Значительная часть оборудования, применяемого в современных трубопроводных системах, работает без участия человека. Автономность достигается за счет использования КИПиА — контрольно-измерительных приборов и автоматики (исполнительных механизмов), работающих, как единое целое. Его основным функциональным назначением является сбор и обработка информации о различных физических величинах с последующим использованием этих сведений для управления работой трубопроводной системы через ее отдельные элементы. С автоматизацией производства в КИП стало поступать много нового. Особенно это касается производства автоматического, а не автоматизированного. Два этих слова отличаются друг от другом только тем, что в автоматизированном предполагается участие человека, а в автоматическом все делают автоматы. На заводах по производству автомобилей идут целые конвейерные линии, где все собирают роботы. На разных заводах стали появляться целые автоматические участки, линии, цеха… И нас это уже давно не удивляет. Без такой автоматики уже невозможно производить теперь целые группы товаров. Например, интегральные микросхемы делаются полностью автоматически, просто потому что человек там уже и помочь не может ничем: то, что производится, видно только под микроскопом. Роль человека сводится к периодичному замеру каких-то параметров. Поэтому и добавили одну букву. Аббревиатура КИП стала выглядеть как КИПиА. Второе «и» — это союз. Расшифровка аббревиатуры: «Контрольно-измерительные приборы и автоматика». Понятно, что теперь уж стены тех прежних складов ЗИП и КИП давно «раздвинулись», говоря фигурально. Для хранения всех запчастей для роботов и ящичков с приборами, насколько разнообразными, настолько же и причудливыми, уже не хватит стеллажа-другого, и тети Маши-кладовщицы, которая их выдает для проведения недельной или месячной профилактики. Теперь на заводах фирм, производящих высокотехнологичное оборудование, везде существует служба «КИП автоматика», которая и должна обеспечить бесперебойную работу всех приборов и всей автоматики. Собственно, это является основой обеспечения работы самого производства. Потому что стоит прокрасться сбою в работу службы — и все встанет. Нет какой-то малюсенькой детали от небольшого прибора, заказать и купить забыли — и все. Фирме могут грозить огромные убытки. Виды и характеристики КИПиА Существует две основные группы КИПиА, что, собственно, и отражено в этой аббревиатуре. Сбором и обработкой информации занимаются измерительные приборы, а для управления трубопроводной системой или ее отдельными элементами — автоматика или специальные исполнительные механизмы. К первой группе относятся всевозможные датчики, которые преобразуют различные физические величины в электрический сигнал, который передается в устройства автоматизированного управления. Чаще всего в трубопроводных системах используются следующие виды датчиков: • манометр; • термометр; • счетчики объема. В свою очередь, к исполнительным механизмам относятся следующие устройства: • терморегуляторы; • автоматические приводы; • регулирующие седельные клапаны; • контроллеры; • линейные компоненты (вентили, фильтры, запорные клапаны, теплообменники и т. д.). Это лишь небольшая часть устройств, применяемых в трубопроводных системах для управления и регулирования их работы. Свойства и преимущества контрольно-измерительных приборов и автоматики Эксплуатационные свойства КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика) зависят от функционального предназначения каждого отдельно взятого устройства. Манометры предназначены для измерения давления рабочей среды. Данные, получаемые от этих приборов, крайне важны, поскольку позволяют поддерживать работу трубопроводной системы в оптимальном режиме, обеспечивая идеальное сочетание производительности и надежности. При этом в зависимости от метода измерения манометры могут применяться для получения достаточно «разносторонних» сведений — абсолютного, избыточного и дифференциального давления. Пружинный манометр предназначен для показания давления в сосудах и трубопроводах и устанавливается на прямолинейном участке. Чувствительным элементом служит латунная овально-изогнутая трубка, один конец которой вмонтирован в штуцер, а свободный конец под действием давления рабочего тела выпрямляется (за счет разности внутренней и наружной площадей) и через систему тяги и зубчатого сектора передает усилие на стрелку, установленную на шестеренке. Этот механизм размещен в корпусе со шкалой, закрыт стеклом и опломбирован. Шкала выбирается из условия, чтобы при рабочем давлении стрелка находилась в средней трети шкалы. На шкале должна быть установлена красная линия, показывающая допустимое давление. В электроконтактных манометрах ЭКМ на шкале установлены два задаточных неподвижных контакта, а подвижный контакт - на рабочей стрелке. При соприкосновении стрелки с неподвижным контактом электрический сигнал от них поступает на щит управления и включается сигнализация. Перед каждым манометром должен быть установлен трехходовой кран для продувки, проверки и отключения его, а также сифонная трубка (гидрозатвор, заполненный водой или конденсатом) диаметром не менее 10 мм для предохранения внутреннего механизма манометра от воздействия высоких температур. При установке манометра на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения диаметр его корпуса должен быть не менее 100 мм; от 2 до 3 м - не менее 150 мм; 3.5 м - не менее 250 мм; на высоте более 5 м - устанавливается