главная   карта сайта   в избранное   e-mail
   О компании    
   Новости    
   Продукция    
   Прайс-лист    
   Контакты    

  Авторские статьи по приборной продукции, котельному и промышленному оборудованию  
Как выбрать котельную автоматику
Контрольно-измерительные приборы
Контроль пламени
Автоматизация тепловых пунктов
Газорегуляторные пункты и газорегуляторные установки
Горелка газовая
Горелка инфракрасного излучения
Горелка газомазутная
Котел паровой водогрейный
Жаротрубный котел
Теплосчетчик
Рекомендации по подготовке блоков БУС-12, БУС-14, БУС-15 к пуску
Анализ микропроцессорных устройств управления тепловыми установками
Регулирующее устройство
Автоматизация систем теплоснабжения
Промышленные механизмы МЭО для АСУ ТП
Водотрубный котел
Котлоагрегат
Котельная установка
Способ точного измерения параметров аналоговых регулирующих устройств с импульсным выходным сигналом
Технический проект модернизации РП4-УМ2
Технический проект модернизации Р25.1.М2
Пускатели ПБР
Наши патенты
Нормирующий преобразователь НП-П10М (модернизированный)
Формирователь удерживающего тока ФУТ-1М
Схемы приборов
Регулятор модернизированный Р25.1.1 М3, Р25.1.2 М3
Некоторые способы экономии теплоэнергетических ресурсов
Методика настройки порога срабатывания концевых выключателей механизмов МЭО
О взаимозаменяемости различных типов механизмов МЭО
Схема для измерения динамических параметров аналогового регулирующего устройства

















» tenco.ru » Авторские статьи по приборной продукции, котельному и промышленному оборудованию

Нормирующий преобразователь НП-П10М (модернизированный)

Нормирующий преобразователь НП-П10М предназначен для преобразования сигналов дифференциально – трансформаторных датчиков 0-10 мГн или -10…0…+10 мГн в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА или 0-10В. Область применения – системы автоматического регулирования и управления технологическими процессами в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Диффтрансформаторные датчики типа ДМ3583М, ДТ-2-50 - ДТ-2-300, МЭД, ДКО, ДМ 234 с сигналами 0-10 (-10-0+10) мГн служат для измерений давления, перепада давлений, напора, разрежения, расхода и проч. Например, на котлах ДКВР могут быть следующие датчики : МЭД-1,6 МПа – на давление пара, ДТ-2-50- на разрежение, ДМ3583М-6,3 кПа - на уровень воды в барабане котла, ДТ-2-200÷300 - на регулирование соотношения газ- воздух.

Перечисленные выше диффтрансформаторные датчики имеют конструкцию плунжерного типа с тремя катушками, размещенными на изоляционном каркасе, внутри которого перемещается цилиндрический сердечник (плунжер) из ферромагнитного материала. Первая катушка служит для возбуждения электромагнитного поля, а две вторичные катушки, намотанные одинаковым проводом, одинаковым числом витков и включенные встречно, предназначены для измерения рассогласования, вносимого перемещением плунжера.

В среднем положении плунжера выходной сигнал равен нулю, при смещении плунжера от среднего положения появляется выходное напряжение, величина которого в некоторых пределах зависит линейно от величины перемещения. При перемещении плунжера в другую сторону меняется фаза выходного сигнала.

Обычно в технических условиях оговаривается ток питания диффтрансформатора 125 мА, при этом напряжение на первичной обмотке составляет около 12В, 50 Гц.

Поскольку выходным сигналом диффтрансформатора является напряжение, то его можно считать генераторным датчиком, Но так как это напряжение зависит также от тока питания, то ГОСТ относит диффтрансформаторы к параметрическим датчикам, для которых параметром является значение взаимной индуктивности М между первичной и вторичными обмотками.

В начале семидесятых годов диффтрансформаторные датчики являлись основными для указанных выше измерений, были широко распространены , выпускались многими заводами, однако они еще не были унифицированными, т.е не выдвигалось требование взаимозаменяемости датчиков, что приводило к необходимости индивидуальной калибровки нормирующего преобразователя во время первоначальной наладки системы и при замене датчика. Для обеспечения взаимозаменяемости было принято решение ввести для диффтрансформаторов параметр «Взаимная индуктивность М», который должен был быть равен определенной величине, для чего каждый датчик подвергался калибровке на заводе, был введен в ГОСТ сигнал 0-10 мГн и -10-0+10 мГн. А для калибровки датчиков и преобразователей разработан специальный магазин взаимной индуктивности Р5017.

