автоматизация металлургических производств - презентация к уроку Технологии

Содержание

Слайд 2

Автоматизация металлургических производств Красноярск, 2008 Для студентов специальности 150100 – «Металлургия»

Автоматизация металлургических производств

Красноярск, 2008

Для студентов специальности 150100 – «Металлургия»

Слайд 3

УДК 669.2 ББК 34.3 А18 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Автоматизация

УДК 669.2
ББК 34.3
А18
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Автоматизация металлургических производств» подготовлен в рамках инновационной образовательной

программы «Многоуровневая подготовка специалистов и инновационное обеспечение горно-металлургических предприятий по сертификации, управлению качеством, технологической и экономической оценке минерального, вторичного и техногенного сырья», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г.
Рецензенты:
Красноярский краевой фонд науки;
Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин
А18 Автоматизация металлургических производств. Презентационные материалы. Версия 1.0 [Электронный ресурс] : наглядное пособие / В. А. Осипова, Т. В. Астахова, А. А. Дружинина, И. И. Лапаев. – Электрон. дан. (12 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – (Автоматизация металлургических производств : УМКД № 218-2007 / рук. творч. коллектива Т. В. Астахова). – 1 электрон. опт. диск (DVD). – Систем. требования : Intel Pentium (или аналогичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памяти ; 12 Мб свободного дискового пространства ; привод DVD ; операционная система Microsoft Windows 2000 SP 4 / XP SP 2 / Vista (32 бит) ; Microsoft PowerPoint 2003 или выше.
ISBN 978-5-7638-1091-2 (комплекса)
ISBN 978-5-7638-1090-5 (пособия)
Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320802614 от 03.12.2008 г. (комплекса)
Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320802617 от 08.12.2008 г. (пособия)
Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Автоматизация металлургических производств», включающего учебную программу, учебное пособие, методические указания к лабораторным работам, методические указания по самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Автоматизация металлургических производств. Банк тестовых заданий».
Представлена презентация (в виде слайдов) теоретического курса «Автоматизация металлургических производств».
Предназначено для студентов направления подготовки магистров 150100.68 «Металлургия» укрупненной группы 150000 «Материаловедение, металлургия и машиностроение».
© Сибирский федеральный университет, 2008
Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ
Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ
Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.
Подп. к использованию 01.10.2008
Объем 12 Мб
Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79
Слайд 4

Оглавление Основы теории Основы теории автоматического управления Элементы и системы автоматического

Оглавление
Основы теории Основы теории автоматического управления
Элементы и системы автоматического управления металлургическими

агрегатами и процессами
Элементы проектирования систем автоматизации
Автоматизированные системы управления технологическими процессами
Автоматизированные системы управления предприятием
Слайд 5

Основы теории автоматического управления Красноярск, 2008

Основы теории автоматического управления

Красноярск, 2008

Слайд 6

Основы теории автоматического управления Основные понятия Классификация систем управления и регулирования

Основы теории автоматического управления

Основные понятия
Классификация систем управления и регулирования
Статические и

динамические характеристики элементов и систем
Преобразование Лапласа, передаточная функция
Временные динамические характеристики
Частотные характеристики
Типовые звенья АСР и их характеристики, передаточные функции
Пропорциональное звено
Интегрирующее звено
Апериодическое звено 1-го порядка
Колебательное звено
Дифференцирующее звено
Звено чистого запаздывания
Соединения звеньев
Слайд 7

Основы теории автоматического управления Автоматические регуляторы, типовые законы регулирования Предварительный выбор

Основы теории автоматического управления

Автоматические регуляторы, типовые законы регулирования
Предварительный выбор структуры системы

регулирования
Стандартные законы регулирования
Понятие устойчивости АСР
Алгебраические критерии устойчивости
Критерий Михайлова
Критерий Найквиста
Методы исследования качества переходного процесса
Прямые показатели
Частотные показатели
Корневые показатели
Модели объектов регулирования и методы их получения
Слайд 8

Основы теории автоматического управления Основные понятия Физические величины, определяющие ход технологического

Основы теории автоматического управления

Основные понятия

Физические величины, определяющие ход технологического процесса, называются

параметрами технологического процесса.
Параметр технологического процесса, который необходимо поддерживать постоянным или изменять по определенному закону, называется регулируемой величиной или регулируемым параметром.
Слайд 9

Основы теории автоматического управления Основные понятия Значение регулируемой величины в рассматриваемый

Основы теории автоматического управления

Основные понятия

Значение регулируемой величины в рассматриваемый момент времени

называется мгновенным значением.
Значение регулируемой величины, полученное в рассматриваемый момент времени на основании данных некоторого измерительного прибора называется ее измеренным значением.
Объект управления (объект регулирования, ОУ) – устройство, требуемый режим работы которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями.
Управление – формирование управляющих воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы ОУ.
Слайд 10

Основы теории автоматического управления Основные понятия Регулирование – частный вид управления,

Основы теории автоматического управления

Основные понятия

Регулирование – частный вид управления, когда

задачей является обеспечение постоянства какой-либо выходной величины ОУ.
Автоматическое управление – управление, осуществляемое без непосредственного участия человека.
Входное воздействие (Х) – воздействие, подаваемое на вход системы или устройства.
Выходное воздействие (Y) – воздействие, выдаваемое на выходе системы или устройства.
Внешнее воздействие – воздействие внешней среды на систему.
Задающее воздействие (то же, что входное воздействие Х) – воздействие на систему, определяющее требуемый закон изменения регулируемой величины.
Слайд 11

Основы теории автоматического управления Основные понятия Управляющее воздействие (u) – воздействие

Основы теории автоматического управления

Основные понятия

Управляющее воздействие (u) – воздействие управляющего

устройства на объект управления.
Управляющее устройство (УУ) – устройство, осуществляющее воздействие на объект управления с целью обеспечения требуемого режима работы.
Возмущающее воздействие (f) – воздействие, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной.
Ошибка управления ( e=x–y ) – разность между предписанным (х) и действительным (у) значениями регулируемой величины.
Слайд 12

Основы теории автоматического управления Основные понятия Регулятор (Р) – комплекс устройств,

Основы теории автоматического управления

Основные понятия

Регулятор (Р) – комплекс устройств, присоединяемых

к регулируемому объекту и обеспечивающих автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины или автоматическое изменение ее по определенному закону.
Автоматическая система регулирования (АСР) – автоматическая система с замкнутой цепью воздействия, в котором управление (u) вырабатывается в результате сравнения истинного значения (у) с заданным значением (х).
Слайд 13

Основы теории автоматического управления Классификация систем управления и регулирования 1. По

Основы теории автоматического управления

Классификация систем управления и регулирования

1. По методу управления

АСУ подразделяются на неадаптивные (или не приспосабливающиеся) и адаптивные (или приспосабливающиеся) системы.
Неадаптивные АСУ: Адаптивные АСУ:
- стабилизирующие - экстремальные
- программные - оптимальные
- следящие
Слайд 14

Основы теории автоматического управления Классификация систем управления и регулирования 2. По

Основы теории автоматического управления

Классификация систем управления и регулирования

2. По характеру использования информации

АСУ и АСР делят на замкнутые и разомкнутые системы.
Разомкнутые АСР:
- с жесткой программой
- с регулированием по возмущению
3. По результатам работы в установившемся состоянии системы делятся на астатические и статические.
Слайд 15

Основы теории автоматического управления Классификация систем управления и регулирования 4. По

Основы теории автоматического управления

Классификация систем управления и регулирования

4. По числу регулируемых величин

АСУ делятся на одномерные и многомерные (или многосвязные).
5. По характеру изменения регулирующих воздействий во времени АСУ делятся на непрерывные и прерывистые (дискретные).
Дискретные АСУ:
- релейные
- импульсные
- цифровые
Слайд 16

Основы теории автоматического управления Классификация систем управления и регулирования 6. По

Основы теории автоматического управления

Классификация систем управления и регулирования

6. По виду энергии, применяемой

для работы, АСУ делятся на системы прямого и косвенного действия.
АСУ косвенного действия:
- гидравлические
- пневматические
- электрические
7. По виду дифференциального уравнения различают линейные и нелинейные АСУ.
Слайд 17

Основы теории автоматического управления Статические и динамические характеристики элементов и систем

Основы теории автоматического управления

Статические и динамические характеристики элементов и систем

Динамическая характеристика

(уравнение динамики) описывает изменение во времени выходной величины при изменении входной величины, т. е. переходный процесс в элементе (системе).
Статическая характеристика (уравнение статики) отражает функциональную связь между выходной и входной величинами в установившемся режиме.

