ГОСУДАРСТВЕНАЯ СИСТЕМА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ (ГСП)

Государственная система промышленных приборов используется в целях наиболее экономически целесообразного решения проблем обеспечения техническими средствами автоматических систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами для разных отраслей народного хозяйства, в том числе отраслей агропромышленного комплекса. По роду энергии используемой для питания устройств и формирования сигналов, ГСП подразделяется на следующие ветви: электрическую, пневматическую, гидравлическую, а также ветвь приборов и устройств, работающих без источников вспомогательной энергии.

Унификация сигналов измерительной информации (опреде­ляемая соответствующими стандартами) обеспечивает передачу и обмен информацией, дистанционную связь между устройства­ми управления, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам контроля и управления, а также управляющих сигналов к исполнительным механизмам в автоматических системах любой сложности.

Из электрических сигналов наибольшее распространение получили унифицированные сигналы постоянного тока и напря­жения (0—5 мА; 0—20 мА, 0—10 мВ; —IO...O..+ Ю В н др.). Пневматические сигналы связи (0, 02—0, 1 МПа) нашли достаточ­но широкое применение в тех производствах, где отсутствуют повышенные требования к инерционности автоматизируемых про­цессов и где необходимо учитывать пожаро- и взрывоопасность производств. Гидравлические сигналы характеризуются давле­нием рабочей жидкости 0, 2—0, 8 МПа.

К первой группе приборов и устройств ГСП относятся пер­вичные измерительные преобразователи (датчики), измеритель­ные приборы и устройства, которые вместе с нормирующими устройствами, формирующими унифицированный сигнал, обра­зуют группу устройств получения измерительной информации. В связи с большим разнообразием контролируемых и измеряе­мых параметров, а также огромным количеством конструктивных исполнений измерительных устройств номенклатура средств этой группы является самой многочисленной.

Во вторую группу входят различные преобразователи сигна­лов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифраторы, согласовательные устройства, а также устройства дистанционной передачи, телеизмерения, телесигнализации и телеуправления.

В третью группу устройств, называемую центральной частью ГСП, входят технические средства, предназначенные для фор­мальной и содержательной обработки измерительной информа­ции и формирования управляющих воздействий: анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства, запоминающие устройства, автоматиче­ские регуляторы, задатчики всех типов, а также управляющие вычислительные машины и устройства, в том числе микропро­цессоры, микро- и миниЭВМ и др. В функциональном отношении эта группа устройств является самой сложной, поскольку они реализуют все алгоритмы автоматического регулирования и управления: от простейших задач стабилизации до автоматиза­ции управления предприятиями или даже целыми отраслями.

Устройства четвертой группы (исполнительные устройства) -
это электрические, пневматические, гидравлические или комбини­рованные исполнительные механизмы, усилители мощности, пози­ционеры и некоторые вспомогательные устройства к ним. а также различные регулирующие органы, которые могут в ряде случаев являться составной частью основного технологического оборудо­вания.Дальнейшим развитием системы ГСП являются агрегатные комплексы (ЛК), создаваемые на основе технических средств, входящих в отдельные функциональные группы ГСП. и пред­назначенные для самостоятельного применения в соответствии с их спецификой.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ СОСТОЯНИЕ.

СОСТАВ И СВОЙСТВА СРЕД

3.1. Измерительные преобразователи и приборы для измерения параметров состояния сред

Измерительные преобразователи н приборы этой группы пред­назначены для получения измерительной информация о таких физических величинах, как температура, давление, расход, уровень н др., которые характеризуют состояние разных техно­логических сред (твердых, жидких, газообразных), а также машин и агрегатов и их отдельных элементов, деталей и узлов.

Измерение указанных параметров и представление информа­ции об их значениях и изменениях являются абсолютно необхо­димыми на всех стадиях протекания любых технологических процессов. Ни один технологический процесс не может управ­ляться ни вручную, ни автоматически без получения такой информации с помощью соответствующих технических средств измерений, основанных на использовании различных методов измерений и способов получения результатов измерений.

Измерение температуры

Температура является одним из важнейших параметров, ха­рактеризующих многие процессы пишевой технологии Для изме­рения температуры применяется большое количество средств измерения, называемых термометрами.

Термометры расширения. Действие термометров расширения основано на использовании зависимости удельного объема веще­ства от температуры измеряемой среды, в которую оно помешено.

