Датчики и приборы для измерения уровня жидкости 3 страница

Схема датчика рассматриваемого типа показана на рис. 50. Датчик имеет поплавковую камеру 2, выполненную из немагнитной стали. Камера соединяется с резервуаром, уровень жидкости в котором контролируется. Снаружи поплавковой камеры расположены две катушки /, имеющие коническую форму. Внутри нее находится, сферический поплавок 3 из магнитной стали, который перемещается в зависимости от уровня жидкости в камере. Перемещение поплавка приводит к изменению индуктивностей L\ и La катушек. Благодаря пружинным кольцам 4 поплавок не может выйти из зоны катушек. Коническая форма катушек позволяет получить линейный закон изменения их индуктивностей при перемещениях поплавка

. Рассмотренный датчик представляет собой реверсивный индуктивный преобразователь. Индуктивные поплавковые датчики нашли применение в автоматических системах измерения и поддержания уровня жидких хладагентов судовых холодильных установок. Диапазон измерения уровня жидкости равен 0,4 метра.

Что представляет собой поплавковое реле ПРУ-5М?

Принцип работы реле основан на получении сигнала небаланса моста переменного тока при изменении индуктивного сопротивления катушек

датчика, включенных в плечи моста преобразователя 4 (рис. 51). Индуктивное сопротив­ление катушек изменяется сферическим сердечником-поплавком 3, свободно перемещающимся вместе с уровнем жидкости в поплавковой камере датчика, которая может быть отключена от резервуара / с помощью клапана 2. Поплавковая камера по принципу сообщающихся сосудов соединяется с резервуаром /, в котором контролируется уровень жидкости. Состояние контакта выходного реле зависит от положе­ния уровня контролируемой жидкости.

Во всех случаях, когда контролируемая жидкость находится выше верхнего уровня срабатывания, выходное реле включено, если же жидкость опускается ниже нижнего уровня срабатывания, выходное реле выключено. Если уровень жидкости находится между верхним и нижним уровнями срабатывания, то выходное реле может быть включено или выключено. Это зависит от положения предшествующего уровня контролируемой жидкости.

Периодически через 5 тыс. ч эксплуатации (или 2 раза в год) рекомендуется производить следующие работы: снаружи осматривать реле уровня; проверять сопротивление изоляции; заменять поплавок и прокладку в контр фланцах (при необходимости);

чистить поплавковую камеру датчика; проверять состояние контактов выходного реле (при необходимости—зачищать), деталей (качество поверхностей и зазоров), обеспечивающих взрывобезопасность, отсутствие забоин и царапин на взрывозащитных поверхностях, заземление, крепление крышки, уплотнение ввода кабеля; зазоры между контактами колодки, выводами преобразователя 4 и усилителя 5.

Какие характеристики полупроводниковых реле типа ПРУ?

Наряду с механическими и электромеханическими реле в судовых установках применяют полупроводниковые и электронные реле.

Ряд полупроводниковых реле типа ПРУ используют в качестве сигнализаторов уровня, которые имеют следующие характеристики:

погрешность срабатывания + 15 мм, потребляемую мощность 5 Вт, массу 3—12 кг, температуру контролируемой среды —70—180 °С.

Как действует система индикации уровня СУМ-21?

Система индикации СУМ-21 предназначена для измерения уровня в

грузовых танках судна и емкостях на берегу, в которых могут быть помещены такие жидкости, как сырая нефть, нефтепродукты, вода и другие, радиолокационным методом. С помощью СУМ-21 данные показываются на стрелочном приборе и передаются на другие блоки. Систему можно устанавливать на палубе, поэтому ее техническое обслуживание не вызывает трудностей.

Система индикации уровня СУМ-21 не должна иметь контакта с измеряемым веществом. Ультразвуковой метод дает ограниченную точность, потому что скорость звука меняется в зависимости от температуры среды и смеси газов в среде. Для оптического метода требуется прозрачная среда, что не всегда можно обеспечить. Радиолокационный метод не зависит от температуры, состава, давления среды. Отражение происходит на самой поверхности независимо от состава жидкости и плотности.

Из каких компонентов состоит система СУМ-21?