Уравнения статики и динамики

Слайд 18

Основы теории автоматического управления Преобразование Лапласа Операция перехода от x(t) к

Основы теории автоматического управления

Преобразование Лапласа
Операция перехода от x(t) к X(p)

называется прямым преобразованием Лапласа и обозначается символом L:
Операция перехода от X(p) к x(t) называется обратным преобразованием Лапласа и обозначается символом L-1:
Слайд 19

Основы теории автоматического управления Применяя прямое преобразование Лапласа к линейным неоднородным

Основы теории автоматического управления

Применяя прямое преобразование Лапласа к линейным неоднородным дифференциальным

уравнениям n-го порядка с постоянными коэффициентами, получим
Взяв отношение изображений выходной и входной величин из предыдущего уравнения, получим передаточную функцию
,
где полиномы знаменателя и числителя имеют вид

Преобразование Лапласа

Слайд 20

Основы теории автоматического управления Временные динамические характеристики Зависимость выходной величины элемента

Основы теории автоматического управления

Временные динамические характеристики

Зависимость выходной величины элемента или

системы от времени при переходе из одного установившегося состояния в другое при поступлении на вход типового воздействия называется временной динамической характеристикой.
Единичная ступенчатая и единичная импульсная функция
Слайд 21

Основы теории автоматического управления Отношение изображений по Фурье выходной и входной

Основы теории автоматического управления

Отношение изображений по Фурье выходной и входной величин, равное
,

называется амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ).
.
Зависимость Re (ω) называют действительной частотной характеристикой, а зависимость Im(ω) – мнимой частотной характеристикой.

Частотные характеристики

Слайд 22

Основы теории автоматического управления Амплитудная частотная характеристика

Основы теории автоматического управления

Амплитудная частотная характеристика

Слайд 23

Основы теории автоматического управления Типовые звенья АСР и их характеристики 1.

Основы теории автоматического управления

Типовые звенья АСР и их характеристики

1. Пропорциональное

звено.
2. Интегрирующее звено.
3. Апериодическое звено 1-го порядка.
4. Колебательное звено.
5. Дифференцирующее звено.
6. Звено чистого запаздывания.
Элементарным звеном называется такое звено, которое нельзя разделить на более простые звенья.
Слайд 24

Основы теории автоматического управления Пропорциональное звено Пропорциональное звено описывается уравнением пропорциональной

Основы теории автоматического управления

Пропорциональное звено

Пропорциональное звено описывается уравнением пропорциональной

связи выходной величины y(t) от входной x(t) в любой момент времени t: y(t)=kx(t),
где k - коэффициент передачи, имеющий размерность отношения единиц выходной величины к входной.
Передаточная функция
.
Слайд 25

Основы теории автоматического управления Характеристики пропорционального звена

Основы теории автоматического управления

Характеристики пропорционального звена

Слайд 26

Основы теории автоматического управления Интегрирующее звено Интегрирующее звено описывается уравнением . Передаточная функция интегрирующего звена: .

Основы теории автоматического управления

Интегрирующее звено

Интегрирующее звено описывается уравнением
.
Передаточная функция интегрирующего

звена:
.
Слайд 27

Основы теории автоматического управления Характеристики интегрирующего звена

Основы теории автоматического управления

Характеристики интегрирующего звена

Слайд 28

Основы теории автоматического управления Апериодическое звено 1-го порядка имеет неколебательный (апериодический)

Основы теории автоматического управления

Апериодическое звено 1-го порядка имеет неколебательный (апериодический)

характер переходного процесса и описывается уравнением
,
где k – коэффициент передачи,
T – постоянная времени, с.
Передаточная функция
.

Апериодическое звено 1-го порядка

Слайд 29

Основы теории автоматического управления Характеристики апериодического звена

Основы теории автоматического управления

Характеристики апериодического звена

Слайд 30

Основы теории автоматического управления Колебательное звено Колебательное звено имеет колебательный переходной

Основы теории автоматического управления

Колебательное звено

Колебательное звено имеет колебательный переходной

процесс и описывается уравнением
где T – постоянная времени, с;
x – коэффициент затухания (безразмерен);
k – коэффициент передачи.
Передаточная функция звена
Слайд 31

Основы теории автоматического управления Характеристики колебательного звена

Основы теории автоматического управления

Характеристики колебательного звена

Слайд 32

Основы теории автоматического управления Дифференцирующее звено Идеальное дифференцирующее звенo описывается уравнением

Основы теории автоматического управления

Дифференцирующее звено

Идеальное дифференцирующее звенo описывается уравнением
,
то есть

выходная величина пропорциональна скорости изменения входной величины.
Передаточная функция звена
,
где k2 – коэффициент передачи.
Слайд 33

Основы теории автоматического управления Характеристики идеального дифференцирующего звена

Основы теории автоматического управления

Характеристики идеального дифференцирующего звена

Слайд 34

Основы теории автоматического управления Звено чистого запаздывания В звене чистого запаздывания

Основы теории автоматического управления

Звено чистого запаздывания

В звене чистого запаздывания

выходная величина точно повторяет изменения входной величины, но с некоторым отставанием по времени t, называемым временем чистого запаздывания :
.
Передаточная функция звена запаздывания :
.
Слайд 35

Основы теории автоматического управления Характеристики звена чистого запаздывания

Основы теории автоматического управления

Характеристики звена чистого запаздывания

Слайд 36

Основы теории автоматического управления Соединения звеньев Различают три типа соединения звеньев:

Основы теории автоматического управления

Соединения звеньев

Различают три типа соединения звеньев: последовательное,

параллельное и с обратной связью.
Последовательным называют такое соединение, при котором выходная величина предыдущего звена является входной величиной последующего звена.
Передаточная функция системы последовательно соединенных звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев:
.
Слайд 37

Основы теории автоматического управления Соединения звеньев При параллельном соединении звеньев на

Основы теории автоматического управления

Соединения звеньев

При параллельном соединении звеньев на вход

всех звеньев поступает одна и та же входная величина x, а выходная величина равна сумме выходных величин отдельных звеньев.
Передаточная функция системы параллельно соединенных звеньев равна сумме передаточных функций отдельных звеньев:
Слайд 38

Основы теории автоматического управления Соединения звеньев Передаточная функция системы при охвате

Основы теории автоматического управления

Соединения звеньев

Передаточная функция системы при охвате звена

обратной связи:
Знак “минус” соответствует положительной обратной связи, знак “плюс” – отрицательной обратной связи.
Слайд 39

Основы теории автоматического управления Автоматические регуляторы, типовые законы регулирования