Жидкостные термометр ы. Измерение температуры жидкостны­ми термометрами расширения основано на различии коэффици­ентов объемного расширения материала оболочки термометра н жидкости, заключенной в ней. Оболочка термометров изготовлнстен из специальных тер­мометрических сортов стекла с малым коэффи­циентом расширения. Пре­делы измерения стеклян­ных термометров от —200 до + 750°С.

Дилатометрические тер­мометры. Принцип дей­ствия стержневого дилато­метрического термометра (рис. 3.1) основан на использовании разности удлинений трубки I и стержня 2 при нагревании вследствие различия коэф­фициентов линейного рас­ширения их. Движение стержня передается стрел­ке прибора с помощью механической передачи 3.

Биметаллические тер­мометры. Чувствительный

элемент термометра (рис. 3.2) выполнен в виде спиральной или плоской пружины, состоящей из двух пластин из разных металлов, сваренных по всей длине. Внутренняя пластина имеет больший коэффициент линейного расширения, чем внешняя, поэтому при нагревании такая пружина раскручивается, а стрелка переме­шается.

Дилатометрическими и биметаллическими термометрами из­меряется температура в пределах от —150 до +700 °С (погрешность 1—2, 5%).

Манометрические термометры. Принцип действия этих термо­метров основан на использовании зависимости давления рабо­чего вещества при постоянном объеме от температуры В зави­симости от заполнителя (рабочего вещества) эти термометры подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные. Устройство всех типов манометрических термометров анало­гично.

Прибор (рис. 3.3) состоит из термобаллона /. капиллярной трубки й, защищенной металлическим рукавом 7. и манометри­ческой части, заключенной в специальный корпус 5. Вся внут­ренняя система прибора заполняется рабочим веществом. При нагревании термобаллона увеличивается объем жидкости или повышается давление рабочего вещества внутри замкнутой термосистемы. Эти изменения воспринимаются манометрической трубкой »?, которая через передаточный механизм, состоящий из тяги V н сектора 2, воздействует через зубчатое колесо на стрелку прибора. Диапазон измерении температуры с помощью мано­метрических термометров от —120 до +600 °С.

Термоэлектрические термометры. Данные измерительные устройства состоят из термоэлектрического преобразователи тем- J температуры (ТПТ). электроизмерительного прибора и соединитель­ных проводов.

В основу измерения температуры термоэлектрическими пре­

образователями температуры (ТПТ) положен термоэлектрический эффект, который заключается в том. что в замкнутой цепи. I состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если места соединения (спая) нагреты до разной температуры. Цепь, состоящая из двух разно-1 родных проводников, образующих ТПТ (рис. 3.4). состоит из термоэлектронов А и В, места соединения которых – спаи – имеют разную температуру.

При нагревании рабочего спая t возникает термоэлектродвижушая сила (термоЭДС), которая является функцией двух | переменных величин: / и (о — температуры свободного спаи. ] Чувствительные электроизмерительные приборы, работающие в комплекте с ТПТ. градуируются, как правило, при температуре свободного спая /₀. равной О °С.

Для защиты от механических повреждений и воздействия, измеряемой среды электроды ТПТ помешают в специальную арматуру (рис. 3.5), которая представляет собой защитную гильзу / с головкой 2, служащей для присоединения термоэлек­тродов 3 и проводов, соединяющих их с электроизмерительным прибором. Электроды термоэлектрических преобразователен должны быть хорошо изолированы во избежание соприкосновении между собой и защитной арматурой.

Это осуществляется с помощью бус или трубок 4 из специального фарфора.

Для измерения термоЭДС, развиваемой ТПТ, в термоэлектрических термометрах используются различ­ные электроизмерительные приборы, предназначенные для измерения небольших значений напряжения постоянного тока. Наиболее часто и широко в настоящее время в качестве измери­тельных приборов в комплектах термоэлектрических термомет­ров применяются милливольтметры и потенциометры.

Милливольтметры. Принцип действия милливольтметров (рис. З.б) основан на взаимодействии между проводником (рамкой), по которому протекает электрический ток. и магнитным полем постоянного магнита. Рамка /, выполненная из нескольких сотен последовательных витков тонкой изолированной проволоки (мед­ной. алюминиевой), помещается в магнитное поле постоянного магнита «?. При этом рамка имеет возможность поворачиваться на некоторый угол, для чего она крепится с помощью специаль­ных кернов и подпятников или подвешивается на растяжках или подвесах (на рисунке не показаны).