Система СУМ-21 состоит из 38 датчиков и центрального устройства. Датчики монтируются на фланце крышки танка и соединяются с центральным устройством кабелем. Каждый датчик подсоединен своим кабелем. Электроника датчиков собирается в заменяемых прочных кассетах. В датчике радиолокационный передатчик направляет луч на поверхность жидкости, от которой он отражается и улавливается системой. Расстояние измеряется методом частотно-модулированной непрерывной волны, который часто используется в радиолокаторе. Радиолокационный передатчик дает выходной сигнал с постоянной амплитудой, но переменной частотой.

В микроЭВМ вычисляется частное между двумя импульсными частотами. Далее оно пересчитывается на незаполненный объем танка,

и результат представляется цифрами и в аналоговом виде. Шкалы показывающего прибора имеют деление 1 м в диапазоне 0—30 м или 0,1 м в диапазоне 0—3 м. Максимальная погрешность составляет ±(5 + H/2000) мм, где Н — расстояние антенна — поверхность жидкости, мм. Скорость измерения на стоянке 50 раз/мин, во время шторма на море она снижается.

Как используется свойство электропроводимости жидкости для измерения уровня?

Свойство электропроводимости жидкости используется только в сигнализаторах предельных значении уровня. Ограниченная область применения объясняется тем, что в судовых условиях трудно избежать загрязнения зонда, что значительно изменяет сопротивление между чувствительным элементом и стенкой резервуара.

Применяются ли емкостные датчики для измерения уровня?

Емкостные датчики нашли широкое распространение для измерения уровня жидкости в танках. Датчик может иметь один или два электрода, в последнем случае роль одного электрода играет стенка танка. Второй электрод должен быть изолирован от токопроводящей жидкости. Принцип действия датчика основан на изменении емкости пластинчатого конденсатора в зависимости от расстояния (в данном случае уровня) между электродами.

Как действует схема измерения уровня, в которой используется свойство электропроводимости жидкости?

Для измерения уровня используется мостиковая схема (рис. 52). В генераторе частоты / вторичная обмотка трансформатора, разделенная на две симметричные части, образует одну ветвь моста.

Во второй ветви находится конденсатор Си измерительного зонда 3 и нормальный Сн конденсатор. Последний подбирается так, чтобы его емкость равнялась емкости конденсатора зонда,

В схему включен блок питания 2. По мере увеличения уровня в танке напряжение в диагонали моста будет возрастать пропорционально уровню. В случае, если уровень должен измеряться непрерывно, зонд располагают по всей высоте танка. Для сигнализации предельных значений зонды располагаются горизонтально на заданных уровнях. Напряжение датчика зависит от диэлектрических свойств материала, поэтому данный зонд следует применять только для одной жидкости. В танках, где сорт жидкости может меняться, для каждой жидкости предусматривают свой зонд.

Часто ли применяют датчики уровня с радиоактивными изотопами?

Датчики с радиоактивными изотопами (^-излучение) применяют редко, так как они дороги и при работе с ними необходимы средства защиты. Принцип действия датчиковоснован на поглощенииизлученияв зависимости от толщины слоя.

Датчики с лотом (поплавком), имеющим моторный привод, дают очень точное измерение, но наличие многих подвижных частей может снизить эту точность.

Каковы параметры сигнализатора уровня жидких диэлектрических сред типа СУС-16?

Параметры сигнализатора уровня типа СУС-10 следующие: температура контролируемой среды от —100 до +100°С при давлении 4 МПа; длина погружаемой части первичного преобразователя 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,0 м;

потребляемая мощность не более 15 В-А; диэлектрическая проницаемость (относительная) контролируемой среды 2.

Глава четвертая СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ

11. Назначение системы централизованного контроля «Шипка-М»

Что представляет собой система «Шипка-М»?

Система «Шипка-М» —этоунифицированная система централизованного автоматического контроля технических средств судов. Предназначена она для установки на судах с различными типами главной энергетической установки.

Выпускается несколько модификаций системы.

Система удовлетворяет требованиям Правил классификации и постройки морских судов Регистра, предъявляемым к средствам и системам автоматизации, устанавливаемым на судах неограниченного района плавания со знаком автоматизации А1 и А2 в символе класса.

В каких условиях работает система?