Основы теории автоматического управления

Автоматические регуляторы, типовые законы регулирования

Слайд 40

Основы теории автоматического управления Предварительный выбор структуры системы регулирования При выборе

Основы теории автоматического управления

Предварительный выбор структуры системы регулирования

При выборе структуры АСР

следует руководствоваться следующими правилами:
Переменные, подлежащие стабилизации, следует выбирать таким образом, чтобы они были статически независимы друг от друга, т.е. в статическом режиме ни одна переменная не должна определяться значениями других
Для того, чтобы технологический процесс был статически управляем, число независимых управляющих воздействий должно быть не меньше числа стабилизируемых переменных
Слайд 41

Основы теории автоматического управления Структурная схема типовой АСР

Основы теории автоматического управления

Структурная схема типовой АСР

Слайд 42

Основы теории автоматического управления Стандартные законы регулирования пропорциональный (П-закон); интегральный (И-закон);

Основы теории автоматического управления

Стандартные законы регулирования

пропорциональный (П-закон);
интегральный (И-закон);
пропорционально-интегральный (ПИ-закон);
пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-закон);
пропорционально-дифференциальный


(ПД-закон);
двухпозиционный;
трехпозиционный.
Слайд 43

Основы теории автоматического управления Пропорциональный закон регулирования Пропорциональный закон выражается уравнением:

Основы теории автоматического управления

Пропорциональный закон регулирования

Пропорциональный закон выражается уравнением:
yp=kpxp ,
где

yp , xp – выходной и входной сигналы регулятора,
kp – коэффициент пропорциональности, являющийся параметром настройки П-регулятора.

Переходный процесс в
П-регуляторе

Слайд 44

Основы теории автоматического управления Интегральный закон регулирования Процесс регулирования происходит по

Основы теории автоматического управления

Интегральный закон регулирования

Процесс регулирования происходит по закону, который

описывается уравнением:
,
где Tи – постоянная времени интегрирования, являющаяся параметром настройки
И-регулятора.

Переходный процесс в
И-регуляторе

Слайд 45

Основы теории автоматического управления Пропорционально – интегральный закон регулирования Пропорционально -

Основы теории автоматического управления

Пропорционально – интегральный закон регулирования

Пропорционально - интегральный закон

выражается уравнением:
.

Переходный процесс в
ПИ-регуляторе

Слайд 46

Основы теории автоматического управления Пропорционально – интегрально – дифференциальный закон регулирования

Основы теории автоматического управления

Пропорционально – интегрально – дифференциальный закон регулирования
ПИД-закон регулирования

определяется уравнением:
,
где Тд – время дифференцирования (предварения).

Позиционный закон регулирования

Слайд 47

Основы теории автоматического управления Понятие устойчивости АСР Устойчивость автоматической системы –

Основы теории автоматического управления

Понятие устойчивости АСР

Устойчивость автоматической системы – это

свойство системы возвращаться в исходное состояние равновесия после прекращения воздействия, выведшего систему из этого состояния. Неустойчивая система не возвращается в исходное состояние, а непрерывно удаляется от него.
Общее условие устойчивости –
для устойчивости линейной автоматической системы управления необходимо и достаточно, чтобы вещественные части всех корней характеристического уравнения системы были отрицательными.
Слайд 48

Основы теории автоматического управления Алгебраические критерии устойчивости Автоматическая система, описываемая характеристическим

Основы теории автоматического управления

Алгебраические критерии устойчивости

Автоматическая система, описываемая характеристическим

уравнением , устойчива, если при a0>0 положительны все определители Δ1, Δ2. . . , Δn вида
.
Если хотя бы один из определителей, называемых определителями Гурвица, отрицателен, то система неустойчива.

Критерий Гурвица

Слайд 49

Основы теории автоматического управления Критерий Михайлова Автоматическая система управления, описываемая уравнением

Основы теории автоматического управления

Критерий Михайлова
Автоматическая система управления, описываемая уравнением n-го

порядка, устойчива, если при изменении ω от 0 до ∞ характеристический вектор системы F(jω) повернется против часовой стрелки на угол n π/2, не обращаясь при этом в нуль.
Это означает, что характеристическая кривая устойчивой системы должна при изменении ω от 0 до ∞ пройти последовательно через n квадрантов.
Слайд 50

Основы теории автоматического управления Характеристические кривые (годографы) Михайлова

Основы теории автоматического управления

Характеристические кривые (годографы) Михайлова

Слайд 51

Основы теории автоматического управления Критерий Найквиста Автоматическая система управления устойчива, если

Основы теории автоматического управления

Критерий Найквиста

Автоматическая система управления устойчива, если амплитудно-фазовая

характеристика W(jω) разомкнутого контура не охватывает точку с координатами (– 1; j0).
Эта формулировка справедлива для систем, которые в разомкнутом состоянии устойчивы.

Амплитудно-фазовые характеристики разомкнутого контура (а) и физическая трактовка (б) критерия Найквиста

Слайд 52

Основы теории автоматического управления Логарифмические частотные характеристики статических систем 1 –

Основы теории автоматического управления

Логарифмические частотные характеристики статических систем
1 – устойчивая;
2 –

находящаяся на границе устойчивости;
3 – неустойчивая система
Слайд 53

Основы теории автоматического управления Методы исследования качества переходного процесса Свойства системы,

Основы теории автоматического управления

Методы исследования качества переходного процесса

Свойства системы,

выраженные в количественной форме, называют показателями качества управления.
Точность системы в переходных режимах оценивают при помощи прямых и косвенных показателей.
Прямые показатели определяют по графику переходного процесса, возникающего в системе при ступенчатом внешнем воздействии.
Косвенные показатели качества определяют по распределению корней характеристического уравнения или по частотным характеристикам системы.
Слайд 54

Основы теории автоматического управления Прямые показатели качества процесса регулирования а −

Основы теории автоматического управления

Прямые показатели качества процесса регулирования

а − по каналу

задания; б − по каналу возмущения
Слайд 55

Основы теории автоматического управления Частотные показатели качества

Основы теории автоматического управления

Частотные показатели качества

Слайд 56

Основы теории автоматического управления Корневые показатели качества

Основы теории автоматического управления

Корневые показатели качества

Слайд 57

Основы теории автоматического управления Модели объектов регулирования и методы их получения

Основы теории автоматического управления

Модели объектов регулирования и методы их получения

Совокупность

математических уравнений, отражающих взаимосвязь выходных и входных величин объекта, дополненная ограничениями, накладываемыми на эти величины условиями их физической реализации и безопасной эксплуатации, представляют собой математическую модель (математическое описание) объекта.
В соответствии с физической сущностью процессов, протекающих в объекте, математические модели делятся на детерминированные и стохастические.
Слайд 58

Основы теории автоматического управления Статические характеристики а – линейная; б – нелинейная

Основы теории автоматического управления

Статические характеристики

а – линейная; б – нелинейная

Слайд 59

Основы теории автоматического управления Переходный процесс в объекте первого порядка с самовыравниванием

Основы теории автоматического управления

Переходный процесс в объекте первого порядка с самовыравниванием

Слайд 60

Основы теории автоматического управления Динамика сложных систем регулирования описывается дифференциальными уравнениями

Основы теории автоматического управления

Динамика сложных систем регулирования описывается дифференциальными уравнениями высоких

порядков.
В общем случае:
где т, п, z – положительные целые числа, обычно
n ≥ т и п ≥ z; a0, a1,…an, b0, b1,...bm; c0, c1,…,cz – постоянные коэффициенты, определяемые параметрами системы.
Слайд 61

