- •Глава 2 общие сведения об измерениях и приборах
- •§ 1. Понятие об измерениях
- •§ 2. Физические величины и их единицы
- •§ 3. Погрешность результата измерения и источники ее появления
- •§ 4. Классификация средств измерении
- •§ 5. Погрешности средств измерений и классы точности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
- •§ 1. Принципы построения
- •§ 2. Характеристика ветвей гсп
- •§ 3. Преобразователи с унифицированными сигналами
- •Контрольные вопросы
- •Системы дистанционных измерении
- •§ 1. Назначение и классификация методов дистанционной передачи
- •§ 2. Электрические системы и преобразователи с естественными сигналами
- •§ 3. Вторичные приборы электрических и пневматических систем дистанционных измерений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 измерение давлении и разрежении
- •§ 1. Основные определения и классификация приборов
- •§ 2. Деформационные манометры
- •§ 3. Электрические манометры
- •§ 4. Скважинные манометры
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 измерение температур
- •§ 1. Температурная шкала
- •§ 2. Термометры манометрические
- •§ 3. Электрические термометры сопротивления
- •§ 4. Измерение средней температуры нефти и нефтепродуктов в резервуарах
- •§ 5. Измерение температуры в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 измерение расхода жидкости, пара и газа
- •§ 1. Определение и классификация методов измерения
- •§ 2. Объемные расходомеры
- •§ 3. Расходомеры переменного перепада давления
- •§ 4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •§ 5. Расходомеры переменного уровня
- •§ 6. Тахометрические расходомеры
- •§ 7. Вибрационный массовый расходомер
- •§ 8. Электромагнитные расходомеры
- •§ 9. Измерение расхода в скважине
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 измерение уровня жидкостей в емкостях и скважинах
- •§ 1. Назначение и классификация приборов
- •§ 2. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •§ 3. Пьезометрические уровнемеры
- •§ 4. Измерение уровня жидкости в скважинах
- •Акустический метод измерения уровня в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 измерение физических свойств веществ и примесей
- •§ 1. Измерение плотности
- •§ 2. Измерение вязкости
- •§ 3. Анализаторы содержания воды в нефти
- •§ 4. Анализаторы содержания солей в нефти
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 контроль процессов бурения скважин
- •§ 1. Параметры контроля процессов бурения скважин
- •§ 2. Автономные измерительные установки. Измерение осевой нагрузки на забой
- •Измерение крутящего момента
- •§ 3. Системы наземного контроля процесса бурения
- •Преобразователи
- •§ 4. Каналы связи дистанционного контроля глубинных параметров бурения
- •§ 5. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с электрическим каналом связи
- •§ 6. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с гидравлическим каналом связи. Индикатор осевой нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Часть вторая системы автоматического регулирования и средства автоматизации
- •Глава 11
- •Основные понятия теории автоматического регулирования
- •§ 1. Система автоматического управления
- •§2. Обратные связи
- •§ 3. Разомкнутые и замкнутые сау
- •§ 4. Принцип действия системы автоматического регулирования
- •§ 5. Классификация систем автоматического регулирования
- •§ 6. Требования, предъявляемые к cap
- •§ 7. Понятие статической характеристики
- •§ 8. Понятие динамических характеристик
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 расчет систем автоматического регулирования
- •§ 1. Типовые динамические звенья
- •§ 2. Способы соединения звеньев
- •§3 Понятия устойчивости системы
- •§ 4. Критерии устойчивости
- •§ 5. Оценка качества процесса автоматического регулирования
- •§ 6. Свойства объектов автоматического регулирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 общие сведения об автоматических регуляторах
- •§ 1. Классификация автоматических регуляторов
- •§ 2. Математические модели регуляторов
- •§ 3. Регуляторы прямого действия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14 пневматические регуляторы
- •§ 1. Основные особенности пневматических регуляторов
- •§ 2. Унифицированная система элементов промышленной пневмоавтоматики (усэппа)
- •§ 3. Основные регулирующие устройства и вторичные приборы системы старт
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15 исполнительные устройства
- •§ 1. Общая характеристика и классификация
- •Исполнительных устройств
- •§ 2. Регулирующие органы
- •§ 3. Исполнительные механизмы
- •§ 4. Основные характеристики и расчет исполнительных устройств
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16 построение функциональных систем автоматизации технологических процессов
- •§ 1. Состав технической документации по автоматизации технологического процесса
- •§ 2. Условные обозначения средств автоматизации по конструктивному принципу
- •§ 3. Условные обозначения средств автоматизации по функциональному признаку приборов и устройств
- •§ 4. Функциональные схемы автоматизации
- •Глава 17
- •§ 1.Теоретические основы автоматического
- •§ 2. Фрикционные и гидравлические устройства подачи долота
- •§ 3. Электромашинные устройства подачи долота
- •§ 4. Забойные устройства подачи долота
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18 автоматизация добычи и промыслового сбора нефти и нефтяного газа
- •§ 1 Характерные особенности нефтедобывающих предприятии и основные принципы их автоматизации