Система надежно работает, обеспечивая выполнение всех режимов работы, при: температуре от 0 до +40°С для аппаратуры, размещенной в центральном посту управления; при —10 до +45°С для аппаратуры, размещенной в других помещениях судна;

относительной влажности 95 ± ±3 %, при температуре +40± ±2°С;

длительных наклонах до 45°С в любом направлении;

качке бортовой до 45° и килевой до 10° от вертикали с периодом 7—19 с;

длительных кренах до 15° и дифферентах до 10°;

воздействии электрических и магнитных полей напряженностью в постоянном магнитном поле до 400 А/м, в переменном магнитном поле до 80 А/м с частотой 50 и 400 Гц;

смене однотипных субблоков, блоков, контейнеров и приборов;

отклонениях параметров питающей сети от номинальных значений в соответствии с табл. 8.

Система должна сохранять свою работоспособность после того, как она находилась в среде при температуре до —50°С (предельная пониженная температура).

Таблица 8

Параметр	Длительное отклонение,		Кратковременное отклонение
	%		Значение, %		Время, сек.
Напряжение сети, В	+6 -10		+15 -30		1,5
	±5		±10
Частота сети, Гц	+30		—		---
Напряжение аккумуляторной батареи 24 В	—10		---		---

Система устойчива к воздействию на нее вибрационных нагрузок в диапазоне частот 5—60 Гц с ускорением 5 м/с² и ударов ускорением 30 м/с² при частоте 40—80 ударов в минуту.

Ресурс системы до заводского ремонта 25 тыс. ч, срок службы системы 20 лет. Среднее время обслуживания одной неисправности, замены отказавшего блока (субблока) и приведения системы в рабочее состояние не превышает 15 мин при наличии подготовленных запасных частей.

Какие операции реализуются системой?

Система во время работы выполняет следующие операции: сигнализацию расшифровывающую (обобщенная и адресная), измерение в цифровой форме, контроль температуры выпускных газов, регистрацию выбегов, контроль состояния вахтенного.

Какими основными техническими данными характеризуется система?

Система «Шипка-М» имеет функции расшифровывающей аварийно-предупредительной световой и звуковой (критической и некритической) сигнализации в ЦПУ при отклонении от заданного значения параметров, контролируемой температуры выпускаемых газов, отсутствии вахтенного в ЦПУ, в течение 40 мин с выдачей соответствующих сигналов.

Система имеет следующие технические данные:

Число помещении (в том числе иМО), охватываемыхобобщенной аварийно-предупредительнойсветовой извуковой сигнализацией .... до 14

Число каналов адресной сигнализации в ЦПУи МО

по группам параметров и техническим средствам до……….. 20 Основная погрешность каналов сигнализации с аналоговыми датчиками без учета датчиков, %.... ±1,5

Цифровое измерение по вызову параметров:

число одновременно вызываемых параметров …………... до 4

период обновления информации, с....……………………. до 2,5

основная погрешность (без учета датчиков), %. ………. ±1 Число регистрируемых фактов отклонения от установленного значения и возвращения в норму параметров ……………………………. до 168 Питание системы: однофазная сеть переменного тока:

напряжение, В.............. 220

частота, Гц............... 400

12. Система централизованного контроля АЛСИ

Что представляет собой система АЛСИ-1?

Система аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1(ALSY-1) шведской фирмы «Юнгнер инструмент» была установлена на судах типа «Новомиргород», построенных по заказу Союза в Финляндии.

Основная часть системы содержит датчики дискретного действия (с контактными устройствами). Кроме того, к системе АЛСИ-1 подключены датчики аналогового действия — термометры сопротивления, термопары, аналоговые датчики давления и пр. Аналоговая часть системы производит измерения текущих значений контролируемых параметров, а при достижении этими параметрами установленных предельных значений вырабатывает дискретные сигналы, которые поступают в основную часть системы сигнализации и производяттакое же действие,что и сигналы от датчиков с контактными устройствами.

Система аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1 имеет в своем составе пишущую машинку «Кинцле», которая печатает выбеги всех контролируемых параметров. Записываются:

год, месяц, число, часы, минуты и условный номер контролируемого параметра. Если запись вызвана выбегом данного параметра за пределы рабочего диапазона, печатание производится красным цветом. Если же запись вызвана восстановлением нормального рабочего значения контролируемого параметра, она печатается черным цветом. В системе аварий­но-предупредительной сигнализации АЛСИ-1 использованы интегральные схемы нескольких типов.