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами Красноярск, 2008

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами

Красноярск, 2008

Слайд 62

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами Измерение температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами

Измерение температуры
Бесконтактные

методы измерения температуры
Манометрические термометры
Электрические термометры сопротивления и приборы, работающие в комплекте с ними
Термоэлектрические термометры и приборы, работающие вТермоэлектрические термометры и приборы, работающие в Термоэлектрические термометры и приборы, работающие в комплекте с ними
Бесконтактные методы измерения температуры
Виды пирометров
Измерение давления
Измерение расхода, количества жидкостей и газов
Расходомеры переменного перепада давления
Расходомеры постоянного перепада давления
Электромагнитные расходомеры
Слайд 63

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами Калориметрические (тепловые)

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами и процессами

Калориметрические (тепловые) расходомеры
Ультразвуковые

расходомеры
Измерение уровня
Поплавковые уровнемеры
Гидростатические уровнемеры
Ультразвуковые и радиолокационные уровнемеры
Приборы для измерения уровня сыпучих материалов
Измерение химического состава газов и жидкостей
Термомагнитные газоанализаторы
Измерение ионного состава растворов и жидкой фазы пульп
Исполнительные механизмы
Регулирующие органы
Слайд 64

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение температуры В России

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение температуры

В России применяются

две температурных шкалы: абсолютная термодинамическая и международная практическая.
Приборы для измерения температуры можно разделить на две группы:
- контактные (имеет место надежный тепловой контакт чувствительного элемента прибора с объектом измерения);
- бесконтактные (отличаются тем, что чувствительный элемент термометра в процессе измерения не имеет непосредственного соприкосновения с измеряемой средой).
Слайд 65

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Приборы для измерения температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Приборы для измерения температуры контактным

способом

В зависимости от принципа действия приборы для измерения температуры контактным способом подразделяют:
1. Термометры расширения – принцип действия основан на изменении объема жидкости (жидкостные) или линейных размеров твердых тел (биметаллические) при изменении температуры. Предел измерения от минус 190°С до плюс 600 °С.
2. Манометрические термометры – принцип действия основан на изменении давления жидкостей, парожидкостной смеси или газа в замкнутом объеме при изменении температуры. Пределы измерения от минус 150 °С до плюс 600 °С.

Слайд 66

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами 3. Электрические термометры сопротивления

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

3. Электрические термометры сопротивления

основаны на изменении электрического сопротивления проводников или полупроводников при изменении температуры. Пределы измерения от – 200 °С до + 650 °С.
4. Термоэлектрические преобразователи (термопары) основаны на возникновении термоэлектродвижущей силы при нагревании спая разнородных проводников или полупроводников. Диапазон температур от – 200 °С до + 2300 °С.
Слайд 67

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Бесконтактные методы измерения температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Бесконтактные методы измерения температуры

К

бесконтактным приборам относятся пирометры излучения:
1. Пирометры частичного излучения (яркостные, оптические), основанные на изменении интенсивности монохроматического излучения тел в зависимости от температуры. Предел измерений от 800 до 6000 ºС.
2. Радиационные пирометры, основанные на зависимости мощности излучения нагретого тела от его температуры. Предел от 20 до 2000 ºС.
3. Цветовые пирометры, основанные на зависимости отношения интенсивностей излучения на двух длинах волн от температуры тела. Пределы измерения от 200 до 3800 ºС.
Слайд 68

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Манометрические термометры Манометрический термометр с трубчатой пружиной

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Манометрические термометры

Манометрический термометр с трубчатой

пружиной
Слайд 69

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Зависимость давления от температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Зависимость давления от температуры

имеет вид
,
где β =1/273,15 – температурный коэффициент расширения газа;
t0 и t – начальная и конечная температуры; Р0 – давление рабочего вещества при температуре t0.
Слайд 70

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Электрические термометры сопротивления и

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Электрические термометры сопротивления и приборы

для работы c ними

Изготавливают платиновые термометры сопротивления (ТСП) для температур от –200 до +650 0С и медные термометры сопротивления (ТСМ) для температур от –50 до +180 0С.
Полупроводниковые термометры сопротивления, которые называются термисторами или терморезисторами, применяются для измерения температуры в интервале от –90 до +180 0С.
Приборы, работающие в комплекте с термометрами сопротивления:
- уравновешенные мосты,
- неуравновешенные мосты,
- логометры.

Слайд 71

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Спай термопары с температурой

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Спай термопары с температурой

t1 называется горячим или рабочим, а спай с t0 – холодным или свободным.
ТермоЭДС термопары есть функция двух температур:
EAB = f(tl, t0).
Приборы, работающие в комплекте с термопарами:
- магнитоэлектрические милливольтметры;
- автоматические потенциометры.

Термоэлектрические термометры и приборы для работы с ними

Слайд 72

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Электрическая схема термоэлектрического преобразователя (термопара)

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Электрическая схема термоэлектрического преобразователя (термопара)

Слайд 73

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Термоэлектрические преобразователи стандартных градуировок

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Термоэлектрические преобразователи стандартных градуировок

Слайд 74

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом ТХАУ Метран-271, ТСМУ Метран-74

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом

ТХАУ

Метран-271, ТСМУ Метран-74
Слайд 75

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Чувствительный элемент первичного преобразователя

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Чувствительный элемент первичного преобразователя

и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.
Использование термопреобразователей допускается в нейтральных и агрессивных средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.
Слайд 76

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Интеллектуальные преобразователи температуры Метран-281, Метран-286

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Интеллектуальные преобразователи температуры

Метран-281, Метран-286

Слайд 77

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-280 Интеллектуальные преобразователи температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-280

Интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ)

Метран-280: Метран-281, Метран-286 предназначены для точных измерений температуры нейтральных, а также агрессивных сред по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.
Управление ИПТ осуществляется дистанционно, при этом обеспечивается настройка датчика:
- выбор его основных параметров;
- перенастройка диапазонов измерений;
- запрос информации о самом ИПТ (типе, модели, серийном номере, максимальном и минимальном диапазонах измерений, фактическом диапазоне измерений).
Слайд 78

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-280 В Метран-280 реализовано

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-280

В Метран-280 реализовано три

единицы измерения температуры:
- градусы Цельсия, ºС;
- градусы Кельвина, К;
градусы Фаренгейта, F.
Диапазон измеряемых температур от 0 до 1000 ºC.
Конструктивно Метран-280 состоит из термозонда и электронного модуля, встроенного в корпус соединительной головки. В качестве первичного термопреобразователя используются чувствительные элементы из термопарного кабеля КТМС (ХА) или резистивные чувствительные элементы из платиновой проволоки.
Слайд 79

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами При обнаружении неисправности в

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

При обнаружении неисправности в

режиме самодиагностики выходной сигнал устанавливается в состояние, соответствующее нижнему (Iвых ≤ 3,77 мА) сигналу тревоги.
В Метран-280 реализован режим защиты настроек датчика от несанкционированного доступа.
Слайд 80

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Термометры цифровые малогабаритные ТЦМ 9210

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Термометры цифровые малогабаритные

ТЦМ 9210

Слайд 81

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Термометры ТЦМ 9210 Термометры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Термометры ТЦМ 9210

Термометры ТЦМ 9210

предлагаются для замены жидкостных стеклянных термометров (ртутных и др.). ТЦМ 9210 обеспечивают четкую индикацию температуры в условиях слабой освещенности.
Термометры цифровые малогабаритные
ТЦМ–9210 предназначены для измерений температуры сыпучих, жидких и газообразных сред посредством погружения термопреобразователей в среду (погружные измерения) или для контактных измерений температуры поверхностей (поверхностные измерения) с представлением измеряемой температуры на цифровом табло электронного блока.
Слайд 82

