Книга посвящена вопросам выполнения технических расчетов в процессе проектирования и эксплуатации приборов контроля и регулирования технологических процессов.
Помимо специфичных расчетов контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации в книге рассматриваются также расчеты общетехнического назначения, необходимые для вышеуказанных основных расчетов.
В книге помещен справочный материал и приведены примеры расчетов, что придает ей практический характер. Книга рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников, занимающихся вопросами автоматизации технологических процессов.
Табл. G6. Илл. 181. Библ. 23 назв. Прил. 1
ПРЕДИСЛОВИЕ.
В последние годы в различных отраслях народного хозяйства находят все большее применение современные средства автоматизации производственных процессов, позволяющие увеличить производительность труда и повысить культуру производства.
Одним из основных критериев оценки целесообразности производимых затрат на автоматизацию того или иного процесса является показатель технико-экономической эффективности внедрения средств автоматики. При этом величина показателя эффективности во многом зависит от правильности принятых при проектировании решений и, в частности, от правильности произведенных расчетов.
Отсутствие обобщенного материала по расчетам измерительной техники и автоматики затрудняет проведение этих расчетов, что часто вынуждает принимать решения по аналогии или по интуиции.
Помимо того, эксплуатационные условия измерительных приборов и средств автоматики могут отличаться от проектных, что требует проведения дополнительных корректирующих расчетов.
Авторы поставили перед собой задачу написать справочную книгу по расчетам измерительных и регулирующих приборов, которая в какой-то степени заполнила бы пробел в издаваемой технической литературе. В книге представлен материал, который еще не был широко опубликован в печати.
В первой главе помещены общетехнические сведения и расчетные формулы, являющиеся справочным материалом, необходимым при пользовании книгой, что исключает надобность обращаться к другим справочным источникам.
В последующих главах приводятся формулы и расчеты по при-и средствам автоматизации, позволяющие установить физй-
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................ 3
Глава I Общетехнические понятия и определения........... 5
1. Единицы измерения .................... 5
2. Физические величины......„.............. 13
Температура ....................... 13
Теплопроводность ..................... 13
Теплоемкость ....................... 17
Тепловое расширение твердых и жидких тел......... 17
Тепловое расширение жидкостей.............. 18
Давление ......................... 18
Ускорение силы тяжести ................. 19
Плотность ........................ 19
Удельный вес....................... 19
Влажность......................... 21
Вязкость ......................... 23
Параметры состояния газа................. 25
Коэффициент сжимаемости газов.............. 27
Критерий Рейнольдса ................... 27
3. Электрические величины.................. 28
Постоянный ток...................... 29
Закон Ома........................ 29
Сопротивление проводника ................. 29
Проводимость....................... 31
Электродвижущая сила источника тока........... 31
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике...... 32
Мощность......................... 32
Переменный ток...................... 33
Закон Ома ........................ 33
Самоиндукция ....................... 33
Емкость ......................... 33
Мощность......................... 34
4. Механические передачи .................. 35
Зубчатая передача ..................... 36
Кривошипно-шатунный механизм.............. 36
Кривошипно-кулисный механизм.............. 37
Кулачковый механизм ................... 38
Глава 11. Элементы приборов контроля и регулирования....... 39
1. Чувствительные элементы ................. 39
Упругие нити....................... 44
Пружины цилиндрические ................. 45
Мембраны......................... 51
Сильфоны......................... 55
Цилиндрические трубки .................. 57
2. Узлы ........................... 57
313
Узел суммирования и вычитания .............. 58
Узел интегрирования .................... 58
Узел дифференцирования ................. 59
Узлы извлечения квадратного корня ............ 60
Узел поплавка ...................... 62
Узел центробежного механизма .............. 63
3. Датчики ......................... 64
Реостатные датчики .................... 64
Тензодатчики ....................... 68
Датчики контактного сопротивления ............ 68
Емкостные датчики .................... 69
Электролитические датчики ................ 72
Индуктивные датчики ................... 73
Трансформаторные датчики ................ 75
Ультразвуковые датчики .................. 75
Резонансно-акустические датчики .............. 76
Датчики скорости ..................... 76
4. Преобразователи ...................... 76
Пневмопреобразователи .................. 76
Гидропреобразователи ................... 78
Электропреобразователп .................. 80
Глава III. Измерительные приборы ........... . ...... 83
1. Приборы температуры ................... 83
Жидкостные термометры .................. 83
Дилатометрические и биметаллические термометры ...... 84
Манометрические термометры ............... 85
Термометры сопротивления и термисторы ........... 87
Приборы для термометров сопротивления .......... 88
Термопары .............. .......... 93
