Главная страница Случайная лекция
Мы поможем в написании ваших работ!
Порталы:
БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика
Мы поможем в написании ваших работ!
Контрольно-измерительные приборы
1. Понятие о воспитательной системе, ее основные компоненты и функции.
2. Развитие воспитательной системы: ее этапы, кризисные состояния в процессе развития системы, пути преодоления кризиса.
3. Авторитарные и гуманистические воспитательные системы
4. Авторские воспитательные системы в отечественном и зарубежном опыте; многообразие вариантов.
5. Тенденции развития воспитательных систем в современных условиях: трудности и противоречия.
1. Понятие о воспитательной системе, ее основные компоненты и функции.
Каждому историческому периоду в развитии науки и практики свойственны свои специфические идеалы научного познания, свои методологические и технологические подходы к осмыслению и освоению природной и социальной действительности. Первые высказывания о целесообразности использования системного подхода в воспитании были сделаны А.С. Макаренко:
- "человек не воспитывается по частям, он создается синтетически всей суммой влияний, которым он подвергается»
"...там, где воспитатели не соединены в коллектив и коллектив не имеет единого плана работы, единого тона, единого точного подхода к ребенку, там не может быть никакого воспитательного процесса"
Основная заслуга в создании теории воспитательных систем принадлежит академику Л.И. Новиковой и ее коллегам В.А. Караковскому, Н.Л. Селивановой. Являясь несомненными лидерами системного движения в области воспитания, они не только сами продуктивно изучают сущность, структуру, функции, закономерности управления и развития воспитательной системы, но и смогли сплотить вокруг себя широкий круг научных и практических работников из различных регионов России и ближнего зарубежья.
Целесообразность использования системного подхода в воспитательной практике объясняется следующими причинами:
- во-первых, личность ребенка как целостная система должна развиваться в целостном педагогическом процессе, в котором все компоненты в максимальной степени взаимосвязаны;
во-вторых, при использовании системного подхода происходит объединение усилий субъектов воспитания, что способствует повышению эффективности педагогического влияния на развитие учащихся;
в-третьих, созданная воспитательная система позволяет экономить время и силы педагогического коллектива образовательного учреждения, так как она всегда содержит традиционные формы и способы построения деятельности и отношений, которые влияют на личность, как правило, более эффективно, а затрат требуют меньше, потому что действовать традиционным способом легче, чем работать в новом режиме или непривычной обстановке;
- в-четвертых, при построении воспитательной системы специально моделируются и создаются условия для самореализации и самоутверждения личности учащегося, учителя, родителя; ■
- в-пятых, в процессе построения воспитательной системы формируется неповторимый облик учебного заведения;
- в-шестых, создание воспитательной системы, включающей в себя освоенную коллективом образовательного учреждения социальную и природную среду, позволяет расширить диапазон воспитательного воздействия на личность;
- в-седьмых, системный подход способствует оптимальному использованию в воспитательной деятельности кадровых, финансовых и материально-технических ресурсов учебного заведения.
Воспитательная система образовательного учреждения как феномен реальной действительности и педагогическое понятие, занимает центральное место в теории и практике воспитательных систем. В научной литературе существует небольшое количество дефиниций, посредством которых исследователи пытаются отразить сущность данного феномена.
"Воспитательная система - это развивающийся во времени и пространстве комплекс взаимосвязанных компонентов: целей, ради которых система создается; совместной деятельности людей, ее реализующих; самих людей как субъектов этой деятельности; освоенной ими среды; отношений, возникающих между участниками деятельности; управления, обеспечивающего жизнеспособность и развитие системы"(Новикова и др.)
воспитательная система - это упорядоченная целостная совокупность компонентов, взаимодействие и интеграция которых обусловливает наличие у учреждения образования или его структурного подразделения способности целенаправленно и эффективно содействовать развитию личности учащихся. (Колесникова И.А.)
Если давать более полную характеристику сущности воспитательной системы, то следует описать ее характерные черты, внутреннее строение, связи с окружающей средой, этапы ее развития. Мы постараемся в данном разделе раскрыть названные аспекты, но лишь в той мере, в какой необходимо для разработки проблемы моделирование воспитательной системы.
Сначала назовем черты воспитательной системы, которые, по нашему мнению, являются наиболее характерными для данного социально-педагогического явления.
Воспитательная система - это система социальная. Ее ядро -люди и их потребности, мотивы, интересы, ценностные ориентации, действия, отношения.
Воспитательная система - это система педагогическая. Ее функционирование связано с реализацией следующих педагогических задач:
1) формирование у учащихся целостной системы научных знаний о природе, обществе, человеке;
2) овладение учащимися приемами и способами основных видов человеческой деятельности;
3) развитие креативных способностей ребенка, его склонностей и таланта;
4) формирование у учащихся ценностных отношений к различным сторонам окружающей действительности и к самому себе;
5) развитие у ребенка стремления и способности к самопознанию, самостроительству, самореализации и самоутверждению;
6) формирование в образовательном учреждении коллектива как благоприятной среды для развития и жизнедеятельности детей и взрослых.
Для их решения используются разнообразные формы, приемы и, методы педагогической деятельности. Результаты решения перечисленных задач свидетельствуют об эффективности воспитательной системы.
Воспитательная система - это система ценностно-ориентированная. Любая воспитательная система ориентирована на определенные ценности
Воспитательная система - это система целостная. Нередко ее называют организмом, как бы подчеркивая, что она состоит из органов-компонентов, взаимосвязь и взаимосодействие которых позволяет системе функционировать как единое целое и обладать системными интегративными качествами.
Воспитательная система - это система открытая. Она имеет множество связей и отношений с окружающей социальной и природной средой, которые обеспечивают функционирование и развитие системы.
Воспитательная система - это система сложная и вероятностная. Сложность воспитательной системы обусловлена большим количеством элементов и связей между ними, полиструктурностью и качественной сложностью самой системы и ее составляющих компонентов.
Воспитательная система - это система саморазвивающаяся и самоуправляемая. Научные и практические работники отчетливо осознают, что основные источники и резервы развития и успешного функционирования воспитательной системы находятся внутри системы, а не за ее пределами.