Для формирования равномерного радиального магнитного по­тока служит цилиндрический сердечник 4. При прохождении то­ка но рамке возникают силы F\ и F₃. направленные в разные стороны и стремящиеся повернуть рамку вокруг ее оси. Противо­действующий момент создается спиральными пружинами 2 (нижняя не показана), которые также служат для подвода термоЭДС к рамке.

Потенциометры. В основу работы потенциометров положен нулевой метол измерения элек­тродвижущей силы, развивае­мой ТПТ. При этом измеряемая ЭДС уравновешивается (ком пенсируется) с помощью из­вестного паления напряжения, а результирующий эффект до­водится до нуля.

В принципиальной упро­щенной схеме потенциометра для измерения термоЭДС (рис. 3.7) ток от вспомогатель­ного источника контрольного напряжения Е проходит по це- Рис. 3.6 Милливольтметр для камере пи. в которую между точками ния термоЭДС В и С включено переменное

сопротивление R_P (реохорд). Реохорд представляет собой калиброванную проволоку длиной L. Разность потенциалов между точкой В и любой промежуточной точкой Д_у где находится скользящий контакт — движок реохорда, будет пропорциональна сопротивлению /? •*.

Последовательно с ТПТ при помощи Переключателя П вклю­чается чувствительный милливольтметр НП — нуль-прибор, ко­торый является индикатором наличия тока в цепи. Термоэлектри­ческий преобразователь подключается таким образом, что его ток на участке идет в том же направлении, что и от вспо­могательного источника тока. Для измерения термоЭДС движок реохорда перемещается до тех пор. пока стрелка нуль-прибора не перестанет отклоняться от нуля. Очевидно, в этот момент падение напряжения на сопротивлении /? _дл будет равно изме­ряемой термоЭДС» Для этого момента справедливо равенство

£ (//о)- №вп = 0. (3.1)

где //? дл - падение напряжении от источника Е на участке сопротивления #ад. В.

Так как сила тока на участке цепи равна силе тока во всей цепи, можно записать:

Uяд/ R ал “ £ //? яс- (3.2)

Учитывая, что в момент ком­пенсации С//9л=£ ^, (//о). получаем

Поскольку реоход является темциометра для измерения термоЭДС калиброванным сопротивлением, т. е. каждый его учас­ток одинаковой длины имеет одинаковое сопро­тивление, можно записать:

E(tt₀) = El/L. (3.4)

Таким образом, термоЭДС Е(ttо) определяет­ся величиной падения напряжения на участке сопротивления реохорда Rbc и не зависит от других сопротивлений. Реокорд R_ad может быть снабжен шкалой, отградуированной в милливольтах или в градусах темпе­ратурной шкалы.

Очень широко применяются автоматические электронные потенциометры, предназначенные для измерения температуры н других параметров, преобразованных в напряжение постоянного тока. Структурная схема электронного автоматического потенциометра приведена на рис. 3.8.

Измерение термоЭДС £, от ТПТ производится путем сравне­ния ее с падением напряжения на калиброванном реохорде Компенсационная схема потенциометра состоит из реохорда /? _р с ползунком АС, электронного усилителя / с преобразователем, преобразующим постоянное напряжение Е, в переменное, ревер­сивного электродвигателя РД и источника питания Е_г Электродвигатель через редуктор 2 связан с ползунком К и стрелкой показывающей части прибора 3.

Действие компенсационной схемы сводится к автоматическо­му перемещению ползунка К по реохорду в сторону уменьшения напряжения рассогласования, т. е. разности термоЭДС от ТПТ и падения напряжения на реохорде, подаваемой на электронный усилитель. Это перемещение, производимое с помощью реверсив­ного электродвигателя РД_% происходит до тех пор, пока напря­жение рассогласования не станет равным нулю. Таким образом, положение ползунка АС на реохорде и связанной с ним стрелки прибора определяет величину термоЭДС и, следовательно, вели­чину измеряемой температуры. Сопротивление R служит для настройки рабочего тока в компенсационной цепи.

Конструкция современных электронных автоматических по­тенциометров основана на блочно-модульном принципе построе­ния: прибор состоит из отдельных унифицированных блоков и уз­лов, соединенных между собой проводами через штепсельные разъемы.