Следует заметить, что при разработке взаимозаменяемых датчиков был введен в схему датчика делитель напряжения с переменным резистором. Этот делитель немного подгружает вторичную обмотку, в случае изменения температуры датчика изменяется сопротивление вторичной обмотки и меняется коэффициент деления, появляется температурная погрешность. Эта погрешность укладывается в нормы, но тем не менее она имеется. Возможно существует техническое решение, исключающее эту погрешность.

Технические характеристики нормирующего преобразователя НП-П10М.

1. Напряжение питания 220 (-33÷+22)В, при частоте 50±1 Гц.

2. Потребляемая мощность от питающей сети не более 10ВА.

3. Входным сигналом является взаимная индуктивность М равная 0-10 мГн или -10-0+10мГн.

4. Преобразователь должен обеспечивать питание диффтрансформатора датчика током 125 ±10мА при номинальном напряжении питания 220В.

5. Выходным сигналом преобразователя должен быть по выбору один из сигналов 0-5мА, 0-20мА, 4-20 мА или 0-10В, при сопротивлении нагрузки, соответственно, не более 2,5 кОм, не более 1кОм и не менее 2кОм.

6. Зависимость между выходным сигналом и входным должна быть линейной или извлечение квадратного корня (по выбору).

7. Класс точности преобразователя 1 и 1,5 при извлечении квадратного корня.

8. Дополнительная погрешность при изменениях напряжения питания, величины нагрузки, температуры на каждые 10ºС не должна превышать 0,5 % от максимального значения.

9. Пульсация выходного сигнала не должна превышать 0,5% от максимального значения.

10. Постоянная времени нарастания выходного сигнала при скачкообразном изменении входного сигнала не должна превышать 0,5 сек.

11. Должна быть обеспечена гальваническая развязка между цепями датчика, питания и выходом преобразователя.

Краткий обзор существующих преобразователей.

Известен нормирующий преобразователь НП-П3 (http://www.mehanizmy.ru/info/docums/kipia/pn/1458/10565/), содержащий усилитель-демодулятор, преобразующий сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока, а также феррорезонансный стабилизатор для питания дифференциально-трансформаторного датчика (далее - датчик ДТ).

Недостатками этого преобразователя являются большая масса и низкая точность работы феррорезонансного стабилизатора.

Известен преобразователь сигнала датчика ДТ, выполненный в виде микросхемы AD698 фирмы Analog Devices (http://www.analog.com/ru/mems-sensors/lvdt-sensor-amplifiers/ad698/products/product.html), содержащий источник питания датчика ДТ, усилитель-демодулятор с дополнительным входом. Дополнительный вход служит для компенсации влияния нестабильности питающего напряжения, однако, ввиду того, что в рекомендуемой изготовителем схеме подключения не учитывается погрешность, возникающая от изменения температуры датчика ДТ, т.к. при нагреве ток в первичной обмотке будет меняться, что не устраняется схемой компенсации. Если на дополнительный вход подать сигнал, пропорциональный току через первичную обмотку датчика ДТ, останутся погрешности, связанные с наличием высших гармоник питающего тока, т.к. сигнал на дополнительном входе пропорционален току, а на основном входе – пропорционален первой производной от тока, что подтверждается формулой (1), приведенной ниже.

Недостатком этого преобразователя является малая точность.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является НП-П10 - преобразователь сигнала датчика ДТ, выпускаемый ОАО «ЗЭИМ» г. Чебоксары (http://www.zeim.ru/production/docs/d/np-p10.pdf). Он содержит источник питания датчика ДТ, усилитель-демодулятор с дополнительным входом и трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между выходом источника питания датчика ДТ и первичной обмоткой датчика ДТ. Выход трансформатора тока подключен к дополнительному входу усилителя-демодулятора. Источник питания датчика ДТ в НП-П10 нестабилизированный. Стабилизация выходного сигнала при изменении напряжения питающей сети осуществляется изменением коэффициента передачи усилителя-демодулятора за счет управляющего воздействия сигнала с выхода трансформатора тока, поступающего на дополнительный вход усилителя-демодулятора. При этом должна быть обеспечена идентичность характеристик диффтрансформаторного датчика и трансформатора тока, что не так просто.

