Автоматический уравновешенный мост переменного тока типа КВМ1

ВВЕДЕНИЕ

В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, так же чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрывои пожароопасностью перерабатываемых веществ и т. д.

Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий.

В автоматизированном производстве человек переключается на творческую работу — анализ результатов управления, составление заданий и программ для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройств и т. д. Для обслуживания агрегатов, оснащённых сложными системами автоматизации, требуются специалисты с высоким уровнем знаний. С повышением квалификации и культурного уровня рабочих стирается грань между физическим и умственным трудом.

Задачи, которые решаются при автоматизации современных химических производств, весьма сложны. От специалистов требуются знания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления. При подготовке кадров среднего звена по специальности «Эксплуатация автоматических устройств химических производств» дисциплина «Автоматизация производственных процессов в химическом производстве» является профилирующей наряду с курсами «Автоматическое регулирование и регуляторы» и «Технологические измерения и КИП».

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИБОРА Автоматические уравновешенные мосты переменного тока типа КВМ1 с вращающимся циферблатом предназначены для измерения температуры и других величин, значение которых может быть преобразовано в активное сопротивление.

Прибор может быть изготовлен одно-, шестиили двенадцатиточечными.

Уравновешенный мост работает в комплекте с термопреобразователями сопротивления стандартных градуировок.

Одноточечные приборы могут иметь регулирующее (сигнальное) устройство для регулирования (сигнализации) измеряемой величины, реостатное устройство, предназначенное для работы в комплекте с датчиками унифицированных сигналов постоянного тока с пульсацией переменной составляющей, не превышающей 1% от максимального значения пределов измерения.

Одноточечные приборы могут иметь регулирующее (сигнальное) устройство для регулирования (сигнализации) измеряемой величины, реостатное устройство, предназначенное для работы в комплекте с программным регулирующим устройством, реостатное устройство на выходе для дистанционной передачи показаний, реостатный задатчик со 100% -ной зоной пропорциональности для работы в комплекте с одним из регулирующих устройств: пропорциональным (Л), пропорционально-интегральным (ЛИ), пропорционально-интегрально-дифференциальными (ЛИД).

Прибор выпускается обыкновенного исполнения для работы в стационарных условиях (исполнение У, категория 4 ГОСТ 15 150–69) при температуре окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 50 °C и относительной влажности 30−80%.

Прибор выпускается для работы в тропических условиях сухого и влажного климата (исполнение Т, категория 4 ГОСТ 15 150–69) при температуре окружающего воздуха от плюс 1 до плюс 55 °C, относительной влажности минимальной 10% при температуре плюс 40 °C и максимальной 98% при температуре плюс 35 °C.

Потенциометры и уравновешенные мосты в обыкновенном исполнении могут быть изготовлены с искробезопасными входными цепями «Вход И/4Т5».

Прибор типа КВМ1И работает в комплекте с датчиками, не имеющими собственного источника питания, индуктивности, емкости, установленными в помещениях классов В-1, В-1а, В-1б, содержащих взрывоопасные концентрации смесей 1,2, 3, 4-й категорий групп T1-Т5, а также на наружных установках класса B-1г.

Прибор типа КВМ1И должен устанавливаться только вне взрывоопасных помещений.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ Основная погрешность показаний прибора при температуре окружающего воздуха плюс (20±5) єС и относительной влажности 30−80% не превышает, % (от диапазона измерения) Вариация показания прибора не превышает 0,25−0,2%

Изменение показаний прибора, вызванное изменением температуры окружающего воздуха на каждые 10 °C от (20±5) °С до любой температуры в пределах от 5 до 50 °C не превышает значения:

— с диапазоном измерения 25 Ом и более — ±0,1

— с диапазоном измерения менее 25 Ом — ±0,25

Питание силовой схемы прибора от сети переменного тока 220 В с частотой 50−50 Гц. Питание измерительной схемы уравновешенных мостов от обмотки силового трансформатора усилителя в обычном исполнении 6,3 В, в искробезопасной измерительной схемой 3,0 В.

Мощность, потребляемая прибором не более 25 Вт.

Длина шкалы — 500 мм.

3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА автоматический уравновешенный мост монтаж В основу работы приборов типа КВМ1 положен принцип автоматической компенсации.