Термометры сопротивления. Термометр сопротивления пред­ставляет собой измерительное устройство, состоящее из термо­преобразователя cопротивления (ТС) электроизмерительного

прибора и соединительных проводов. Термометры сопротивления широко применяются во всех отраслях пищевой промышленности для измерения температуры в достаточно широком диапазоне (от —260 и ниже и до -f 1100 °С).

Измерение температуры с помощью термопреобразователен сопротивления основано на использовании зависимости электри­ческого сопротивления чувствительного элемента от темпера­туры:

R=f(t)

Вид этой функции зависит от природы материала термопре- образоватоля сопротивления. В настоящее время выпускаются три большие группы стандартных термопреобразователей сопро­тивления: платиновые, медные и никелевые. Платиновые пред­назначены для измерения температуры от —260 до +1100° С, медные - от —200 до +200 °С, никелевые — от —60 до + 180 °С.

Наружная арматура ТС так же, как и термоэлектрических преобразователей температуры, состоит из защитной гильзы, подвижного или неподвижного штуцера для крепления головки, в которой помешается контактная колодка с зажимами для прово­дов, соединяющих ТС с измерительным устройством термометра сопротивления.

В качестве измерительных приборов, применяемых а комплек­те с ТС_# широко используются логометры и уравновешенные мосты. Принципиальная электрическая схема уравновешенного моста приведена на рис. 3.9. Она состоит из постоянных резисто­ров R₁ и R₂, реохорда R_m термопреобразователя сопротивления R, и сопротивления соединительных проводов R_m. В одну диаго­наль моста включен источник постоянного тока E и другую нульприбор НП. При равновесии моста, которое достигается перемещением движка по реохорду R_m сила тока в диагонали моста равна нулю. т.е. I_n =0. В этот момент потенциалы в вер­шинах моста b и d равны, ток от источника I разветвляется в вершине моста а на две ветви I₁ 1₁. Следовательно, падения напряжения на резисторах R₁ и R₂ одинаковые и процесс можно описать следующим уравнением:

R₁₌ R_P (R₂/ R₁)-2R_np

Если считать, что температура окружающей среды постоянна, то

2R_np = const. (3.7)

Тогда выражение R₁, можно записать в общем виде:

R₁₌ KR_P - K₁

 

Таким образом, при изменении R_t мост можно уравновесить изменением сопротивления реохорда R_Р.

Структурная схема электронного ав­томатического моста аналогична схеме автоматического потенциометра.

Логометры являются измеритель­ными приборами, показания которых пропорциональны отношению двух электрических величин (обычно сил то­ков). Подвижная система логометра (рис. 3.10) состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок, име­ющих сопротивления R₁ и R₂ распо­ложенных под некоторым углом одна к другой и помещенных в переменный воздушный зазор между полюсными наконечниками постоянного магнита и сердечником. Магнитная индукция между магнитными наконечниками и сердечником неравномерная и имеет

наибольшую величину в середине, а наименьшую — у краев на­конечников.

Рамки закрепляют с помощью кернов и подпятников, на растяжках или подвесах, что обеспечивает возможность их пово­рота на некоторый угол. Ток к рамкам подводится по спираль­ным безмоментным пружинкам, а

также через подвесы или растяжки. При изменении сопротивления R₁ , вслед­ствие изменения температуры через од­ну из рамок потечет ток большей силы, равенство моментов нарушается и под­вижная система поворачивается на угол, пропорциональный изменению температуры.

Измерение давления

Давление, как параметр, характе­ризующий состояние различных ве­ществ. определяется отношением силы, равномерно распределенной по нор­мальной к ней поверхности, к площади этой поверхности. Под абсолютным давлением р_абс подразумевается

полное давление, которое отсчитывается от аб­солютного нуля. Оно равно сумме Абсолютное давление газа меньше атмосферного называется вакуум (или вакуумметрическнм давлением), т. е.

Ршшш^Рмт—Ребе- (ЗЛО)

Средства измерений, предназначенные для получения изме­рительной информации о всех видах давлений, называются манометрами, а манометры для измерения давления разреженно­го газа вакуумметрами Средства для измерения разности двух давлений называются дифференциальными манометрами или дифманометрами.