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Термометры применяются при научных

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Термометры применяются при научных

исследованиях, в технологических процессах в горнодобывающей, нефтяной, деревоперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности.
Диапазон измеряемых температур от –50 до +1800 ºC.
Термометры состоят из термопреобразователя (ТТЦ), электронного блока и сетевого блока питания.
ТТЦ состоит из чувствительного элемента (ЧЭ) с защитной оболочкой, внутренних соединительных проводов и внешних выводов, позволяющих осуществить подключение к электронному блоку термометра.
Слайд 83

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами В качестве ЧЭ в

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

В качестве ЧЭ в

ТТЦ термометров используются термопреобразователи сопротивления Pt100, преобразователи термоэлектрические ТХА(К).
Электронный блок предназначен для преобразования сигнала, поступающего с выхода ТТЦ в сигнал измерительной информации, который высвечивается на цифровом табло.
Слайд 84

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Бесконтактные методы измерения температуры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Бесконтактные методы измерения температуры

Основные законы

теплового излучения
Участок спектра в интервале длин волн 0,02–0,4 мкм соответствует ультрафиолетовому излучению, участок 0,4–0,76 мкм – видимому, участок 0,76–400 мкм – инфракрасному излучению.
Интегральное излучение (полное излучение) – это суммарное излучение, испускаемое телом во всем спектре длин волн.
Монохроматическим (спектральным) называется излучение определенной длины волны.
Слайд 85

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Зависимость интенсивности монохроматического излучения

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами


Зависимость интенсивности монохроматического

излучения Iλ0 абсолютно черного тела от температуры описывается уравнением Планка:
,
где λ – длина волны, м; T – температура, К;
C1 и C2 – постоянные Планка, C1=3,7413⋅10–6 Вт⋅м2;
C2=1,438⋅10–2 м⋅К.
При температуре до 3000 К формула Планка может быть с достаточной точностью (погрешность не более 1 %) заменена формулой Вина.

Уравнение Планка

Слайд 86

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Формула Вина Интеграл от

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Формула Вина


Интеграл от интенсивности

излучения по всем длинам волн дает плотность интегрального излучения Е0, которая называется полной мощностью излучения (закон Стефана – Больцмана):
,
где С0 = 5,67 Вт/(м2К4) – коэффициент излучения абсолютно черного тела.
Слайд 87

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Яркостной температурой реального тела

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Яркостной температурой реального тела

Тя называют температуру, при которой интенсивность спектрального излучения абсолютно черного тела равна интенсивности спектрального излучения реального тела при истинной температуре Т.
Соотношение между температурами Т и Тя записывается в следующем виде:
.
Слайд 88

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Температура реального тела, измеряемая

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Температура реального тела, измеряемая

радиационными пирометрами называется радиационной Тр. При этой температуре полная мощность излучения абсолютно черного тела равна полной мощности излучения реального тела при истинной температуре Т.
Закон Стефана – Больцмана:
.
Слайд 89

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Температура, измеряемая пирометрами спектрального

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Температура, измеряемая пирометрами спектрального

отношения, называется цветовой.
Цветовая температура Тц связана с истинной температурой Т соотношением, которое легко выводиться из уравнения Вина:
где ελ1, ελ2 – монохроматические степени черноты тела для длин волн λ1 и λ2.
Слайд 90

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Виды пирометров Переносные пирометры ST20/30Pro, ST60/80ProPlus

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Виды пирометров

Переносные пирометры ST20/30Pro, ST60/80ProPlus

Слайд 91

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Быстродействующие, компактные и легкие

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Быстродействующие, компактные и легкие

пирометры пистолетного типа обеспечивают бесконтактные точные измерения температуры малых, вредных, опасных и труднодоступных объектов, просты и удобны в эксплуатации.
Диапазон измеряемых температур от –32 до +760 ºC.
Погрешность в диапазоне от –32 до +26 ºC.
Прицел: лазерный.
Спектральная чувствительность: 7–18 мкм.
Время отклика: 500 мс.
Индикатор: ЖК-дисплей с подсветкой и разрешением; 0,1 ºC ST60Pro.
Температура окружающей среды: 0–50 0C.
Слайд 92

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Переносные пирометры Raynger 3i

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Переносные пирометры

Raynger 3i

Слайд 93

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Raynger 3i Raynger 3i

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Raynger 3i

Raynger 3i –

серия бесконтактных инфракрасных термометров пистолетного типа с точным визированием, имеющих широкие диапазоны измерений, различные оптические и спектральные характеристики, большое разнообразие функции, что позволяет выбрать пирометр в соответствии с его назначением:
- 2М и 1М (высокотемпературные модели) – для литейного и металлургического производства: в процессах рафинирования, литья и обработки чугуна, стали и других металлов, для химического и нефтехимического производства;
- LT, LR (низкотемпературные модели) – для контроля температуры при производстве бумаги, резины, асфальта, кровельного материала.
Слайд 94

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Raynger 3i В пирометрах

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Raynger 3i

В пирометрах серии

Raynger 3i предусмотрено:
- память на 100 измерений;
- сигнализация верхнего и нижнего пределов измерений;
- микропроцессорная обработка сигналов;
- выход на компьютер, самописец, портативный принтер;
- компенсация отраженной энергии фона.
Для модели LT, LR диапазон измеряемых температур от –30 до +1200 ºC, спектральная чувствительность 8–14 мкм.
Для модели 2M диапазон измеряемых температур от 200 до 1800 ºC, спектральная чувствительность 1,53–1,74 мкм.
Слайд 95

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Универсальная система измерения температуры THERMALERT GP

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Универсальная система измерения температуры

THERMALERT GP

Слайд 96

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Thermalert GP Thermalert GP

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Thermalert GP

Thermalert GP –

универсальная система для непрерывного измерения температуры, в состав которой входит компактный недорогой монитор и инфракрасный датчик GPR и GPM.
При необходимости монитор оснащается релейным модулем для сигнализации по двум точкам, а также обеспечивает питание датчика.
Инфракрасные датчики необходимы в таких областях, где контактное измерение температуры повредит поверхность, например, пластиковой пленки, или загрязнит продукт, а также для измерения температуры двигающихся или труднодоступных объектов.
Слайд 97

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Thermalert GP В пирометрах

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Thermalert GP

В пирометрах серии

Thermalert GP:
- параметры монитора и датчика устанавливаются с клавиатуры монитора;
- обеспечена обработка результатов измерений: фиксация пиковых значений, вычисление средней температуры, компенсация температуры окружающей среды;
- предусмотрена стандартная или фокусная оптика;
- диапазоны сигнализации устанавливаются оператором;
- имеется возможность работы монитора GP с другими инфракрасными пирометрами фирмы Raytek, например, Thermalert Cl и Thermalert TX.
Диапазон измеряемых температур от –18 до +538 º0C.
Слайд 98

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Бесконтактные инфракрасные датчики THERMALERT TX

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Бесконтактные инфракрасные датчики

THERMALERT TX

Слайд 99

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Thermalert ТХ Стационарные бесконтактные

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Thermalert ТХ

Стационарные бесконтактные инфракрасные

датчики серии Thermalert ТХ предназначены для бесконтактного измерения температуры труднодоступных объектов и подключаются по двухпроводной линии связи к монитору, например, Thermalert GP.
Для модели LT диапазон измеряемых температур от –18 до +500 ºC, спектральная чувствительность 8–14 мкм.
Для модели LTO диапазон измеряемых температур от 0 до 500 ºC, спектральная чувствительность
8–14 мкм.
Для модели MT диапазон измеряемых температур от 200 до 1000 ºC, спектральная чувствительность
3,9 мкм.
Слайд 100

