Автоматизация компрессора

метки: Компрессор, Автоматизация, Компрессорный, Станция, Давление, Система, Вибрация, Ethernet

коспрессор компримирование вибромониторинг управление

Применяемые для компремирования воздуха центробежные нагнетатели при определенных условиях подвержены опасному явлению — помпажу. Любой осевой или центробежный компрессор характеризуется минимальным массовым расходом, ниже которого происходит помпаж, предотвращение которого является актуальной проблемой. В зависимости от условий применения минимальный массовый расход можно поддерживать, либо направляя часть потока со стороны нагнетания на вход компрессора, либо выбрасывая часть газа на стороне нагнетания в атмосферу. Увеличение массового расхода рециркулирующего или выбрасываемого в атмосферу газа отражается на других параметрах процесса (например, снижается давление нагнетания), поэтому для ограничения колебаний указанных переменных можно использовать антипомпажное устройство.

Система управления компрессором должна управлять регулирующим устройством, воздействующим на режим работы компрессора, а также антипомпажным клапаном, удерживая технологический параметр (это давление или расход рабочей среды) на требуемом уровне.

Цель данного дипломного проекта — совершенствование автоматизированной системы управления воздушным компрессором Центак модели C350MX4.

Задачами дипломного проекта являются:

• проведение анализа и обоснование выбора основных датчиков;
• создание АРМ оператора для управления компрессорами;
• разработка для контроллера программы управления с учетом ПАЗ по вибрации и помпажу.

При работе над проектом были использованы материалы ООО «Русджам-Уфа».

1. Технология компримирования воздуха

1.1 Технологическая схема компрессорной установки

Компрессор «Центак» это компрессор центробежного типа, соединённый напрямую посредством безвтулочной самосмазывающейся шестерёнчатой муфтой с электродвигателем, трехфазный асинхронного типа. Он смонтирован на общей раме-основании из структурированной стали.

Данный компрессор это двухступенчатый агрегат. Каждая ступень сжатия состоит из рабочего колеса, смонтированного на собственном валу в общем чугунном корпусе.

Ротор каждой ступени имеет шестерёнчатую передачу, приводимую с оптимальной скоростью общей главной шестерней, которая состоит из косозубой главной шестерни с прецизионной обработкой, вращающейся на антифрикционных шарикоподшипниках с масляной смазкой [1].

Технические характеристики компрессора «Центак» представлены в таблице 1.1.

Разработка проекта по обоснованию концепции, проектированию, ...

... данной курсовой работы - разработка проекта по обоснованию концепции, проектированию, созданию и эксплуатации объекта - жилой дом. Задачами курсовой работы являются : предварительное формулирование цели и задач проекта; формирование команды проекта, распределение ролей и работ; разработка обоснований, ...

Таблица 1.1? Технические характеристики компрессора «Центак»

Электродвигатель
Мощность, кВт	2500
Скорость, об/мин	1500
Напряжение, В	6000
Частота, Гц	50
Коэффициент мощности	0,9
КПД, %	96,4
Степень защиты	IPW55
Класс температуры	B
Воздушный компрессор
Давление на входе, МПа	0,01
Рабочее давление, МПа	0,4
Производительность, м3/мин	65
Температура на входе, С°	20
Относительная влажность, %	70
Номинальная скорость, об/мин	1500

Технологическая схема компрессора Центак представлена на рисунке 1.3.

Воздушная система компрессоров Центак состоит:

• впускной воздушный фильтр, используемый для фильтрования всасываемого воздуха;
• впускной дроссельный клапан, установленный на входе в компрессор позволяет регулировать поток воздуха на всасывании;
• продувочный клапан, установленный на выходе из компрессора позволяет сбрасывать воздух при необходимости (помпаж, останов, прочее);
• промежуточный и концевой охладители;
• встроенный влагоотделитель;
• конденсационные горшки;
• глушитель шума выпуска воздуха;
• разгрузочный обратный клапан.

Посредством промежуточного и концевого охладителей, влагоотделителей и конденсационного горшка для удаления влаги производится охлаждение компримируемого воздуха.

Промежуточный и концевой охладители представляют собой конструкцию из трубок в общей оболочке, при этом оболочкой служит корпус компрессора. Они имеют высокоэффективную конструкцию патронного типа, при этом воздух проходит внутри трубок, а вода омывает эти трубки. Переход тепла от воздуха к воде усиливается благодаря наличию в воздушных каналах внутренних ребер, что в большой степени повышает площадь эффективной теплопередачи со стороны воздуха. В целях повышения сопротивления коррозии ребра покрыты оловом. Воздушный канал, ведущий к рабочему колесу, сформирован из центральной секции каждого охладителя и диффузора.

Влагоотделитель предусмотрен после каждого охладителя воздуха. Он имеет конструкцию из сетчатого экрана, изготовленного из нержавеющей стали, а его толщина такова, что обеспечивает отделение максимального количества влаги при минимальном падении давления.

Конденсационные горшки устанавливаются снизу каждого влагоотделителя для выпуска конденсата из установки.

Глушитель шума выпуска воздуха устанавливается рядом с клапаном, для уменьшения шума от перепуска.

Разгрузочный обратный клапан представляет собой простой клапан для изоляции выпуска и предотвращения обратного тока сжатого воздуха.

Система смазки компрессоров Центак полностью автономна и включает в себя следующее:

• бак для смазочного масла, который встроен на раме-основании компрессора и имеет эпоксидное антикоррозионное покрытие;
• входной сетчатый фильтр, который устанавливается внутри бака на входе маслопроводов главного и пред- и послепускового насосов;
• масляный пред- и послепусковой насос, который имеет привод от отдельного электродвигателя.

Этот насос не предназначен для работы в качестве дополнительного масляного насоса параллельно с главным масляным насосом; он поддерживает главный насос при запуске и останове компрессора;

• главный масляный объемный насос шестеренчатого типа, установленный на валу главного привода;
• обратные клапаны (для избежание обратного тока жидкости через насосы);
• регулируемый разгрузочный клапан из чугуна, который является автономным, предназначенным для регулирования давления масла, поступающего к шестерням и подшипникам компрессора;
• охладитель масла трубчатого типа, с закрепленным пучком трубок;
• трехходовой смесительный клапан-термостат, служащий для подачи смешенного масла требуемой температуры в компрессор;
• индикатор уровня масла;
• электроподогреватель масляного бака, который нагревает масло до минимальной требуемой температуры перед рециркуляцией;
• приборы, требующиеся для контроля температуры масла и давления.

