  түрі бойынша жіктелуі, аспаптың қандай физикалық шаманы өлшейтінін көрсетеді(қысымды Р, температураны Т, шығынды F, деңгейді L, заттың мөлшерін Q және т.б. ).

Өлшенетін шаманың  түрлену ерекшелігінен басқа, өлшеу  аспаптарын келесі аспаптарға бөледі:

1. Бағалау;
2. Салыстыру.

Өлшеу сипаттамасы  бойынша: стационарлы(тұрақты) және ауыспалы.

Өлшенетін шаманы есептеу тәсілі бойынша: көрсетуші, қосушы және тіркеуші.

 

2.3. Біріншілік түрлендіргіштердің түрлері

Біріншілік  аспаптар немесе біріншілік түрлендіргіштер – өлшенетін шаманы басқа шамаға, қолдануға немесе өлшеуге ыңғайлы түрге түрлендіруге арналған аспаптар. Түрлендіргіштер генераторлық, параметрлік, механикалық болып бөлінеді:

1. Генераторлық түрлендіргіштер кез-келген энергия түрлерін, электрлік энергияға түрлендіруді жүзеге асырады (термоэлектрлік, пьезоэлектрлік, гальваникалық және т.б. датчиктер ).
2. Параметрлік түрлендіргіштерге реостатты тензодатчиктер, термокедергілер және т.б. жатады. Оларға жұмыс істеу үшін міндетті түрде энергия көзі қажет.
3. Механикалық бірішілік түрлендіргіштердің шығыс дабылына өлшенетін шаманың әрекеті негізінде сезгіш элемент арқылы жетілетін, күшейю жатады.

 

2.4. Температураны өлшеу аспаптары және әдістері

Дененің (заттың) температурасы – молекулалардың жылулық қозғалысының ішкі кинетикалық энергиясымен анықталатын, жылу деңгейін сипаттайтын шама. Температураны өлшеу тәжірибе жүзінде тек екі дененің қызу деңгейін салыстыру әдісі бойынша ғана мүмкін. Бұл денелердің қызуын салыстыру үшін температураға тәуелді және өлшеуге жеңіл берілетін, қандай-да бір физикалық қасиеттердің өзгеруін қолданады.

Температураны өлшеу үшін қолданылатын, термодинамикалық дененің қасиеттері бойынша термометрлер келесі түрлерге бөлінеді:

• Сұйық денелердің температуралық ұлғаюына негізделген, ұлғаю  термометрлері;
• Қатты денелердің температуралық ұлғаюына негізделген, ұлғаю  термомет рлері;
• Газды манометрлік термометрлер;
• Сұйықтықты манометрлік термометрлер;
• Конденсациялық;
• Электрлік;
• Кедергі термометрлері;
• Оптикалық пирометрлер;

 

2.5. Қысымды өлшеу аспаптары мен әдістері

Қысым деп аудан бетіне әсер ететін түсірілген күштің құраушысының қатынас шегін айтады.

Бақыланатын үрдістің табиғатына тәуелділіктен басқа, абсолютті  Р_аб және артық Р_арт қысымды қарастырып өтейік. қысымды өлшеу кезінде нөлдік қысым қабылданады. Арине Р_аб = 0 қол жеткізу мүмкін емес.

Барометрлік қысым  Р_бар – ішінде орналасқан барлық заттарға ауа болатын қысым.

Артық қысым  Р_арт - Р_бар мен Р_аб арасындағы әртүрлілікті көрсететін қысым.

  Р_арт = Р_аб - Р_бар

Егер Р_аб > Р_бар болса, онда Р_арт қысым разрядталу қысымы деп аталады.

 

 

 

 

Қысымды өлшеуге арналған аспаптардың жіктелуі

1. Әрекет ету принципі бойынша

1. Сұйықтықты;

2. Поршеньдік;
3. Серіппелі;
4. Электрлік.

 

2. Өлшенетін шаманың түрі бойынша:

1. Манометрлер (артық қысымды өлшеу);

2. Ваккумметрлер (разрядталу қысымын өлшеу);
3. Мановаккумметрлер (разрядталу және артық қысымды да өлшеу);
4. Арын өлшегіштер (напоромеры) (аз мөлшерлі артық қысымдарды өлшеуге арналған);
5. Тартым өлшегіштер(тягомеры) (аз мөлшерлі разрядталу қысымын өлшеуге арналған);
6. Дифманометрлер (қысымның әртүрлілігін өлшеуге арналған);
7. Барометрлер (барометрлік қысымды өлшеуге арналған).

 

2.6. Шығын өлшеу аспаптары және әдістері

Заттың шығыны деп бірлік уақыттағы, берілген трубоөткізгіш ағыны арқылы өтетін, заттың мөлшерін айтады. Массалық шығын кг/c-пен, ал көлемдік - м³ /с-пен өлшенеді.

Шығынды өлшеуге  арналған аспаптар, шығынөлшегіштер деп аталады. Бұл аспаптар есептегіштермен қамтамасыз етілген болуы мүмкін, онда мұндай аспаптарды есептеуіш-шығынөлшегіштер деп атайды. Аталған аспаптар заттың шығыны мен мөлшерін өлшеуге мүмкіндік береді.