Характеризуя внутреннее строение воспитательной системы, ученые высказывают разные точки зрения о составе компонентов системы. Академик Л.И. Новикова и ее коллеги относят к числу таких элементов:
а) цели, выраженные в исходной концепции;
б) деятельность, обеспечивающую достижение целевых ориентиров;
в) субъекта деятельности, ее организующего и в ней участвующего;
г) рождающиеся в деятельности и общении отношения, интегрирующие субъект в некую общность;
д) среду системы, освоенную субъектом;
е) управление, обеспечивающее интеграцию компонентов в целостную систему и развитие этой системы (140, с. 13).
Таким образом в состав основных компонентов и элементов воспитательной системы образовательного учреждения необходимо включить следующие ее составляющие (Приложение, табл.1)
Движущие силы воспитательной системы школы
Л.К. Гребенкина под движущей силой развития воспитательной системы понимает разрешения противоречия между интегративными и дезинтегративными процессами.
3. Развитие воспитательной системы: ее этапы, кризисные состояния в процессе развития системы, пути преодоления кризиса.
Общая логика и этапность развития воспитательной системы применительно к условиям школы были сформулированы в 1980-е гг. замечательным отечественным педагогом-практиком, директором школы и ученым В. А. Караковским. Она достаточно прозрачна:
- выделение, создание, опробование на практике элементов ! воспитательной системы;
- отработка связей между этими элементами;
- совершенствование и коррекция развиваемых элементов и связей в повседневной жизни системы;
- функционирование системы, обновление воспитательной системы.
Реализация этой логики может иметь жесткий системный характер. (В этом случае живая развивающаяся система «подгоняется» под рамки прогностически заданной системной модели.)
Они утверждают, что любая воспитательная система проходит в своем развитии четыре стадии, такие как:
1. Становление системы (отбор педагогических идей, формирование коллектива).
2. Отработка системы (развитие школьного коллектива, органов самоуправления и соуправления, отработка педагогических технологий).
3. Формирование системы
4. Перестройка воспитательной системы (смена видов деятельности, возникновение новой системы).
Для каждого этапа характерны специфические задачи, виды деятельности, организационные формы, системообразующие связи.
Первый этап – становление системы. В качестве важной составляющей этого этапа следует выделить прогностическую стадию. Именно здесь осуществляется разработка теоретической концепции будущей воспитательной системы, моделируются ее структура и связи между ее элементами.
Главная цель первого этапа – выработка нового педагогического мышления, формирование коллектива единомышленников.
Второй этап – отработка системы. На этом этапе происходит развитие школьного коллектива, органов само- и соуправления, утверждаются системообразующие виды деятельности, приоритетные направления функционирования системы, идет отработка наиболее эффективных педагогических технологий.
Главная трудность на этом этапе состоит в согласовании темпов развития ученического и педагогического коллективов. Последний должен быть инициатором в организации жизнедеятельности школьного коллектива.
Третий этап – окончательное оформление системы. На данном этапе происходит значительное повышение культуры педагогов-воспитателей, обретение ими гуманистической педагогической позиции, овладение ими технологиями гуманистического воспитания.
4) этап обновления и перестройки системы.
Организационно-методические основы школы как воспитательной системы таковы:
- единая концепция развития школы, ее устав и программа, пакет основных документов;
- структура внутришкольного управления – деятельность администрации, педагогического совета, совета школы, различных органов педагогического, родительского и ученического самоуправления, Советов общественности, попечительского советов и т.д., направленная на достижение цели и решения задач воспитания учащихся;
- общешкольные традиции, основные дела, функционирование общешкольных организаций, объединений;
- назначение и воспитательные функции каждого субъекта педагогического процесса;
- планирование (перспективное и календарное) в современной школе;
- анализ результатов и внедрение их в дальнейшую практику;
- научно-методическое обеспечение школы как воспитательной системы.
Развитие может осуществляться на основе синергетической модели и гибкого управления, основанного на искусстве уловить естественные тенденции становления и искать в них опору и источники самодвижения системы.
В этом случае учитывается, что воспитательная система в значительной степени является самоорганизующейся системой. А значит, процесс ее развития противоречив и нелинеен. В нем бывают спады, подъемы и длительные периоды стабильности, для него характерны и регрессивные явления, когда система как бы движется вспять, теряет свои позитивные приобретения в деятельности, в отношениях, в творчестве. Этого не надо бояться, необходимо знать это и анализировать причины и последствия явлений, происходящих в системе.
Для определения уровня сформированности воспитательной системы Л.К.Гребенкина выделила две группы оценок:
- критерии факта (наличие воспитательной системы);
- критерии качества.
Критерии факта:
- наличие единого школьного коллектива;
- интеграция воспитательных воздействий;
- упорядоченность жизнедеятельности школы (соответствие содержания учебно-воспитательной работы возможностям и условиям школы).
Критерии качества:
- психологический климат школы;
- уровень воспитанности учащихся;
- приближенность системы к целям, реализация педагогической концепции.
Воспитательная система общеобразовательного учреждения - компоненты: индивидно-групповой, ценностно-ориентационный, функционально-деятельностный, диагностико-аналитический и отношенческо-коммуникативный.
Индивидуально-групповой компонентпредставляет собой сообщество (общность) детей и взрослых, участвующих в создании, управлении и развитии воспитательной системы образовательного учреждения. Данный компонент особенно важен, так как именно члены сообщества, обладая субъектными полномочиями, решают, какой быть воспитательной системе инновационного общеобразовательного учреждения; что необходимо изменить в индивидных и групповых характеристиках данного компонента и как организовать совместную деятельность, содействующую развитию каждой личности и формированию коллектива.
В ценностно-ориентационный компонентвключены цель и принципы воспитательной системы инновационного общеобразовательного учреждения.
Цель любой воспитательной системы, как правило, направлена на развитие личности каждого ребенка, это – воспитание конкретного человека, который в своем развитии становится субъектом культуры, истории, собственной жизни.
Например: Ориентируясь на личностный образ ребенка, выделяем следующие основные задачи воспитания: духовно-нравственное развитие личности, патриотизм, социализация, индивидуализация.
В воспитательной системе особое внимание уделяется принципам как ориентирам для разработки стратегии педагогической деятельности, которые зависят от законов и закономерностей воспитательного процесса, цели, сущности, содержания и структуры воспитания.
