КИП и Я — записки киповца » датчик

Поставили задачу — выбрать счётчик пара в котельную. По возможности подключить в SCADA.

Начал с осознания факта, что в котельной теплотехнике я почти полный ноль, а прибор стоит кучу денег. Почитал много форумов где присутствуют люди, работающие с подобной техникой и понял что во всех тонкостях разобраться пол жизни не хватит. Узнал начальные данные — диаметр трубопровода, максимальную\рабочую температуру и давление пара в системе и начал терроризировать по емейлу и телефону поставщиков. Ибо нечего велосипед изобретать — пусть работают люди, убеждают меня, а я дурацкие вопросы буду задавать.

По итогу выяснились некоторые детали. Ну понятно, что типы датчиков для измерения расхода пара бывают разные. Самые популярные вихревые и ультразвуковые. Многие не советуют связываться с ультразвуковыми датчиками т.к. "они будут считать всё что угодно, кроме расхода пара".

Поначалу рассматривал три варианта — Счетчик пара Ирга 2.3с, Днепр 7У и Метран-332.

Первым отпал Ультразвуковой счетчик пара Днепр 7. Из-за того, что он ультразвуковой. Им очень удобно измерять расход жидкости, не нужно резать и варить трубопроводы. Датчики накладываются сверху на трубу.

Поскольку прибор по возможности нужно подключить в SCADA, а мы ее только начали осваивать, заметил для себя, что в расходомере паровом должен присутствовать унифицированный частотный выход. Это чтобы можно было на него подключить счетчик, который беспроблемно работает в нашей скаде и уже освоен. У всех вычислителей есть выход RS-485 но что с ним делать (вернее, что с ним делать я понимаю, не понимает программист) непонятно.
На этом этапе я перестал рассматривать Метран-332, хотя, возможно, без вычислителя и можно использовать его частотный выход, но тогда я в SCADA получу только значение Читать полностью »

Для замера количества ионов водорода в растворах используем PH метры. Непосредственно в среде стоят датчики — PH электроды.На днях приехал новый датчик. Это PH электрод фирмы Hamilton. Модель — Mecotrode. Ждали его 2 месяца и наконец то он приехал.

Сколько ни искал PH электроды других фирм — проблемно найти электрод который бы держал температуру до 130 градусов и работал в диапазоне PH от 0 до 14. Да и поставщики сильно рекомендуют именно эти датчики.

В следствии неаккуратного обращения с датчиками они часто ломаются. При мне уже видел как одному датчику скрутили голову в прямом смысле слова – треснуло стекло при закручивании на установке. В этот раз выяснилось, что резьба, нарезанная под датчик вовсе не подходит под резьбу на самом датчике. Датчик закручивался на пол оборота, из под него сочился раствор. Выточили нужный переходник и поставили датчик. Показания были странными и я снял специальный шнур Hamilton овский (70 баксов кстати стоит), которым подключается электрод, промерял сопротивление — показал 2 МОм. Чего вообще не должно быть. Как будто провод "надышался" токопроводящими жидкостями. Разъемы (видимо позолоченные) должны быть идеально чистыми и на датчике и на шнуре. Это обязательное требование. Кабель был протёрт спиртом и оставлен сохнуть на ночь.

На следующий день сопротивление кабеля исчезло (к моей радости) и всё это дело было установлено на место и подключено. Приказал подчиненным никогда больше не трогать датчик без меня. Буду сам контролировать процесс мойки датчика, и заказал еще жидкость для хранения PH электродов. В ней буду периодически держать после мойки электроды.

Еще на складе поставщика был электрод с названием Polilyte — судя по написанному в каталоге он очень хорошо выдерживает сильно щелочные среды при высоких температурах и не дает сбоев. Щелочную среду у нас приходится измерять чаще, поэтому я его заказал.


Очень красивые датчики. Можно просто любоваться ими как вершиной инженерной мысли. В новом PH-электроде гель очень густой. Приятного небесного цвета. Керамические мембраны чётко просматриваются. Мне этот датчик напоминает AQUA интерфейс в операционной системе MacOS X.  Стоимость этого датчика составила около 205 евро.

Озаботился поиском подходящего датчика реле давления для автоматики водонагревательного агрегата (бойлера). Бойлер — это такая штука, которая в теплообменнике паром нагревает воду и заливает ее в танк, откуда насосом она качается по всему предприятию.