Система водяного охлаждения компрессора включает в себя индивидуальные подводы охлаждающей воды, которые подают охлаждающую воду к промежуточному охладителю, концевому и масляному охладителю.

Для обеспечения предотвращения выноса масла, и, следовательно, безмасляного сжатого воздуха предусмотрено уплотнение вала, которое обеспечивается плавающими бесконтактными угольными кольцами в одном корпусе. Одно кольцо используется в качестве воздушного уплотнения, а другие в качестве уплотнения масла. Уплотняющий воздух закачивается между уплотнениями масла.

1.2 Описание процесса компримирования воздуха компрессором

Воздух попадает в компрессор (рисунок 1.4) через впускной направляющий аппарат и поступает в первую ступень, где рабочее колесо (1) турбины разгоняет воздух.

Затем воздух проходит через секцию (2) диффузора постоянного сечения, где кинетическая энергия (скорость) превращается в потенциальную энергию (давление).

Встроенный охладитель (3) отводит тепло, возникающее при сжатии воздуха, тем самым, повышая КПД всей установки. Затем поток воздуха с очень низкой скоростью проходит через сепаратор (4), изготовленный из нержавеющей стали, где происходит отделение влаги и конденсат выводится наружу. Такая последовательность сохраняется во всех ступенях до тех пор, пока компрессор не достигнет требуемого рабочего давления [2].

Каждое рабочее колесо состоит из ротора, изготовленного из высококачественной нержавеющей стали, и съемного стопорного кольца, закрепленного на приводном валу при помощи косозуба. Стопорное кольцо поглощает энергию аэродинамического давления и защищает трансмиссию от избыточных нагрузок, продлевая, тем самым, срок ее службы.

Диффузор, преобразующий кинетическую энергию потока в давление, установлен между каждым рабочим колесом и охладителем. Создание диффузии и давления происходит в первом ряду неподвижных лопаток, изготовленных из нержавеющей стали. Второй ряд лопаток, расположенный в канале, ведущем к охладителю, устраняет остаточные завихрения, повышая тем самым общую эффективность сжатия.

За каждым рабочим колесом в корпусе подшипника скольжения устанавливается уплотнение с одной патронной вставкой. Эта вставка состоит из трех цельных плавающих бесконтактных угольных колец. Одно кольцо используется в качестве воздушного уплотнения, два других — в качестве масляных уплотнений. Используемые охладители обеспечивает высокий КПД. Воздух проходит по трубкам, омываемым охлаждающей водой. Таким образом, обеспечивается длительный и эффективный теплообмен без потерь вследствие образования отложений в трубах. Переход тепла от воздуха к воде усиливается благодаря наличию в воздушных каналах внутренних ребер, что значительно повышает площадь эффективной теплопередачи со стороны воздуха.

Компрессор как объект автоматического управления относится к классу потенциально опасных объектов, которые характеризуются четко выраженными нелинейными рабочими характеристиками и лавинообразным нарастанием рабочих процессов.

Для центробежных и осевых компрессоров таким режимом является помпаж. Из-за реверсирования потока газа компрессор в одно мгновение превращается из нагнетателя в генератор высокочастотных колебаний, что как правило, сопровождается вибрацией, сильными ударными нагрузками на фундамент, подшипники и вал, быстрым ростом температуры до аварийных пределов, поскольку большая часть энергии вращения расходуется на нагревание. Все это может в считанные секунды привести компрессор к саморазрушению. Скачкообразное изменение параметров компрессора в момент помпажа происходит примерно за 0.04 с., что находится на границе разрешающей способности обычной контрольно- измерительной и регулирующей аппаратуры.

Единственным способом защиты компрессоров от помпажа является выброс части газа в атмосферу. На сжатие выбрасываемой части газа бесполезно расходуется огромное количество энергии. По технологической схеме можно отметить, что к противопомпажной защите относится продувочный клапан [3].

1.3 Объём автоматизации компрессора

Воздушная система компрессора Центак должна включать:

• комплект детекторов температуры, установленные ниже каждого охладителя для замера температуры воздуха;
• комплект преобразователей давления, установленные за каждым охладителем для замера давления воздуха на выпуске, а также один преобразователь после обратного клапана, для регулировки компрессора;
• впускной дроссельный клапан, установленный на входе в компрессора позволяет регулировать поток воздуха на всасывании;
• перепускной клапан установленный на выходе из компрессора, позволяет сбрасывать воздух при необходимости (помпаж, останов, прочее).

Клапаны должны устанавливаются в комплекте с электропневматическим преобразователем и пневматическим исполнительным устройством.

В систему смазки должны входить преобразователи давления, датчики температуры, электроподогреватель масленого бака.

Система водяного охлаждения должна включать в себя реле потока, установленное на выходе из системы.

Для контроля вибрации подшипников электродвигателя и подшипников нагнетателя должны быть установлены датчики вибрации, подсоединённые к системе управления.

Вышеуказанные средства автоматизации необходимы для обеспечения соблюдения технологических режимов работы и защиты компрессора, указанных в таблице 1.2.

В компрессорной отсутствует АРМ оператора для управления компрессорами, наличие которой способствовала повышению оперативности при возникновении в работе аварийных / неаварийных ситуаций.

Таблица 1.2 Карта технологических режимов работы компрессора

Параметр	Нормальное значение	Регулирование, управление	ПАЗ, блокировки, сигнализации
Компрессор-нагнетатель
Воздух: давление на входе, МПа на выходе, МПа макс., МПа	0,1 0,4-0,7 1	Противопомпажное регулирование электропневматическими клапанами на входе и выходе	Противопомпажный сброс клапаном на выходе. Сигнализация.
Маслосистема
Температура, С	43	Регулируется термостатом	При t ? 35С двигатель отключается
Давление, МПа	0,23	Регулируется разгрузочным клапаном	При давлении меньше 0,154 МПа двигатель отключается
Вибрация подшипников
Виброскорость, мм?с-1	4,5	Не регулируется	При 4,5 выдаётся предупреждение, при 7,1 отключается двигатель
Электродвигатель
Температура обмоток статора, С	40	Не регулируется	При 110 С отключается электродвигатель
Температура подшипников, С	70	Не регулируется

2. Патентная проработка

2.1 Выбор и обоснование предмета поиска

В дипломном проекте рассматривается автоматизация компрессорной установки ООО «Русджам-Уфа»

Для обеспечения нормального режима работы и своевременного обнаружения нарушений в работе компрессора необходимы постоянный контроль ряда параметров и выдача аварийных сигналов при их отклонении. Одним из таких параметров является уровень вибрации компрессора и двигателя агрегата. На компрессорных установках используется система виброконтроля «Каскад», поэтому при проведении патентного поиска особое внимание было уделено поиску и анализу устройств виброконтроля и способам измерения уровня вибрации.

