Măsurări industriale

1. Generalităţi despre măsurările industriale

1.1. Introducere

Necesitatea de a măsura şi controla funcţionarea utilajelor sau a echipamentelor de proces este la fel de veche ca şi revoluţia industrială. Instrumentaţia de măsură şi control devine acum nervii şi creierul uzinelor moderne. Aceasta reglează şi supervizează operaţiile echipamentelor industriale furnizând şi mijloacele necesare pentru a face uzinele viabile din punct de vedere economic. Folosirea instrumentaţiei de măsură şi control permite folosirea unor procese care ar fi foarte dificil sau chiar imposibil să funcţioneze fără operare automată.

Instrumentaţia de măsură şi control poate fi diversificată începând de la un simplu sistem analogic până la sistemele inteligente folosite astăzi, de la un simplu potenţiometru până la analizoare complexe cum ar fi spectrometrele în infraroşu. Pentru toate sistemele avansate, mărimile analogice şi semnalele electrice care le „poartă” sunt componente definitorii.

Măsurările analogice pot lua multe forme, dar pot fi clasificate în două tipuri: măsurări fizice şi măsurări compoziţionale. Primele includ măsurarea unor mărimi ca presiune, temperatură, debit, forţă, vibraţie, masă, densitate etc. Al doilea tip include măsurări de PH, conductivitate, analize chimice.

Obţinerea, menţinerea şi îmbunătăţirea calităţii acestor măsurători este scopul de bază al circuitelor de condiţionare. O bună condiţionare a semnalelor păstrează calitatea mărimilor de măsurat disponibile şi folosirea optimă a sistemelor de achiziţie în controlul proceselor industriale. Un exemplu al acestui tip de măsurări poate fi monitorizarea vibraţiilor în instalaţiile industriale. Deşi o parte din informaţiile date de amplitudinea şi frecvenţa vibraţiilor nu sunt necesare pentru controlul automat al procesului, cunoaşterea acestora poate oferi suficiente informaţii cu privire la condiţiile de funcţionare şi a stării tehnice a instalaţiei.

Măsurările industriale, în funcţie de destinaţia pe care o au, pot fi:

a) Doar pentru indicare

Aceste măsurări sunt folosite pentru indicarea stărilor diferitelor elemente din proces, fiind utile pentru monitorizarea proceselor de producţie. De asemenea aceste mărimi pot oferi informaţii necesare operatorului uman în cazul defectării sistemelor de control automate.

Un exemplu al acestui tip de măsurări poate fi monitorizarea tuturor temperaturilor în instalaţiile de distilare. Nu toate temperaturile sunt necesare pentru controlul automat al procesului, dar cunoaşterea temperaturii din diferite puncte oferă suficiente informaţii cu privire la condiţiile de funcţionare a fazei în care se află procesul. Aceste informaţii pot să sesizeze operatorului necesitatea intervenţiei manuale ca urmare a defectării sistemelor de control.

b) Pentru controlul automat

Controlul automat al instalaţiilor industriale este esenţial pentru viabilitatea economică, siguranţa în funcţionare a proceselor industriale, asigurând controlul caracteristicilor fizice sau compoziţionale.

c) Măsurări privind stocurile de materiale

Aceste măsurări necesită o mare acurateţe, asigurând stabilitatea şi continuitatea procesului de producţie. Ele furnizează informaţii despre stocurile sau necesarul de materie primă şi materiale necesare procesului de producţie, despre transferurile de materiale şi subansambluri de la un punct de lucru la altul. Cunoaşterea acestor informaţii ajută la evitarea blocării procesului de producţie datorită supraaglomerării sau lipsei de materie primă şi materiale.

d) Măsurări de mediu

Măsurările parametrilor de mediu au o importanţă majoră, în ultimii ani furnizând înregistrări privind deversările de deşeuri industriale şi emanarea de noxe în atmosferă, ce trebuie să fie în conformitate cu legislaţia în vigoare.

e) Măsurări de siguranţă

Acestea sunt furnizate în întregime de sisteme de măsură separate şi autonome care monitorizează şi limitează situaţiile periculoase. Măsurările determină parametrii critici ai procesului, indicând o eventuală operare nesigură sau un potenţial pericol.

Aceste sisteme trec peste sistemele de control şi opresc funcţionarea echipamentelor până la realizarea condiţiilor de siguranţă prescrise. Astfel de sisteme sunt frecvent echipate pentru a înregistra toate evenimentele apărute, permiţând efectuarea de analize ulterioare privind cauzele producerii evenimentului respectiv, în scopul de a putea fi evitat sau controlat în viitor.

1.2. Mediul de măsură industrial

Un sistem de măsură şi control industrial poate fi prezentat simplificat ca în figura 1.1. Sunt prezentate doar elementele esenţiale, făcându-se totuşi distincţie între camera de control şi mediul industrial.

Prin mediu industrial se înţelege aria în care sunt amplasate echipamentele de producţie sau depozitele de materiale. De asemenea se înţelege cel mai adesea podeaua întreprinderii sau zona exterioară în cazul complexelor industriale. Părţi componente ale sistemului de producţie se află de multe ori în zone diferite, fiind supuse perturbaţiilor electrice şi factorilor de mediu. Echipamentul amplasat aici este supus unui număr mare de perturbaţii electrice datorate surselor de alimentare, motoarelor electrice, precum şi factorilor de mediu ca temperatură, umiditate, medii corozive şi periculoase.