Выбор измерительных преобразователей

Измерительные преобразователи (ИП) выбираются по следующим показателям:

– требуемая точность измерения параметра;

– характеристики измеряемой среды;

– допускаемые инерционность измерения для ИП температуры и временная дискретность выдачи результатов измерения для экспресс–анализаторов;

– область применения и рекомендации производителя;

– стоимость ИП.

Основной принцип выбора ИП – точность измерительного средства должна быть достаточно высокой по сравнению с требуемой точностью измерения параметра, а трудоемкость измерения и стоимость ИП должны быть возможно более низкими.

Все измеряемые параметры технологического процесса необходимо внести в таблицу (табл. 1).

 

Таблица 1. Параметры контроля и управления процессом

Наименование параметра	Единица измерения параметра	Диапазон изменения значения параметра хmin – xmax	Место измерения	Характеристика среды	Требованиек абсолютной погрешности ∆	Требование к относительной погрешности δ, %

 

Выбираем ИП по диапазону измерения. Рабочее значение параметра или возможный диапазон изменения параметра (x_max - x_min) должны находиться в третьей четверти или во второй трети диапазона измерения ИП, поскольку в этих диапазонах измерения характеристика ИП близка к линейной.

Итак, диапазон измерения ИП – х_N.

Если дана требуемая абсолютная погрешность измерения ∆, то определяем относительную приведенную погрешность γ для выбранного диапазона измерения ИП, %:

. (15)

Выбираем такой ИП, у которого максимальная относительная приведенная погрешность (класс точности) не превышает рассчитанную по выражению (15).

Если дана требуемая относительная погрешность измерения δ, %, то ИП выбираем следующим образом.

Известно, что:

. (16)

где Х – измеренное значение параметра;

∆ - абсолютная погрешность измерения.

Согласно табл. 1, параметр может изменяться от x_min до x_max. Поэтому для обеспечения более высокой точности измерения по сравнению с требуемой определяем из выражения (16) абсолютную погрешность ∆, полагая, что х = x_min:

. (17)

Подставив выражение (17) в выражение (15), получаем значение относительной приведенной погрешности γ, %, для выбранного диапазона измерения ИП:

. (18)

В этом случае также выбираем ИП с диапазоном измерения X_N и с максимальной относительной приведенной погрешностью (классом точности), не превышающей γ, рассчитанной по выражению (18).

Наиболее распространенные классы точности ИП – 0,5; 0,25.

Выбор измерительных преобразователей по другим показателям для различных параметров теплотехнологических процессов следующий.

Для измерения температуры от 0-180 °С рекомендуются термопреобразователи сопротивления медные с выходным аналоговым сигналом 4–20 мА и цифровым выходом RS–485. Тепловая инерционность 8-30 с.

Для температуры от 0-500 °С рекомендуются термопреобразователи сопротивления платиновые с выходами 4–20 мА и RS–485. Тепловая инерционность 40 с.

Для измерения расхода жидких средрекомендуются следующие ИП:

– электромагнитные для электролитов, давление среды до 2,5 МПа, температура среды 5÷150 °С, скорость движения среды в трубопроводе 0,15–12 м/с, условный диаметр трубопровода D _у = 32–200 мм, среда - невзрывоопасная, в том числе пульпы с мелкодисперными твердыми частицами (волокнистые суспензии);

– ультразвуковые в трубопроводе, D _у=10-4200 мм, температура среды −10÷+180 С, давление среды до 2,5 МПа, среда – нефть, нефтепродукты, масла;

– пьезорезистивные ИП перепада давлений в комплекте с диафрагмами, D _у=50-1200 мм, давление среды 0,6-4 МПа, среда – насыщенный и перегретый пар.

Для измерения концентрации компонентов смеси рекомендуются следующие ИП:

– микроволновые бесконтактные для диапазона 0-50 %, температура среды 5-50 0С, D _у=20-300 мм, давление среды ≤1 МПа, точность ±0,01-±0,02 % концентрации;

– работающие на принципе «обтекания» для диапазона 0,7-16 %, температура среды ≤ 60 0С, скорость среды 0,5 ÷ 8 м⁄с, D у = 80 ÷ 125 мм,

– роторные для диапазона 1-16 %, скорость среды 0-5 м/с, точность 0,005 ÷ 0,003 % концентрации;

– инфракрасные для диапазонов 0,01-3,5 %; 0,01-7 %; 0,01-12 %;

– оптические для диапазона 0,01-16 %.

Для измерения влажности материаловрекомендуются следующие ИП:

– микроволновые для диапазона 4-12 % с коррекцией по температуре окружающего воздуха и массе 1 м²;

– инфракрасные для диапазона 0-50 %.