2.2 Регламент поиска

Патентный поиск проводился с использованием фондов УГНТУ по источникам патентной документации Российской Федерации. По зарубежным фондам поиск не проводился по причине их отсутствия.

Глубина поиска составляет четыре года (2008-2011 гг.).

Поиск проводился по индексам МПК:

• G 01 Н 9/00 — «Измерение механических или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, чувствительных к излучению, например, оптических средств»;

• G 01 Н 17/00 — «Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, не отнесенных к предыдущим разделам»;
• G 01 М 7/02 — «Испытания на вибрацию».

При этом использовались следующие источники патентной информации:

• ? полные описания к патентам Российской Федерации;
• ? документы справочно-поискового аппарата;
• ? официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения» (2011 г.);
• Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения.

Полезные модели» (2011 г.).

2.3 Результаты поиска

Результаты поиска приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Результаты патентного поиска

	Индекс МПК	Номера просмотренных патентов	Выявленные аналоги
Россия	G 01 М 7/00 G 01 М 7/02 G 01 Н 17/00 G 01 Н 9/00	Патенты на изобретения №№2394305-2439715	№2439508 «Измеритель вибрации»
			№2436056 «Устройство для индикации уровня вибрации»
			№2395792 «Способ измерения параметров вибрации объекта»
			№2437071 «Беспроводной датчик вибрации»

2.4 Анализ результатов поиска

Рассмотрим более подробно аналоги, перечисленные в таблице 2.1. Изобретение (патент №2439508) относится к виброизмерительной технике, может быть использовано для измерения параметров вибрации изделий и объектов. Заявлен измеритель вибрации включающий излучатель, двухкоординатный датчик, измеряющий параметры вибрации по координатам X и Y, установленный в корпусе, и два плоскопанельных дисплея. Устройство также содержит датчик третьей координаты Z, выполненный в отдельном корпусе. В излучатель введены два светодиода, оптические оси которых перпендикулярны. Технический результат: повышение точности измерений.

Изобретение (патент №2436056) относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для диагностики измерения частоты вибрации объекта в процессе его эксплуатации. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является обеспечение непрерывной работы устройства для индикации уровня вибрации на основе энергосберегающих технологий, то есть без обслуживания и без внешних источников энергии, таких как стационарная электросеть, гальванические элементы, аккумуляторы и т.п. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для индикации уровня вибрации, содержащем вибропреобразователь и блок индикации, вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами.

Изобретение (патент №2395792) относится к измерительной технике. Техническим результатом изобретения является расширение области применения и повышение точности измерения. Способ измерения параметров вибрации объекта включает закрепление на объекте тест-объекта и регистрацию изображения тест-объекта с вибрационным размытием. При этом в качестве тест-объекта используют миру, выполненную в виде групп параллельных парных штрихов, имеющих общую ось симметрии, с расстоянием между штрихами в группе, равным удвоенной ширине штриха, уменьшающейся от группы штрихов с низкой пространственной частотой к группе штрихов с высокой пространственной частотой. Сначала с помощью видеокамеры формируют на экране монитора компьютера изображение миры для каждой частоты кадровой развертки видеокамеры до получения неподвижного изображения миры с вибрационным размытием и фиксацией соответствующей частоты кадровой развертки видеокамеры, равной частоте вибрации объекта. После чего регистрируют в неподвижном изображении миры с вибрационным размытием нулевой контраст в группе штрихов с наиболее низкой пространственной частотой, в которой ширина штриха равна размаху вибрации объекта.

Изобретение (патент №2437071) относится к области измерительной техники и может быть использовано для вибродиагностики машин и оборудования. Беспроводной датчик вибрации, предназначенный для вибродиагностики машин и оборудования, содержит акселерометр и корпус с размещенными в нем источником питания, устройствами обработки и беспроводной передачи сигнала. Акселерометр закреплен на корпусе устройства с помощью эластичной мембраны, при этом корпус устройства и акселерометр снабжены магнитными основаниями, при этом магнитное основание может быть снабжено диэлектрической прокладкой, а акселерометр вместо магнитного основания может быть оснащен резьбовым отверстием. Технический результат, достигаемый при реализации заявленных изобретений, заключается в расширении полосы измеряемых частот вибрации при одновременном расширении функциональных возможностей устройства за счет упрощения процедуры установки устройства на объект контроля, обеспечении при необходимости электрической изоляции акселерометра от объекта контроля.

Патентные исследования показали, что на сегодняшний день существует достаточно большое количество устройств контроля вибрации различных моделей, отличающихся принципом действия, информативностью и точностью получаемых данных, что свидетельствует о высокой востребованности подобных устройств и развитии исследований в данном направлении.

Система контроля «Каскад», используемая для контроля уровня вибрации компрессора, имеет сравнительно простой и проверенный принцип действия, что свидетельствует о надежности прибора, отличается удобством использования, благодаря модульной структуре исполнения, и четкостью срабатывания по аварийным значениям.

3. Система автоматизации компрессора

3.1 Назначение системы автоматизации

Требуемая для оперативного реагирования на аварийные / неаварийные ситуаций система управления компрессорами должна осуществлять:

• ? автоматический контроль всех необходимых технологических параметров, параметров состояния оборудования;
• ? автоматическую защиту по аварийным и предельным значениям контролируемых параметров и при отказах систем обеспечения;
• ? программное управление и поддержание заданного режима работы и нормативных условий эксплуатации оборудования;
• ? программное управление подготовкой и переключением оборудования по командам оператора;
• ? отображение и регистрацию основных контролируемых технологических параметров и параметров, характеризующих состояние оборудования в процессе работы и в условиях проведения ремонтных и наладочных работ;
• ? подготовку и передачу результатов обработки информации на различные уровни иерархии.

