Kirish 5 bob. Sath va sathni o’lchash qurilmalari haqida umumiy ma’lumotlar

BOB. Satx o’lchashning aloxida uzellari va bloklarini ishlab chikish.

Bugungi kunda sathni o’lchashda ishlab chiqarish korxonalarida zamonaviy elektron sath sath o’lchash qurilmalari qo’llanilmoqda. Faqatgina ayrim portlashga xavfli joylarda esa an’anaviy sath o’lchash qurilmalari ishlatilmoqda. Zamonaviy sath o’lchash qurilmalarning aniqligi yuqori bo’lganligi, arzonligi, ta’mirlash va ekspluatatsiya qilish osonligi bilan an’anaviy sath o’lchash qurilmlarini o’rnini egallab kelmoqda.

1. Hozirgi zamon sath o’lchash tizimlari.

Bugungi kunda zamonaviy sath o’lchash qurilmalarini OWEN, Siemens, Endress+hauser va boshqa firmalar tomonidan ishlab chiqarilayotgan sath o’lchash tizimlari o’zining aniqligi, ishlatish va ta’mirlash osonligi va arzonligi bilan ajralib turadi. Bularning biri Micropilot FMR 231 radioto’lqinli datchik bo’lib, u kontaktsiz o’lchashda foydalaniladi. 2.1. rasmda Micropilot FMR 231 ning ishlash prinsipi va tuzilishi ko’rsatilgan.
Micropilot FMR 231 qurilmasi mahsulot o’lchanayotgan sig’imning yuqori qismida o’rnatilib, u mahsulot sathini kotaktsiz o’lchashga mo’ljallangan. Qurilmaning anntena qismida mikroto’lqinli impulslar mahsulotning yuza qismiga tarqatilib va shu qismda qabul qilib olinadi.
Rasmda ko’rsatilgan D masofa anntenadan chiqayotganmikroto’lqinli impulslarga to’g’ri proporsional, ya’ni impuls bosib o’tgan vaqt "t" ga:
D=S·t/2 (2.1.)
Bunda: S - yorug’lik tezligi, s=3 · 10⁸ m/s; t - impuls vaqti, s; D - qurilmadan mahsulot yuzasigacha bo’lgan masofa.
Rasmdagi "E" masofa qurilmada yozilgan bo’lib, agar "D" masofa aniqlanadigan bo’lsa mahsulot sathi quyidagicha aniqlanadi:
L=E-D (2.2)
Bunda: L - mahsulot sathi, m; E - sig’imning umumiy sathi, m; D - qurilmadan mahsulot yuzasigacha bo’lgan masofa, m.

2.1. - Rasm. Micropilot FMR 231 datchigining ishlash prinsipi va tuzilish sxemasi.

Rasm 2.1. ko’rsatilgan "E" va "F" masofalar unifikatsiyalangan signalning 4 va 20 mA qiymatlariga, shuningdek displey VU 331 da ko’rsatuvchi raqamli signalning 0% va 100 % larida to’g’ri keladi.
Micropilot FMR 231ning o’lchov aniqligi 0,15 %.
Bu datchiklardan foydalanilganda o’lchov diapazoni datchik antenasiga va mahsulot hususiyatlariga bog’liq. 2.1. jadvalda mahsulot hususiyatlariga bog’liq o’lchov diapazonlari keltirilgan.
Mahsulotlar sinflanishi.

1. 
   jadval
   

Mahsulot sinfi	Misollar
A	O’tkazmaydigan suyuqliklar, misol uchun propan, butan. Dielektrik doimiysi Er=1,4..1,9
B	O’tkazmaydigan neftsuyuq mahsulotlari, Dielektrik

	doimiysi Er=1,9...4
S	Kislotalar, efirlar, spirtlar. Dielektrik doimiysi Er=4...10
D	O’tkazuvchi suyuqliklar. Dielektrik doimiysi Er>10 va elektr o’tkazuvchiligi δ> 10m/sm

2. 
   jadval. Micropilot FMR 231ning mahsulot xususiyatlariga bog’liq o’lchov diapazonlari.
   

2.2. jadval.

Mahsulot sinfi	O’lchov diapazoni
A	10 m 33 ft
B	10 m 50 ft
S	15 m 50 ft
D	20 m 67 ft

Micropilot FMR 231ning o’lchov liniyasi passiv 4....20mA li inifikatsiyalangan tok signali va HART protokoli yordamida amalga oshirilgan. o’lchov liniyasi 2.2.- rasmda ko’rsatilgan.

2. 
   - rasm. Micropilot FMR 231ning o’lchov liniyasi.
   

2.2-rasmda Micropilot FMR 231 datchigi o’lchanayotgan muhitda qattiq kristalli displey VU 331 bilan birgalikda ulangan. Shuningdek qurilmaga Commuvin II dasturi o’rnatilgan kompyuter va Commubox FXA 191 HART - modem ulangan. Qurilmaga manba ta’minlash manbai orqali ta’minlanadi. Qurilma ochiq havoda o’rnatilganda quyosh nuridan himoya qilish maqsadida mahsus qurilma yordamida himoyalanadi. Micropilot FMR 231 datchigi -40⁰ S dan
+80⁰ S gacha ishchi temperaturada ishlashga mo’ljallangan.
Yana bir zamonaviy sath o’lchash qurilmalridan biri FEC 12 bloki hisoblanadi. FEC 12 elektron blok sath o’lchash qurilmasining o’lchov sistemasi

2. 
   rasmda ko’rsatilgan.
   

3. 
   - Rasm FEC 12 qo’shimcha elektron blok sath o’lchash qurilmasining o’lchov sistemasi.
   

Qo’shimcha eletron blok FEC 12 sathni sig’imli o’lchashga asoslangan. Sath o’zgarishi natijasida sig’im o’zgarib unga bog’liq ravishda tok ham o’zgaradi. Qo’shimcha eletron blok FEC 12 Multicap o’lchagichning korpusiga o’rnatiladi. U portlashga xavfli xududlarda qo’llanilishi mumkin. O’lchov sistemasi Multicap sig’imli sath o’lchash datchigi va FEC 12 qo’shimcha elektron blokdan iborat.
Shuningdek qurilma ishlashi uchun doimiy tok manbai zarur. Bu o’lchov sistemasining ishlash prinsipi quyidagicha: o’lchagich Multicap va idish devori kondensator plastinkasini hosil qiladi. Ularning orasida dielektrik vazifasini havo yoki sathi o’lchanayotgan suyuqlik bo’lishi mumkin. sath ortishi yoki kamayishi natijasida sig’im o’zgaradi. Bunda sig’imning maksimal o’zgarish qiymati 100 nF. Sathni o’lchov chegarasi 1000 m. Ishchi temperaturasi -20⁰ S dan +80⁰ S gacha. Chiqish signali sathning boshlang’ich qiymati uchun 4mA va sathning yuqori qiymati uchun 20 mA ga teng. Qurilma korpusi 15 kv gacha eolektrostatik zaryad kuchlanishidan ximoyalangan. Quvvat sarfi 720 Vt. Qurilmaning ishlash aniqligi 0,05 %.
Yuqorida suyuq holdagi mahsulotlarni idishdagi sathini o’lchashga mo’ljallangan sath o’lchash qurilmalarini ko’rib o’tdik. Shartli ravishda sath o’lchash qurilmalari 2 qismga bo’linadi. Bular: suyuq holdagi mahsulotlarni sathini o’lchash quprilmalari va quruq sochiluvchan (qum, sement, alebastr, gips, tuz, un, shakar va boshqalar) mahsulotlarni sathini o’lchash qurilmalari. Dunyoda suyuq mahsulotlar sathini o’lchash uchun turli elektron qurilmalar ishlab chiqilgan. Bu qurilmalar yuqorida ko’rib o’tganimizdek ishlash prinsipiga, o’lchash aniqlik darajasiga va qanday mahsulotlar sathini o’lchashga mo’ljallanganligiga qarab bir- biridan farqlanadi.
Sochiluvchan moddalarning sathini o’lchash suyuq moddalar sathini o’lchashdan ancha farq qiladi, chunki materialni ob’ektga joylashish xarakteri uning sathi haqida gorizontal sirt kabi fikr yuritishga imkon bermaydi. Neftni qayta ishlash va kimyo ishlab chiqarish korhonalarining ko’pgina texnologik protsesslarida sotsiluvchan materiallar sathini uzluksiz o’lchash kerak bo’ladi. Buning uchun qalqovichli, radioaktiv va boshqa sath o’lchagichlar ishlatiladi.
Zamonaviy sath o’lchash datchiklaridan yana biri Nikocompact FTC 131 Z va FTC 331 Z hisoblanadi. Bu datchiklar portlashga xavfli bo’lgan zonalardagi bunkerlarda to’ldirilgan issiq sochiluvchan moddalarning FTC 131 Z zondli sath o’lchash datchigi bo’lib, uni yondan yoki yuqoridan montaj qilishga mo’ljallangan. FTC 331 Z esa og’ir turdagi sochiluvchan moddlarni sathini o’lchashga
mo’ljallangan. Bu datchiklarni texnik xarakteristikasi quyidagicha: bunkerdagi ishlash temperaturasi - 200 S dan + 600 S gacha, ishchi bosim 10 bar., sochiluvchan moddalarning dielektrik singdiruvchanligi Er ≥ 2,5.
FTC 131 Z zondli sath o’lchash datchigi 4 metrgacha sathni, FTC 331 Z datchigi esa 22 metr gacha sathni o’lchashga mo’ljallangan. FTC 131 Z va FTC 331 Z sath o’lchash datchiklari kukun shakar, un. oltingugurt, ko’mir, sement, alebastr va shunga o’hshash boshqa mahsulotlar sathini o’lchashga mo’ljallangan. Sochiluvchan moddalarning FTC 131 Z va FTC 331 Z datchiklari yordamida kontrol kilish sxemasi 2.4. rasmda keltirilgan.

3. 
   - rasm. Bunkerdagi sochiluvchan moddalarning FTC 131 Z va FTC 331 Z datchiklari yordamida kontrol kilish sxemasi.
   

Bu datsiklarni ishlash prinsipi quyidagicha: zond va bunker devorlari kondensator qoplamalarini hosil qiladi. Ularning orasida esa yuqori chastotali kuchlanish hosil bo’ladi. Boshlang’ich sath razryadli sxema prinsipiga asosan registratsilaydi zond havoda bo’lgan paytda (dielektrik singdiruvchanlik havo uchun e_r = 1) doimiy vaqt razryadi
τ = R · C_A (2.3.)
ifoda orqali aniqlanadi. Bunda R – sxemaqarshiligi, Om; C_A – kondensator sig’imi, “zond-bunker devori” , nF;
Agar dielektrik singduravchanligi yuqoriroq modda bunker va zond orasidagi elektr maydonga tushsa, sig’im C_A va unga bog’liq ravishda vaqt doimiysi τ oshadi. Vaqt doimiysi τ ning o’zgarishi qurilma tomondan qabul qilinib Nikocompact datchigini ishga tushiradi. Nikocompact FTC 131 Z va FTC 331 Z datchiklarining ishlash prinsipi 2.5. rasmda ko’rsatilgan.

1. 
   v)
   
3. 
   – rasm. Nikocompact FTC 131 Z (a) va FTC 331 Z (v) datchiklarining ishlash prinsipi tushuntirilgan sxema.
   

Nikocompact datchiklari bunkerning quyi minimum va yuqori maksimum temperaturaga o’rnatilib sath signalizatorlari sifatida foydalaniladi. Sath maksimal qiymatga etganda yorug’lik diodi yonadi, minimal qiymatda esa o’chgan bo’ladi.
Nikocompact FTC 131 Z va FTC 331 Z datchiklari to’rtta ES20 Z, ES 21 Z, ES 22 Z, ES 23 Z elektron blokdan iborat.
ES20 Z elektron bloki ikki simli ulanishda bo’ladi, texnik ko’rsatkichlari quyidagicha:

• 
  kuchlanish manbai – U: 21...250 V, 50/60 Gs.;
  
• 
  maksimal kuchlanish tushishi: 11 V;
  
• 
  250 V kuchlanishdagi yuklamaning minimal toki: 10 A;
  
• 
  24 V kuchlanishdagi yuklamaning minimal toki: 20 A.
  