- •§ 2. Типовая технологическая схема автоматизированного нефтедобывающего предприятия
- •§ 3. Автоматизация нефтяных скважин
- •§ 4. Автоматизированные групповые измерительные установки
- •§ 5. Автоматизированные сепарационные установки
- •§ 6. Автоматизированные блочные дожимные насосные станции
- •Глава 19 автоматизация подготовки и откачки товарной нефти
- •§ 1.Характеристика технологического процесса и задачи автоматизации
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки подготовки нефти
- •§ 3. Автоматическое измерение массы товарной нефти
- •§ 4. Автоматизация нефтеперекачивающих насосных станций
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20 автоматизация объектов поддержания пластовых давлении
- •§ 1. Характеристика системы поддержания пластовых давлений (ппд)
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки для очистки сточных вод и автоматизация водозаборных скважин
- •§ 3. Автоматизированные блочные кустовые насосные станции
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21 автоматизация добычи и промысловой подготовки газа
- •§ 1. Характеристика газовых и газоконденсатных промыслов как объектов автоматизации
- •§ 2. Автоматическое управление добычей промысла
- •§ 3. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа
- •§ 4. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22 основные элементы и узлы комплекса технических средств асу тп
- •§ 1. Назначение и общие принципы организации асу тп
- •§ 2. Основные элементы систем телемеханики и вычислительной техники
- •§ 3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23 основы вычислительной техники
- •§ 1. Общие сведения об эвм
- •§ 2. Принципы построения и области применения цвм
- •§ 3. Процессоры
- •§ 4. Запоминающие устройства
- •§ 5. Устройства ввода-вывода
- •§ 6. Порядок решения задачи на цвм
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24 телемеханизация технологических процессов добычи нефти и газа
- •§ 1. Понятие об агрегатной системе телемеханической техники
- •§ 2. Телемеханизация нефтедобывающих предприятий
- •§ 3. Телемеханизация газодобывающих предприятий
- •§ 4. Микропроцессоры и некоторые перспективы их применения в нефтяной и газовой промышленности
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
§ 2. Характеристика ветвей гсп
Как указывалось, в зависимости от рода используемой вспомогательной энергии устройства образуют соответствующие ветви ГСП - электрическую, пневматическую и гидравлическую.
Электрическая ветвь представляет собой ряд приборов и средств автоматизации, в которых в качестве внешней энергии используется электрическая, а энергетическим носителем информации является электрический сигнал. Такая ветвь наиболее универсальна, обладает высокой чувствительностью, точностью, быстродействием и дальностью связи.
Пневматическая ветвь представляет собой ряд приборов и устройств (датчики, преобразователи, позиционеры, регулирующие устройства, исполнительные механизмы), в которых в качестве источника внешней энергии используется сжатый воздух, а энергетическим носителем информации является пневматический сигнал. Эта ветвь характеризуется безопасностью в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах.
В приборах и устройствах гидравлической ветви источником внешней энергии, а также энергетическим носителем информации являются гидравлические сигналы, создаваемые минеральными маслами (веретенное, турбинное, трансформаторное и др.) и водой.
Гидравлические приборы позволяют получить точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях.
По характеру выходных сигналов различают аналоговые и дискретные устройства. В электрических аналоговых устройствах в качестве несущего информацию параметра непрерывного сигнала используют значения силы тока или напряжения, а также частоты ил» фазы (при переменном токе); в дискретных — число импульсов ила их сочетаний с различными признаками (код).
Практически в автоматизированных системах используют комбинированные устройства (электропневматические, электрогидравлические, пневмогидравлические). Поэтому приведенное понятие-«ветвь» имеет несколько условный, классификационный характер. Связь электрических, пневматических, гидравлических приборов осуществляется с помощью преобразователей сигналов.
Унифицированные параметры входных и выходных сигналов приведены ниже.
§ 3. Преобразователи с унифицированными сигналами
Для преобразования измерительной информации в унифицированный сигнал в ГСП применяют преобразователи, работающие на принципе силовой компенсации.
Н
Таким образом, сила постоянного тока на выходе преобразователя пропорциональна усилию Р, а следовательно, и значению измеряемой физической величины. Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сухаря 3. Установка начального значения выходного сигнала преобразователя осуществляется пружиной 4 корректора нуля.
П
где l—длина струны; ρ—плотность материалы струны; σ—напряжение, создаваемое в струне силой Р.
Возникающая в струне, колеблющейся в поле постоянного магнита, эдс усиливается в блоке 6. Выходной сигнал частотой 1500— 2500 Гц с выхода усилителя передается вторичному прибору. Настройка датчика на заданный диапазон измерения осуществляется изменением места закрепления рычага 2 в опоре 5 и корректором 3.
Электрические частотно-силовые датчики и преобразователи ГСП предназначены для работы в комплекте с цифровыми приборами, машинами цифрового контроля и управления (МЦКУ) и управляющими вычислительными машинами (УВМ) с использованием средств ввода информации.