3.2 Структурная схема системы управления «Компрессорная»

Предлагаемая структура системы автоматики «Компрессорная» строится по трехуровневому иерархическому принципу.

К нижнему уровню предлагаемой системы автоматики относятся:

• ? датчики технологических параметров;
• ? местные показывающие приборы;
• ? исполнительные механизмы;
• ? аппаратура местного управления и сигнализации;
• ? вторичные преобразователи.

Данные средства автоматизации выполняют следующие функции:

• ? измерение параметров и перевод их из физических величин в унифицированный электрический сигнал;
• ? контроль аварийных параметров;
• ? непосредственное воздействие на технологический процесс.

Средний уровень реализуется базовым управляющим модулем (БУМ) с размешённым на нём контролёром Modicon Quantum с панелью управления СМС.

Выполняемые функции среднего уровня:

• ? сбор и обработка аналоговых измерений и цифровых сигналов с датчиков;
• ? контроль выхода за уставки технологических параметров и формирование соответствующих сигналов аварий;
• ? автоматическое регулирование технологических параметров;
• ? выдача управляющих воздействий на механизмы;
• ? связь датчиков и механизмов с нижнем уровнем АСУ ТП.

БУМ — это изготовленная по особому заказу микропроцессорная система управления и текущего контроля центробежных компрессоров Центак. БУМ выполняет все функции управления и текущего контроля основными параметрами, и управление вспомогательной аппаратурой, такой, как пускатель главного электродвигателя, маслоподогреватель и насос предпусковой смазки.

Эта система оснащена контроллером Modicon Quantum, который определяет действия системы при различных сочетаниях измеряемых давления, температуры и вибрации. Все технические средства для анализа данных, число каналов ввода и вывода (I/O) и системная память оптимально подобраны для точного управления и защиты компрессоров Центак.

Технические характеристики системы управления компрессором:

• ? простота использования ? двенадцать кнопок для управления отдельным компрессором по месту;
• ? многофункциональность, графический дисплей на жидких кристаллах 240 x 128 пикселов для представления данных и текущего состояния;
• ? усовершенствованное распознавание и управление перенапряжением;
• ? ограничение по наибольшему току для защиты главного привода электродвигателя;
• ? первичная индикация и регистрация ситуации для определения основной причины отключения компрессора;
• ? сигнализация вибрации шестерни и останов компрессора на любой стадии;
• ? имеется порт RS-485 для подключения к централизованной управляющей системе компрессорного цеха через протокол MODBUS.

На этом среднем уровне по программе, содержащейся в управляющем контроллере, предлагается реализовать обработка входных аналоговых и дискретных сигналов; выдача управляющих команд на исполнительные механизмы для управления компрессором, а также выполняются функции автоматического ведения режимов блокировок и защит.

На верхнем уровне предлагается выполнять следующие функции:

• ? непрерывный обмен информацией с контролёром;
• ? обработка и архивирование полученной информации;
• ? отображение информации в виде таблиц или на мнемосхемах;
• ? возможность ручного управления;
• ? отображение графиков изменения физических величин;
• ? формирование и печать отчетно-учетных документов.

Верхний уровень предлагается размещать в помещении операторной и оснастить высоконадежным персональным компьютером в промышленном исполнении. Компьютер служит для визуализации всех контролируемых и управляемых параметров и функций, оперативного управления технологическим процессом, автоматического ведения архивов, формирования отчетов, разработанных на основе SCADA-системы промышленной автоматизации «MasterSCADA».

Обмен между контроллерами и АРМ оператора и инженера предлагается осуществляется по промышленной сети ModBus посредством коммуникационного контроллера ЭЛСИ-КОМ. Программной платформой АРМ оператора и инжинера системы автоматики является операционная система Windows-7. Для непрерывного наблюдения за технологическим процессом и вмешательства в случае аварийных ситуаций в операторной необходимо присутствие оператора.

3.3 Функциональная схема автоматизации компрессора

На рисунке 3.2 представлена функциональная схема автоматизации компрессора.

Защита компрессора по параметрам нагнетаемого воздуха обеспечивается датчиком избыточного давления и трансформатором тока Омь 4.04. Данные датчики необходимы для обнаружения помпажа. В качестве датчика давления выбран Метран150ТА.

Контроль вибрации компрессора и двигателя позволяет установить нарушения в работе агрегата, вызываемые некачественной сборкой, появлением дисбаланса, износом подшипников, усталостью металла. В качестве устройства контроля за вибрацией выбран вибропреобразователь ВК-312С.

Датчиком потока РПИ?25 производится контроль наличия потока охлаждающей воды, при отсутствии которого производится отключение электродвигателя.

Температура и давление масла контролируются датчиками ТСПУ Метран 276 и Метран150ТА, контролирующими температуру и давление масла, при нарушении уставок которых производится отключение электродвигателя.

Получение требуемого давления на выходе производится посредством электропневматических преобразователей, установленных на входе и выходе компрессора. Вкачестве электропневматического преобразователя выбран ЭПП300.

Температурный контроль осуществляется за подшипниками электродвигателя, корпуса электродвигателя. Датчики устанавливаются в стаканах. При превышении заданных установок производится отключение электродвигателя. В качестве датчика температуры выбран ТСПУ Метран 276.

В целях предотвращения аварийной ситуации при превышении уставок ПАЗ выполняются следующие действия:

• ? при превышении температуры подшипников и статора электродвигателя, температуры масла производится отключение электродвигателя;

— ? при превышении уставок по вибрации подшипников, падении давления масла, выход давления уплотнения за установленные пределы, уменьшении потока воды ниже установленного, увеличении силы тока в обмотках электродвигателя производится отключение электродвигателя и полное открытие клапана К1.

Условия срабатывания и действия ПАЗ представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 ? Условия срабатывания и действия ПАЗ

Перечень приборов и средств автоматизации компрессора приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Перечень приборов и средств автоматизации компрессора

Позиц. обознач.	Наименование	Кол	Примечание
1, 2, 3	Термопреобразователь ТСПУ Метран 276	5
4	Вибропреобразователь ВК-312С	8
5, 6, 7, 8	Датчик давления Метран150	4
9, 10	Преобразователь электропневматический ЭПП300	2
11	Реле потока РПИ?25	1
12	Преобразователь измерительный переменного тока Омь 4.04	3
13	Пускатель	1
14	Регулятор давления М44-2	1
15	Термостат ТВ-М/О	1

3.4 Структура системы управления компрессором

АСУ ТП «Компрессорная» построена на базе программируемых контроллеров Modicon Quantum.