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Одноцветные пирометры Marathon MA

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Одноцветные пирометры

Marathon MA

Слайд 101

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Пирометры спектрального отношения Marathon MR1S

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Пирометры спектрального отношения

Marathon MR1S

Слайд 102

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Marathon MR1S Стационарные инфракрасные

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Marathon MR1S

Стационарные инфракрасные пирометры

спектрального отношения серии Marathon MR1S используют двухцветный метод измерения для получения высокой точности при работе с высокими температурами. Пирометры MR1S имеют улучшенную электронно-оптическую систему, "интеллектуальную" электронику, которые размещаются в прочном, компактном корпусе.
Эти пирометры – идеальное решение при измерении температуры в загазованных, задымленных зонах, движущихся объектов или очень маленьких объектов, поэтому находят применение в различных отраслях промышленности: плавке руды, выплавке и обработке металлов, нагреве в печах различных типов, в том числе индукционных, выращивании кристаллов и др.
Слайд 103

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Marathon MR1S В пирометрах

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Marathon MR1S

В пирометрах данной

серии предусмотрено:
- одно - или двухцветный режим измерения;
- изменяемое фокусное расстояние;
- высокоскоростной процессор;
- программное обеспечение для "полевой " калибровки и диагностики;
- уникальное предупреждение о 'грязной' линзе;
программное обеспечение Marathon DataTemp.
Для модели MRA1SA диапазон измеряемых температур от 600 до 1400 ºC.
Для модели MRA1SС диапазон измеряемых температур от 1000 до 3000 ºC.
Слайд 104

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Оптоволоконные пирометры спектрального отношения Marathon FibreOptic

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Оптоволоконные пирометры спектрального отношения

Marathon FibreOptic

Слайд 105

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Marathon FR1 Стационарные пирометры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Marathon FR1

Стационарные пирометры серии

Marathon FR1 используют технологию инфракрасного спектрального отношения, что обеспечивает высочайшую точность измерений в диапазоне
от 500 до 2500 0С.
Пирометры позволяют измерять объекты, находящиеся в опасных и агрессивных зонах,
и особенно применяются там, где невозможно использовать другие инфракрасные датчики.
Они способны точно измерять температуру труднодоступных объектов, находящихся при высокой температуре окружающей среды, загрязненной атмосфере или сильных электромагнитных полях.
Слайд 106

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Инфракрасные измерительные датчики и

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Инфракрасные измерительные датчики и

оптоволоконная сборка выдерживают температуру окружающей среды до 200 0С. Для предотвращения скопления конденсата на линзах и их загрязнения может быть использована система воздухоочистки линз.
Слайд 107

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Коммуникатор Метран - 650

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Коммуникатор

Метран - 650

Слайд 108

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Коммуникатор Коммуникатор не является

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Коммуникатор

Коммуникатор не является средством

измерений.
Коммуникатор Метран-650 – портативное устройство, предназначенное для считывания информации, удаленной настройки и конфигурирования интеллектуальных полевых приборов (датчиков давления Метран-100, датчиков температуры Метран-280 и т. п.), поддерживающих HART-протокол.
Коммуникатор состоит из следующих частей:
- микропроцессор;
- HART модем с выходным и входным буферами;
- жидкокристаллический индикатор;
- клавиатура;
- зарядное устройство;
- автономный источник питания;
- стабилизаторы напряжения.
Слайд 109

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами


Слайд 110

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Основной частью коммуникатора является

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Основной частью коммуникатора является

микропроцессор, который:
- обрабатывает принятую от интеллектуальных датчиков информацию;
- управляет режимами работы всех остальных составных частей;
- следит за состоянием автономного источника питания.
Слайд 111

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами HARТ-модем Метран-681

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

HARТ-модем

Метран-681

Слайд 112

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами HART-модем Метран-681 предназначен для

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

HART-модем Метран-681 предназначен для

согласования (связи) персонального компьютера или системных средств АСУТП с интеллектуальными датчиками давления Метран-100, интеллектуальными преобразователями температуры Метран-280 и другими устройствами, поддерживающими HART-протокол.
Высокая надежность передачи данных.
Совместное использование с программой
Н-Master или с любым другим сертифицированным программным обеспечением (AMS, Visual Instrument).
Слайд 113

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение давления Различают следующие

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение давления

Различают следующие виды

давления:
- атмосферное (барометрическое), т. е. давление воздушного столба земной атмосферы;
- избыточное (манометрическое), т. е. превышение давления над атмосферным;
абсолютное (полное), т. е. сумма атмосферного и избыточного давления.
Если абсолютное давление меньше атмосферного, то избыточное давление становится отрицательным. В этом случае говорят о разрежении или вакууме.
Слайд 114

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами По виду измеряемого давления

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

По виду измеряемого давления приборы

подразделяют:

Манометры – для измерения избыточного и абсолютного давления.
Барометры – для измерения атмосферного давления.
Вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения).
Мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума (разрежения).
Напоромеры (микроманометры) – приборы для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа).
Тягомеры (микроманометры) – приборы для измерения малых разрежений (с верхним пределом измерения не более 40кПа).
Тягонапоромеры (микроманометры) – приборы для измерения малых давлений и разрежений (с диапазоном измерений от –20 до +20 кП).
8. Дифференциальные манометры – приборы для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды.

Слайд 115

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схемы U-образного манометра (а) и чашечного манометра (б)

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схемы U-образного манометра (а) и

чашечного манометра (б)
Слайд 116

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Дифманометр типа «кольцевые весы»

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Дифманометр типа «кольцевые весы»

Слайд 117

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Манометр с одновитковой трубчатой пружиной


Слайд 118

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Коррозионностойкие датчики давления МЕТРАН-49

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Коррозионностойкие датчики давления

МЕТРАН-49

Слайд 119

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измеряемые среды Измеряемые среды

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измеряемые среды

Измеряемые среды –

агрессивные среды с высоким содержанием сероводорода, нефтепродукты, сырая нефть и другие, по отношению к которым материалы датчика, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими.
Основная погрешность измерений до ±0,15% от диапазона.
Слайд 120

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-49 Коррозионностойкие интеллектуальные датчики

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-49

Коррозионностойкие интеллектуальные датчики давления

Метран-49 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования, управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование в унифицированный аналоговый токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART.
Слайд 121

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчики давления 3051S

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчики давления 3051S

Слайд 122

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами 3051S Super Module Датчики

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

3051S Super Module

Датчики давления

3051S Super Module (супер модуль) – новейшая разработка XXI века, с минимальными дополнительными погрешностями, вызванными влияниями изменения температуры окружающей среды и статического давления. Используются для высокоточных технологических процессов и коммерческого учета дорогостоящих продуктов.
Верхние границы диапазонов измерений от –13,8
до +68,9 МПа.
Температура окружающей среды: от –40 до +85 ºС.
Температура измеряемой среды: от –40 до +149 ºС.
Слайд 123

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчики давления 1151

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчики давления 1151

Слайд 124

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчики давления 1151 Измеряемая

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчики давления 1151

Измеряемая среда:

газ, жидкости (в т.ч. агрессивные), пар.
Диапазоны верхних пределов измерений, кПа:
- абсолютное давление 6,22–6895;
- избыточное давление 0,18–41369;
- перепад давлений 0,18–895;
гидростатическое давление (уровень) 6,2–689,5.
Предел допускаемой основной приведенной
погрешности ±0,075 %.
Слайд 125