сниженный манометр. Манометр должен быть установлен вертикально или с наклоном вперед на угол до 30° так, чтобы его показания были видны с уровня площадки наблюдения, а класс точности манометров должен быть не ниже 2,5 - при давлении до 2,5 МПа и не ниже 1,5 - от 2,5 до 14 МПа. Манометры не допускаются к применению, если отсутствует пломба (клеймо) или истек срок проверки, стрелка не возвращается к нулевому показанию шкалы (при отключении манометра), разбито стекло или имеются другие повреждения. Пломба или клеймо устанавливаются Госстандартом при проверке один раз в год. Проверка манометра должна производиться оператором при каждой приемке смены, а администрацией - не реже одного раза в 6 месяцев с использованием контрольного манометра. Проверка манометра производится в следующей последовательности: 1) заметить визуально положение стрелки; 2) ручкой трехходового крана соединить манометр с атмосферой - стрелка при этом должна стать на нуль; 3) медленно повернуть ручку в прежнее положение - стрелка должна стать на прежнее (до проверки) положение; 4) повернуть ручку крана по часовой стрелке и поставить ее в положение, при котором сифонная трубка будет соединена с атмосферой - для продувки; 5) повернуть ручку крана в обратную сторону и установить ее на несколько минут в нейтральное положение, при котором манометр будет разобщен от атмосферы и от котла - для накопления воды в нижней части сифонной трубки; 6) медленно повернуть ручку крана в том же направлении и поставить ее в исходное рабочее положение - стрелка должна стать на прежнее место. Для проверки точности показаний манометра к контрольному фланцу скобой присоединяют контрольный (образцовый) манометр, а ручку крана ставят в положение, при котором оба манометра соединены с пространством, находящимся под давлением. Исправный манометр должен давать одинаковые показания с контрольным манометром, после чего результаты заносят в журнал контрольных проверок. Манометры должны устанавливаться на оборудовании котельной: 1) в паровом котельном агрегате - теплогенераторе: на барабане котла, а при наличии пароперегревателя - за ним, до главной задвижки; на питательной линии перед вентилем, регулирующим питание водой; на экономайзере - входе и выходе воды до запорного органа и предохранительного клапана; на водопроводной сети - при ее использовании; 2) в водогрейном котельном агрегате - теплогенераторе: на входе и выходе воды до запорного вентиля или задвижки; на всасывающей и нагнетательной линиях циркуляционных насосов, с расположением на одном уровне по высоте; на линиях подпитки теплосети. На паровых котлах паропроизводительностью более 10 т/ч и водогрейных с теплопроизводительно - стью более 6 МВт обязательна установка регистрирующего манометра. Счетчик воды - прибор измерения расхода воды. Прикрепляется на водопроводные трубы. Устанавливается специалистами. Через определенный промежуток времени нуждается в проверке точности работы устройства. Использование счетчиков воды позволяет экономить на коммунальных платежах. Этот прибор - незаменимый помощник в рациональном использовании горячей и холодной воды как в квартире, так и в частном доме. Устройства можно разделить на две большие группы: механические и электронные. Первые пользуются большой популярностью из-за своей невысокой стоимости. Принцип работы заключается в воздействии потока воды на крыльчатку турбины. Специальное колесико передает импульс на сам счетчик. Они очень надежны, их несложно устанавливать. Несмотря на простоту, механические счетчики дают довольно точные данные. Сам прибор имеет скромные размеры, но показания легко снять, благодаря большому информационному табло. Еще одним плюсом является энергонезависимость механических счетчиков воды. Им не нужно питание от сети или батареек. Недостатками устройства является его чувствительность к качеству воды и электромагнитным воздействиям. Электронные счетчики устроены сложнее. Их показания отличаются большой точностью. Прибор можно устанавливать на трубы и вертикально, и горизонтально. Если есть договоренность с компанией-поставщиком, счетчик можно настроить на определенный тариф, что помогает экономить на потреблении воды. Важным достоинством устройства является то, что его работа не зависит от качества воды и силы напора. Отправлять счетчик на проверку понадобится только через 10 лет после установки. Сами данные могут передаваться дистанционно и автоматически. При этом стоимость такого счетчика в несколько раз выше, чем механического, и он зависит от электричества. Классифицировать приборы можно и по рабочей температуре: • для холодной; • для горячей; • универсальные. Как правило, покупатели приобретают счетчики первых двух видов. Перед тем как выбрать счетчики воды, необходимо проанализировать несколько факторов. Важнейшее из них - качество воды. Если она слишком жесткая и в ней встречаются примеси, лучше сразу отказаться от механических устройств, поскольку счетчики быстро выйдут из строя. Следует обратить внимание на то, из чего сделан корпус прибора. Обычно он выполнен из металла или полимеров. Самыми надежными считают счетчики из латуни и бронзы. Они хорошо сопротивляются воздействию воды и долго стоят. Приборы из силумина лучше не покупать, поскольку это достаточно хрупкий материал и устройство быстро сломается. При покупке надо удостовериться, что все дополнительные комплектующие, которые продаются в наборе со счетчиком, не имеют дефектов. Крайне необходимо наличие паспорта устройства, где стоит печать, заверяющая, что прибор проверен на заводе. Если покупаются счетчики импортного производства, у них должны быть документы о том, что устройства подходят для использования в российских водопроводных сетях. Важным показателем станет время, когда надо будет делать проверку. Обычно это несколько лет, но бывают и более долговечные устройства. Отсчет начала работы надо начинать с момента установки счетчиков. Выбранные устройства должны быть хорошо защищены от внешних воздействий и быть универсальным в плане установки. Термометры предназначены для объективной оценки эффективности и надежности работы трубопроводной системы необходимо знать не только давление, но и температуру рабочей среды. В свою очередь, счетчики объема обеспечивают исполнительные механизмы информацией о количестве транспортируемой рабочей среды. При этом принято различать непосредственно счетчики и расходомеры. Разница между ними заключается в методе измерения. У расходомеров его результат представляет собой расход рабочей среды за единицу времени, а у счетчиков — ее объем, но без «привязки» к показателям времени. Для измерения температуры рабочего тела используются манометрические и ртутные термометры. В трубопровод вваривают гильзу из нержавеющей стали, конец которой должен доходить до центра трубопровода, заполняют ее маслом и опускают в нее термометр. Манометрический термометр состоит из термобаллона, медной или стальной трубки и трубчатой пружины овального сечения, соединенной рычажной передачей с показывающей стрелкой. Вся система заполняется инертным газом (азотом) под давлением 1...1,2 МПа. При повышении температуры давление в системе увеличивается, и пружина через систему рычагов приводит в движение стрелку. Показывающие и самопишущие манометрические термометры прочнее стеклянных и допускают передачу показаний на расстояние до 60 м. Действие термометров сопротивления - платиновых (ТСП) и медных (ТСМ) основано на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры. Действие термоэлектрического термометра основано на использовании зависимости термоЭДС термопары от температуры. Термопара как чувствительный элемент термометра состоит из двух разнородных проводников (термоэлектродов), одни концы которых (рабочие) соединены друг с другом, а другие (свободные) подключены к измерительному прибору. При различной температуре рабочих и свободных концов в цепи термоэлектрического термометра возникает ЭДС. Наибольшее распространение имеют термопары типов ТХА (хромель-алюмель), ТХК (хромель- копель). Термопары для высоких температур помещают в защитную (стальную или фарфоровую) трубку, нижняя часть которой защищена чехлом и крышкой. У термопар высокая чувствительность, малая инерционность, возможность установки самопишущих приборов на большом расстоянии. Присоединение термопары к прибору производится компенсационными проводами. Универсальные многоканальные теплосчетчики (ТСУМ) — это группа «умных» счетчиков тепловой энергии/тепла, предназначенные для работы одновременно с несколькими системами (СО/ЦТС, ГВС, ХВС и пр.) и подключения различного типа преобразователей(датчиков) расхода (расходомеров), температуры и давления; тепловычислители, которых имеют открытую конфигурацию (возможность программирования пользователем). Счетчик тепла (тепловой энергии), теплосчетчик (далее ТС) – это комплексная система приборов и оборудования, предназначенная для измерения и учета тепловой энергии (количества теплоты) на основе вычисления расхода (объема) и параметров (теплоемкость, разность температур dT, давление) теплоносителя в закрытых и открытых водяных и паровых системах теплоснабжения/теплопотребления. Многоканальный теплосчетчик — это система, состоящая из тепловычислителя (вычислителя количества тепловой энергии/теплоты — ВТЭ/ВКТ), который способен принимать входные сигналы не от одного, а сразу от нескольких первичных преобразователей расхода — ППР (счетчиков-расходомеров) одновременно по нескольким независимым каналам, а также от нескольких комплектов термопреобразователей сопротивления (КТСП, КТПТР), и датчиков/преобразователей давления — ПД, — в этом и заключается принцип многоканальности (многосистемности, «многотрубности») ТС. Многоканальный счетчик тепловой энергии способен одновременно обслуживать несколько трубопроводов, в том числе одновременно работать с разными системами — основными: системой отопления/центрального теплоснабжения (СО/ЦТС-подача/обратка), системой горячего водоснабжения (ГВС-подача/обратка) и холодного водоснабжения (ХВС-подача), также вспомогательными системам — подпитки, вентиляции и кондиционирования. Универсальный теплосчетчик — это система, состоящая из тепловычислителя (вычислителя количества теплоты — ВКТ), который способен работать с разными типами первичных преобразователей расхода — ППР (счетчиков-расходомеров): тахометрическими (турбинными, крыльчатыми, роторными), электромагнитными, ультразвуковыми (акустическими), вихревыми, струйными, вплоть до перепада давления на стандартном сужающем устройстве (диафрагме ДКС)), а также воспринимать набор разных входных сигналов от комплектов термопреобразователей сопротивления (100/500/1000Ом с НСХ-100П, Pt100, Pt500, Pt1000), и унифицированные выходные сигналы датчиков/преобразователей давления — ПД, (обычно токовые 0-5 или 4-20мА) — в этом и заключается принцип универсальности (в адаптивности, гибкости и открытости конфигурации (свободное программирование пользователем) ТС.