Аппаратной платформой АСУ ТП выбраны программируемые контроллеры Modicon Quantum производства Schneider Electric.

Quantum разработан на базе модульной, расширяемой архитектуры для задач управления в реальном времени. Системы автоматизации Quantum варьируются от несложных одиночных систем управления (до 448 точек ввода / вывода) до многоточечных сетей (до 64 000 точек ввода / вывода).

Подключение к сетям масштаба предприятия и полевым шинам осуществляется при помощи дополнительных устройств связи, поддерживающих более восьми типов стандартных промышленных шин по протоколам Ethernet до ASCII.

Структура контроллера Modicon Quantum показана на рисунке 3.4.

Центральный процессор Quantum на основе процессоров Intel обеспечивает высокое быстродействие и значительную пропускную способность входов / выходов. Объем памяти ЦПУ составляет от 256 Кбайт до 4 Мбайт.

Характеристики взаимозаменяемых процессорных блоков и модулей приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 — Процессорные блоки и модули

Наименование	Характеристики модуля
140 CPU 11302	ЦПУ 80186, тактовая частота 20 МГц, ОЗУ — 256 Кб, ПЗУ (flash) — 256 Кб, время обработки логики (не менее) 0,3 мс/к
140 CPU 21304	ЦПУ 80186, тактовая частота 20 МГц, ОЗУ — 768 Кб, ПЗУ (flash) — 256Кб, время обработки логики (не менее) 0,3 мс/к, поддержка сопроцессора
140 CPU 53414	ЦПУ 5×86, тактовая частота 133 МГц, ОЗУ — 4 Мб

Процессор Quantum обеспечивает управление локальным, удаленным и распределенным вводом / выводом системы.

Модуль центрального процессора Quantum находится на местной монтажной панели ввода / вывода и является программируемым контроллером со встроенной системной памятью, памятью прикладных программ и портами связи.

Энергонезависимая флэш-память, в которой находится операционная система, позволяет производить ее обновление на площадке простой загрузкой файла через порт Modbus, без какой-либо замены микросхем.

Память SRAM с батарейной поддержкой обеспечивает хранение программы и данных при отключении питания.

Для защиты прикладной программы от случайных изменений во время работы ЦПУ имеется ползунковый переключатель защиты памяти.

Средствами программирования в ЦПУ задается область, открытая для кольцевого доступа и записи данных из сети. Запись данных в закрытую область памяти не допускается как локально, так и по сети.

ЦПУ поддерживают сетевые протоколы Modbus и Modbus Plus. Настройки порта Modbus включают скорость в бодах, контроль четности, количество информационных битов, количество стоповых битов, протокол и адрес узла.

Контроллеры Quantum поддерживают дополнительные интерфейсные модули для добавления интерфейсов Modbus, Modbus Plus, TCP/IP Ethernet и других сетей (таблица 3.4).

Организация сети Modbus Plus позволяет устанавливать контроллеры Quantum как равноправные узлы в индустриальной сети на базе RS — 485.

Во флэш-памяти модулей Quantum NOE реализован стэк протоколов TCP/IP и поддержка Modbus как протокола прикладного уровня. В модулях NOE имеется встроенный собственный процессор, который снимает задачи коммуникаций с основного процессора, что минимизирует влияние на цикл обработки основной программы.

Таблица 3.4 — Модули промышленных и других сетей

Наименование	Характеристики модуля
140 NOE 21100	— Ethernet TCP/IP на «витой паре» — TCP/IP, Modbus, Ethernet, скорость передачи данных 10 Мб/сек; — встроенный порт связи Modbus TCP/IP; — встроенные WEB-страницы. Две конфигурации: — порт Ethernet и порт шины ввода / вывода I/O Bus (Interbus); — порт Ethernet и порт Modbus RS-485
140 CRP 88100	— процессор удаленного ввода / вывода — Profibus-DP, карта расширения памяти, RS-232, RS-485, скорость передачи данных 19,2 КБ/сек; модуль Modbus Plus с одинарным / двойным кабелем; — модуль Modbus Plus с одинарным волоконно-оптическим кабелем; — Ethernet TCP/IP на волоконной оптике; — Ethernet Sy/Max на «витой паре»/на волоконной оптике; — интерфейсный модуль InterBus-S; — дополнительный модуль LonWorks c кабелем «витая пара»; — процессор удаленного ввода / вывода с одинарным / двойным кабелем; — адаптер удаленного ввода / вывода с одинарным / двойным кабелем

Все модули ввода / вывода (таблица 3.5) программно адресуются и включаются в карту ввода / вывода при помощи пакета «MasterSCADA». Параметризация модулей осуществляется программно при заполнении карты ввода / вывода. Системное программное обеспечение обнаруживает неисправность модуля и сигнализирует об этом.

Таблица 3.5 — Модули аналогового и дискретного ввода / вывода

Наименование	Характеристики модуля
140 AVI 030 00	8 входов ± 0-20 мA, ± 20 мA, 0-10 В, ± 5 В
140 АСО 020 00	4 выхода 4-20 мA
140 DIA 340 00	16 изолированных входов 24 В
140 DAO 842 20	16 изолированных выходов 24-48 В

Программное обеспечение. Quantum поддерживает 5 языков по международному стандарту МЭК 61131-3. ЦПУ Quantum имеет набор из более 80 инструкций, включающий непосредственную обработку входов / выходов и прерываний и редактор формул.

Пульт управления с дисплеем. Интерфейс пользователя определяется как средства при помощи которых человек осуществляет взаимодействие с управляющей системой компрессора. Стандартная конфигурация CMC имеет два компонента интерфейса пользователя. Это Панель управления и панель агрегата. Ключевым компонентом, обеспечивающим простоту использования является то, что Панель управления располагает всего двенадцатью кнопками и на панели агрегата располагаются четыре кнопки, световые индикаторы и переключатели.

CMC Панель управления состоит из шести управляющих кнопок (Запуск, Останов, Загрузка, Разгрузка, Подтверждение приема и Возврат в исходное состояние), Клавиша выбора режима Редактирования (ввод) и Клавиша контрастности. Эти клавиши вместе с графическим дисплеем 240Ч128 пикселов, образуют интерфейс пользователя с компрессором. На Панель управления обеспечивается степень защиты IP54.