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчики давления 1151 Высокоточные

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчики давления 1151

Высокоточные интеллектуальные

датчики давления серии 1151 обыкновенного и взрывозащищенного исполнений предназначены для точных измерений абсолютного, избыточного давлений, разности давлений газов, паров (в т.ч. насыщенных), жидкостей, уровня жидкостей (в т.ч. нагретых, химически активных) и дистанционной передачи выходных сигналов в системы автоматического контроля, регулирования и управления технологических процессов.
Слайд 126

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчик давления МЕТРАН-55-ДМП 331

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчик давления МЕТРАН-55-ДМП 331

Слайд 127

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчик давления МЕТРАН-55-ДМП 331

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчик давления МЕТРАН-55-ДМП 331

Измеряемые

среды: жидкость, пар, газ.
Диапазон измеряемых давлений: минимальный –
0–4 кПа (избыточное), 0–10 кПа – абсолютное, максимальный – 0–4 МПа.
Погрешность измерений: ±0,25 %; ±0,3 %; ±0,5 %ВПИ.
Температура измеряемой среды:
от –40 до +125 0C.
Температура окружающей среды :
от 0 до +50 0C (ВПИ до 40 кПа);
от 0 до +70 0C (ВПИ > 40 кПа).
дополнительно:
от –20 до +50 0C;
от –40 до +70 0C.
Слайд 128

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-55-ДМП 331 Метран-55-ДМП 331

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-55-ДМП 331

Метран-55-ДМП 331 –

универсальный датчик давления для различных отраслей промышленности, пропорционально преобразующий абсолютное или избыточное давление рабочей среды в электрический сигнал.
Достоинства:
- прочная и надёжная конструкция для тяжелых условий эксплуатации;
- корпус датчика изготовлен из нержавеющей
стали;
- различные варианты электрических и механических соединений;
- коррозионно-стойкий металлический корпус
для полевых условий.
Слайд 129

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Слайд 130

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Измеряемые

среды: жидкость, пар, газ.
Диапазон измеряемых давлений:
минимальный – 0–4 кПа (0,4 м вод.ст.);
максимальный – 0–1 МПа (100 м вод.ст.).
Выходной сигнал: 4–20 мА.
Погрешность измерений: ±0,35 %ВПИ.
Температура измеряемой среды:
от –25 до +125 0C.
Температура окружающей среды :
от –25 до +85 0C.
Слайд 131

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Датчик давления МЕТРАН-55-ЛМК 351

Метран-55-ЛМК

351 – датчик давления с емкостным керамическим сенсором. Предназначен для измерения уровня или избыточного давления различных сред, в том числе вязких, пастообразных или сильно загрязненных.
Отличительной особенностью керамического датчика является его устойчивость к воздействию агрессивных сред.
Слайд 132

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Многофункциональный датчик давления Метран-55-ДС

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Многофункциональный датчик давления Метран-55-ДС

Слайд 133

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-55-ДС Измеряемые среды: жидкость,

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-55-ДС

Измеряемые среды: жидкость, пар,

газ.
Диапазон измеряемых давлений: минимальный –
0–4 кПа (избыточное), 0–10 кПа (абсолютное), максимальный – 0–60 МПа.
Погрешность измерений: ±0,35 %ВПИ (стандартно) (ВПИ > 40 кПа).
Выходные сигналы: 4–20 мА, 0–10 В.
Температура измеряемой среды: от –25 до +125 ºC.
Температура окружающей среды:
от 0 до 50 ºC (ВПИ до 40 кПа);
от 0 до 70 ºC (ВПИ > 40 кПа).
Слайд 134

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Метран-55-ДС Многофункциональный датчик давления

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Метран-55-ДС

Многофункциональный датчик давления Метран-55-ДС

200 предназначен для работы во всех типах сред, неагрессивных к нержавеющей стали, и представляет собой удачное сочетание нескольких устройств:
- прецизионный датчик давления;
- программируемый переключатель давления с релейным выходом;
- цифровой дисплей.
Слайд 135

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение расхода, количества жидкостей

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение расхода, количества жидкостей и

газов

Расход вещества – это количество вещества, проходящее в единицу времени через сечение трубопровода, канала и т.п.
Количество вещества – это суммарный объем или масса вещества, хранящаяся в каких-либо емкостях или выданные потребителю за любой произвольный интервал времени.
Приборы, измеряющие расход, называют расходомерами. Количество вещества измеряется при помощи счетчиков и весов.

Слайд 136

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами В соответствии с применяемыми

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

В соответствии с применяемыми

методами измерений измерительные приборы подразделяют на следующие группы:
расходомеры переменного перепада давления
расходомеры постоянного перепада давления
вихревые, расходомеры электромагнитные
ультразвуковые
калориметрические
дозирующие устройства
Слайд 137

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Расходомеры переменного перепада давления

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Расходомеры переменного перепада давления

Стандартные сужающие

устройства:
а – диафрагма; б – сопло; в – сопло Вентури
Слайд 138

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Для практического использования применяют

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Для практического использования применяют

следующие уравнения для определения объемного Q и массового расхода Qm:
,
,
где ε – поправочный множитель, учитывающий изменение плотности среды; а – коэффициент расхода, безразмерная величина, определяемая экспериментально, показывает, во сколько раз действительный расход отличается от теоретического; d – диаметр сужающего отверстия, м; ρ – плотность жидкости, кг/м3; Δр – перепад давления, создаваемый сужающим устройством, Па.
Слайд 139

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Расходомер перепада давлений

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Расходомер перепада давлений

Слайд 140

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Расходомер перепада давлений Нормализованные

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Расходомер перепада давлений

Нормализованные сужающие

устройства могут применяться в трубопроводах диаметром не менее 50 мм при значениях модуля т, равного квадрату отношений площадей проходных сечений сужающего устройства и трубопровода:
.
Для диафрагм m=0,5–0,7,
для сопл m=0,05–0,65,
для сопл Вентури m=0,05–0,6.
Слайд 141

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Расходомеры постоянного перепада давления Схемы расходомеров обтекания

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Расходомеры постоянного перепада давления

Схемы

расходомеров обтекания
Слайд 142

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Объемный расход вещества можно

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Объемный расход вещества можно

подсчитать по формуле
,
где Sп – площадь верхней торцевой поверхности поплавка;
Sk – площадь сечения конической трубки в положении равновесия поплавка (его верхней торцевой поверхности);
ρ – плотность измеряемой среды;
Δр – перепад давления;
С – коэффициент, зависящий от размеров и конструкции ротаметра.
Слайд 143

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Электромагнитные расходомеры Схема преобразователей

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Электромагнитные расходомеры

Схема преобразователей электромагнитных

расходомеров
а – с внешним магнитом; б – с внутренним магнитом
Слайд 144

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Калориметрические (тепловые) расходомеры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Калориметрические (тепловые) расходомеры

Слайд 145

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами qt = k·Qm⋅Cp⋅Δt ,

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами


qt = k·Qm⋅Cp⋅Δt

,
где qt – количество теплоты, отдаваемой нагревателем газу;
k – поправочный коэффициент на неравномерность распределения температуры по сечению трубы;
Qm – массовый расход газа;
Δt – разность температур нагреваемой среды до и после нагревателя;
Cp – удельная теплоемкость газа при температуре t = (t1+t2)/2.
Из равенства приведённого выше следует:
Qm = qt/k⋅Cp⋅Δt.