Функционально-деятельностный компонентвключает в себя системообразующий вид деятельности и основные функции воспитательной системы. Этот компонент обеспечивает упорядоченность и целостность воспитательной системы, функционирование и развитие ее основных элементов и связей.
Каждое учебное заведение, независимо от того, традиционная это школа или инновационное общеобразовательное учреждение, создавая свою неповторимую воспитательную систему, использует разнообразные виды и формы деятельности. В воспитательной системе инновационного общеобразовательного учреждения приоритетной является познавательная деятельность, так как само учреждение предполагает углубленное изучение предметов и направлено на интеллектуальное развитие ребенка. Познавательная деятельность включает в себя проблемно-поисковую, исследовательскую, прогностическую, рефлексивную, ценностно-ориентационную составляющие, которые направлены на расширение кругозора, осмысление и определение целей, идеалов, ориентиров, смысла жизни, своего места и роли в ней, формирование мотивов и потребностей саморазвития и самовоспитания.
Диагностико-аналитический компонент воспитательной системы общеобразовательного учреждения включает в себя критерии и показатели эффективности управления воспитательной системой и диагностико-аналитический инструментарий.
Отношенческо-коммуникативный компонент.Он связывает все элементы системы в единое целое и обеспечивает ее коммуникации с внешней средой, образуя при этом воспитательное пространство, в котором осуществляются совместная деятельность и общение, развиваются эмоционально-психологические и деловые отношения, формируются индивидуальные и групповые ценностные ориентиры, самореализуются и самоутверждаютсяличности ребенка и взрослого. Отношения между субъектами воспитательной системы складываются как межличностные избирательные, образующие благополучный эмоционально-психологический климат; межличностные, опосредованные содержанием совместной деятельности и принятыми в сообществе ценностями, образующими корпоративную культуру инновационного общеобразовательного учреждения. В развитой воспитательной системе отношения между членами сообщества складываются из совокупности отношений каждого члена сообщества к самой деятельности, когда цели и ценности воспитательной системы становятся значимы для каждого ученика, учителя, родителя.
Будучи открытой, воспитательная система общеобразовательного учреждения предполагает установление внешних связей. Внешние связи устанавливаются за счет освоения окружающей среды и построения ценностно-информационных коммуникаций.
Основныефункциивоспитательной системы, согласно Л.И. Новиковой и Н.Л. Селивановой,развивающая, интегрирующая, регулирующая, защитная, компенсирующая, корректирующая.
Развивающая функция направлена на стимулирование положительных изменений в личности ребенка и педагога, поддержку самовыражения способностей детей и взрослых, обеспечение развития педагогического и ученического коллективов.
Интегрирующая функция содействует соединению в одно целое ранее разрозненных и несогласованных воспитательных воздействий.
Регулирующая функция связана с упорядочением педагогических процессов и их влияния на формирование личности ребенка, ученического и педагогического коллективов.
Защитная функция направлена на повышение уровня социальной защищенности учащихся и педагогов, нейтрализацию влияния негативных факторов окружающей среды на личность ребенка.
Компенсирующая функция предполагает создание в образовательном учреждении условий для компенсации недостаточного участия семьи и социума в обеспечении жизнедеятельности ребенка, раскрытии и развитии его склонностей и способностей.
Корректирующая функция заключается в педагогически целесообразной коррекции поведения и общения школьника для уменьшения негативного влияния на формирование его личности.
Авторитарные и гуманистические воспитательные системы.
Одной из главных проблем воспитания в настоящее время, в особенности с начала XX в., является соотношение свободы и принуждения в воспитании. Иначе говоря, насколько государства, официальные системы образования, школы должны контролировать процессы формирования, становления, развития людей с самого детства, в какой степени может быть управляемым и по возможности эффективным целенаправленное воспитательное воздействие.
Таким образом, в истории образования и в современных системах обра-юиания разных стран можно выделить две группы воспитательных концепций. Хотя нет общепризнанных названий для них, чаще всего педагогика гуманистические системы прошлого и настоящего, гуманистическое воспитание противопоставляет авторитарному. В социологии в зависимости от степени свободы личности выделяют два взгляда на социализацию: индивидоцентристский, согласно которому личность — высшая цель и ценность общественного развития, и социоцентристский взгляд, где личность — прежде всего часть общества, и ее значимость определяется ее вкладом в общество. Отсюда говорят о двух видах воспитания: «в одном акцент делается на индивидуальные, в другом — на общественно значимые цели и ценности»1. В педагогике гуманистический подход называют личностно ориентированным, литоритарную же педагогику — социально ориентированной.
В настоящее время в системе образования России, в педагогической теории, в практике школ, в сознании и работе учителей происходит смена парадигм воспитания с авторитарной на гуманистическую. Часто и та и другая концепции получают эмоциональные, недостаточно объективные оценки. Это объясняется тем, что система воспитания и официальная концепция в советское время носила название «коммунистическое воспитание» и сегодня характеризуется как авторитарная педагогика в основном негативно. Да, как всякая система образования, она отражала социальные, политические, идеологические установки, доктрины, особенности жизни общества. Вся государственная система этого периода была авторитарной, соответствовала ей и система воспитания. Это означает, что воспитание не только детей школьного возраста, по всего населения строго контролировалось политической властью.
Авторитарные (Спарта).
В современной педагогической науке и практике признаны педагогически нецелесообразными идеи построения воспитательного процесса на основе антигуманных ценностей и авторитарного стиля отношений между педагогом и ребенком и взят курс на моделирование, построение и исследование воспитательных систем гуманистического типа. Для таких систем характерны следующие признаки:
- цели воспитательной системы являются личностно значимыми как для взрослых, так и для детей;
- совместная жизнедеятельность педагогов, учащихся и родителей строится на основе гуманистических ценностей, межсубъектного взаимодействия, отношений взаимоуважения, доверия и доброжелательности;
- педагогическая деятельность направлена на обеспечение условий для проявления и развития индивидуальности и субъетности личности ребенка;
- взрослые и дети испытывают чувства защищенности, комфортности, удовлетворенности жизнедеятельностью в учебном заведении.
Авторские гуманистические воспитательные системы в отечественном и зарубежном опыте; многообразие вариантов.