Коммуникационный контроллер ЭЛСИ-КОМ — специализированное устройство, предназначенное для организации информационного обмена между оборудованием систем автоматики и телемеханики, использующих различные интерфейсы в рамках единого программно-технического комплекса. Контроллер содержит различное сочетание наиболее употребительных технологических интерфейсов и протоколов.

Коммуникационный контроллер ЭЛСИ-КОМ позволяет с минимальными затратами реализовать информационный обмен между несколькими каналами с отличающимися интерфейсами связи, объединить в единую систему оборудование различных производителей или типов, а также осуществить преобразование одних протоколов в другие. ЭЛСИ-КОМ предоставляет пользователю возможность работы с наиболее распространенными технологическими протоколами и интерфейсами. Контроллер предназначен для непрерывной необслуживаемой эксплуатации на технологических объектах, построен на базе серийно выпускаемого промышленного контроллера общего назначения ЭЛСИ-ТМ.

Структура контроллера ЭЛСИ-КОМ представлена на рисунке 3.6.

Контроллер ЭЛСИ-КОМ имеет модульную структуру. В составе контроллера необходимо наличие процессорного модуля и блока питания. Помимо этого есть возможность установки до 10 интерфейсных модулей, выбираемых в соответствии с требованиями объекта управления. Каждый интерфейсный модуль представляет собой законченное устройство поддержки интерфейса и протокола.

Помимо согласования интерфейсов связи и преобразования протоколов ЭЛСИ-КОМ позволяет резервировать каналы связи в различных комбинациях (при этом есть некоторые ограничения: резервирование канала предполагает наличие подобных протоколов связи).

Состав коммуникационного оборудования контроллера ЭЛСИ-КОМ и поддерживаемые контроллером протоколы и интерфейсы связи приведены в таблицах 3.6 — 3.9.

Таблица 3.6 — Процессорные модули

Модуль	Наименование параметра	Значение
TC 505 P300 ETH	Процессор	AMD NS Geode 333 МГц
	ОЗУ	128 МБ
	ПЗУ	128 МБ (Flash-память, возможность расширения)
	Энергонезависимая память	32 КБ
	Интерфейсы	Ethernet 10|100 Base-T, 4 дискретных входа
	Протоколы	ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004 Modbus TCP Intercom (Server)
	Время цикла выполнения прикладной программы	6000 команд за 10 мс

Таблица 3.7 — Интерфейсные модули

Модуль	Модификация	Интерфейс	Протокол	Скорость передачи
TN 501	TN 501 МДМ	V.23, стык С1-ТЧ	ГОСТ Р МЭК 870-5-101-2001, «Старт», ТМ 120.1	600, 1200, 4800 бит/с
	Модем для некоммутируемых двух- и четырехпроводных каналов тональной частоты. Возможно использование в радиоканалах через стандартную аппаратуру связи (ключ управления радиостанцией от цепей модуля)
TN 502	TN 502 COM	RS-232	Modbus RTU, ГОСТ Р МЭК 870-5-101-2001, ElsyGSM, «Барс», ElsyGS, HART	до 23064 Кбит/с канал GlobalStar
	TN 502 485	RS-485/422	Modbus RTU, ГОСТ Р МЭК 870-5-101-2001	до 23064 Кбит/с
TN 503	TN 503 2 485	2 х RS-485/422	Modbus RTU, ГОСТ Р МЭК 870-5-101-2001	до 460,8 Кбит/с
	TN 503 485	RS-485/422		до 921,6 Кбит/с
	TN 503 2 COM 921	2 x RS-232		до 460,8 Кбит/с
	TN 503 COM 921	RS-232		до 921,6 Кбит/с
	TN 503 COM 485	RS-232, RS-485/422		до 460,8 Кбит/с
TN 504	TN 504 ETH	Ethernet	ГОСТ Р МЭК 870-5-104-2004, Modbus TCP	100 Мбит/с
	TN 504 2 ETH	2 x Ethernet
	TN 504 485 ETH	RS-485/422, Ethernet	ГОСТ Р МЭК 870-5-104-2004, ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004, Modbus TCP, Modbus RTU	до 921,6 Кбит/с до 100 Мбит/с
	TN 504 COM ETH	RS-232, Ethernet		до 921,6 Кбит/с до 100 Мбит/с

Таблица 3.8 — Коммутационные панели

Модификация	Количество устанавливаемых модулей, шт.	Габаритные размеры, мм
	интерфейсные	процессорные	питания
ТК 501 4	4	1	1	207х130х26
ТК 501 4R	4	2	2	282х130х26
ТК 501 6	6	1	1	257х130х26
ТК 501 6R	6	2	2	332х130х26
ТК 501 7	7	1	1	282х130х26
ТК 501 10	10	1	1	357х130х26
ТК 501 10R	10	2	2	382х130х26

Таблица 3.9 — Модули питания

Модификация	Напряжение питания	Выходная мощность, Вт	Число интерфейсных модулей, шт.
ТР 501 220 AС	220 В/50 Гц	50	до 7
ТР 502 024 DС	24 В постоянного тока	50	до 7
ТР 503 024 DС	220 В/50 Гц	50	до 7
ТР 502 220 AС	220 В/50 Гц	75	до 10

Программное обеспечение центрального процессора контроллера ЭЛСИ-КОМ включает операционную и исполняющую системы с драйверами поддержки различных устройств и протоколов. Операционная система представляет собой специально адаптированную и оптимизированную версию ОС Windows-7.

Каждый аппаратный интерфейсный модуль контроллера является интеллектуальным устройством (то есть имеет в своем составе процессор) и позволяет преобразовывать данные поддерживаемого протокола в вид, понятный соответствующему драйверу модуля. Драйверы, в свою очередь, помещают принятые данные в общую для всего контроллера специализированную базу данных, называемую «база сигналов». Представление информации в базе сигналов единообразное. Исполняющая система распределяет данные по драйверам и программным модулям в соответствии с указанными правилами преобразования. Информация, поступающая на вход драйверов, направляется в соответствующие аппаратные модули, откуда и передается вовне в соответствии с заданным протоколом.

Правила преобразования потоков данных, состав и настройки программных и аппаратных модулей задаются в наборе файлов конфигурации контроллера. Конфигурация контроллера может формироваться при помощи специализированной сервисной программы-конфигуратора ElsуТММаnаger.