Жидкостные манометры. Приборы этой группы основаны на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба рабочей жидкости. Они отличаются простотой устройства и эксплуатации, а также высокой точностью измерения, широко применяются в качестве лабораторных и по­верочных приборов. Диапазон измерения их невелик.

Деформационные манометры. Принцип действия деформаци­онных манометров основан на использовании деформации чув­ствительных элементов (мембран, сильфонов, пружин) или раз внваемой ими силы под действием измеряемого давления среды и преобразовании ее в пропорциональное перемещение или усилие.

На рис. 3.11 приведена схема устройства мембранного де-

го

формационного лифмамометра с индукционной дистанционной передачей измерительной ин­формации на расстояние Дав­ление измеряемой среды под­водится к прибору по импуль­сным трубкам. В плюсовой и минусовой камерах дифмано- метра (т. е. в камерах, к ко­торым подводятся большее и меньшее давления) размещены две одинаковые мембранные коробки / и 2, образованные из сваренных между собой гофрированных мембран. Ко­робки укреплены в раздели­тельной перегородке, которая зажата между крышками кор­пуса 5. Внутренние полости мембранных коробок заполне ны жидкостью и сообщаются через от­верстие. С центром верхней мембраны связан сердечник 3 индукционного преоб­разователя 4. преобразующего перемеще­ние в электрический сигнал, подаваемый на измерительный прибор. При изменении перепада давлений мембранные коробки деформируются, подвижные центры коро­бок перемещаются и жидкость перетекает из одной коробки в другую. Величина перемещения подвижного центра верхней коробки и соединенного с ним сердечника зависит от параметров коробки и разнос­ти давления снаружи и внутри коробки.

Деформация мембран продолжается до

тех пор. пока силы, вызванные перепадом давлений, не уравнове­сятся упругими силами мембранных коробок.

Подобные мембранные дифманометры (типа ДМ) изготов­ляются на перепады давлений от 1.6 до 630 кПа н рабочее дав­ление среды до 25 МПа. Класс точности приборов 1 —1.5.

В сильфонных манометрах в качестве чувствительных элемен­тов используются сильфоны, представляющие собой тонкостен­ную металлическую трубку с поперечной гофрировкой. Неко­торые типы сильфонов изготовляются с винтовой пружиной, вставляемой внутрь, что несколько расширяет диапазон их применения.

На рис. 3.12 приведена кинематическая схема общепромыш­ленного манометра с одновитковой пружиной. При изменении давления перемещение конца пружины 3 через тягу 5 пере­дается к сектору /. который вращается на оси 6. Угловое пере­мещение сектора с помощью зубчатого зацепления вызывает вра­щение зубчатого колеса (трубки) 2. на оси которого укреплена стрелка отсчетиого устройства 4.

Электрические манометры. Эти приборы основаны на исполь­зовании зависимостей электрических параметров преобразовате­лей давления от измеряемого давления среды, и в последние годы получили широкое распространение. Действие электричес­ких манометров сопротивления основано на зависимости элек­трического сопротивления чувствительного элемента от измеряе­мого давления. Принцип действия комплекса измерительных пре­образователей типа «Сапфир» основан на тенэорезистивном эффекте тензорезисторов, наносимых в виде монокристалличес- кой пленки кремния на чувствительные элементы приборов тензомодули.

Измерительный блок, показанный на рис. 3.13. представляет собой тензомодуль рычажно-мембранного типа б_% помешенный в замкнутую полость основания 8. Последняя заполнена налиме тилсилокспновой жидкостью. Тензомодуль отделен от измеряе ой среды металлическими гоф­рированными мембранами /, соединенными между собой штоком 7, который связан с концом рычага тензомодуля. Под действием разности давле­ний происходит перемещение штока 7, которое вызывает прогиб измерительной мембра­ны 2 тензомодуля, что ведет к изменению сопротивления теи- зорезнсторов 5. нанесенных на измерительную мембрану. Электрический сигнал через выводы 3 передается во встроен­ное электронное устройство 4_% с которого он далее передается в линию связи.

3.2. Измерение расхода и массы веществ

Расходомеры переменного перепада давления. Для измере­ния расхода жидкостей, газов и паров, протекающих по трубо­проводам, широко используются расходомеры переменного пере­пада давления. Перепад давления создается с помощью норма­лизованных сужающих устройств. Наиболее распространенными из них являются диафрагмы.