(Ксерокопия Кукушина)
В 20 —30-х гг. XX в. на Западе возникли новые очаги экспериментальной работы в сфере среднего образования. Образец такой работы — новая школа в Саммерхилле (Англия) (создана А. Нейлом). Лозунгом школы была "абсолютная свобода" учащихся. Детям позволялось пропускать занятия, выбирать различные факультативы. Формирование общественной личности было основной задачей школы в Саммерхилле. Для этого внедрялись различные формы воспитания: доверительные беседы учителя с учеником, школьное самоуправление.
1. Воспитательная система вальдорфских школ.
Основатель этих школ – Рудольф Штейнер.
Главный принцип – принцип свободы. Вальдорфские школы признаны развивать одновременно тело, интеллект, нравственность (тело, дух, душа). Учителям предоставляется самостоятельность в выборе содержания, форм, методов образованного процесса. Оценки в таких школах не существуют, только советы, пожелания. Главное в образовании - развитие способности чувствовать, творчески созидать , знание природы. В школах вольдорфские учителя опираются на знание индивидуальных особенностей детей, их душевные переживания, которые становятся стимулом к осознанию воспитанниками своего 'я'.
В школе в Вальдорф-Астории (Штутгарт), организованной в 1919 г. Р. Штайнером, главным направлением деятельности стал поиск форм эмоционально-эстетического воспитания и образования. Работа школы строилась на персональном подходе и индивидуальных требованиях к ученикам. В нравственном воспитании на первый план ставилось пробуждение воображения и фантазии как противоядия от детской ожесточенности. При освоении учебного материала шли по спирали — от ближайшего окружения человека к познанию астрономии и космоса. Школа жила на началах самоуправления. Ключевыми показателями методов обучения являлись преподавание по "ритмам" и "циклам" детской жизни. Предполагалось, например, что у детей колебание между восприятием и осуществлением происходит каждый час, что надлежит учитывать при подаче и освоении учебного материала.
Воспитательная система, по мнению Л.И.Новиковой,- это целостный социальный организм, функционирующий при условии взаимодействия основных компонентов воспитания (субъект деятельности, цели, содержание, среда системы, способы деятельности, развития, отношения, управление и обладающий интегративными характеристиками: образ жизни коллектива, психологический климат.
Воспитательная система ориентированна на личность ребенка, на развитие природных задатков и способностей, на создание в школе обстановки социальной защищенности и отношений содружества.
6. Тенденции развития воспитательных систем в современных условиях: трудности и противоречия.
В современном мире существует различные авторские воспитательные системы, предполагающие инновационную деятельность педагогов по созданию оригинальных педагогических моделей.
2. Воспитательная система общей заботы.
В основе воспитательной системы И.П.Иванова лежат следующие принципы:
- социально полезная направленность;
- сотрудничество взрослых и детей;
- творчество.
Воспитательная система общей заботы предполагает систему коллективных творческих дел.
Этапы организации коллективной творческой деятельности (КТД):
1) предварительная работа;
2) коллективное планирование;
3) подготовка;
4) проведение;
5) подведение итогов.
Гуманистическая воспитательная система школы.
Основатель системы В.А. Караковский. Воспитательная система ориентирована на личность школьника, его интересы, способности.
В гуманистической воспитательной системе используется коммунарская методика (методика коллективной творческой деятельности «КТД»). Главным в системе является коммунарский сбор; который проводится во время весенних каникул.
Сбор – это действующая модель идеальных отношений между педагогами и школьниками.
Характерной чертой воспитательной системы являются ранличные формы интеграции учебной и внеучебной деятельности.
Ядром воспитательной системы являются сборы и общешкольные дела. Модель В.А. Караковского основана на педагогической концепции «Мы - школа».
4. Воспитательная система школы диалога культур.
Основатель воспитательной системы С. Курганов.
Основным результатом воспитательной деятельности должна стать базовая культура личности (ценности, нормы, способы мышления, творчество).
5.Воспитательная система «школа - театр».
Ведущая идея коллектива средней школы № 6 Киреева Тульской области – создание школы – театра как территории добра, творчества, любви, самовыражения личности.
6. Воспитательная система «школы - комплекса».
Основной целью школы – комплекса № 18 Йошкар-Олы является разносторонне развитие личности, гуманизация межличностных отношений, совершенствование окружающей среды. В школе в расписании не более четырех уроков. Остальные занятия проходят во второй половине дня. Используется двух звеньевая система уроков – блоков с целью сокращения объема домашней подготовки. В школе личностно – ориентированное обучение, творческие классы, клубы, научные общества.
7. Воспитательная система лечебно – профилактического санатория «Прометей»(социально – педагогическая реабилитация).
Задачи воспитательной системы:
1) адаптация детей к новым условиям;
2) развитие познавательных, творческих, коммуникативных способностей;
3) создание условий для продолжения образования.
Одной из форм работы с детьми являются игровые программы.
Воспитательная система может быть создана в рамках любой школы с целью совершенствования личности.
Контрольно-измерительные приборы
1. Классификация приборов для измерения температуры
Приборы для измерения температуры основаны на изменении следующих свойств вещества при изменении температуры: На изменении объёма тела - термометры расширения:
• изменение линейного размера - дилатометры;
• изменение давления рабочего вещества в замкнутой камере - манометрические термометры.
На изменении сопротивления - термометры сопротивления:
• термометры из благородных металлов - платины;
• термометры из неблагородных металлов;
• полупроводниковые термометры (термисторы). Основанные на явлении термоэффекта - термопары.
Использующие оптические свойства вещества - оптические термометры или пирометры:
• радиационные пирометры;
• яркостные пирометры;
• цветовые пирометры.
Использующие прочие свойства вещества:
• шумовые термометры, использующие зависимость уровня шума от температуры (для измерения низких температур);
• резонансные термометры, использующие зависимость резо нансной частоты от температуры;
• термометры, использующие свойства р-п переходов.
В табл. 3.1 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и их диапазоны измерения.