Автоматику реализовали (до меня) с помощью двух электроконтактных манометров — один на воде, второй на пару. При снижении давления воды или пара ниже критического уровня вся богодельня выключается, пока контакт(ы) в манометрах не разомкнутся. Ну и плюс система верхнего уровня из двух электродов, замыкания которых через воду выключают подачу воды вообще.

Основная проблема в том, что этим манометрам в обед 200 лет. И работают они соответственно. Сел посмотреть датчики давления на пар. Гугл упорно мне подсовывал фирму Danfoss, пришлось таки найти представителей, созвонится и узнать стоимость необходимого мне реле давления (которое я бы поставил на пар вместо ЭКМ). Стоит конечно поболе манометра — озвученная цена была — 133 Евро.

Проблемка с ним сразу вырисовалась — по тех. описанию он держит температуру 120 градусов, а у нас пар 150. Проблема решается медной трубкой, выгнутой в кольцо и заполненная водой. Т.е. изгиб должен быть больше одного витка, чтоб вода не вытекала.

Если мне таки оплатят это чудо техники — рассказ продолжу. Пока буду бороться с манометрами.

Раньше я как то не сталкивался в практике с физической химией. Но теперь пришло время и я вплотную занялся изучением ее практических вопросов.
В процессе у нас стоят несколько PH метров. На них завязана автоматика, управляющая клапанами. В зависимости от того, какой PH раствора протекает по трубам, клапана пускают поток в нужную сторону.

Используем PH электроды фирмы Hamilton. Как говорят поставщики-советчики это самые лучшие датчики PH. С первых дней моей работы мне дали задание разобраться с мойкой электродов и вообще в данном вопросе.

Проблема заключается в том, что за некоторое время на датчиках образуется загрязняющий налет, который влияет на скорость реакции датчиков и вообще на точность измерения. Начал искать информацию о очистке и восстановлении PH-электродов и ничего толком не нашел. Видов PH-электродов много. Стекло разное, заполняющие составы разные. В одних документах написано можно хранить в дистиллированной воде, в других — категорически запрещается это делать… Ну и так далее.


Приобрел раствор фирмы Hanna. Раствор для очистки PH-электродов общего назначения. Раньше, к слову, PH электроды мыли просто проточной водой, аккуратненько смывали всю дрянь со стекла и ставили обратно в процесс.

Поскольку цена 460 мл этой жидкости космическая — почти 50 баксов, то нашел пробирку чуток большую чем сам PH электрод. Налил, погрузил электрод — загрязнения стали моментально оседать на дно пробирки. Подключил прибор к электроду в пробирке — показал кислоту с PH около 2. Как я узнал позже, PH электроды вообще не стоит трогать за стекло, особенно в местах мембран. Мытье в специальном растворе вполне позволяет это делать. На очереди покупка раствора для восстановления PH электродов… но об этом позже….

По ходу работы всплывают проблемы, которые возникают постоянно и решаются временными мерами. Хотя понятно, что существующую конструкцию необходимо менять полностью.
Такой проблемой вырисовалась проблема измерения верхнего уровня в емкостях с щелочью и кислотой. Точнее только с щелочью, но всё равно желательно решить проблему везде.


Вроде этого поплавок сигнализирует о верхнем уровне

Вроде этого поплавок сигнализирует о верхнем уровне



Сейчас используется следующая система. Нержавеющая трубка, в которой провода с герконами в нужных местах. По этой трубке как по направляющей перемещается вместе с раствором герметичный поплавок с магнитом внутри. И всё вроде бы гениально и просто, но именно в танках с щелочном раствором постоянно заедают эти поплавки. То ли загрязнения на них, то ли из-за выбоин на металле…

В общем, озаботился поиском датчика, который бы работал без механики. Порылся в книжке и почитал про танк-радары. Полез в инет и почитал про ультразвуковые датчики уровня — возможно это решит проблему…  но кто даст столько денег =)

А пока будем шаманить — вставлять фторопластовую трубочку для смягчения трения и зацепов поплавка по трубке.

А потом, скорей всего, сделаем контактные датчики (замыкание на корпус через среду). Сначала проверим, будет ли их среда разъедать и как быстро.