Диафрагма представляет собой тонкий диск, установлен­ный так, что центр его лежит на оси трубы в трубопроводе (рис. 3.14). При протекании потока жидкости или газа в тру­бопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафраг­мой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струн около стенки перед диафрагмой возрастает из-за подпора перед ней. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как происходит потеря давления р_п(п вследствие трения и за­вихрений.

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате этого сред, няя скорость потока в суженном сечении повышается, а стати­ческое давление \н в этом сечении становится меньше стати­ческого давления перед сужающим устройством р\. Разность этих давлений (перепад давления Др — рх — р*) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

Подключение к сужающему устройству измерительного прибора — дифманометра осу­ществляется с помощью им­пульсных трубок I, 2, подводя­щих давления р\ и р% к соот­ветствующим полостям прибо­ра. В общем виде уравнения Объемного и массового расхо­дов газов (паров) и жидкостей через диафрагму имеют сле­дующий вид:

Q_nB= ае(я(/74)У2Лр/р; (3.11) Quae — ar.(nd~/4)\^r2Kpp', (3.12)

 

где а — коэффициент расхода, завися­щий от типа и размера сужающего

устройства н физических свойств потока; е поправочный коэффициент расширения, вводимый при измерении расхода газов н паров жид­

костей I); d диаметр сужающего устройства, м; Др — перепад давлений. Па. р — плотность измеряемой среды, кг/м*.

Расходомеры обтекания. Эти устройства основаны на зависи­мости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимаю­щего динамическое давление с1груи, от расхода вещества. Наи­более широко применяемыми расходомерами обтекания являются, расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры. По­следние применяются для измерения расходов однородных пото­ков чистых и слабозагрязненйых жидкостей и газов, протекаю­щих по трубопроводам, особенно широко в ви­нодельческом, спиртовом, ликеро-водочном, пиво-безалкогольном и других производствах.

Ротаметр (рис. 3.15) представляет собой длинную коническую трубку /, располагаемую вертикально, вдоль которой перемещается поп­лавок 2 пбд действием движущегося снизу вверх потока. Поплавок перемещается До тех пор, пока площадь кольцевого отверстия меж­ду поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера, прн котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному. При этом действующие на поплавок силы уравно­вешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному зна­чению расхода.

Тахометрические расходомеры. Принцип действия этих устройств осно­ван на использовании зависи­мости скорости движения тел— чувствительных элементов, по­мещенных в поток, от расхода вещества, протекающего через расходомеры.

В турбинных тахометричес- ких расходомерах чувствитель­ными элементами являются вращающиеся под действием потока жидкости или газа тур­бины-крыльчатки, располагае­мые горизонтально или верти­кально. Камерные тахометри- ческне расходомеры представляют собой один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа.

Электромагнитные (индукционные) расходомеры. Эти уст­ройства предназначены для измерения расхода различных жид­ких сред, в том числе пульп с мелкодисперсными неферромаг­нитными частицами удельной электропроводностью не ниже 5-НГ³ См/м. протекающих в закрытых и полностью запол­ненных трубопроводах. Широко применяются в разных отраслях пищевой промышленности.

Измерительный преобразователь расхода электромагнитного расходомера (рис. 3.16) состоит из немагнитного участка трубо­провода 3 с токосъемными электродами 4 и электромагнита 2 с обмоткой возбуждения /, охватывающего трубопровод.

При протекании электропроводных жидкостей по немагнитно­му участку трубопровода 3 через однородное магнитное поле, создаваемое электромагнитом 2, в жидкости, которую можно представить как движущийся проводник, возникает электро­движущая сила, снимаемая электродами 4. Эта ЭДС прямо пропорциональна средней скорости потока:

Е^Шр^ (3.13)

где В магнитная нндукини и зазоре между наносами магнита, Т; / — рас­стояние между электродами, м; средняя скорость дин жени и потока, м/с.

Эта ЭДС представляет собой сигнал, пропорциональный рас­ходу. который поступает на измерительный блок (на рисунке не показан), где он преобразуется в стандартизированный вид и затем подается к измерительному или управляющему устрой­ству.

 

Поплавковые уровнемеры. Существует большое разнообразие типов и модификаций поплавковых уравномеров и сигнализато­ров, различающихся по конструкции, характеру измерения (не­прерывное или дискретное), пределам измерения, условиям при­менения, системе дистанционной передачи и т. п. Принцип их действия основан на использовании перемещения поплавка на поверхности жидкости. Это перемещение механически или с по­мощью системы дистанционной передачи передается к измери­тельной части прибора.

В поплавковом уровнемере (рис. 3.17) изменение уровня жидкости определяется по положению поплавка /. Движение по­плавка передается с помощью троса или мерной ленты 2, пере­кинутой через ролики 3 н 4. на мерный шкив б, на оси которого укреплена стрелка 5. показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной.

Мембранные уровнемеры. Эти средства получили распростра­нение для измерения уровня зерна н других сыпучих исслеживаю­щихся материалов. В мембранном сигнализаторе уровня зерна (рис. 3.18), который крепится к стенке бункера, усилие давления зерна воздействует на гибкую мембрану / из прорезиненной ткани с жестким металлическим диском 2 и перемещает ее, преодолевая усилие пружины 3. Это перемещение приводит к переключению электрических контактов микропереключатели 4, находящегося внутри корпуса 5. Срабатывание контактов долж­но происходить при высоте слоя зерна над мембраной около 150 мм.

Гидростатические уровнемеры. Принцип их действия основан на измерении давления столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности находят широкое применение буйковые и пьезо­метрические (барботажные) гидростатические уровнемеры.

Принцип действия буйковых уровнемеров основан на изме­рении выталкивающей силы, действующей на буек, который по­гружен н 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.

Пьезометрические гидростатические уровне­меры представляют собой открытую с одного конца измерительную трубку, опускаемую в резервуар с жидкостью, уровень которой изме­ряется. Через эту трубку продувается воздух, который барботирует через жидкость в виде пузырьков. Давление воздуха в трубке р являотся мерой уровня ЖИДКОСТИ. При этом следует учитывать влияние плотности жид- кости р, так как p=pgH.

Электрические уровнемеры. Изменение уровня в них с помощью чувствительного элемента датчика преобразуется в электри­ческий сигнал, который измеряется каким- либо электроизмерительным прибором. При этом используются электрические свойства среды: электропроводность, диэлектрическая проницаемость и др.

Акустические (ультразвуковые) уровне­меры. Эти приборы основаны на свойстве звуковых колебаний отражаться от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением. К достоинствам ультра­звуковых уровнемеров следует отнести не­чувствительность их к изменению свойств измеряемой среды, большой температурный диапазон, высокую надежность.

Радиоизотопные уровнемеры. В этих приборах используется зависимость интенсивности потока ионизирующего излучения, па­дающего на приемник (детектор) излучения, от положения уров­ня измеряемой среды. *

3.2. Измерительные преобразователи и приборы для измерения состава и свойств сред

В ходе переработки исходных пищевых продуктов и сырья и превращения их в готовые изделия происходит многократное изменение их физико-химических свойств и состава. Измерение параметров, характеризующих состав и свойства пищевых про­дуктов, позволяет судить о режиме этих процессов непосредст­венно, так как именно они характеризуют качество продуктов. Поэтому контроль этих параметров является обязательным, а иногда и главным элементом многих систем управления техноло­гическими процессами пищевых производств.

Средства измерений для получения измерите.! ьной информа­ции о составе или свойствах анализируемых веществ называют­ся анализаторами

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Автоматизации функциональных задач в государственном и региональном управлении.
2. I. ПОЧЕМУ СИСТЕМА МАКАРЕНКО НЕ РЕАЛИЗУЕТСЯ
3. I. СИСТЕТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
4. I. Теоретические основы использования палочек Кюизенера как средство математического развития дошкольников.
5. I. Теоретические основы экономического воспитания детей старшего дошкольного возраста посредством сюжетно-ролевой игры
6. II. Система обязательств позднейшего права
7. II. Соотношение — вначале самопроизвольное, затем систематическое — между положительным мышлением и всеобщим здравым смыслом
8. IX. ОБРАЩЕНИЕ КАК СРЕДСТВО АДРЕСАЦИИ
9. VI. ОБСЛЕДОВАНИЕ БОЛЬНОГО ПО ОРГАНАМ И СИСТЕМАМ
10. VIII. Общение и система взаимоотношений
11. XVIII. НЕВЕРБАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА И КОМПОНЕНТЫ КОММУНИКАЦИИ
12. YВыбор средствy распространения yинформации.