•
Таблица 1. Устройства для измерения температуры и их диапазоны измерения
| Используемый физический эффект | Наименование устройства | Пределы длительного измерения температуры, "С | |
| Нижний | Верхний | ||
| Тепловое расширение Изменение давления Изменение электрического сопротивления Термоэлектрические эффекты Тепловое излучение | Жидкостные стеклянные термометры Манометрические термометры Электрические термометры сопротивления Полупроводниковые термометры сопротивления Термоэлектрические термометры (термопары) стандартизованные Термоэлектрические термометры (термопары) специальные Оптические пирометры Радиационные пирометры Фотоэлектрические пирометры Цветовые пирометры | -190 -160 -200 -90 -50 600 1400 | 1600 2500 6000 3000 4000 2800 |
2. Приборы для измерения давления
Различают приборы:
• абсолютного давления (барометры),
• избыточного давления (манометры), показывают на сколько давление в системе превышает атмосферное.
В нефтегазовой промышленности в основном находят применение манометры. Используются манометры двух типов:
• Избыточного давления, давление измеряется в одной точке.
• Дифференциального давления, измеряется разность давлений в двух точках системы.
По типу чувствительного элемента манометры подразделяют на следующие:
• мембранные, движение мембраны преобразуется в электрический сигнал.
• сильфонные, Сильфонный манометр (рис. 4.7) представляет собой отрезок гофрированной трубки (трубка из латуни, бериллиевой бронзы или нержавеющей стали) При изменении давления внутри сильфона его высота или увеличивается, или уменьшается. Перемещение верхнего края сильфона преобразуется в электрический сигнал.
• манометры с трубчатой пружиной (манометры с трубкой Бурдона).
Промышленные датчики давления чаще всего имеет чувствительный мембранный элемент и преобразователь, который преобразует деформацию мембраны в электрический сигнал. Могут применяться:
• емкостные преобразователи;
• индуктивные;
• тензопреобразователи и др.
У датчика с тензочувствительным преобразователем деформация мембраны манометра преобразуется в электрический сигнал мостовой схемой. В плечах моста находятся тензодатчики, наклеиваемые на мембрану. Выходной сигнал напряжения снимается с диагонали моста (рис. 4.8).
Погрешность манометра может иметь значение: 1,0 %; 0,5 %; 0,25 %.
Датчики выпускаются промышленностью для измерения давления в определённом диапазоне, выбираемом из следующего ряда (в МПа):
0.1 0...1.6 0.2,5 0...4.0 0...6.3 0...10 0...16
3. Методы и приборы для измерения расхода
Под величиной расхода понимается количество продукта, прошедшего через заданное сечение трубопровода в единицу времени. Количество продукта может измеряться в объёмных и массовых единицах.
Устройства, измеряющие массовые величины, называют массовыми расходомерами. Расходомеры, определяющие объёмный расход.называются объёмными расходометрами.
Обозначим через Qv количество продукта в объёмных единицах. Тогда объёмный расход
Обозначим через Q™ количество продукта, выраженного в массовых единицах.
Тогда массовый расход
Выпускаются следующие типы расходомеров и счетчиков количества:
• Расходомеры переменного перепада давления.
При проходе потока через сужающее устройство часть потенциальной энергии потока переходит в кинетическую, поэтому статическое давление после сужающего устройства становится меньше давления перед сужающим устройством. Разность давлений до и после сужающего устройства тем больше, чем больше расход протекающего вещества. Следовательно, перепад давления может служить мерой расхода.
Расходомеры переменного перепада давления являются наиболее распространенными по следующим причинам:
1. Для поверки не требуются образцовых средств измерения расхода (используется поэлементный способ поверки). В процес се поверки поверяются геометрические размеры сужающего уст ройства (диаметр проходного сечения и острота кромки), затем отдельно поверяется датчик перепада давления.
2. Простота механической конструкции.
3. Измерения стандартизованы, имеются программы расчета на ЭВМ.
Основные недостатки метода:
- потери давления на сужающем устройстве;
- малый динамический диапазон измерения расхода
• Турбинные расходомеры жидкости:
- турбинные расходомеры с механическим счётным механизмом;
- турбинные расходомеры с индукционным узлом съёма сигнала.
Турбинка вращается под действием набегающего потока. Частота вращения пропорциональна скорости потока. Динамический диапазон трубопровода расходомера D = 10. Погрешность измерения 0,01 %..Л %. Расходомер работает только на чистом газе или жидкости. Поток должен быть ламинарный (для этого перед замерным узлом ставят спрямляющий участок, длина которого L > iOd, d - диаметр трубопровода).
Рекомендуется также использовать струевыпрямитель, который ставят перед расходомером
• Ультразвуковые расходомеры жидкости.
Ультразвуковые расходомеры (рис. 5.7) используют для измерения как в жидких, так и в газовых средах.
Скорость ультразвука в среде является геометрической суммой векторов скорости распространения ультразвука в неподвижной среде и скорости среды. Фактически ультразвуковой метод измерения позволяет измерять скорость среды.
Ультразвуковые расходомеры не имеют подвижных механических частей, не вызывают потерь давления в трубопроводе, позволяют измерять расход в прямом и обратном направлениях.
Выделяют два типа излучателей и приёмников:
- врезные (излучатель непосредственно контактирует с изме рительной средой);
- накладные (пьезоэлектрические преобразователи устанав ливают на поверхности трубопровода).
Доплеровские расходомеры (рис. 5.11) использует широко известный эффект Доплера, который заключается в изменении частоты волны при её отражении от движущегося объекта. В случае потока жидкости или газа отражающими объектами служат примеси в потоке.
Технология «широколучевого» измерения реализуется, как правило, с помощью ультразвуковых волн Лэмба. Волной Лэмба называется волна, распространяющаяся между поверхностями стенки трубы вдоль поверхности трубопровода. При каждом отражении от границы труба-среда в среде возбуждается волна, направленная внутрь измеряемого потока. В результате создаётся пучок когерентных измерительных лучей, который и называют широким лучом.
«Широкий луч» обеспечивает нечувствительность расходомера к примесям в среде. Если один из параллельных лучей широкого пучка перекрывается инородной частицей примеси, то измерение обеспечивают другие лучи.
• Электромагнитные расходомеры жидкости.