Несу я, значит, в руках на установку три платиновые термопары. Слышу звук вжжжжик — керамики по металлу. Смотрю, из одной термопары полез внутренний керамический кожух наружу (из внешнего кожуха). Думаю, ну вот — приехали. Еще одну прийдется покупать — а они не особо дешовые…

Развернулся и пошел назад. Аккуратно вытянул керамический кожух — спай болтается (горячий), вроде целый. На выпавшем куске кожуха отчётливо видно место контакта внутреннего и внешнего кожуха, окисел и на месте разлома явные трещины капилярные.

Мультиметром промерял сопротивление проволочки — значение адекватное. Следовательно пострадал только керамический внутренний кожух. Решил аккуратно всё разобрать и попробовать собрать ее сам. Позвонил поставщику термопар и попросил привезти мне метровый керамический кожух, тот пообещал на следующий день доставить.

Зажал внешний нержавеющий конец кожуха термопары в тиски. Пораскинул мозгами, что если крутану — то прокручу там все внутренности и точно вся проволока перервётся. Откинул крышку, открутил керамический клемник и аккуратно вытянул внутренности. А затем уже спокойно сдёрнул крышку и отвинтил с внешнего кожуха с помошью накидного ключа большого размера =)


Из выбитых из кожуха кусков керамики всё стало ясно. На головке термопары конденсат соединялся с серой в среде и образующаяся серная кислота стекала потихоньку между кожухами, минуя асбестовый шнур. В месте контакта кожухов в самом слабом месте (очевидно где было максимльное содержание примесей железа в керамике, хотя скорее всего тут проходила температурная граница — выше обдувалось воздухом, а ниже — объект) началось капилярное разрушение внутреннего керамического чехла.

На следующий день привезли мне трубку керамическую. Но выяснился один маленький неприятный момент — у нее с двух сторон отверстия. Следовательно мне нужно его заделать с одной стороны…  Поузнавал у умных — говорят их автогеном сплавляют. Завтра буду химичить…

Долго не писал. Предприятие, собственно говоря, какое-то время не работало. Экономический кризис, однако… Но хорошего понемногу и вскоре предстоит запуск завода.

По этому поводу озаботился поиском недостающих термопар. Расчехлил страничку с записями о поставщиках термопар и начал обзвон. По ходу, как обычно, выяснилось многое, на что раньше не обращал внимание.

Разброс цен на платиновую ПП термопару у разных производителей составялет около 250$ (Термопара ПП(S) 1000 мм.) Это при том, что с прошлого лета цена на платину упала в 2 раза а на родий больше чем в 10 раз.

Колебания цены на родий за годКолебания цены на платину за год

Еще решил посмотреть разницу цен на ТХА термопары в кожухах из разного материал.  Всмысле, есть участки, на которых температура не превышает 600 градусов, а есть участки, где заведомо выше 600 — до 1000 градусов. Соответственно у вторых погружная часть производится из другой стали.

Так вот, некоторые производители сразу спрашивают, какой длины делать погружную часть. А некоторые не спрашивают… Задал вопрос тем, кто не спрашивает — ответили, что делают в процентном соотношении 40% погружной части от длинны кожуха.

Платиновые термопары готовые никто не хранит и это понятно, глядя на их цену и понимая разнообразие видов готовых термопар. Срок изготовления как обычно 2-3 недели.

Выбор же остановил на термопарах одного знакомого человека, который помогает уже давно в подобных вопросах. Его связи позволяют получить термопары в короткий срок и по бросовым ценам. Видимо, знает места, где их много =)

Приезжали коллеги делать замеры. Привезли целую сумку портативных измерительных приборов немецкого концерна Testo AG.

Замеряли температуру, относительную влажность, скорость потока, объемный расход. Соответственно, в распоряжении были:

TESTO 830-T4 инфракрасный измерительный прибор температуры с 2х точечным лазерным целеуказателем;

TESTO 510  дифференциальный манометр с трубкой Пито;

TESTO 445  измерительный прибор для систем ОВК — легко замеряет температуру, относительную влажность, точку росы, абсолютную влажность, степень влажности, энтальпию, все типы скорости воздуха, объемный расход и т.д.

TESTO 435  измерительный прибор для оценки качества воздуха в помещениях и окружающей среде и инспекции систем ОВК.  Жаль не было датчика на CO2 а так — просто младшая модель предидущего прибора…

Совместно с этим всем использовались прочный зонд влажности и высокой температуры и зонд-крыльчатка скорости/температуры.