Уравнение теплового баланса

Слайд 146

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Ультразвуковые расходомеры Схемы ультразвуковых

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Ультразвуковые расходомеры

Схемы ультразвуковых преобразователей

расходомеров
а – одноканального;
б – с отражателями; в – двухканального
Слайд 147

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Устройство турбинных преобразователей расхода

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Устройство турбинных преобразователей расхода


а

– четырехлопастная турбина
б – турбина одноструйных водосчетчиков
Слайд 148

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схема автоматического контроля и стабилизации расхода

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схема автоматического контроля и стабилизации

расхода
Слайд 149

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение уровня Уровнем называют

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение уровня

Уровнем называют

высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой – жидкостью или сыпучим материалом.
Технические средства для измерения уровня называются уровнемерами. Приборы, предназначенные для сигнализации предельных значений уровня рабочей среды, называются сигнализаторами уровня.
В производственной практике для измерения уровня применяются указательные стекла, поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиоизотопные уровнемеры.
Слайд 150

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схема уровнемера с визуальным отсчетом

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схема уровнемера с визуальным отсчетом

Слайд 151

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Поплавковые уровнемеры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Поплавковые уровнемеры

Слайд 152

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Приборы для измерения уровня

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Приборы для измерения уровня

Схема

измерения уровня гидростатическим уровнемером

Схема пьезометрического уровнемера

Слайд 153

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Гидростатические уровнемеры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Гидростатические уровнемеры

Слайд 154

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схемы емкостных преобразователей (датчиков) уровнемеров

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схемы емкостных преобразователей (датчиков) уровнемеров


Слайд 155

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Ультразвуковые и радиолокационные уровнемеры

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Ультразвуковые и радиолокационные уровнемеры

Слайд 156

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схема лотового уровнемера сыпучих материалов

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схема лотового уровнемера сыпучих материалов

Слайд 157

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение химического состава газов и жидкостей Схема термохимического газоанализатора

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение химического состава газов и

жидкостей

Схема термохимического газоанализатора

Слайд 158

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Принципиальная схема термомагнитного газоанализатора

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Принципиальная схема термомагнитного газоанализатора

Слайд 159

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Измерение ионного состава растворов

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Измерение ионного состава растворов и

жидкой фазы пульп

Схема электродной системы рН-метра
выносным вспомогательным электродом

Слайд 160

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Исполнительные механизмы Схемы включения электрических исполнительных механизмов

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Исполнительные механизмы

Схемы включения
электрических

исполнительных механизмов
Слайд 161

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схемы мембранного и поршневого исполнительных механизмов

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схемы мембранного и поршневого исполнительных

механизмов
Слайд 162

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Схемы регулирующих органов

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Схемы регулирующих органов

Слайд 163

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами Интегральные клапанные блоки

Элементы и системы автоматического управления металлургическими агрегатами

Интегральные клапанные блоки

Слайд 164

Элементы проектирования систем автоматизации Красноярск, 2008

Элементы проектирования систем автоматизации

Красноярск, 2008

Слайд 165

Элементы проектирования систем автоматизации Цели, задачи и стадии проектирования Функциональные схемы автоматизации

Элементы проектирования систем автоматизации

Цели, задачи и стадии проектирования
Функциональные схемы автоматизации

Слайд 166

Цели, задачи и стадии проектирования Основные разделы технического задания Условия эксплуатации

Цели, задачи и стадии проектирования

Основные разделы технического задания
Условия эксплуатации системы управления.
Эксплуатационно-технические

характеристики системы управления.
Объем выполняемых разработчиком работ.
Технические требования к системе управления.
Требования к художественно-конструкторскому оформлению системы.
Требования к патентной защищенности СУ.
Требования к заказчику по обеспечению разработки, внедрения и эксплуатации системы управления.
Слайд 167

Элементы проектирования систем автоматизации Цели, задачи и стадии проектирования

Элементы проектирования систем автоматизации

Цели, задачи и стадии проектирования

Слайд 168

Элементы проектирования систем автоматизации

Элементы проектирования систем автоматизации

Слайд 169

Элементы проектирования систем автоматизации Принцип построения условного обозначения прибора

Элементы проектирования систем автоматизации

Принцип построения условного обозначения прибора

Слайд 170

Элементы проектирования систем автоматизации Перечень элементов по ГОСТ 2.701

Элементы проектирования систем автоматизации

Перечень элементов по ГОСТ 2.701

Слайд 171

Элементы проектирования систем автоматизации Функциональная схема автоматизации нагревательной печи

Элементы проектирования систем автоматизации

Функциональная схема автоматизации нагревательной печи

Слайд 172

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Красноярск, 2008

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Красноярск, 2008

Слайд 173

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Автоматизированные системы управления технологическими процессами Иерархия

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Иерархия управления


Разновидности АСУ ТП
Состав АСУ ТП. Основные компоненты
Принципы построения распределенных систем контроля и управления
Слайд 174

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Иерархический принцип управления Иерархический принцип управления

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Иерархический принцип управления

Иерархический принцип управления заключается

в многоступенчатой организации процесса, где каждая ступень управления имеет свои объекты и цели.
Иерархичность системы, ее многоуровневость обуславливаются сложностью систем управления.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) вырабатывают и реализуют управляющие воздействия на технологическом объекте управления в соответствии с принятым критерием управления.
Слайд 175

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Разновидности АСУ ТП АСУ ТП, функционирующие

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Разновидности АСУ ТП

АСУ ТП, функционирующие без вычислительного

комплекса.
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим информационные функции.
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим управляющие функции в режиме "советчика".
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим функции центрального управляющего устройства (супервизорное управление).
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим функции непосредственного (прямого) цифрового управления.
Слайд 176

Автоматизированные системы управления технологическими процессами АСУ ТП с вычислительным комплексом

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

АСУ ТП с вычислительным комплексом

Слайд 177

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Состав АСУ ТП. Основные компоненты Упрощенная

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Состав АСУ ТП. Основные компоненты

Упрощенная схема взаимодействия

основных компонентов АСУ ТП
Слайд 178

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Принципы построения распределенных систем контроля и

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Принципы построения распределенных систем контроля и управления

1

– сетевой адаптер (устройство сопряжения);
2 – узел коммутации

Звездообразная структура локальной вычислительной сети микроЭВМ

Слайд 179

Автоматизированные системы управления технологическими процессами Кольцевая структура локальной вычислительной сети микроЭВМ 1 – сетевой адаптер

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Кольцевая структура локальной вычислительной сети микроЭВМ

1 –

сетевой адаптер
Слайд 180

Автоматизированные системы управления предприятием Красноярск, 2008

Автоматизированные системы управления предприятием

Красноярск, 2008

Слайд 181

Автоматизированные системы управления предприятием Автоматизированные системы управления предприятием Типы АСУ, их

Автоматизированные системы управления предприятием

Автоматизированные системы управления предприятием

Типы АСУ, их назначение,

цели и функции
Состав АСУП
Современные тенденции в построении АСУП
Слайд 182

Автоматизированные системы управления предприятием Типы АСУ, их назначение, цели и функции

Автоматизированные системы управления предприятием

Типы АСУ, их назначение, цели и функции

Различают

два основных типа АСУ:
автоматизированные системы организационно-экономического или административного управления (АСУП);
автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).
К АСУП относятся различные отраслевые, территориальные АСУ, АСУ производственными объединениями, предприятиями и др.
На практике часто приходится иметь дело с системами, где комбинируются функции, характерные как для АСУП, так и для АСУ ТП.
Слайд 183

Автоматизированные системы управления предприятием Состав АСУП

Автоматизированные системы управления предприятием

Состав АСУП