П
При этом давление в пневмосистеме 7 увеличивается и воздейвует на сильфон обратной связи 8. Усилие обратной связи через рычаг 9 передается рычагу 2, вследствие чего положение заслонки относительно сопла и давление на выходе пневмолиний в процессе измерения в каждый данный момент соответствуют значению измеряемой физической величины. Пределы изменения выходного сигнала 20—100 кПа.
Преобразователь настраивают на заданный диапазон измерения изменением передаточного отношения рычажной системы, что осуществляется перемещением сухаря 3. Точная установка начального значения у выходного сигнала преобразователя выполняется пружиной 4 корректора нуля.
Рассмотренные преобразователи предусмотрены для работы с чувствительными элементами для измерения давления, разности давлений, вакуума, температуры, расхода и других физических величин.
Для связи между ветвями ГСП используются преобразователи сигналов. Эти преобразователи используются для создания единой системы приборов и устройств, входящих в различные ветви ГСП (электрическую аналоговую и дискретную, пневматическую и гидравлическую).
Для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в пропорциональный унифицированный пневматический сигнал применяется электропневматический преобразователь ЭПП-63, схема которого изображена на рис. 3.4.
Унифицированный сигнал постоянного тока поступает в обмотки катушки 2, закрепленной на рычаге 3, и создает при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита втягивающее усилие. При этом заслонка 9 приближается к соплу 8, и давление в камере Мк пневмоусилителя увеличивается. Дифференциальная мембрана 7 откроет доступ воздуха из камеры Пк в камеру Вк и к сильфону обратной связи 6, который, действуя на рычаг 3 через рычаг 5 и тягу 4, осуществляет силовую компенсацию. Таким образом осуществляется пневмосиловая компенсация, и изменение давления воздуха на выходе пневмоусилителя всегда будет пропорционально изменению тока на входе электропневмопреобразователя.
Пневмоэлектрические преобразователи предназначены для непрерывного линейного преобразования унифицированного пневматического сигнала в пропорциональный унифицированный электрический сигнал постоянного или переменного тока.
В схеме прямого преобразования (рис. 3.5,а) чувствительный элемент / воспринимает давление сжатого воздуха и преобразует его в механическое перемещение, а последнее элементом 2, в свою очередь,—в электрический сигнал.
Схема устройства пневмоэлектрического преобразователя прямого преобразования типа ППЭ-6 показана на рис. 3.6,а. Пневмосигнал, поступая в корпус 6, действует на сильфон /, в котором установлена пружина 5. К дну сильфона крепится шток, на другом конце которого закреплен сердечник 3, расположенный в полости катушек дифференциального трансформаторного преобразователя, имеющего обмотку питания 2 и вторичную обмотку 4. Изменение давления на входе ППЭ-6 приводит к сжатию сильфона и перемещению сердечника. Вследствие этого на выходе вторичной катушки будет пропорционально изменяться напряжение.
В схеме пневмоэлектрического преобразователя с электросиловой компенсацией (рис. 3.6,6) унифицированный пневмосигнал, действуя на пружину 1, создает усилие, которое через тягу 2 действует на рычажный механизм 3 преобразователя и уравновешивается усилием магнитоэлектрического устройства обратной связи. Изменение пневмосигнала приводит к перемещению индикаторной пластины 6 относительно индукционной катушки, индуктивность которой L1 входит в колебательный контур высокочастотного генератора. При этом изменяется выходное напряжение генератора, которое через конденсатор С1 подается на диод D1, где выпрямляется, а затем усиливается двухкаскадным полупроводниковым усилителем, собранным на транзисторах Т2 и Т1. Выходной сигнал, поступающий в линию связи, используется для создания усилия обратной связи. Выходной ток, проходя по виткам катушки L2, укрепленной на рычаге 3, создает магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем постоянного магнита 7, а также компенсационное усилие. Таким образом, выходной ток пропорционален величине пневмосигнала, поступающего на вход преобразователя. Для настройки преобразователя предусмотрен регулировочный винт 5 с пружиной 4.
Электрогидравлические преобразователи предназначены для преобразования унифицированного сигнала электрического тока в соответствующий гидравлический сигнал.
Входным сигналом является электрический ток, поступающий на электрогидравлический управляющий элемент и преобразующийся в механическое перемещение — вход гидравлического усилителя. К выходу последнего может быть присоединен гидравлический двигатель. На выходе электрогидравлического преобразователя получают сигнал в виде давления или расхода рабочей жидкости.
В качестве управляющих элементов применяют электрические включающие элементы (реле, микровыключатель). В качестве усилителей используют золотниковое устройство или струйную трубку в сочетании с поршневым сервоприводом.
Электрогидравлические преобразователи применяют преимущественно в электрогидравлических исполнительных механизмах.
Для преобразования электрических аналоговых унифицированных сигналов в дискретные или дискретных сигналов в аналоговые применяют соответствующие преобразователи сигналов электрических величин.