C приборами работать очень удобно. Впечатления самые положительные. Фирма серьезная — работает больше 50 лет на рынке приборов. Цены, конечно, соответствующие — но за то не возникают странности как с отечественными приборами…

Почитал немного об их продукции — немцы они и есть немцы (в хорошем смысле). Магнитная пластина с обратной стороны прибора для цепляния внешнего мне бы очень не помешала во всех портативных приборах. Когда делаю измерения очень часто не хватает третьей руки =) А поставить дорогой прибор на поверхность объекта рука не опускается.

Для измерения относительной влажности воздуха применяю совместно с прибором ИТП-3 датчик влажности ДВ-06 от АОЗТ «ТЭРА».

Когда заказывал его, забыл о длине ручки и он получился у меня в длину 10 см. Но к счастью был полутораметровый запас провода, чем я и воспользовался, продев его в специально вырезанную пластиковую трубку. Сам датчик закрыт пористым материалом (воздушным фильтром), точь в точь являющимся распылителем для аквариумных компрессоров-аэраторов.

Кожушок этот свинчивается с резьбы и можно поразглядывать сам чувствительный элемент. Чувствительный элемент — резистивный.Принцип измерения влажности основан на свойстве чувствительного элемента изменять напряжение в зависимости от изменения влажности. Тут же стоит резистивный платиновый  элемент, измеряющий температуру.

С измерением влажности этим прибором есть небольшая сложность. Пока  меряю влажность в помещении над своей чашкой кофе — всё хорошо. Показания прибора адекватные. Значение влажности поднимается до определенного числа и останавливается (стабилизируется). Как только я в полевых условиях произвожу замеры потока влажного воздуха (причём, потоки с турбуленцией) показания начинают «выписывать кренделя». Сначала показания поднимаются до скажем 80, немного стоят, падают почти в ноль и опять начинают рост…

Написал разработчикам — сказали передадут в соответствующий отдел и на том дело кончилось.

Был в моём распоряжении прибор Testo 435, котрый гораздо дороже моего проблемного. Его чуствительный элемент закрывается паралоном, наподобие микрофона. Так этот прибор в тех же условиях и при таком же положении в пространстве относительно среды измерения показывает стабильное значение (которое я проверил еще психрометрическим гигрометром). А в комнатных условиях у обоих приборов расхождений практически нет.

Давно хотел замучать дифференциальный тягомер. Это такой доисторический датчик, который преобразует малые давления в электрический сигнал переменного тока. Он у меня давно выделывался и ломал всю картину. То колеблются показания, то скачками залипает.

Один умный, который его собственно и ставил, раз уже делал вид, что его чинил. Сказал, что он был весь залит водой, бла бла… А там резиновая мембрана…

Короче разобрал я сиё чудо. Мысли были следующие — не особо дорогой, где его купить — знаю. Вспомнил наставления «умного» о том, что разбирать следует только нижнюю часть, смело стал разбирать сверху. Сверху собственно можно снять только кожух с катушки и судя по четырём проводкам (два туда, два назад) там ничего интересного нет.


Снизу скручиваются семь гаек, которые соединяют половинки корпуса, а затем здоровенная гайка на 30 (пришлось идти к механикам за вторым ключом, у меня разводной до 26ти разводится). В результате видим следующую картину — прибор прост как 2х2. То, что мы измеряем дует или тянет жестяную ёмкость (как в барометре) только вместо стрелки у нас сердечник в катушку заходит глубже или вытягивается из неё. А резина там просто для герметичного соединения половинок корпуса к измерению вообще никакого отношения не имеет.

Вобщем, первым делом проверил на отсутствием отверстий. Всунул внутренности в 5ти литровую бутылку с водой и подул. Бульбы не пошли, что порадовало. Высушил всё — собрал на место. Подул в собранном виде и проблемное место всплыло. При небольшом напоре жесть, видимо, выгибается нелинейно, не плавно и получается скачок со звуком «ПУМ». Вот он мне давал ступеньку при изменении показаний. Как это лечить непонятно — видимо заменой датчика. Он своё с 1986 года видимо отработал =)

А в замен ему поставлю новый ПД-1ТН производства ЗАО НПП Автоматика. Этот прибор основан на усилении сигнала от тензорезистивного датчика. И значение разряжения или давления преобразуются в сигнал постоянного тока. А дальше сигнал без всяких преобразователей (мой ДТ2 приходится прогонять через блок преобразования сигналов взаимной индукции БПВИ-1 микроловский) можно подавать в любой индикатор\регулятор.