В конфигурации контроллера задаются правила маршрутизации информации из модулей-источников в модули-приемники. Задаются такие правила, как протокольные адреса сигналов, класс данных. Кроме того, в конфигурации определяются параметры инициализации программных и аппаратных модулей, например, скорости работы в каналах для проводных цифровых сетей, таблицы опроса [4].

Коммуникационные возможности ЭЛСИ-КОМ:

• прием и передача информации по интерфейсам RS-232, RS-485/422, Ethernet, V.23, стык С1-ТЧ;
• поддержка протоколов: Ethernet TCP/IP, Modbus (RTU, TCP), ГОСТ Р МЭК 870-5101, ГОСТ Р МЭК 608070-5-104;
• наличие web-интерфейса;
• поддержка беспроводной передачи данных на основе стандарта GSM, GlobalStar;
• совместимость с существующими системами на базе ПЛК, сетями и средствами операторского интерфейса.

Функциональные возможности:

• согласование интерфейсов связи;
• преобразование одного протокола в другой или несколько других;
• перераспределение информации нескольких потоков;
• резервирование каналов связи;
• надежная работа на низкоскоростных каналах связи;
• эстафетная передача данных;
• работа со SCADA-системой на основе OPC-интерфейса;
• автономная работа в необслуживаемом режиме.

Аппаратные особенности:

• модульная конструкция с возможностью вариации подключаемых интерфейсов;
• резервирование источника питания и процессорного модуля;
• «горячая» замена модулей;
• повышенная прочность за счет исполнения в металлическом корпусе.

Программные особенности:

• среда программирования «MasterSCADA»;
• соответствие стандарту IEC 61131-3;
• поддержка пяти языков программирования;
• пользовательская разработка и отладка прикладных программ;
• мониторинг и редактирование в режиме реального времени.

Сервисное программное обеспечение:

• Manager — конфигуратор контроллера;
• PultPC — средство мониторинга и управления исполняющей системой контроллера.

Преимущества:

• широкий набор интерфейсных модулей;
• поддержка стандартных промышленных протоколов и интерфесов;
• открытость архитектуры программного обеспечения;
• высокая скорость обработки и передачи информации;
• гибкая аппаратная платформа.

3.5 Выбор системы виброконтроля

Выбор системы виброконтроля производим согласно приведённым характеристикам в таблице 3.10.

Таблица 3.10 — Сравнительная характеристика систем виброконтроля

Показатели	ДВС-И ИЦФР. 402248.002	Вибропреобразователь ВК-312С	Вибросистема СВКА	Аргус-М
Принцип действия	Вихретоковый	Пьезоэлектрический	Пьезоэлект? рический	Пьезоэлект?рический
Диапозон частот, Гц	10 — 4000	10-1000	1-1000	1-1000
Диапазон измерения виброскорости, мм/с	2,5 — 40	0,1-30	1-15	0-12
Выходной сигнал (интерфейс)	RS-485, 4-20 мA, 0-5 В	4-20 мA	4-20 мA, 0-5 В, RS-485	4-20 мА, RS-232
Температура внешней среды,°С	-40 +70	-30 +60	-35 +65	-30 +60
Масса, кг	17	15	16	14
Питание, В	24	24	24	24
Срок службы, лет	12	10	11	10
Приведённая погрешность, %	7	6	5	5
Количество точек измерения	2	1	12	6
Цена, рублей	42000	19000	140000	130000

В связи с сравнительно невысокой стоимостью выбираем вибропреобразователь ВК-312С.

Вибропреобразователь ВК-312С представляет собой пьезоэлектрический акселерометр с согласующим усилителям и предназначен для применения в качестве аппаратуры непрерывного вибрационного контроля, защиты и вибродиагностики турбоагрегатов, питательных насосов двигателей нефтеперекачивающих и газокомпрессорных станций, вибродиагностики электрических станций и других объектов [5].

Общая функциональная схема вибропреобразователя приведена на рисунке 3.8.

Вибропреобразователь ВК-312С состоит из пьезоэлектрического преобразователя (далее — датчика) соединенного с согласующим усилителем (далее — предусилителем).

Вибропреобразователь ВК-312С имеет выносной предусилитель, соединенный с пьезоэлектрическим датчиком специальным кабелем. Соединение неразборно и герметично.

Суммарное сопротивление нагрузки выходной токовой линии, включая сопротивление линии связи, измерительный резистор и регистрирующий прибор для вибропреобразователя ВК-312С должно быть не более 1 кОм.

Линии связи между датчиком и предусилителем для вибропреобразователя ВК-312С выполняются из специального вибро- и термо — устойчивого кабеля.

Штатная длина соединительных кабелей не превышает 10 м и выбирается из ряда 3.5; 5; 10.

Соединение датчика и предусилителя герметично и неразборно.

Вибропреобразователи устанавливают на контролируемом оборудовании направлением оси основной чувствительности параллельно направлению контролируемых колебаний.

Пьезоэлектрический преобразователь преобразует механические колебания в электрический заряд, который поступает на усилитель заряда согласующего усилителя-преобразователя.

На выходе усилителя заряда формируется напряжение, пропорциональное мгновенному значению виброускорения. Это напряжение подается интегратор.

На выходе интегратора формируется напряжение пропорциональное мгновенному значению виброскорости, которое через буферный усилитель поступает на выход вибропреобразователя и на вход детектора истинного СКЗ.

Сигнал на выходе детектора СКЗ пропорционален СКЗ виброскорости контролируемого объекта.

С выхода детектора СКЗ сигнал поступает на буферный усилитель и далее на вход преобразователя напряжение-ток. На выходе преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал «4-20 мА» пропорциональный значению виброскорости контролируемого объекта.

В таблице 3.11 представлены технические данные вибропреобразователя.

