ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Электромагнитные (индукционные) расходомеры предназначены для измерения расхода различных жидких сред, в том числе пульп с мелкодисперсными неферромагнитными частицами, с электрической проводимостью не ниже 5 • 10—2 См/м, протекающих в

закрытых полностью заполненных трубопроводах. Широко применяются в различных отраслях пищевой промышленности.

Электромагнитные расходомеры выполняются в виде двух отдельных блоков: измерительного преобразователя расхода и измерительного блока — передающего преобразователя, в котором осуществляется приведение сигнала, полученного от измерительного преобразователя, к стандартизованному виду, удобному для дальнейшего использования.

Измерительный преобразователь расхода электромагнитного расходомера (рис. VIH.15) состоит из немагнитного участка трубопровода 3 с токосъемными электродами 4 и ярма электромагнита 2 с обмоткой возбуждения 1, охватывающего трубопровод. При протекании электропроводных жидкостей по немагнитному трубопроводу 3 через однородное магнитное поле, создаваемое магнитом 2, в жидкости, которую можно представить как движущийся проводник, возникает электродвижущая сила, снимаемая электродами 4. Эта ЭДС Е прямо пропорциональна средней скорости потока:

Е = В1_ср, (VIII.27)

где В— электромагнитная индукция в зазоре между полюсами магнита, Т; t — расстояние между электродами, м; vcv — средняя скорость потока, м/с.

Поскольку площадь сечения трубы постоянна, ЭДС, снимаемая с электродов, может быть выражена через объемный расход жидкости:

E = BQ_О/D_У, (VIII. 28)

где Dy — внутренний (условный) диаметр трубы, равный расстоянию между электродами, м.

Далее сигнал, пропорциональный расходу, подается на измерительный блок (на рис. VIII. 15 не показан), где он приводится к стандартизованному виду и затем передается к прибору или другому измерительному устройству.

Индукционные расходомеры рассчитаны на условные проходы от 10 до 300 мм и обеспечивают измерение в пределах от 0, 32 до 2500 м3/ч. Класс точности 1.

ПОПЛАВКОВЫЕ И МЕМБРАННЫЕ УРОВНЕМЕРЫ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ УРОВНЯ

Практически во всех технологических процессах пищевой промышленности возникает необходимость измерять уровень жидких или сыпучих материалов, а также сигнализировать о достижении ими максимального или минимального значения для предупреждения от переливов и пересыпаний или снижения уровня ниже допустимых пределов. Особенно широко средства измерений уровня используются в производствах, связанных с переработкой и транспортировкой больших объемов жидких продуктов (пивоваренное, спиртовое, винодельческое, производство соков и т. п: ), а также на элеваторах и мельницах.

Разнообразие условий измерения обусловило применение большого количества физических принципов, положенных в основу современных средств измерений уровня. Широкое применение находят механические, гидростатические, электрические (в том числе волновые), акустические, радиоизотопные принципы измерений. Современные приборы для измерения уровня можно разделить на две группы: уровнемеры, обеспечивающие получение непрерывной информации б положении уровня в контролируемой емкости в любой момент времени;

сигнализаторы, обеспечивающие получение информации (сигнала) о достижении уровнем каких-либо фиксированных значений, определяемых местом установки их чувствительных элементов. Уровнемеры могут быть снабжены сигнализирующими устройствами и выполнять функции сигнализаторов. Часто всю группу средств измерений уровня, предназначенных и для непрерывного измерения, и для сигнализации, называют уровнемерами. Отечественным приборостроением выпускается широкая номенклатура уровнемеров и сигнализаторов уровня, обеспечивающих измерение и сигнализацию уровня жидких и сыпучих материалов практически во всем диапазоне их изменения (от нескольких сантиметров до десятков метров). Кроме того, выпускается ряд средств измерений, отвечающих требованиям конкретных технологических процессов пищевых производств.

МЕХАНИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Уровнемеры и сигнализаторы этой труппы получили широкое распространение в пищевой промышленности благодаря простоте, надежности и низкой стоимости. К группе механических уровнемеров относятся средства измерений, основанные на использовании механического силового воздействия уровня измеряемого материала на, их чувствительный элемент. К механическим относятся поплавковые (наиболее распространенные), мембранные и контактно-механические, а также вибрационные приборы.

Поплавковые уровнемеры Существует большое разнообразие типов и модификаций поплавковых уровнемеров и сигнализаторов, различающихся конструкцией, характером измерения (непрерывное или дискретное), пределами измерения, условиями применения, системой дистанционной передачи и т. п. Принцип их действия основан на использовании перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости. Это перемещение механически или-с помощью системы ди станционной передачи (механической, пневматической, электрической, частотной и др.) передается к измерительной части прибора. На рис. IX. 1 приведена структурная схема поплавкового уровнемера, положенная в основу многих промышленных приборов, применяемых для измерения уровня жидкостей.

Изменение уровня жидкости в емкости определяется с помощью поплавка 1, плавающего на ее поверхности. Движение поплавка передается с помощью троса или мерной ленты 2, перекинутой через ролики 3 и 4, на мерный шкив 6, на оси которого укреплена стрелка 5, показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной. Поплавковые приборы также широко применяются в качестве сигнализаторов и реле предельных значений уровня неагрессивных или слабоагрессивных некристаллизующихся, а также неналипающих жидкостей.

Мембранные уровнемеры Мембранные сигнализаторы уровня применяются для измерения уровня зерна и других сыпучих неслеживающихся материалов. В мембранном сигнализаторе уровня зерна (рис. IX.2), крепящегося к стенке бункера, усилие давления зерна воздействует на гибкую мембрану 1 из прорезиненной ткани с жестким металлическим диском 2 и перемещает ее, преодолевая усилие пружины 3. Это перемещение приводит к переключению электрических контактов. Микропереключателя 4, находящегося, внутри корпуса 5. Срабатывание контактов происходит при высоте слоя пшеницы над мембраной около 150 мм.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления-столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли широкое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры и: дифманометры.

Буйковые уровнемеры Принцип действия буйковых уровнемеров основан на изменении выталкивающей силы, действующей на буек, который погружен в жидкость и удерживается в ней в заданном положении с помощью какой-либо внешней силы. В качестве этой силы используется упругая сила пружины или скручивающейся торсионной трубки. В буйковых уровнемерах, входящих в систему ГСП, уравновешивающей: силой является усилие обратной связи, развиваемое силовым механизмом обратной связи — электрическим или пневматическим.

В буйковом уровнемере с электрическим уравновешиванием (рис. IX.6) чувствительный элемент - буек 10, находящийся в жидкости, подвешен к рычагу 9, который через уплотнительную мембрану 11 выведен наружу и соединен системой рычагов с устройством обратной связи. Начальная масса буйка уравновешивается специальным грузом 8, находящимся на плече дополнительного уравновешивающего рычага. Усилие от рычага 9 передается через Т - образный рычаг 3, подвижную опору 2 и Г - образный рычаг 4 к индикатору рассогласования 5 дифференциально-трансформаторного типа. Электрический сигнал рассогласования усиливается и приводится к нормализованному виду l_вых усилителем 7, откуда он поступает в линию связи и устройство обратной связи 6, с помощью которого создается усилие, через систему рычагов уравновешивающее выталкивающее усилие жидкости, которое действует на буек 10. Пружина 1 является корректором нуля при настройке прибора. Выпускается большая номенклатура буйковых уровнемеров, сигнализаторов и регуляторов с механической, пневматической и электрической системами дистанционной передачи. Так, например, группа уровнемеров типа УБ рассчитана на 19 пределов измерения в диапазоне от 0—20 мм до 0—16 м и насчитывает 48 типоразмеров. Класс точности приборов 1 и 1, 5. Предельно допустимое рабочее избыточное давление 10 МПа.

Пьезометрические уровнемеры. Уровнемеры, основанные на принципе гидростатического измерения уровня жидкости путем продувания с малой скоростью воздуха через открытую с одного конца трубку, опущенную в резер вуар, называются пьезометрическими, или барботажными. Уровнемер (рис. IX.7) состоит из опускаемой в резервуар трубки 1, к которой присоединяется манометр 5 для измерения давления воздуха в трубке р, а следовательно, и статического напора жидкости, пропорционального высоте столба жидкости Н над выходным отверстием трубки, т. е. Сжатый воздух подается от компрессора через фильтр 4 и редуктор 3, служащий для регулировки подачи воздуха через трубку. Для контроля подачи воздуха служит визуальное контрольное устройство 2.Подобные приборы могут с успехом использоваться для измерения уровня агрессивных, загрязненных и быстрокристаллизующихся жидкостей и обеспечивают точность измерения ±1, 5% при постоянной плотности раствора (жидкости).

Уровнемеры-манометры и дифманометры. К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основанные на измерении давления, которое создается столбом жидкости. Это давление, определяемое согласно формуле (IX.2), измеряется с помощью манометров.

Уравнение (IX.2) показывает возможность измерения уровня путем определения гидростатического давления жидкости. Известны два основных варианта измерения уровня с помощью манометров: путем установки специального чувствительного элемента внутри емкости, в которой производится измерение, и путем.подключения манометра к сливному трубопроводу. Между манометром и жидкостью, находящейся в резервуаре, устанавливается разделительная мембрана (чаще всего резиновая). На этом принципе построен прибор для измерения уровня вина, состоящий из резиновой камеры, соединительной полиэтиленовой трубки и манометра, отградуированного в единицах измерения уровня. Погрешность таких приборов достигает ±4%, что для технических целей вполне приемлемо. Для измерения уровня жидкости, находящейся под давлением (например, уровня воды в барабанах паровых котлов), широко применяются гидростатические уровнемеры, основанные на принципе измерения разности давлений двух столбов жидкости с помощью дифманометрон. Подобные уровнемеры обеспечивают достаточно высокую точность измерения, однако необходимо иметь в виду влияние на нее изменения плотности жидкости, что должно быть учтено при градуировке приборов. Дифманометры-уровнемеры могут применяться также для измерения уровня жидкостей, находящихся в открытых сосудах или под вакуумом.

3 Широкое внедрение в пищевую промышленность автоматизации технологических процессов, основанное на использовании различных технических средств, явилось предпосылкой создания и внедрения ГСП.ГСП разработана с целью наиболее экономически целесообразного решения проблемы обеспечения техническими средствами автоматических систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами различных отраслей народного хозяйства. В настоящее время ГСП определяет направления развития отечественного приборостроения,, требования к которому непрерывно возрастают как по номенклатуре изделий, так и по их качественным показателям.В основе построения ГСП лежат определенные системотехнические принципы, направленные на создание системы универсальных технических средств автоматизации, которые могут быть сформулированы следующим образом:

разделение приборов и средств автоматизации по функциональным признакам на основе типизации систем автоматизации;

минимизация номенклатуры с учетом более полного удовлетворения потребностей отраслей народного хозяйства путем создания параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации;

блочно-модульное построение изделий ГСП на основе типовых унифицированных блоков и модулей;

агрегатированное построение сложных устройств на основе типовых унифицированных блоков и приборов;

совместимость приборов и средств автоматизации ГСП при работе в автоматических системах контроля, регулирования и управления. Эта совместимость обеспечивается путем унификации сигналов между электрическими, пневматическими и гидравлическими приборами, конструктивных и присоединительных размеров, а также технических и эксплуатационных требований к ним.По функциональным признакам (или назначению) изделия ГСП разделяются на следующие группы устройств: 1—для получения информации о состоянии процессов; 2 — для приема, преобразования и передачи информации по каналам связи; 3 — для преобразования, хранения и обработки информации и формирования команд управления; 4 — для использования командной информации в целях, воздействия на процесс, т. е. исполнительные устройства.

По виду энергии, используемой для питания устройств и формирования сигналов, ГСП подразделяется на несколько больших

групп, так называемых ветвей: электрическую, пневматическую, гидравлическую, а также ветвь приборов и устройств, работающих без источников вспомогательной энергии.В системах автоматизации управления сложными технологическими процессами применяются, как правило, одновременно технические устройства и приборы всех ветвей. Связь электрических, пневматических и гидравлических устройств и приборов между собой осуществляется с помощью специальных преобразователей сигналов.Создание параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации значительно сокращает номенклатуру ГСП.При конструировании устройств ГСП принят блочно-модульный принцип построения изделий. Его применение делает изделия более универсальными, позволяет использовать при их разработке рациональный минимум конструктивных элементов. Вместе с тем использование этого принципа позволяет легко и просто заменять отдельные унифицированные блоки и модули устройств при необходимости, т. е. повышает их ремонтопригодность и расширяет круг решаемых ими задач.Агрегатирование является эффективным средством унификации и достижения универсальности средств ГСП, обеспечивающих построение сложных централизованных и телемеханических автоматических и автоматизированных систем контроля, регулирования и управления, предназначенных для обработки большого объема измерительной и управляющей информации. Разработка целой серии (около 20) агрегатированных комплексов на базе последних достижений микроэлектроники направлена в первую очередь на повышение эффективности ГСП в условиях широкого внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) различных уровней и особенно автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Агрегатированные комплексы, таким образом, рассматриваются как подсистемы ГСП, полностью отвечающие общим системным принципам ГСП и имеющие согласованную с ней общую функциональную направленность.Принципы построения ГСП и технические требования к различным видам изделий отображены в ряде государственных и отраслевых стандартов (ГОСТ и ОСТ), которых в настоящее время насчитывается около 200. Комплекс этих стандартов гарантирует и определяет функциональную, информационную, конструктивную, энергетическую и метрологическую совместимость изделий ГСП в автоматических системах контроля, регулирования и управления.Действующие ГОСТы и ОСТы подразделяются на следующие группы; общие стандарты, нормирующие общие технические требования к надежности, метрологии, условиям эксплуатации, установке, транспортировке, хранению и т. д.; стандарты, нормирующие входные и выходные сигналы; стандарты, нормирующие требования к функциональным группам; изделий; стандарты, нормирующие требования к различным видам конструктивного исполнения; стандарты, нормирующие требования к типовым деталям и узлам изделий

Унификация сигналов измерительной информации (определяемая соответствующими стандартами) обеспечивает, передачу и обмен информацией, а также дистанционную связь между устройствами управления, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам контроля и управления, а также управляющих сигналов на исполнительные механизмы. Классификация основных унифицированных информационных сигналов ГСП показана на рис. III.1.Из электрических сигналов наибольшее распространение получили унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения.

Классификация унифицированных информационных сигналов ГСП

Они используются как для передачи информации от средств получения информации к устройствам управления и от них к исполнительным устройствам, так и для обмена информацией между устройствами управления.

В меньшей степени применяются сигналы переменного напряжения. Частотные же сигналы используются главным образом в телемеханической аппаратуре и некоторых специализированных комплекса технических средств.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