Устройство и работа БО и БП

Преобразователь имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ Р 51330.1 (ГОСТ 22782.6 - при поставках в Украину), специальный по ГОСТ 22782.3. Маркировка взрывозащиты 1ExsdIIAT3.

Преобразователь точки росы «КОНГ-Прима-2» (далее по тексту - ПТР, преобразователь) предназначен для измерения температуры точки росы по влаге (далее - ТТР, точка росы) в природном газе или других газах при рабочем давлении.

Тема 3. Преобразователь точки росы «КОНГ-Прима-2».

Преобразователь выпускается в следующих исполнениях:

- исполнение КРАУ2.844.001-03 предназначено для монтажа непосредственно на трубопроводе;

исполнение КРАУ2.844.001-04, с проточным газоподводом, предназначено для подключения к трубопроводу по проточной схеме, например, через систему подготовки газа КРАУ2.848.002 (далее - СПГ).

Внешний вид преобразователя представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Внешний вид преобразователя точки росы «КОНГ-Прима-2».

Прибор по классификации ГОСТ 12997 относится к изделиям:

Таблица 1

по наличию информационной связи	для информационной связи с другими изделиями;
по виду энергии	электрическим;
по эксплуатационной законченности	третьего порядка;
по метрологическим свойствам	средство измерения;
по защищённости от воздействий окружающей среды	оболочка со степенью защиты IP54 по ГОСТ14254;
по стойкости к механическим воздействиям	N2;
по устойчивости к воздействию влажности окружающего воздуха	ДЗ;
по устойчивости к воздействию атмосферного давления	Р1.

Функционально прибор состоит из трех законченных узлов:

- датчика первичной информации (ДПИ);

- блока обработки (БО);

- блока питания (БП).

Схема соединений составных частей прибора приведена на рисунке 3.2.

Поз.	Наименование	Кол-во	Примечание
A1	Датчик КРАУ5.184.002-01
A2	Блок питания КРАУ5.087.007
A3	Блок обработки КРАУ5.103.002
FU1	Предохранитель КРАУ6.616.000
R1	Резистор WH10-1R5 ±5%, order code 344-679		Farnel
XP1	Вилка РС7ТВ АВ0.364.04ТУ
XT1	Клеммная колодка КРАУ6.120.001

Рисунок 3.2. Преобразователь точки росы «КОНГ-Прима-2». Схема соединений

Максимальное сопротивление линии связи между источником питания и прибором, в зависимости от напряжения источника питания, указано в таблице 2.

Таблица 2

Uп, В
Rmax, Ом	0,2	1,2	2,5	5,0	6,5	10,4		15,7	18,3	19,2	20,2	24,7

Линия связи представляет собой кабель электрический с количеством жил не менее 4-х, сечением жилы не менее 0,75 мм², с наружным диаметром (8-11,5) мм (например, контрольные кабели типа КВВБбГ, КВВБГ).

Устройство и работа ДПИ

ДПИ предназначен для реализации режимов охлаждения, стабилизации и нагрева по командам с БО, а также для выдачи в БО электрических сигналов, соответствующих температуре и уровню сигнала фотоприемника (фотосигнала).

ДПИ является оптоволоконным преобразователем и обеспечивает изменение значений выходного сигнала при появлении или исчезновении влаги на его чувствительном элементе.

ДПИ (чертеж приведен на рисунке 3.3) состоит из корпуса 1, измерителя 2, терморезистора 3 для измерения температуры чувствительного элемента, терморезистора 4 для измерения температуры корпуса датчика, трехкаскадной термоэлектронной батареи 5, оптического волокна 6.

В измерителе 2 размещены светодиод, фотодиод и световод 6.

ДПИ работает следующим образом.

При охлаждении световода и омывающего его газа до температуры насыщения при рабочем давлении трехкаскадной термоэлектронной батареей, на поверхность изогнутой части световода выпадает конденсат. Фотодиод регистрирует уменьшение интенсивности излучения, введенного в световод от светодиода, что является командой для включения нагрева и регистрации температуры конденсации терморезистором 3, сопряженным с изогнутой частью световода.

Поз.	Обозначение	Наименование
	КРАУ8.034.014	Корпус
	КРАУ5.185.002	Измеритель
	–	Термодатчик
	–	Термодатчик
	–	Термоэлектронная батарея (элемент Пельтье)
	КРАУ7.245.001 или КРАУ7.245.001−01	Световод (оптическое волокно)
	–	Канал прохождения охлаждающего газа
	SFH450-V	Светодиод
	SFH250	Фотодиод

Рисунок 3.3. Датчик первичной информации.

При нагреве световода и омывающего его газа выше температуры насыщения, с поверхности изогнутой части световода испаряется конденсат и фотодиод регистрирует увеличение интенсивности излучения, что является командой для включения охлаждения и регистрации температуры испарения.

После вышеописанного процесса включается непрерывный нагрев световода в течение четырех минут, а в блоке БО вычисляется точка росы как среднее значение температур конденсации и испарения.

БО обеспечивает:

- питание светодиода ДПИ импульсным током;

- измерение сигналов с фотодиода и терморезистора ДПИ;

- вычисление и индикацию точки росы;

- преобразование значений точки росы в унифицированный токовый сигнал 4...20 мА;

- управление коммутатором тока, питающего термоэлектронную батарею ДПИ по заданной программе.

Основным элементом БО является микроЭВМ, которая собрана на двух микросхемах: одна из них представляет собой однокристальный микропроцессор, совмещенный с 4-канальным 12-разрядным АЦП и с контроллером жидкокристаллического индикатора, другая - электрически перепрограммируемое ПЗУ.

На входы АЦП микроЭВМ поступают сигнал с терморезисторов и, через усилитель фототока и синхронный детектор, сигнал с фотодиода. Анализируя эти сигналы, микроЭВМ вычисляет значение точки росы, которое отображается на жидкокристаллическом индикаторе, и по двум линиям связи в последовательном коде передается на схему токового выхода, а также формирует два сигнала управления коммутатором тока, входящего в состав БП.

Усилитель фототока обеспечивает усиление сигнала фотодиода до величины, необходимой для нормальной работы АЦП. Он состоит из двух каскадов: первый представляет собой преобразователь тока в напряжение с коэффициентом 2 В/мкА, второй является усилителем напряжения с коэффициентом усиления 5.

После усилителя фототока сигнал поступает на синхронный детектор, в состав которого входят операционный усилитель и ключ, на котором импульсный сигнал с фотодиода преобразуется в постоянное напряжение, поступающее через RC-фильтр на вход АЦП микроЭВМ.

Генератор, собранный на двух микросхемах, обеспечивает питание светодиода ДПИ импульсным током типа «меандр» и работу синхронного детектора.

Схема токового выхода собрана на одной микросхеме и обеспечивает преобразование цифрового кода точки росы, поступающего с микроЭВМ, в стандартный токовый сигнал 4-20 мА. Выходной токовый сигнал должен измеряться на нагрузке не более 400 Ом относительно минусового провода питания устройства (18-42) В.

БП преобразует нестабилизированное входное напряжение +(18...42) В в стабилизированное напряжение +15 В, используемое для питания блока обработки, и в стабилизированный ток переключаемой полярности +2,5 A, минус 0,8 А, используемый для питания термоэлектронной батареи ТЭБ.

БП состоит из двух стабилизированных каналов, работающих по принципу ШИМ. Первый обеспечивает стабилизацию тока +2,5 А, второй - стабилизацию постоянного напряжения 15 В и напряжения, используемого для питания ТЭБ в режиме «Нагрев». Первый канал выполнен в виде понижающего стабилизатора, второй - в виде стабилизированного преобразователя с обратным включением диода. Частота преобразования - 100 кГц.

Внутренняя защита БП гарантирует сохранение работоспособности при возникновении следующих перегрузок:

- неверное подключение полярности входного питания. Работоспособность восстанавливается после исправления ошибки подключения;

- уменьшение входного напряжения питания ниже 18 В. Работоспособность восстанавливается после увеличения входного напряжения выше 18 В;

- повышение входного напряжения питания выше 51 В. Работоспособность восстанавливается после замены входного предохранителя.

Входной фильтр обеспечивает подавление высокочастотных помех, распространяющихся по первичной цепи питания.

Дата добавления: 2014-01-07