В схемах отдельные элементы являются вариантными и используются в приборах в зависимости от модификации. К таким элементам относятся: в одноточечных приборах — блок измерительной схемы, уравновешивающий двигатель, регулирующее устройство; реостатное устройство на выходе, реостатный задатчик, полупроводниковый усилитель, блок дифференциально-трансформаторного преобразователя и измерительный реохорд; в многоточечных приборах кроме того и переключатель (в зависимости от количества точек измерения)

Измерительная схема

Измерительная схема моста КВМ1 состоит из резисторов имеющие следующие назначения:

Rтс — термопреобразователь сопротивления

Rл — сопротивление линии

Rр — сопротивление реохорда

Rб — резистор балластный

R1-R4 — резисторы плеч моста

I — усилитель В одно из плеч моста включен термопреобразователь сопротивления, значение сопротивления которого находиться в определенной зависимости от температуры.

Автоматическое уравновешивание мостовой схемы происходит следующим образом: с изменением температуры меняется электрическое сопротивление термопреобразователя сопротивления и тем самым нарушается равновесное состояние мостовой схемы. В измерительной диагонали моста появляется напряжение разбаланса, которое усиливается полупроводниковым усилителем до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя.

Ротор двигателя, вращаясь, передвигает движок по реохорду до наступления равновесия мостовой схемы. На оси с движком реохорда укреплен вращающийся циферблат, шкала которого отградуирована в единицах измеряемой величины.

Так как каждому значению измеряемой величины соответствует вполне определенное положение движка реохорда и вращающегося циферблата прибора, то в момент равновесия отметка шкалы, соответствующая значению измеряемой величины, совмещается с неподвижным указателем прибора.

Питание измерительной схемы осуществляется переменным током напряжением 6,3 В от одной из обмоток силового трансформатора усилителя.

Усилитель

В приборе применен полупроводниковый усилитель типа УПД. В приборе КВМ1 устанавливается усилитель модификации УПД2−04 или УПД2−03. Усилитель прикреплен к шасси винтами. Подсоединение усилителя к электрической схеме прибора производиться штепсельными разъемами. Описание усилителя приведено в его паспорте.

Плата с измерительной схемой

Все катушки измерительной схемы прибора, кроме катушек сопротивления линии R1, R2 (для одноточечных мостов) расположены на плате. Электрическое соединение элементов измерительной схемы между собой на плате осуществляется при помощи печатного монтажа.

Плата закрывается легкосъемным кожухом. Включение платы в схему осуществляется через штепсельный разъем.

Измерительный реохорд

Измерительный реохорд выполнен в виде отдельного модуля. Рабочая и токосъемная спирали, шунтовая и подгоночная катушки расположены на пластмассовом основании реохорда.

Рабочая спираль представляет собой калиброванное сопротивление, намотанное из проволоки ПдВ-20 на основании из провода ПЭВ-2.

Токосъемная спираль выполняется сплошной намоткой из проволоки ПдВ-20 на основании из проволоки МТ с покрытием ОВи9.

Пластмассовое основание закрепляется на металлическом основании, которое крепиться к кронштейну тремя винтами. Потенциал с рабочей спирали снимается при помощи пружин с контактами, изготовленными из сплава ЗлСрМ 583−3000, закрепленных на движке реохорда и перемещающихся одновременно по двум спиралям. Пружины с контактами могут заменяться.

На одной оси с движком реохорда крепиться вращающийся циферблат.

Подключение измерительного реохорда к электрической схеме прибора производиться штепсельным разъемом.

Блок дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП)

Все элементы блока ДТП собраны в виде отдельного узла, взаимозаменяемого с измерительным реохордом.

Дифференциально-трансформаторная катушка вместе с экраном, угольником, сердечником и рычагами крепиться на унифицированном основании.

При помощи рычагов сердечник катушки соединен с профильным кулачком. Ось кулачка фрикционной парой соединена с осью реверсивного двигателя.

Напряжение разбаланса, снимаемое со вторичных обмоток дифференциально-трансформаторных катушек датчика и вторичного прибора, сдвинуто по фазе к напряжению сети на угол «фи». Фазосдвигающая цепочка С1, R5 служит для поворота фазы напряжения разбаланса на этот угол.

Подключение блока ДТП к электрической схеме прибора производиться штепсельным разъемом.

Реостатное устройство

Реостатное устройство на выходе представляет собой реохорд с подгоночными катушками R4, R5 расположенными на панели внешних подключений.

Реохорд представляет собой калиброванное сопротивление, изготовленное в виде спирали из проволоки палладиево-вольфрамового сплава ПдВ-20. Реохорд устанавливается на металлическом основании, укрепленном на кронштейне шасси прибора. Движок реохорда закреплен на одной оси со шкалой прибора, а поскольку каждому положению шкалы соответствует вполне определенное значение измеряемой величины, то потенциал, снимаемый с реохорда и подаваемый на выход, будет пропорционален измеряемой величине.

Реостатный задатчик для работы с пропорциональными, пропорционально-интегральными, пропорционально-интегрально-дифференциальными регулирующими устройствами состоит из реохорда, конструктивно позволяющего скольжение по рабочей спирали двух пружин с контактами, соответственно выполняющих роль датчика и задатчика.

Движок реохорда с контактами датчика закреплен на одной оси со шкалой прибора. Контакт задатчика закреплен на пружине и вручную, при помощи ручки, устанавливается против задаваемого значения.

В реостатном устройстве, служащим для работы с программным регулирующим устройством, в отличие от задатчика, циферблат с контактом не устанавливается.

Трехпозиционное регулирующее (сигнальное) устройство

Конструктивно трехпозиционное регулирующее (сигнальное) устройство состоит из двух не зависимых друг от друга двухпозиционных устройств и выполнено следующим образом: на кронштейне в двух передних углах расположены оси с роликами, а сзади — два самостоятельных рычага со свободно вращающимся роликом каждый. Конструктивно один из роликов выполнен как одно целое с осью и имеет подпружиненную боковину, обеспечивающую фрикционную передачу вращения на фланец с циферблатом, а другой свободно вращается на оси.

Пустотелый тарельчатый фланец, с установленным на нем циферблатом и микропереключателем с кулачком, своим наружным диаметром вращается в трех роликах, один из которых является ведущим, а два поддерживающими.

Поддерживающий ролик, расположенный на задней части кронштейна, прижимает фланец плотно между роликами.

Под верхним фланцем с циферблатом аналогично расположен второй фланец, отличающийся от первого только изменением сборки унифицированных деталей фланца, циферблата и микропереключателя с кулачком.

На одной оси с движком реохорда и вращающимся циферблатом жестко укреплен рычаг с подпружиненным пальцем. При вращении циферблата вращается рычаг, палец входит в паз кулачка и поворачивает кулачок, изменяя положение контактов микропереключателя.

Контакты регулирующего (сигнального) устройства обеспечивают разрывную мощность 50 Вт при напряжении 32 В постоянного тока и 220 В переменного тока.

4. НАСТРОЙКА, НАЛАДКА, ПРОВЕРКА ПРИБОРА

Проверка уравновешенного моста

Основную погрешность уравновешенных мостов проверяйте при помощи контрольного магазина сопротивлений с сотыми долями Ома класса 0,02−0,01.

Контрольный магазин сопротивлений подключите к прибору в соответствии с электрическими схемами подключений вместо термопреобразователя сопротивления. Сопротивление каждого провода, которым подключается магазин сопротивления, должно быть равно (2,5±0,005) Ом. При проверке одноточечного прибора катушки подгонки линии, установленные на панели внешних подключений, должны быть замкнуты накоротко.

При проверке многоточечного прибора на колодках, расположенных на панели внешних подключений, замкните накоротко одним медным проводом сечением 0,5−0,75 мм² все зажимы, обозначенные буквой А, другим проводом — зажимы, обозначенные буквой Б, и включите (нажмите) любую кнопку переключателя. Перед проверкой прибор должен находиться во включенном состоянии не менее 30 мин.

Показания прибора проверьте на всех оцифрованных отметках шкалы при возрастающих и убывающих значениях измеряемой величины.

Значения сопротивлений для каждой оцифрованной отметки шкалы выбирайте по градуировочным таблицам.

Основная погрешность определяется по формуле:

где Ат — табличное значение, соответствующее проверяемой оцифрованной отметке шкалы, Ом;

А — отсчет по образцовому прибору, Ом;

Ан, Ак — табличные значения, соответствующие начальной и конечной отметкам шкалы, Ом.

После проверки снимите перемычки, замкнутые накоротко катушки линии (у одноточечного прибора), и перемычки, замкнутые накоротко зажимы колодок (у многоточечного прибора).

Регулировка чувствительности и успокоения прибора

При эксплуатации прибора возможны изменения их чувствительности и динамических характеристик, из-за чего может снизиться точность показаний.

При нормальной работе прибора циферблат должен останавливаться не более чем после трех полуколебаний, при этом вариация показаний не должна превышать:

0,25% от диапазона измерений у приборов класса 0,5;

0,2% от диапазона измерений у приборов класса 0,25.

Если одна из указанных характеристик не соответствует указанным значениям, произведите регулировку.

Регулировку чувствительности (вариации) и успокоения прибора произведите регуляторами чувствительности и обратной связи усилителя следующим образом: подключите к прибору лабораторный потенциометр или контрольный магазин сопротивлений, вращением регулятора обратной связи по часовой стрелке введите полностью обратную связь усилителя. Затем вращением рукоятки чувствительности добейтесь необходимого успокоения (не более трех полуколебаний) при обеспечении указанного значения вариации.

В приборе с малыми пределами измерения для обеспечения указанных требований может потребоваться уменьшение глубины обратной связи при максимальной чувствительности.

5. МОНТАЖ ПРИБОРА После распаковки прибор поместите на сутки в отапливаемое сухое помещение, чтобы он просох и прогрелся, после чего его можно ввести в эксплуатацию.

Наилучшее условие для эксплуатации прибора — температура окружающего воздуха (20±5)°С и относительная влажность 60%. Эксплуатация прибора при температуре выше 50 °C недопустима, т.к. возможен выход из строя отдельных узлов прибора, а также увеличение погрешности измерения. Недопустимо наличие в воздухе помещения примесей аммиака и сернистых газов.

Не размещайте прибор вблизи мощных источников электромагнитных полей (силовых трансформаторов, дросселей, электродвигателей, электрических печей и т. д.) и в местах, подверженных вибрации. Не рекомендуется монтаж прибора непосредственно у печей, вблизи силовых щитов и агрегатов.

Прибор располагайте на специальном щите, устанавливаемом в отапливаемом сухом помещении.

Для удобства обслуживания и отсчетов по шкале прибора его лучше монтировать на такой высоте, чтобы расстояние от пола до шкалы было около 1500 мм.

Для монтажа прибора на щите используйте прилагаемые к прибору угольники. Наличие в угольниках упорных винтов достаточной длины позволяет монтировать прибор на щитах различной толщины. После монтажа шасси должно свободно выдвигаться из корпуса прибора.

Электрический монтаж прибора производите в соответствии с электрическими схемами подключения.

Перед началом монтажа промаркируйте и проверьте маркировку каждого провода, подготовленного для подключения. Соединительные провода должны быть проложены в местах, предохраняющих их от повреждений.

При необходимости прокладывайте провода в гибких металлических шлангах или трубах. Места обреза труб зачистите от заусенцев. Шланги и трубы надежно заземлите.

Проводка не должна образовывать петель и, по возможности, не должна проходить вблизи мощных источников переменных электромагнитных полей.

Не допускается прокладка проводов силовой и измерительной цепей в одной трубе или шланге.

Концы проводов, идущих к прибору от внешнего включающего устройства к контактам сетевой колодки и к контактам колодки реостатного выхода, зачистите, облудите и припаяйте к ним замаркированные наконечники. Подсоедините эти провода под винты контактов колодок прибора.

Концы проводов, идущих к прибору от цепи внешней сигнализации, зачистите и облудите припоем. Подсоедините эти провода к прибору подпайкой к соответствующим контактам штепсельного разъема.

Для обеспечения нормальной работы прибора подключите к зажиму, расположенному на панели внешних подключений, надежно заземленный медный провод сечением 1,5−2 мм2.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50(60) Гц. Напряжение подводиться к контактом колодки с обозначением 220 В, 50(60) Гц, 25 Вт, расположенный внизу слева на панели внешних подключений.

Провода рекомендуется применять с прорезиненной водонепроницаемой изоляцией типа ПВ или ПВГ. Сечение провода должно быть не менее 1,0 мм².

Для подключения проводов цепи питания к прибору:

откройте крышку, закрывающую колодку;

закрепите наконечники проводов цепи питания под винты контактов колодки;

закройте крышку;

Подключение термопреобразователя сопротивления к уравновешенному мосту

При градуировке прибора типа КВМ1 сопротивление каждого провода, соединяющего прибор с датчиком, должно быть 2,5 Ом. Перед присоединением датчика к прибору произведите подгонку сопротивления соединительных проводов.

Для уменьшения влияния сопротивления соединительных проводов от изменения температуры подключайте термопреобразователь к прибору по трехпроводной схеме.