Таблица 3.11 — Технические данные и характеристики вибропреобразователя

Наименование параметра	Значение физической величины
Диапазон рабочих частот, Гц	10-1000
Диапазон измерения СКЗ виброскорости, мм?с-1	0,1-30
Номинальный коэффициент преобразования на базовой частоте 45 Гц, мА /мм?с-1	0,53
Отклонение коэффициента преобразования от номинального значения не более, %	±5
Нелинейность амплитудной характеристики в диапазоне СКЗ виброскорости, %	±3
Диапазон рабочих температур,°С: — для вибропреобразователя — для согласующего усилителя	от -40 до +120 от -30 до +60
Отклонение коэффициента преобразования, вызванное изменением температуры окружающего воздуха, %/°С	0,05
Относительный коэффициент поперечного преобразования вибропреобразователя не более, %	5
Установочный резонанс не менее, кГц	24
Напряжение питания, В	5-30

Подшипник ротора электродвигателя или нагнетателя при работе постоянно вибрируют и вмести с ним вибрирует пьезоэлектрического преобразователь ВК-312С, посылая унифицированный токовый сигнал «4-20 мА» пропорциональный значению виброскорости контролируемого объекта.

Унифицированный токовый сигнал от вибродатчика принимает плата аналоговых входов, расположенная на БУМ.

Расположенный на плате аналоговых входов АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал, который обрабатывается вычислительными модулями контроллера.

При превышении скорости вибрации подшипников более 7,1 мм/с вычислительным модулем вырабатывается цифровые сигнал, адресованные платам дискретных выводов контроллера и плате аналоговых выводов контролёра.

В плате дискретных выводов производится прекращение подачи напряжения 24 В на выходную клемму. Эта клемма соединена с пускателем электродвигателя.

Платой аналогового вывода посредством цифро-аналогового преобразователя производится преобразование цифрового сигнала в аналоговый, который подаётся на электропневматический преобразователь для управления перепускным клапаном.

Пускатель электродвигателя при пропадании на его управляющих входах напряжения 24 В прекращает подачу питания на электродвигатель.

Также вычислительный модуль контроллера постоянно передаёт посредством интерфейса RS?485 информацию на универсальный коммутационный модуль (УКМ), который соединяет его посредством коммутационного контроллера с АРМ оператора и инженера для мониторинга уровня вибрации и других технологических параметров.

3.6 Выбор датчика давления

Для контроля давления требуется прибор с выходным сигналом 4-20 мА, погрешность не должна превышать 0,1%.

Для назначения прибора для контроля за давлением был произведён сравнительный анализ приборов, указанных в таблице 3.12.

В результате анализа бал выбран Метран-150, так как у него выходной сигнал 4-20 мА, основная погрешность состовляет не более 0,075%.

Интеллектуальные датчики давления серии Метран-150 предназначены для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной сигнал и / или цифровой сигнал в стандарте протокола HART входных измеряемых величин:

• избыточного давления;
• абсолютного давления;
• разности давлений;
• давления / разрежения;
• гидростатического давления (уровня).

Управление параметрами датчика:

• с помощью HART/коммуникатора;
• удаленно с помощью программы HART/Master, HART/
• модема и компьютера или программных средств АСУТП;
• с помощью клавиатуры и ЖКИ.

Улучшенный дизайн и компактная конструкция. Поворотный электронный блок и ЖКИ. Высокая перегрузочная способность. Защита от переходных процессов. Внешняя кнопка установки «нуля»

Технические характеристики указаны ниже.

Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси.

Таблица 3.12 ? Приборы для контроля за давлением

Тип	Диапазон измерения, МПа	Выходной сигнал (интерфейс)	Основная погрешность, ±%	Температурный диапазон,°С	Стоимость, тыс. руб	Срок службы	Примечание
ТЖИУ 406	0-25	4…20	0,15	-60…+80	15	14	Тензорезистивный
Сапфир 22МТ	0-100	4…20	0,5	-40…+80	15	12	Тензорезистор КНС — структура
YOKOGAWA EJX 430A	0-10	4…20	0,04	-40…+80	80	10	Магнитно-резонансный, с сенсорным экраном
Метран-150	0-60	4…20	0,075	-50…+80	25	15	Тензорезистивный, КНК
МИДА-ДИ 13П-К	10-160	4…20	0,25	-40…+80	10	12	Тензорезистивный, КНС

Диапазоны измеряемых давлений:

• минимальный 0 — 0,025 кПа;
• максимальный 0 — 68 МПа

Выходные сигналы:

• 4-20 мА с HART протоколом;
• 0-5 мА

Основная приведенная погрешность составляет до ± 0,075%.

Диапазон температур окружающей среды составляет от минус 55 до плюс 80°С.

Дополнительные возможности:

• перенастройка диапазонов измерений 100:1;
• высокая стабильность характеристик;
• взрывозащищенное исполнение вида «искробезопасная цепь и «взрывонепроницаемая оболочка»
• гарантийный срок эксплуатации 3 года;
• межповерочный интервал 3 года.

Устройство и принцип работы датчика Метран-150 фланцевого исполнения (рисунок 3.10 а).

Измерительный блок датчиков этих моделей состоит из корпуса 1 и емкостной измерительной ячейки Rosemount 2. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от измеряемой и окружающей сред. Измеряемое давление передается через разделительные мембраны 3 и разделительную жидкость 4 к измерительной мембране 5, расположенной в центре емкостной ячейки. Воздействие давления вызывает изменение положения измерительной мембраны 5, что приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора 6, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны. Разность емкостей измеряется АЦП и преобразуется электронным преобразователем в выходной сигнал [6].

Датчики Метран-150 штуцерного исполнения. В измерительных блоках моделей TG, TGR, TA, ТАR используется тензорезистивный тензомодуль на кремниевой подложке. Чувствительным элементом тензомодуля является пластина 1 из кремния с пленочными тензорезисторами (структура КНК / кремний на кремнии).

Давление через разделительную мембрану 3 и разделительную жидкость 2 передается на чувствительный элемент тензомодуля. Воздействие давления вызывает изменение положения чувствительного элемента, при этом изменяется электрическое сопротивление его тензорезисторов, что приводит к разбалансу мостовой схемы (рисунок 3.10 б).

Электрический сигнал, образующийся при разбалансе мостовой схемы, измеряется АЦП и подается в электронный преобразователь, который преобразует это изменение в выходной сигнал. В моделях 150ТА и 150ТАR полость над чувствительным элементом вакууммирована и герметизирована.

Датчик предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 0-5 или 0-20 или 4-20 мА, цифрового сигнала на базе HART — протокола и цифрового сигнала на базе интерфейса RS-485 С протоколами ICP или обмена Modbus.

Таким образом, по двухпроводной связи передается два типа сигналов — аналоговый сигнал 4-20 мА и цифровой сигнал на базе протокола HART, который накладывается на аналоговый выходной сигнал датчика, не оказывая на него влияния.