Каково назначение основного канала сигнализации?

Назначением основного канала сигнализации является: восприятие аварийно-предупредительного сигнала по контролируемому параметру непосредственно от датчика дискретного действия или от соответствующего канала аналоговой приставки; «запоминание» аварийно-предупредительного сигнала;

управление работой сигнальной лампы на пульте сигнализации в ЦПУ; выработка импульсов для группирования аварийно-предупредительных сигналов; выполнение подготовительных операций по регистрации выбегов контролируемых параметров.

Как конструктивно выполнены основные каналы сигнализации?

Конструктивно основные каналы сигнализации смонтированы на печатных электронных картах типа UAL (рис. 53). Каждая карта несет в себе 10 каналов сигнализации. Каждый канал состоит из трех транзисторов, шести логических элементов НЕ-И, резисторов, конденсаторов и диодов.

Одна интегральная схема содержит четыре логических элемента НЕ-И, так что в каждом канале сигнализации используются «полторы» интегральной схемы. Кроме того, на карте UAL имеются два элемента НЕ-И, общие для всех десяти каналов карты (интегральная схема Q9). Итого на одной карте UAL установлено 16 интегральных схем.

Принципиальная схема одного основного канала сигнализации системы АЛСИ-1 приведенана рис. 53.

Для конкретности был взят первый канал карты UAL. Другие каналы отличаются иной нумерацией компонентов и выводов. На рис. 53 /— 13 — номера входов и выходов интегральных схем; К. — кодовые номера параметров; N — номера выходных выводов.

Как работает канал при отсутствии неисправности?

При отсутствии неисправности контакт датчика D закрыт. Транзистор Т 1 открыт, а транзистор Т2 заперт. Нулевое напряжение с коллектора транзистора 77 поступает на входы 10 и 12 интегральной схемы Q2, вырабатывая на ее соответствующих выходах 8 ч II сигналы логические «I». Сигнал логическая «I» с выхода 11 интегральной схемы Q2 передается по двум каналам.

Как работает схема при появлении неисправности?

При появлении неисправности контакт датчика D открывается. После небольшой выдержки времени, в течение которой происходит разряд конденсатора С], транзистор Т] запирается. На его коллекторе появляется сигнал логическая «I», который поступает на входы 10 и 13 интегральной схемы Q2. Происходят следующие действия.

В определенный момент времени, когда на вывод К карты UAL подается сигнал логическая «/», оба входа 9 и 10 логического элемента НЕ-И получают единичные сигналы. Так, на выходе 8 этого элемента появляется сигнал логический «О», подаваемый на вход / интегральной схемы Q9. В результате вырабатывается командный импульс на включение пишущей машинки, регистрирующей появление неисправности.

Каковы особенности системы АЛСИ-8?

Система АЛСИ-8 состоит из модулей, каждый из которых имеет по восемь каналов. Каждый канал, в свою очередь, состоит из отдельной электронной карты. Все карты устанавливаются в кассеты.

Особенности системы: возможность показания температур и давлений на индикаторе; расчет изменения в течение длительного периода и формирование сигнала перед тем, как произойдет существенное отклонение перфорирование величины измерения на телетайпной ленте для передачи информации на берег.

Как регистрируются выбеги параметров?

В системе АЛСИ-1 предусмотрены контуры регистрации выбегов параметров. Выходы этих контуров подаются на пишущую машинку, которая и регистрирует их на бумажной ленте. Записываются: год, месяц, число, время (часы и минуты) и условный номер параметра, по которому достигнуто установленное предельное значение. Печатание происходит в двух случаях: при выходе параметра за пределы рабочего диапазона — красным цветом; при возвращении параметра в пределы рабочего диапазона — черным.

В качестве пишущей машинки используется цифровая пишущая машинка «Кинцле». Последняя, кроме системы аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1, применяется также и в других автоматических системах, установленных на судах: в даталоггерах «Дата цент» в реверсографах фирмы «Хонейвелл» на судах типов «Дмитрий Овцын» и «Алиот». Пишущая машинка «Кинцле» широко распространена на наших судах.

