Прибор разрабатывался по техническим рекомендациям инженеров непосредственно эксплуатирующих оборудование на котельных и ТЭС Санкт-Петербурга.
Основная область применения электронных напоромеров – котельные и теплоэлектростанции. Здесь они используются для контроля разрежения в газоходах, разрежения и избыточного давления в топках котлоагрегатов и избыточного давления воздуха и природного газа перед горелками.
На котельных и ТЭЦ задача контроля перечисленных параметров осложняется необходимостью вывести результаты измерения в непосредственной близости от объекта контроля – для обеспечения безопасности при ручном управлении розжигом. Этой цели служат щиты напоромеров, устанавливаемые, как правило, перед фронтом котла. Приборы, устанавливаемые на таких щитах, соединяются с объёмом, в котором контролируется давление с помощью гибких импульсных трубок.
На отдельных котельных и даже электростанциях для контроля и индикации разрежения в газоходах и топке и давления перед горелками по сей день используются простейшие U-образные манометры. Этому типу приборов присущ ряд недостатков: невозможность считывания показаний с большого расстояния, низкая точность, необходимость регулярно компенсировать испарение воды.
На большинстве котлов в настоящее время применяются механические низкопредельные манометры с диапазоном измерения до 40 кПа:
- тягомеры для контроля разрежения ТмМП;
- напоромеры – для контроля избыточного давления НМП;
- тягонапоромеры – для контроля разрежения и избыточного давления ТНМП.
В качестве упругих чувствительных элементов в приборах перечисленных типов применяются, как правило, мембранные коробки. (Мембранная коробка – это упругая пластинка с гофрированной и плоской формами поверхности, герметично закреплённая по всему периметру в корпусе устройства).
Однако, эти приборы имеют ряд недостатков.
- Разрежение в газоходах и в топке, как правило, нестабильно и пульсирует с амплитудой до 20 % от диапазона измерений контролирующего прибора. Это затрудняет считывание показаний со шкалы прибора, поскольку стрелка постоянно «дрожит». На профильном приборе пульсация измеряемого параметра затрудняет считывание показаний в большей степени, чем на классических манометрах с концентрической шкалой.
- Наряду с пульсациями имеют место «хлопки», представляющие собой кратковременное повышение давления, многократно превышающее диапазон измерений приборов, контролирующих разрежение в топке и газоходах. При использовании механических приборов это может привести к заеданию стрелки в крайнем положении или выходу прибора из строя (разрушению мембранной коробки или повреждению механизма).
- Приборы прямого действия не требуют электропитания для работы, но для обеспечения возможности считывания показаний в условиях котельного цеха на практике приходится организовывать специальную подсветку щитов, в которых установлены приборы;
- большинство типов механических напоромеров не имеют контактной группы и на котельных часто дублируются датчиками-реле давления, которые формируют сигналы для цепей защиты и блокировки.
- механические напоромеры не обеспечивают дистанционную передачу результатов измерений, поэтом, в тех случаях, когда контролируемые ими параметры необходимо передать на верхние уровни систем управления, они дублируются датчиками давления с выходным сигналом постоянного тока. Специфика питания датчиков не позволяет оснастить их устройствами индикации на базе светодиодов, поэтому полностью заменить показывающие приборы они не способны.
Поэтому на рынке появился класс устройств “электронные напоромеры”. Эти приборы представляют собой тензорезистивный датчик в корпусе щитового исполнения с развитой индикацией, электрической сигнализацией и возможностью дистанционной передачи данных.
В отличии от механических напоромеров они:
- гораздо более устойчивы к перегрузкам измеряемым давлением;
- обеспечивают электронное демпфирование пульсаций измеряемой величины;
- имеют контактную группу для выдачи сигналов в системы защиты и блокировки;
- формируют аналоговый выходной сигнал постоянного тока для передачи на верхние уровни систем управления.
В отличие от решений с использованием обычных датчиков давления, электронные напоромеры позволяют совместить в одном устройстве функции первичного преобразователя и вторичного показывающего и регулирующего прибора.
Приборостроительный завод “ВИБРАТОР” разработал электронный прибор, предназначенный для замены описанных механических приборов. Он совмещает функции показывающего прибора для установки на местном щите, выдачу дискретных сигналов устройствам защиты и блокировки, а так же формирует унифицированный выходной сигнал постоянного тока.
Приборостроительный завод “ВИБРАТОР” серийно выпускает прибор для измерений давления воздуха Ф1791. Прибор предназначен для измерения и контроля избыточного давления, разрежения и разности давлений воздуха и может применяться в системах управления оборудованием котельных и ТЭЦ для контроля технологических параметров и аварийной защиты, в системах вентиляции и кондиционирования, а также на объектах атомной энергетики, в том числе на АЭС. При его разработке был учтён опыт эксплуатации существовавших тогда моделей электронных напоромеров.
Приборы Ф1791 обеспечивают измерения давления в диапазонах, приведённых в таблице ниже с погрешностью 1% от конечного значения диапазона измерений.
Любой прибор может использоваться для измерений всех типов измеряемых величин без перенастройки. Присутствует возможность измерений перепада давлений.
Для обеспечения возможности считывания показаний прибора в условиях пульсации измеряемого давления и предотвращения ложных срабатываний электрической сигнализации программа прибора производит усреднение результата измерения за время от 0,5 до 2-х секунд. Временной интервал выбирается при настройке прибора из ряда 0 (усреднение не производится); 0,5; 1; 1,5; 2 с.