В одноточечном приборе подгонку линии произведите при помощи катушек R2, R1, расположенных на колодке подключения датчика. Сопротивление каждой катушки равно 2,5±0,01 Ом.

Сопротивление линии подгоняйте следующим образом:

Замкните накоротко зажимы в головке термопреобразователя сопротивления, к которым подсоединены провода, идущие к прибору;

Измерьте сопротивление проводов попарно и составьте три уравнения с тремя неизвестными:

C1=R2A+R3Б

C2=R2A+R2Б

C3=R2Б+R3Б Где R2A — сопротивление провода, подключенного к зажиму 2А;

R2Б — сопротивление провода, подключенного к зажиму 2Б;

R3Б — сопротивление провода, подключенного к зажиму 3Б.

Величины сопротивлений R2A, R2Б определяются решением трех уравнений;

Снимите кожух с колодки, расположенной на панели внешних подключений прибора с обозначением «Датчик»;

Снимите катушки R2, R1 с колодки и уменьшите сопротивление каждой катушки на величину сопротивления соответствующего провода. Катушки R2, R1 установите в прибор;

Снимите перемычки, замыкающие накоротко зажимы термопреобразователя сопротивления, а концы проводов, идущие к прибору, зачистите, облудите и припаяйте к ним маркированные наконечники;

Подсоедините концы проводов под соответствующие винты контактов колодки в соответствии со схемой электрической подключения;

Закройте колодку кожухом.

В многоточечном приборе подгонку линии произведите для каждого датчика отдельно. В связи с тем, что в многоточечном приборе отсутствуют катушки линии, сопротивление каждого провода, соединяющего термопреобразователь сопротивления с прибором, должно быть 2,5 Ом; провода должны быть промаркированы, на концах проводов, идущих к прибору, должны быть припаяны наконечники, Подсоедините провода к прибору в соответствии со схемами электрическими подключениями.

Подключение цепи дистанционной передачи и регулирующих устройств к реостатным устройствам и реостатному задатчику

Подключите цепь дистанционной передачи к реостатному устройству на выходе прибора под винты соответствующих контактов колодки, расположенной на панели внешних подключений и имеющей обозначение «Реостатный выход» в соответствии со схемами электрическими подключения. До подключения проводов снимите кожух с контактной колодки, после подключения проводов кожух поставьте на место.

Подключите цепи реостатного задатчика и реостатного устройства для работы с регулирующим устройством (РУ) подпайкой проводов к соответствующим контактам штепсельного разъема «Реостатный задатчик» по схемам электрическим подключений. Сечение проводов 1 мм².

Подключение регулирующего (сигнального) устройства

Регулирующее (сигнальное) устройство подключите к исполнительным элементам автоматики через соответствующие контакты разъема «Сигнализация» в соответствии с электрическими схемами подключения. Сечение проводов 1 мм².

6. НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

7. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ Не приступайте к работе с прибором, не ознакомившись с инструкцией по эксплуатации.

При работе с прибором необходимо помнить, что к нему подведено напряжение 220 В.

Запрещается ремонтировать прибор, заменять узлы, модули и детали до выключения питания прибора.

При работах, связанных с подключением к прибору внешних линий (датчиков, питания, сигнализации и дистанционной передачи показаний), а также при замене в приборе собранного шасси питание должно выключаться внешними выключающими устройствами.

Запрещается производить регулировки и проверки, не предусмотренные настоящей инструкцией.

Прибор можно транспортировать в упаковке предприятия-изготовителя любым видом транспорта на любое расстояние.

Прибор должен находиться в закрытом помещении при температуре от плюс 1 до плюс 40 С и относительной влажности от 30 до 80%. В воздухе помещения не должны содержаться примеси, вызывающие коррозию частей приборов.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Каминский М. Л. «Монтаж приборов и систем автоматизации». — М.: Высшая школа, 1988.

Шкатов Е.Ф. «Технологические измерения и КИП на предприятиях химической промышленности». — М.: Химия, 1986.

Камразе А.Н., Фитерман М. Я. «КИП и А». — Ленинград: Химия, 1988.

Казьмин П.М. «Монтаж, наладка и эксплуатация автоматических устройств химических производств». — М.: Химия, 1979.

Барласов Б.З., Ильин В. И. «Наладка приборов и систем автоматизации». — М.: Высшая школа, 1985.

Жарковский Б.И. «Приборы автоматического контроля и регулирования». — М.: Высшая школа, 1989.