Что представляет собой пишущая машинка «Кинцле»?

Пишущая машинка «Кинцле» состоит из следующих основных частей:

электрического двигателя, предназначенного для привода всех движущихся частей машинки. Движение от двигателя передается через муфту и редуктор. Частота вращения двигателя автоматически регулируется регулятором

цифровых дисков, на которых выгравированы печатаемые знаки. В стандартном исполнении – это десять цифр (от 0 до 9). Однако по специальному заказу вместо цифр могут быть выгравированы буквы или различные знаки (плюс, минус, звездочка и т.д.);

главной кулачной шайбой, которая передает движение цифровым дискам через систему рычагов и тяг;

запирающих магнитов, по одному магниту для каждого цифрового диска. При подаче питания на запирающий магнит дальнейшее проворачивание данного цифрового диска блокируется. Тем самым осуществляется «набор» того сочетания печатаемых знаков, которое должно быть отпечатано на бумажной ленте;

валика машинки, к которому роликами прижата бумажная лента для отпечатывания данных. Печатается одновременно вся строка, для чего все цифровые диски кратковременно прижимаются к валику.

После печатания валик тотчас поворачивается на один (4,25 мм) или на два интервала (8,5 мм) в зависимости от установки;

Механизма подачи красящей ленты. Этот механизм аналогичен механизму обычной пишущей машинки. На судах используется двухцветная красящая лента (черно-красная), в связи, с чем машинки «Кинцле» оборудуются также механизмом изменения цвета ленты;

Шагового переключателя с контактными кольцами, выполненными на печатной плате.

Как осуществляется управление машинкой «Кинцле»?

Контуры управления пишущей машинкой «Кинцле» в системе АЛСИ-1 собраны на трех электронных печатных картах.

Функции контуровуправления ее заключаются:

в обегании контролируемых точек с выявлением их состояния, имеется или отсутствует неисправность в каждой из т

очек. По окончании одного цикла обегания тотчас начинается следующий цикл и так далее в течение всего времени работы системы сигнализации;

в сравнении результатов данного цикла обегания с предшествующим циклом. Тем самым выявляются изменение различных контролируемых параметров, появление или исчезновение неисправностей;

при появлении и исчезновении неисправностей вырабатывается командный импульс на печатание, подаваемый на машинку «Кинцле». Одновременно подается импульс, определяющий цвет записи. При появлении неисправности запись ведется красным цветом, а при исчезновении — черным;

в формировании ответа на опросные импульсы машинки «Кинцле» в процессе печатания. Ответ вырабатывается в виде кода, изображающего трехзначный номер контролируемых точек, где возникла или исчезла неисправность.

Как происходит обегание контролируемых точек?

Осциллятор вырабатывает периодические импульсы. Эти импульсы поступают на вход цепочки, состоящей из трех декадных счетчиков: единиц, десяток и сотен. Результаты счета импульсов выдаются счетчиками в бинарно-десятичном коде. Далее следует преобразование в десятичный код, и полученная цепочка обегающих импульсов подается в строгой последовательности на каждый из основных каналов сигнализации. При подаче обегающего импульса определяется состояние канала: имеется или отсутствует неисправность. Результаты этого опроса поступают для дальнейшей обработки. Продолжительность одного цикла работы элементов ДА-НЕТ интегральной схемы равна продолжительности четырех импульсов.

Та б л и ца 9.