Основой измерений с помощью электромагнитного расходомера является закон индукции Фарадея, в соответствии с которым при перемещении проводника через магнитное поле в нём наводится напряжение. Этот принцип измерений применяется к текущей по трубе проводящей жидкости, поперек направления движения которой создается магнитное поле
Электромагнитный расходомер позволяет измерять расход в трубопроводах диаметром от 1 мм до 2 м. При этом выходной сигнал не зависит от эпюры скоростей по сечению трубопровода.
• Вихревые расходомеры жидкости:
Принцип действия вихревых расходомеров с телом обтекания (рис.) заключаетсяв фиксации вихрей, возникающих за телом обтекания, помещенного в поток. Частота образования вихрей (так называемая «дорожка Кармана») пропорциональна объёмному расходу
Рис. Устройство вихревого расходомера:
1 - корпус расходомера; 2 - тело обтекания; 4 ~ фланцы расходомера; 5 - трубопровод
- с индуктивным преобразователем сигнала;
- с электромагнитным преобразователем сигнала;
- с ультразвуковым преобразователем сигнала.
Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры).
• Кориолисовы расходомеры.
Кориолисовы расходомеры позволяют измерять массовый расход жидкостей или газов с большой точностью. Измерение расхода производится за счёт эффекта возникновения силы Ко-риолиса, возникающей при криволинейном движении жидкости или газа.
Рассмотрим течение жидкости в горизонтальной трубе (рис.). Если горизонтально расположенную трубу, через которую протекает жидкость, жёстко закрепить с одного конца, а другой конец заставить вибрировать с постоянной круговой скоростью со, относительно неподвижной точки 0, то на стенку трубы будет действовать сила Кориолиса, которая будет зависеть от массового расхода жидкости.
Частица жидкости массой т, находящаяся на расстоянии г от точки 0, движется с линейной скоростью v и с угловой скоростью со. Ускорение а частицы жидкости складывается из двух
Рис. Принцип работы кориолисова расходомера
4. Методы и приборы для измерения уровня
КЛАССИФИКАЦИЯ УРОВНЕМЕРОВ
Под уровнем понимают расстояние от поверхности раздела двух сред до любой произвольно выбранной отметки выше или ниже этой поверхности.
Различают уровнемеры:
• Уровнемеры абсолютного значения уровня.
• Измерители раздела сред.
По принципу действия различают уровнемеры:
• Механические.
Чувствительным элементом поплавкового уровнемера является поплавок, находящийся на поверхности жидкости.
• Буйковые.
Принцип действия буйкового уровнемера основан на определении уровня по выталкивающей силе, действующей на
• Гидростатические.
В гидростатическом уровнемере уровень налива жидкости определяют по изменению гидростатического давления:
• Акустические.
В ультразвуковом уровнемере измеряется время прохождения акустического ультразвукового сигнала от излучателя до границы раздела двух сред и обратно
• Емкостные.
• Радарные.
Принцип действия радарного уровнемера основан на определении времени прохождения электромагнитного сигнала от излучателя до границы раздела двух сред и обратно.
5. Методы и приборы для измерения уровня влагосодержания
ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Влагосодержание - это количество воды, содержащееся в жидкости, газе или твердом теле, которое может быть удалено без изменения химических свойств вещества.
Удельное влагосодержание г - это масса воды на единицу массы сухого вещества.
Абсолютное влагосодержание - это масса воды m на единицу объёма V влагосодержащего вещества:
Для газов абсолютное влагосодержание - это плотность водяных паров. Для его определения известное количество газа, например, воздуха, пропускается через влагопоглощающий материал, такой как силикагель, который взвешивается до и после этой процедуры. Абсолютное влагосодержание выражается в граммах на кубический метр (г/м3). Поскольку на результаты таких измерений оказывает влияние атмосферное давление, они редко используются в инженерной практике.
Относительное влагосодержание Н - это отношение давления паров воды в воздухе /?„, измеренное при некоторой температуре (парциальное давление), к максимальному давлению насыщенного пара pt при той же температуре. Относительное влагосодержание всегда определяется в процентах:
Точка росы - это температура, при которой парциальное давление водяных паров становится максимальным, что соответствует состоянию насыщения пара, при котором пар и жидкая фаза воды находятся в равновесии. Точка росы - это температура, при которой относительное влагосодержание воздуха равно 100 %.
При измерении влагосодержания газа в трубопроводе (на потоке), в отличие от лабораторного анализа, возникает ряд дополнительных факторов, существенно затрудняющих измерения, основные из них:
• гидрофильные примеси (метанол или диэтиленгликоль, ко торые неотличимы от воды для многих промышленных влаго меров);
• гидрофобные примеси - высококипящие углеводороды или пары компрессорного масла, которые образуют гидраты при по явлении конденсата воды, а также блокируют поверхность чувст вительных элементов влагомеров;
• примеси С02 и H2S, образующие кислоты в результате реакции с конденсатом воды, что приводит к очаговой коррозии;
• переменный состав природного газа, который влияет на по казания влагомеров;
• механические примеси.
Среди приборов, используемых для анализа влагосодержания газа на потоке, можно выделить анализаторы четырёх основных типов, нашедших применение:
• Оптические анализаторы, измеряющие температуру конден сации паров воды в оптическом канале. Эти анализаторы осуще ствляют измерения в единицах температуры точки росы.
• Влагомеры с электролитической ячейкой на основе пятиоки- си фосфора (Р2О5), использующие закон электролиза Фарадея (связывающий количество электричества с массой поглощенной пятиокисью фосфора воды). Измерение осуществляется в абсолютных единицах.
• Влагомеры, использующие емкостные датчики на основе плёнок А1203 или Si02. Ёмкость конденсатора, образован-
дппз/LSiO2, изменяет-ного двумя электродами и диэлектриком Al203/Si0
ся при изменении парциального давления паров воды. Результаты измерения преобразуются в единицы температуры точки росы.
• Влагомеры, реализующие принцип микровесов на основе пье- зокристалла со специальным покрытием. Вода, поглощаемая по рами полимерного покрытия кварцевого резонатора, изменяет его массу, а следовательно, и его частоту. Влагомер измеряет абсо лютное влагосодержание.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ
Методы измерения влагосодержание нефти можно разделить на абсолютные, физические и химические.
Абсолютные методы основаны на определении количества воды путём её отделения от основной массы вещества.