Сложная конструкция трансформатора тока и нестабильность его характеристик, проявляющаяся при воздействии механических нагрузок, внешних магнитных полей, температурных колебаний, определяют недостатки преобразователя НП-П10: сложность конструкции и малая точность.

Целью модернизации преобразователя НП-П10 является упрощение конструкции преобразователя и повышение его точности путем исключения трансформатора тока и введения дифференциатора и резистора, уменьшение себестоимости.

На чертеже приведена структурная схема заявленного преобразователя сигнала датчика ДТ.

Преобразователь НП содержит источник 1 питания датчика ДТ, усилитель-демодулятор 2 с дополнительным входом 3, резистор 4 и дифференциатор 5.

Все узлы, входящие в состав преобразователя, могут быть выполнены любым известным в технике способом, например, усилитель-демодулятор 2 и дифференциатор 5 могут быть выполнены на операционных усилителях или программным способом с применением микроконтроллера.

Преобразователь работает следующим образом. От источника 1 питания ток подается на последовательную цепь из резистора 4 и первичной обмотки датчика ДТ. Напряжение на выходе датчика ДТ описывается формулой

Uдт вых = j·ω·Μ·Ι, (1)

где: ω – круговая частота;

Μ – взаимная индуктивность между первичной и вторичными обмотками, которая определяется положением штока датчика ДТ;

Ι – ток первичной обмотки;

j – оператор, показывает, что сдвиг фаз между током в первичной обмотке и напряжением на вторичной равен 90º.

При измерении, например, давления шток датчика ДТ будет перемещаться мембраной или трубкой. При этом изменяющийся выходной сигнал датчика ДТ поступает на вход усилителя-демодулятора 2, в котором он усиливается, выпрямляется, сглаживается и подается на выход НП. Дополнительный вход 3 управляет коэффициентом передачи Кп усилителя-демодулятора 2:

А

Кп = (2)

U3

где: А – постоянная величина;

U3 – напряжение на дополнительном входе 3, которое определяется по формуле

U3 = j·ω·R4·Ι·Тд, (3)

где: ω – круговая частота;

R4 – сопротивление резистора 4;

Ι – ток первичной обмотки датчика ДТ;

Тд – постоянная времени дифференциатора.

Выходной сигнал усилителя-демодулятора 2 равен:

А А М·А

Uвых = Uдт вых · Кп = j·ω·Μ·Ι· = j·ω·Μ·Ι· = (4)

U3 j·ω·R4·Ι·Тд Тд

Как видно из (4) выходной сигнал преобразователя не зависит от тока питания датчика ДТ.

Таким образом, введение в преобразователь резистора и дифференциатора, включенных описанным выше образом, позволило исключить из схемы сложный в конструктивном исполнении и подверженный влиянию внешних воздействий (механические, температурные, внешние магнитные поля) трансформатор тока. В результате упрощена конструкция преобразователя и повышена его точность. На это техническое решение получен патент РФ № 112994.

В таблице приведено количество радиоэлектронных комплектующих НП-П10 и НП-П10М. Как видно, количество комплектующих уменьшено почти в два раза, а учитывая отсутствие трансформатора тока существенно снижена себестоимость изготовления НП-П10М. С уменьшением числа комплектующих достигается и увеличение времени наработки на отказ.

Количество комплектующих в изделиях

НП-П10

НП-П10М

Резисторы

114

75

Конденсаторы

36

37

Полупроводниковые изделия

37

14

Трансформаторы

3

2

Микросхемы

11

9

Всего

201

137

Кроме этого отпадает необходимость в нескольких единицах оснастки для изготовления трансформатора тока (для изготовления каркаса, плунжера, элементов крепления плунжера и трансформатора, экрана). Изготовленный и испытанный образец преобразователя показал соответствие техническим требованиям.

наверх  |  назад  |  главная  |  карта сайта  |  новости  |  e-mail