ES 21 Z, ES 22 Z elektron bloklari uch simli ulanishda bo’lib, texnik ko’rsatkichlari quyidagicha:

• 
  kuchlanish manbai – U: 10...50 V;
  
• 
  iste’mol qilinuvchi tok: Imax = 15mA;
  
• 
  maksimal sig’im Smax = 500 nF; Yuklama ulanishi: sxema ochiq kolletorli; pnp yoki npn.
  

Tranzistorni yopiq holdagi qoldiq tok:
I < 100 mkA.
Maksimal kuchlanish: Umax = 55 V.
Unifikatsiyalangan elektr signallarining asosiy turlari 2.3 – jadvalda keltirilgan. Doimiy tok va kuchlanish elektr signallari orasida eng ko’p tarqalgan unifikatsiyalangan signallar xisoblanadi. Unifikatsiyalangan elektr signallari datchiklardan boshqaruv qurilmasiga ma’lumotni uzatishda, undan ijro etuvchi qurilmaga va boshqaruv qurilmasida ma’lumotni almashishida foydalaniladi.
Unifikatsiyalangan signallar 2.3-jadval.

Elektr signallari				Pnevmatik signallar, kg/sm^2
Doimiy tok mA	Doimiy kuchlanish	O’zgaruvchan kuchlanish, V	CHastota, kN
0-5	0-10	0-2	4-8
0-20	0-20	- 1…0…+1	2-4	0,2-1
	- 100…+10mV
- 5...0...+5	0-10

	0-1
4-20	- 1...0...+1V

Xozirda neft va gaz sanoatida, kimyo sanoatida, farmatsevtika sanoatida Unifikatsiyalangan signallardan foydalanilmoqda. Ulardan eng keng tarqalgani 4-

20 mA o’zgarmas tok signalidir. Uning boshqa Unifikatsiyalangan elektr signallarga nisbatan afzallik tomoni manbaga ham shu signaldan olinadi yani qo’shimcha signal talab qilmaydi.
Ishlab chiqarish sanoatida juda ko’plab fizik kimyoviy birlamchi datchiklardan foydalaniladi. Ulardan turli xildagi signallar chiqadi. Bu esa ko’p mablag’ va turli xildagi birlamchi asbobga mos ikkilamchi asboblarni talab qiladi. Bu narsadan qochish uchun birlamchi asboblardan chiqayotgan signallar unifikatsiyalangan elektr signallariga o’zgartiriladi. 2.6–rasmda birlamchi asbobdan chiqayotgan signalni Unifikatsiyalangan signalga o’zgartirilib bir dona ikkilamchi asbob yordamida o’lchashning funksional sxemasi keltirilgan. Bunga bir nechta birlamchi asbobdan foydalanilgan, ikkilamchi asbob esa bir dona.
Unifikatsiyalangan elektr signallar haqida gapiradigan bo’lsak, ular faqat datchiklarada emas , shuningdek registratorlarda, kontrollerda ham foydalaniladi. GOST26.11-80da unifikatsiyalangan elektr signallarning nizomi keltirilgan. Bu unifikatsiyalangan elektr signallarning diapozoni va bu signaldan foydalanuvchi qurilma va manbalarning qarshilik chegaralari ko’rsatilgan. 2.4-jadvalda unifikatsiyalangan elektr signallarini foydalanishdagi qarshilik chegaralari ko’rsatilgan.
Birlamchi asbob Normalovchi o’zgartirgich Ikkilamchi asbob

3. 
   –rasm. Unifikatsiyalangan elektr signalga o’zgartirishning funksional sxamasi.
   

Unifikatsiyalangan elektr signallarini foydalanishdagi qarshilik chegaralari.
2.4.-jadval.

Kuchlanish signali, V	Yuklama qarshiligi, Om, eng ko’p bilan.	Qurilmaning kirishqarshiligi,Om, eng kami bilan.
0 dan 0,01 gacha	-	10000
0 dan 1gacha	-	10000
0 dan 10 gacha	2000	-
Tok signali, A	Qurilmaning chiqish qarshiligi, Om, eng kami bilan.	Qurimaning kirish qarshiligi, Om, eng ko’pi bilan.
0 dan 5 gacha	2500	500
0 dan 20 gacha	1000	250
4 dan 20 gacha	1000	250

2.