В химических методах используют эффект взаимодействия воды с химическим реагентом.
Физические методы позволяют определить содержание воды без изменения её состояния:
При использовании адсорбционного метода анализируемую смесь разделяют в хроматографической колонке на отдельные компоненты, которые определяют с помощью системы детектирования.
Гравиметрический метод можно разделить на метод отстаивания и центрифугирования. Метод отстаивания заключается в отстаивании пробы в измерительном сосуде и последующем измерении уровня раздела фаз нефть - вода. Метод центрифугирования заключается в разделении определенного объёма пробы в измерительном стакане, расположенном по радиусу центрифуги дном от центра.
Колометрический метод основан на изменении цвета химических веществ в присутствии воды или изменении рН водного раствора, в результате чего окрашивается индикатор.
Валюмометрический метод основан на измерении объёма газа, выделяющегося при взаимодействии воды в исследуемом продукте с химическими реагентами, наилучшим из которых является гидрид кальция.
Титрометрический метод основан на определении влагосо-держания при титровании испытуемой пробы растворами химических реагентов.
Колориметрический метод основан на экзотермическом взаимодействии химических реагентов с водой, находящейся в неф-тях. По количеству выделившейся теплоты судят о количестве воды.
Кулонометрический метод основан на электролизе воды, извлеченной из анализируемого продукта путем адсорбции. Мерой количества воды является количество электричества, которое было затрачено на электролиз извлечённой воды.
Радиоволновой метод основан на функциональной связи поглощения и рассеяния водой энергии СВЧ электромагнитного излучения, длины волн которого находятся в диапазоне от 1 до 100 мм.
Кондуктометрический метод основан на измерении электрической проводимости испытуемого продукта и в основном используется для измерения концентрации воды в высокообвод-ненных эмульсиях, содержащих свыше 50 % воды.
Акустический метод использует зависимость скорости распространения, поглощения и отражения ультразвуковых колебаний влагосодержащего вещества.
Оптический метод измерения влагосодержания основан на измерении поглощения, рассеяния или преломления светового потока, проходящего через влагосодержащий продукт.
Пикнометрический метод основан на определении влагосодержания по разности плотностей влажной и сухой нефти, определённых с помощью пикнометра.
Экспресс-анализ влагосодержания нефти основан на переводе влаги из пробы в паровую фазу путём её тонкодисперсного распыления в термостатированной камере с последующим детектированием концентрации влаги в паровой фазе.
Радиационный метод основан на просвечивании объекта ионизирующим излучением и последующем фиксировании степени ослабления излучения специальным детектором.
Тепловой метод основан на зависимости теплофизических коэффициентов испытуемого вещества от его влагосодержакия.
6. Аналоговые каналы связи. Схемы подключения датчиков с аналоговым выходным сигналом к контроллерам
ДАТЧИКИ С ДВУХПРОВОДНОЙ ТОКОВОЙ ЛИНИЕЙ СВЯЗИ
Как уже отмечалось, наиболее распространённым видом передачи аналогового сигнала является сигнал 4...20 мА.
Основная характеристика первичных преобразователей (датчиков) - низкое энергопотребление при минимальном значении входного сигнала. Для работы датчика требуется ток менее 4 мА. Только в этом случае электропитание и выходной сигнал могут подаваться по одной линии.
На рис. приведена типовая схема подключения датчика по двухпроводной схеме. Для питания электронной схемы датчика требуется невысокое напряжение питания порядка 5...8 В, которое может преобразовываться в датчике в двуполярное стабилизированное напряжения порядка ±2,5 В. Этого напряжения достаточно для работы схем усилителя, а также управления дисплеем и выходным транзистором. На все эти функции, как правило, потребляется ток менее 2 мА. Ситуация не изменяется, даже если датчик вырабатывает более высокий выходной сигнал. На верхнем пределе ток, потребляемый электроникой, немного выше. Выходной транзистор приоткрывается (т.е. сопротивление его перехода уменьшается) настолько, чтобы пропустить ток 18,1 мА; в результате по линии связи проходит полный ток 20 мА
Рис. Схема подключения датчика по двухпроводной схеме
Рассматриваемая схема подключения датчика к контроллеру называется токовой петлёй, широко используется в аппаратуре для промышленных измерений и обладает рядом преимуществ. Во-первых, токовая петля имеет низкое сопротивление, а следовательно, более устойчива к помехам, чем линии связи с сигналами напряжения. Кроме того, до определенного предела она не чувствительна к изменению внутреннего сопротивления проводов линии связи. Во-вторых, «нуль» токового контура 4...20 мА отличается от «нуля сигнала работающего прибора», что позволяет надежно распознать неисправность датчика, а также обрыв линии связи.
Электроника датчика распознаёт отказ прибора (например, неисправность чувствительного элемента (сенсора)) и немедленно устанавливает выходной сигнал, равный 3 мА. При обрыве ток в линии отсутствует (0 мА). В обоих состояниях выходной сигнал будет отличен от сигнала в режиме измерения, что позволяет обнаружить неисправность (рис. 8.3). Диапазон 4...20 мА имеет фиксированный верхний предел, поэтому ток, превышающий 20 мА, также не может интерпретироваться как измерительный сигнал. Это может служить указанием, что значение измеряемого параметра превысило измерительный диапазон, или свидетельствовать о коротком замыкании, т.е. о неисправности. При этом ток короткого замыкания должен ограничиваться до разумного значения на стороне контроллера с помощью защитного резистора (или плавкого предохранителя).
Рис.. Шкалы измеряемого сигнала и тока датчика.
Серым цветом выделен диапазон тока, интерпретируемого как измерительный сигнал
Если датчик откалиброван, то при отсутствии давления он покажет «нуль». Чтобы амперметр показывал ток 4 мА, выходной транзистор должен «приоткрыться» и отобрать из линии питания определенный ток, доведя полный ток в цепи до 4 мА. Считается, что ток ниже 3,6 мА или выше 21 мА свидетельствует о неисправности. Следовательно, измерительный сигнал включая выход за нижнюю границу диапазона и превышение верхней границы диапазона, находится в пределах между 3,8 и 20,5 мА:
Большинство датчиков в нефтегазовой промышленности являются полевыми устройствами, преобразующими измеряемый параметр в сигнал 4...20 мА. Без барьера безопасности они могут использоваться только в невзрывоопасных областях, При соединении с соответствующим барьером безопасности датчики можно установить во взрывоопасной зоне.