Неисправность	Причины	Устранение неисправности
Приборы не реагируют, и сигнальные лампы не включаются при вращении переключателей	Дефект в цепи питания	Проверить все входящие напряжения. Контроль эталонного напряжения +5 В имеется, поэтому эти напряжения отсутствуют в UAL (см. рис. 53)
Приборы не реагируют, но сигнальные лампы включаются	Дефект в цепи питания (отсутствует напряжение 15 В) Дефект в кабелях в приборе	Проверить, есть ли выходное напряжение на выводах в шкафу. Если есть, то проследить за прохождением сигнала. Проверить с помощью последовательно включаемого (серийного) сопротивления (10 кОм) и батареи напряжением 1,5 В
Одна или несколько ламп не горят	Дефектные лампы. Отсутствует напряжение питания 24 В	Сменить, проверить кабели от переключателя до лампы, а также прочие соединения 24 В
Одна или несколько точек дают большую погреш­ность в показаниях или вообще не дают показаний при «адресовании» измеряемого значения	Дефект в датчике или его точке присоединения Дефект в карте USB > в кабелях	Проверить состояние соединения датчика. Если это термодатчик, то проверить его сопротивление. Выходной сигнал от датчика давления измеряется универсальным измерительным прибором. Проверить, имеется ли на выходе модулированный сигнал. Если его нет — сменить карту-контур, настроить ее. Проверить на выводах модулированный сигнал
Одна или несколько точек дают большую погрешность в показаниях или вообще не дают показании при «адресовании» предельного значе­ния тревоги	Дефект в кабелях Отсутствуют условия «адресования»	Проверить наличие модулированного сигнала на выводах. Проверить, имеется ли напряжение 15 В между переключателями

Одна или несколько точек не показывают состояния тревоги при измеряемом значении выше максимального или ниже минимального для по­дачи сигнала тревоги	Неправильно запрограммирован переключатель «максимум/минимум»	Сравнить с указаниями материалов по программированию
Система приходит в состояние тревоги, хотя по показаниям приборов ее предельное значение и не достигнуто	Неправильно запрограммирована схема Дефект в кабелях	Сравнить с указаниями материалов по программированию Измерить, имеется ли напряжение +24 В на выходе сигналов тревоги и просле­дить его по кабелям до ко­лодки АЛСИ

В течение одного цикла значение сигнала на каждом выходе изменяется дважды: половину цикла—логическая «I» и половину цикла — логический «О». Следовательно, на выходах элементов ДА-НЕТ имеет место прямоугольное изменение напряжения с частотой, в 4 раза меньшей частоты импульсов. Если частота импульсов ДА-НЕТ равна 200 кГц, то частота импульсов на выходе элементов составляет 50 кГц. Амплитуда импульсов +5 В. Импульсы на выходе из второго элемента сдвинуты по отношению к выходным импульсам первого элемента на время одного импульса (рис. 54).

Какие неисправности могут быть в системе АЛСИ и как их устранить?

Для обеспечения безупречной и эффективной работы системы каждая из ее составных частей тщательно настроена и отрегулирована на заводе-изготовителе. Поэтому смена их всегда сопряжена с риском потери точности вследствие небольших отклонений в параметрах отдельных компонентов. При выполнении какой-либо замены или подстройки, в том числе и при смене карты-контура на запасную, рекомендуется соблюдать условия, приведенные в табл. 9 (см. рис. 53).

13. Система централизованного контроля КМ-1

Каковы технические возможности системы КМ-1?

Система централизованного контроля (сигнализационное контрольное устройство) типа КМ-1 измеряет, аналоговые величины и осуществляет тревожную сигнализацию. К системе могут быть подключены: контактные датчики (с разомкнутыми контактами); платиновые реостатные датчики типа Р<!00, служащие для измерения температуры; терморезисторные датчики типа Т802, служащие для измерения температуры; термопары типа NiGr/Ni вместе с усилителями типа GA-3, служащие для измерения температуры; манометрические датчики типа GT-1 (см. рис. 7); датчики разницы давлений типа GT-2.

В типовой комплектации системы имеется магнитно-электрический измеритель для измерения аналоговых величин. Дополнительно к оборудованию может поставляться цифровой измеритель, с помощью которого можно выполнять измерения одновременно с магнитно-электрическим измерителем. Цифровой измеритель может соединяться с датчиками разных типов в требуемой комбинации.

Как конструктивно выполнено сигнализационное контрольное устройство?

Сигнализационное контрольное устройство может иметь одну или более кассет. Каждая кассета заключает в себе определенное количество контактных элементов (пакетов), в том числе измерительный прибор и каналовый пакет. Размеры передней стенки платы, мм: измерительный прибор — высота 96, ширина 119; остальные платы—высота 24, ширина 119; толщина передней стенки 2.

Плата вместе с элементами покрыта защитным лаком, который устойчив к коррозии. Размеры, мм, главных четырех типов плат (рис. 55) следующие: