Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра автоматики и автоматизации производственных процессов

Монтаж и наладка систем измерения температуры

Методические указания к лабораторным работам 1 и 2 для студентов специальности 220301, направления 550200 очной и заочной формы обучения

Санкт-Петербург 2011

УДК 681.512.011.56(035.3)

Лаврищев И.Б., Кириков А.Ю., Тросницкий М.В. Монтаж и наладка систем измерения температуры: Метод. указания к лабо-раторным работам 1 и 2 для студентов спец. 550200 очной и заочной формы обучения. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. – 27 с.

Излагаются правила монтажа систем измерения температуры, инженерные методы наладки систем.

Рецензент

Канд. техн. наук, доц. В.А. Нелеп

Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом уни-верситета

 Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных и пищевых технологий, 2011

Общие сведения

Монтаж и наладка систем управления – сложный комплекс работ, выполняемый в соответствии с проектом и действующими техническими условиями.

Основой любой системы управления являются контрольно-измерительные приборы. Широкое внедрение этих приборов обусловливает высокие требования как к качеству их монтажа, так и ка-честву монтажа системы управления в целом. От качества и правиль-ного выполнения монтажных работ зависит дальнейшая надежная эксплуатация систем управления.

На заключительном этапе работ по внедрению систем управ-ления проводят наладку, заканчивая сдачей этих систем в эксплуата-цию.

В целом наладочные работы – это сложное сочетание операций по проверке, регулировке, отладке, подготовке, включению и обеспе-чению надежной работы систем управления технологическими про-цессами в заданных условиях.

Отчет по лабораторной работе должен включать в себя:

– схемы установки согласно заданию;

– табличные данные результатов измерений и наблюдений;

– результаты обработки опытов в форме расчетов;

– заключение по каждому опыту с выводами.

Основные требования техники безопасности

Техника безопасности работ включает в се­бя следующие требования:

– включение аппаратуры на стенде производится только под кон-тролем преподавателя или вспомогательного персонала кафедры;

– все соединения электрических схем должны быть тщатель-но изолированы;

– не допускается сборка и разборка схемы, находящейся под напряже­нием;

– не разрешается оставлять приборы под напряжением без надзора;

– проверка наличия напряжения может производиться только соответствующими приборами;

– после окончания работ на стенде вся аппаратура выключается и при­водится в состояние, соответствующее первоначальному.

Правила монтажа первичных измерительных преобразователей для измерения температуры

Наиболее распространены системы измерения температуры, состоящие из первичных измерительных преобразователей (термо-метрических чувствительных элементов, являющихся составной частью термоэлектрических преобразователей и термометров сопро-тивления) и измерительных приборов (автоматических потенцио-метров и мостов, логометров, милливольтметров и миллиампер-метров), соединенных между собой каналами связи.

Точность системы измерения является ее важнейшей харак-теристикой и зависит от метода измерения, аппаратного состава сис-темы и качества выполнения монтажных и наладочных работ.

Целью лабораторных работ 1 и 2 является изучение правил монтажа и наладки систем измерения температуры и получения практических навыков по их применению.

Монтаж термоэлектрических преобразователей

При установке по месту термоэлектрических преобразователей применяют типовые закладные детали. В местах установки термоэлект­рических преобразователей не должно быть притоков холодного возду­ха или прорыва наружу нагретых газов. Глубина погружения преобразо­вателей должна быть максимальной, благодаря чему увеличивается ее тепловоспринимающая поверхность. Располагать их следует в местах, где наибольшая скорость потока среды, в результате чего будет увели­чиваться коэффициент теплопередачи.

Примеры установки термоэлектрических преобразователей приведены на рис. 1.

Монтаж термоэлектрических преобразователей производят с соблю­дением следующих требований:

– исполнение монтируемых преобразователей должно соот-ветство­вать параметрам и свойствам измеряемой и окружающей среды;

– перед установкой необходимо проверить с помощью мегоммет­ра целостность сваренных термоэлектродов;

– при малых диаметрах трубопроводов преобразователи уста-навли­вают под углом 30 или 45° к оси трубопровода или размещают их в ко­лене трубопровода. Для этих целей могут также применять специальные расширители, устанавливаемые таким образом, чтобы поток протекал снизу вверх;

– рабочая часть поверхностных термоэлектрических преобразова­телей должна плотно прилегать к измеряемой поверхности на возможно большей площади, а места соприкосновения должны быть очищены до металлического блеска;

– при измерении температуры сред, имеющих высокое давление и большую скорость движения, погружаемые преобразователи мон­тируют в специальных защитных оправах. Длину защитной оправы выбирают в зависимости от длины монтажной части термопары;

– при измерении температур более 400 °С термоэлектрические преоб­разователи рекомендуется устанавливать вертикально. При горизон­тальном размещении для предотвращения деформации необходимо устанавливать дополнительную опору;

– при горизонтальном и наклонном монтаже штуцер для ввода прово­дов в головку преобразователя, как правило, должен быть направлен вниз;

– рабочий конец термопары необходимо расположить в середине изме­ряемого потока или плотно прижать к измеряемой поверх-ности. Ко­нец погружаемой части термопары должен выступать за ось потока на 5–10 мм. При установке преобразователя для измерения температуры в рабочем пространстве печей, в топках и газоходах конец термопары должен входить в измеряемую среду на 20–50 мм;

– при монтаже платиновых преобразователей нельзя допускать не­посредственного воздействия пламени или холодного воздуха на фар­форовую оболочку, так как она при резких колебаниях темпе-ратуры быстро выходит из строя;

– при монтаже термоэлектрических преобразователей для измерения температур потоков запыленных сред, для предотвращения быстрого механического их износа в отборных устройствах предусматривают спе­циальные отбойные козырьки в виде уголка 540540 или сегмента из листовой стали;

– при измерении температуры поверхности стен и сводов печей, топок, газоходов преобразователи следует помещать в коническом углубле­нии, выбранном в кладке;

– при присоединении к термоэлектрическим преобразователям ком­пенсационных проводов, необходимо строго соблюдать поляр-ность. Свободные концы преобразователей должны иметь постоянную тем­пературу; соединительные линии от термоэлектрических преобразователей должны быть защищены от механических повреждений, электрических помех, влияния высокой температуры и влажности окружающей среды;

– соединительные линии должны иметь минимальное сопро-тивление, которое для всех соединительных и компенсационных проводов вмес­те с термопарой не должно превышать паспортное значение сопротив­ления внешней цепи, подключаемой к прибору;

а

Рис. 1. Примеры установки термоэлектрических преобразователей при использовании: прямой (а) и скошенной (б) бобышек; в оправе фланцевой с бобышкой (в) и с сальником (г); 1 – закладная конструкция; 2 – термоэлектрический преобразо­ватель; 3 – легкоснимаемый слой тепловой изоляции

– особое внимание следует обратить на снижение переходных сопро­тивлений в клеммных зажимах и переключателях. На со-единительных линиях запрещается применять однополюсные пере-ключатели, так как возможный электрический контакт между отдельными термопарами приводит к искажению показаний прибора.

Монтаж термопреобразователей сопротивления

Для установки на рабочих местах термопреобразователей сопротив­ления используют закладные конструкции. Монтаж термо-преобразова­телей сопротивления осуществляют с соблюдением следующих требо­ваний:

– исполнение монтируемых термометров должно соответство­вать параметрам и свойствам измеряемой и окружающей среды;

– пе­ред установкой термопреобразователей сопротивления необходимо проверить целостность электрической цепи термометра и сопротивление изоляции между чувствительным элементом и корпусом термометра с помощью мегомметра;

– конец погружаемой части термопреобразова­теля сопротивления необходимо размещать для платиновых термо­метров на 50–70 мм ниже оси измеряемого потока, для медного – на 25–30 мм;

– на трубопроводах диаметром 50 мм и менее термопреобразо­ватель сопротивления необходимо устанавливать в специальных рас-ши­рителях таким образом, чтобы поток проходил снизу вверх;

– рабочая часть поверхностных термопреобразователей сопротивления должна плотно прилегать к измеряемой поверхности на возможно большей площади, а места соприкосновения должны быть очищены до металли­ческого блеска;

– при измерении температур сред, имеющих высокое давление и большие скорости движения, погружаемые термометры мон­тируют в специальных защитных оправах.

Длину защитной оправы выбирают в зависимости от длины монтаж­ной части термометра; в местах установки термопреобра-зователей со­противления не должно быть притоков холодного воздуха или проры­ва наружу нагретых газов; при измерении температуры более 400 °С термопреобразователи сопротивления ре-комендуется устанавливать вер­тикально.

При горизонтальной установке с целью предотвращения деформации необходимо устанавливать дополнительную опору; при го-ризонтальном и наклонном монтаже штуцер для ввода проводов в головку термомет­ра рекомендуется направлять вниз; сечение соеди-нительных проводов должно быть 1–1,5 мм; соединительные провода должны быть защищены от механических повреждений, влияния высокой температуры и влажности окружающей среды; термопреобразователи сопротивле­ния, измеряющие температуру воздуха в помещениях, необходимо устанавливать на конструкциях, которые удалены от стены на 50–70 мм; подвод проводов к термометрам, как правило, осущест­вляют в металлорукавах длиной не более 500 мм. Разрешается непос­редственное подсоединение защитной трубы к головке термометра. При этом необходимо предусматривать разъемное соединение. Подводи­мые к термометру кабели, провода и трубы должны быть промаркиро­ваны и иметь бирки с номером позиций по проекту; платиновые термопреобразователи сопротивления нельзя устанавливать на вибрирующем оборудовании и трубопроводах. Примеры установки термопреобразо­вателей сопротивлений приведены на рис. 2.

а

Рис. 2. Примеры установки термопреобразователей сопротивлений на трубопроводах:

а, б – на горизонтальных и вертикальных участках; в – на колене; г – с помощью расширителя;

1 – трубопровод; 2 – бобышки; 3 – термопреобразователь; 4 – расширитель