Использование тензорезистивных датчиков увеличивает надёжность оборудования при «хлопках» в топках котлов – приборы для измерения избыточного давления и разрежения в диапазоне до 200 Па выдерживают испытательное давление до 20 кПа с сохранением метрологических характеристик.
Прибор имеет самый большой среди аналогов светодиодный цветопеременный индикатор. Это трёхразрядный семисегментный индикатор с десятичной точкой. Слева от символов индикатора расположен знак «–» (минус) для представления отрицательных чисел. Высота символов индикатора – 38 мм. Это позволяет легко считывать показания индикатора на большом расстоянии.
Устройство индикации позволяет менять цвет свечения индикаторов прибора , который может быть зелёным, жёлтым или красным. Это позволяет организовать световую сигнализацию о выходе измеряемой величины за границы области допустимых значений.
Программа прибора позволяет выбрать один из пяти цветовых режимов индикации.
Режим 1: ‒ цвет индикатора всегда красный.
Режим 2: ‒ цвет индикатора всегда зелёный.
Режим 3: цвет индикатора всегда жёлтый.
Режим 4: ‒ в зоне «норма» цвет индикации зелёный; ‒ при превышении измеряемой величиной значения УП1 или УП2 цвет индикации изменяется на жёлтый («предупреждение»); ‒ при превышении измеряемой величиной значения УА1 или УА2 цвет индикации изменяется на красный («авария»).
Режим 5: ‒ в зоне «норма» цвет индикации зелёный; ‒ при превышении измеряемой величиной значения УП1 цвет индикации изменяется на жёлтый; ‒ при превышении измеряемой величиной значения УП2 цвет индикации изменяется на красный; ‒ при превышении измеряемой величиной значения УА1 или УА2 цвет индикации не изменяется.
Для применения в помещениях блочных щитов управления с пониженной освещённостью предусмотрена возможность снижения яркости индикатора прибора до уровня, комфортного для операторов.
Показания могут быть выведены в разных размерностях: Па (кПа) или мм.вд.ст.. В комплекте присутствует набор сменных наклеек с единицами измерений, которые устанавливаются на передней панели прибора в зависимости от выбранной единицы измерения.
Прибор, наряду с цифровым отсчетным устройством, имеет 2 одиночных светодиода красного цвета с обозначениями «Р1» и «Р2» для индикации состояния реле (светодиоды мигают при замыкании контактов реле и гаснут при их размыкании).
Настройка прибора выполняется с помощь кнопок на лицевой панели. Доступ к настройкам защищён паролем.
Прибор выпускается в двух конструктивных исполнениях:
– Ф1791.1 – для монтажа в щит;
– Ф1791.2 – для выступающего монтажа непосредственно на строительные конструкции.
Щитовое исполнение обеспечивает защиту лицевой панели прибора и выреза в щите от пыли и влаги IP65, при этом крепление обеспечивается 2-мя зажимами без дополнительных отверстий в щите. Электрические присоединения выполняются на клеммную колодку на задней стороне корпуса.
А для тех случаев, когда прибор установлен один и/или в коридоре (что характерно для систем спецвентиляции), предусмотрено исполнение для монтажа прямо на стену с защитой IP65 на весь корпус. Это позволяет не устанавливать ради одного прибора щит или шкаф. Соединения в этом случае выведены вниз вместо задней стенки.
Для приборов, поставляющихся на АЭС, где не используются гибкие импульсные трубки, предусмотрено исполнение с разборными ниппелями из нержавеющей стали для приварки к трубопроводу.
Питание прибора может осуществляться переменным или постоянным током 24 В (для мест, где нежелательно использование опасного напряжения) или непосредственно от сети переменного тока напряжением 220 В (в этом случае не требуется дополнительный блок питания).
Прибор может иметь до 2-х реле с характеристиками, позволяющими коммутировать цепи систем защиты и блокировки напрямую, без промежуточных устройств:
- контакты реле – переключающие;
- максимальный коммутируемый ток (при практически безиндуктивной нагрузке):
– 3 А при напряжении 250 В переменного тока;
– 0,3 А при напряжении 250 В постоянного тока;
- разрывная мощность контактов реле:
– 750 ВА при напряжении 250 В переменного тока;
– 75 ВА при напряжении 250 В постоянного тока.
Прибор обеспечивает возможность задания задержки на срабатывание реле – времени, в течение которого условие на срабатывание реле должно выполняться. Величина задержки выбирается при настройке прибора из ряда: 0 (нет задержки); 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 5; 10; 15; 20; 25; 30 с.
Прибор Ф1791 обеспечивает дистанционную передачу результатов измерений одним из двух способов:
- формирование аналогового выходного сигнала в диапазоне от 4 до 20 мА
- по интерфейсу RS485 (протокол обмена ModBus).
Прибор разрабатывался с учётом специфики котельных и местных щитов электростанций. Опыт серийного производства прибора показал, что помимо этих областей применяя прибор Ф1791 используется для удалённого контроля параметров на блочных щитах управления ТЭС и ГРЭС, в том числе использующих уголь в качестве основного топлива, атомных электростанциях и предприятиях атомного топливного цикла (обычно в системах вентиляции), объектах ГО, различных печах стекольных и металлургических производств, мусоросжигательных установках. Опыт применения прибора во всех перечисленных областях свидетельствует о его удачной конструкции, удовлетворяющей требованиям эксплуатации, и высоком качестве изготовления обеспечиваемым заводом «Вибратор».