Пирометры излучения ................... 95
Приборы для термопар и пирометров ............ 99
2. Приборы давления ..................... 105
Жидкостные манометры .................. 105
Жидкостно-механические манометры ............. 109
Поршневые манометры ................... 112
Пружинные манометры .................. 113
3. Приборы количества и расхода ................ 118
Измерители количества твердых материалов (весы) ...... 118
Скоростные счетчики ................... - 119
Объемные счетчики ..................... 120
Расходомеры скоростного напора .............. 121
Расходомеры переменного уровня ............. 124
Расходомеры постоянного перепада ............. 126
Расходомеры тепловые ................... 128
Расходомеры индукционные ................. 130
Расходомеры обтекания .................. 131
Расходомеры переменного перепада ............. 133
4. Приборы уровня ...................... 139
Уровнемеры-дифманометры ................. 139
Уровнемеры поплавковые ................. 14"
Уровнемеры мембранные .................. 150
Уровнемеры пьезометрические ............... 15'
Уровнемеры буйковые ................... IJJ3
Уровнемеры механические ................. lj}4
5. Приборы-анализаторы ................... 1^
Газоанализаторы ..................... |j?i
Калориметры рН-метры
Кондуктометры ...................... 160
Плотномеры........................ 163
Психрометры ....................... 164
Глава IV. Погрешности в измерениях и поправки к показаниям приборов 165
1. Вычисление погрешностей.................. 167
Определение погрешностей при поверках приборов...... 167
2. Поправки к показаниям приборов.............. 170
Поправки к показаниям приборов температуры ........ 170
Поправки к показаниям приборов давления ......... 173
Поправки к показаниям приборов количества и расхода .... 177
Поправки к показаниям приборов уровня .......... 179
3. Формулы пересчета показаний приборов в действительные значения измерений...................... 179
Глава V. Системы автоматического регулирования.......... 185
1. Системы автоматического регулирования и основные их свойства 185
Устойчивость системы регулирования............ 186
Качество регулирования.................. 190
2. Объекты регулирования и их характеристики......... 192
Емкость объекта ..................... 192
Самовыравнивание объекта ................. 195
Запаздывание процесса в объекте ............. 197
Время разгона объекта .................. 200
Определение основных свойств объекта ........... 202
3. Регуляторы и их характеристики............. 204
Классификация регуляторов ................ 204
Характеристики регуляторов................ 204
4. Выбор регуляторов .................... 212
Выбор регуляторов на основании ориентировочных сведений об
объекте.......................... 212
Выбор регуляторов на основании расчетов.......... 215
Выбор оптимальных значений параметров регуляторов .... 232
Глава VI. Электроцепи, схемы и аппаратура............. 235
1. Электроцепи........................ 235
Выбор предохранителей .................. 235
Определение емкости измерительных линий......... 237
Определение сечений электропроводок ........... 238
2. Схемы .......................... 239
Компенсационные схемы.................. 239
Мостовые схемы...................... 239
3. Электроаппаратура .................... 244
Расчеты электромагнитных реле .............. 244
Расчеты электронных реле с индуктивным датчиком..... 250
Рачеты фотоэлектронных реле................ 250
Расчеты резонансных реле................. 251
Расчеты электронных реле времени.............. 252
Расчеты искрогасящих контуров.............. 252
Расчеты трансформаторов.................. 253
Расчеты выпрямителей................... 254
Расчеты стабилизаторов . '................ 255
Расчеты реостатов ..................... 261
Глава VII. Регулирующие органы и исполнительные механизмы .... 262
1. Характеристики и расчеты регулирующих дросселирующих
органов.......................... 262
Конструктивные характеристики .............. 262
Расходные характеристики................. 263
315
Коэффициент пропускной способности............ 265
Расчеты регулирующих органов............... 270
Поправки к коэффициенту пропускной способности на нял.-.чсть 277
Поправки на изменение перепада давления ......... 277
Расчеты площадей открытых сечений профилирующих регулирующих органов .................... 279
Расчеты профилей плунжеров................ 282
Расчеты перестановочных усилий исполнительных механизмов 285
2. Исполнительные механизмы ................ 287
Пневматические исполнительные механизмы........ . 287
Гидравлические исполнительные механизмы......... 292
Электрические исполнительные механизмы .......... 294
Расчеты сочленений исполнительных механизмов с регулирующими органами ..................... 295
Глспа VIII. Прикладные расчеты .................. 297
1. Трубные проводки..................... 297
Расчеты гидравлических сопротивлений трубопрояодо», арматуры приборов...................... 297
Расчеты запаздываний и постоянной времени импульсных и
пневматических линий.................. 299
2. Электрические проводки................... 300
Определение мест повреждений электрических проводок .... 300
3. Расчеты по определению кубатуры и площадей помещений для
установки в них приборов и щитов.............. 302
Расчет кубатуры помещения для газоанализатора ...... 302
Расчет площади щитовых помещений............. 302
Приложение ............................ 304
Литература ............................ 312
Цена: 300руб.