ДАТЧИКИ ДЛЯ НЕВЗРЫВООПАСНОЙ ЗОНЫ
Датчики могут работать при напряжении питания в диапазоне 8...28 В. В ряде контроллеров, имеющих аналоговые входы, напряжение питания выводится на клеммы разъема для питания аналоговых датчиков. Измерительная схема всегда одинакова (рис. 8.4). Измерительный ток /„ протекает через резистор Rtx, создавая пропорциональное падение напряжения Utx, которое усиливается измерительным усилителем. Результирующее напряжение Uailx используется для индикации результатов измерения и формирования сигнала тревоги с помощью компараторов.
Рис. 8.4. Подключение двухпроводного датчика 4...20 мА к контроллеру с питанием датчиков по входным цепям
Если двухпроводный датчик работает с контроллером, в котором не предусмотрены клеммы для питания датчика, то его необходимо подсоединить к внешнему источнику питания напряжением 24 В (или к аккумулятору). При этом положительный полюс источника питания соединяется непосредственно с положительным полюсом питания датчика, а отрицательный полюс источника питания соединяется с отрицательной входной клеммой входного сигнала 4...20 мА на контроллере (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Схема подключения двухпроводного датчика 4...20 мА к контроллеру при внешнем источнике питания
ДАТЧИКИ ДЛЯ ВЗРЫВООПАСНОЙ ЗОНЫ. БАРЬЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
На предприятиях газовой и нефтяной промышленности для сопряжения контрольно-измерительного оборудования, размещённого во взрывобезопасной зоне, с датчиками, установленными во взрывоопасных зонах, в качестве разделительных элементов между искробезопасными и искроопасными цепями применяются барьеры искрозащиты.
Во взрывоопасных зонах разрешается размещать оборудование двух типов:
• взрывозащищенной конструкции ("d" - взрывонепронииаемая оболочка), когда не допускается распространение разруше ний, вызванных давлением взрыва, зл пределы оболочки прибора;
• искробезопасной конструкции (маркируется как "Ех"). Искробезопасность - это метод защиты, гарантирующий, что при возникновении одной неисправности («ib») или даже двух независимых неисправностей («ia») в аппарате не возникнет ни горячих поверхностей, ни искр, которые могли бы поджечь горючую смесь, окружающую датчик, В отличие от других методов защиты, искробезопасен не только датчик, но и вся цепь. Эта искробезопасная цепь должна быть отделена от неискробезопасной цепи контроллера так называемым барьером безопасности.
Барьер искробезопасности ограничивает напряжение, поступающее на датчик до уровня Umax, и мощность до уровня Рmax. Эти значения могут быть различными для разных барьеров искрозащиты. Например, для барьера искрозащиты GHG 1169 110V0 (ABB) соответствующие параметры этого барьера: Umax = 19,2 В, Рmax = 648 мВт.
Барьер безопасности должен быть заземлен (РЕ) или соединен с общей шиной (РА); то же относится ик экрану (рис. 8.6).
При использовании искробезопасной гальванической развязки заземление теряет смысл. Экран кабеля на искробезопасной стороне следует подсоединить к определенному потенциалу, например, к отрицательному полюсу. Экран между искробезопасной гальванической развязкой и центральным блоком необходимо соединить с потенциалом земли (РЕ) на центральном блоке.
Барьер безопасности отделяет искробезопасную цепь искробезопасного датчика от неискробезопасной цепи контроллера. Типичный пассивный барьер безопасности (рис. 8.7) содержит четыре основных компонента:
1) один (или несколько) токоограничивающих резисторов;
2) один (или несколько) стабилитронов, ограничивающих напряжение;
3) защиту от перегрузки (например малоинерционный плавкий предохранитель);
4) соединитель заземления РА/РЕ.
Рис. 8.6. Схема подключения датчика к барьеру безопасности:
а - без гальванической развязки; б - при использовании гальванической развязки
Рис. 8.7. Схема пассивного барьера безопасности
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА ИСКРОЗАЩИТЫ
Если (при неисправности) напряжение неискробезопасной цепи становится слишком высоким (потенциал измеряется относительно потенциала точки РА/РЕ), то стабилитроны, обычно имеющие высокое сопротивление, начинают проводить и потребляют столь высокий ток, что плавкий предохранитель перегорает. Таким образом, опасные высокие напряжения не могут передаваться во взрывоопасную зону. При замыкании на массу во взрывоопасной области максимальный ток ограничен токоограничивающим резистором во невзрывоопасной области и/или перегорает плавкий предохранитель. Следовательно, опасно высокие токи не могут передаваться во взрывоопасную область, т.е. электропитание в искробезопасной цепи надежно ограничено.
Очевидно, что такой барьер безопасности должен быть сертифицирован и маркирован как прибор, обеспечивающий взрывобезопасность, например, [Ex ib]. Квадратные скобки указывают, что барьер безопасности обеспечивает искробезопасность цепи категории «ib», однако сам по себе не является взрывозащищенным прибором, т.е. барьер следует устанавливать только во взрывобезопасной области (обычно в шкафу управления, где монтируется контроллер).
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ
Датчик, который содержит в своем составе микропроцессорное устройство обработки информации, называют интеллектуальным датчиком.
На рис. 8.9 показана функциональная схема интеллектуального датчика давления.
Рис. 8.9. Функциональная схема интеллектуального датчика давления 120
Сенсор - чувствительный элемент - преобразует давление в напряжение. АЦП - аналого-цифровой преобразователь - преобразует напряжение в код. МП - микропроцессор - осуществляет обработку сигнала - вычисление значения вычисляемого параметра, а также функции управления и линеаризации характеристики сенсора. Интерфейсные блоки служат для формирования сигналов цифровой и аналоговой передачи данных. Устройство индикации показывает значение измеряемого параметра.
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ПОНЯТИЕ О ВОСПИТАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ | | | Нейролейкемия |
Дата добавления: 2014-07-30; просмотров: 957; Нарушение авторских прав
Мы поможем в написании ваших работ!