Автоматика

автогенератора частота последнего будет функционально зависеть от влажности

воздуха.

39. Измерение давления

Под давлением понимают действие силы, равномерно распределённой по

площади и направленной по нормали к ней. Различают след виды давления:

абсолютное (абс, барометрическое атмосферного воздуха (б, избыточное (и, и

вакуумметрическое (в

Абсолютное давление – полное давление под воздействием которого находится

жидкость, газ или пар. Оно равно сумме барометрического и избыточного

давления (абс =(б +(и. Разность между абсолютным и давлением окр атмосферы

наз-ют избыточным давлением: (и =(абс +(б. Если абсолютное давление мень

барометрического, то разность между ними наз-ся вакуумметрическим давлением

(разряжением или вакуумом): (в =(б -(абс

Жидкостные приборы: к ним относятся двухтрубные (U-образные) манометры,

однотрубные (чашечные) манометры, микроманометры с наклонной трубкой,

колокольные, поплавковые и кольцевые манометры. Заполняются они водой,

спиртом, ртутью и др.

Пружинные приборы получили наибольшее распространение на пр-ве для

измерения давления, вакуума и разности давлений. Они просты по конструкции,

имеют большой диапазон измерений, надёжны в эксплуатации, позволяют

применять автоматическую запись и дистанционную передачу показаний.

Пружинные приборы выпускают в виде манометров, вакуумметров,

мановакуумметров, напоромеров, тягомеров, и тягонапоромеров. Приборы с

упругими чувствительными элементами делят на след виды: 1) Приборы прямого

действия (ГОСТ 7919-80) – показывающие и самопишущие, у которых измеряемое

давление вызывает перемещение или свободного конца или жёсткого центра

упругого чувствительного элемента, которое преобразуется при помощи

дополнительного механизма в перемещение отсчётного устройства для показания

или показания и записи измеряемой величины; 2) Приборы давления прямого

действия и реле давления (без отсчётных устройств), снабжённые

эл/контактами, используются для измерения и сигнализации отклонения

давления от заданного значения, а также в схемах защиты, блокировки или

позиционного регулирования; 3) Первичные измерительные преобразователи

давления с отсчётными устройствами снабжённые передающими преобразователями

с унифицированными выходными сигналами переменного тока или пневматическим

сигналом (ГОСТ 14796-79) и составляющие с взаимосвязанными показывающими

или самопишущими приборами отдельные измерительные комплекты; 4) Первичные

измерительные преобразователи давления с отсчётными устройствами,

снабжённые передающими преобразователями с унифицированным выходным

сигналом постоянного тока и предназначенные для работы с взаимозаменяемыми

показывающими или самопишущими приборами в системах автоматического

управления и с информационно-вычислительными машинами

Грузопоршневые приборы для измерения давления (ГОСТ 8291-69 П14): принцип

их действия основан на уравновешивании измеряемого давления калиброванным

грузом, действующим на поршень определённой площади. Эти приборы имеют

довольно широкий диапазон измерений, высокую точность. В настоящее время

они применяются не только для измерения давления, но и для градуировки и

проверки различных видов пружинных манометров.

Электрические приборы для измерения давления: их работа основана на

зависимости электрических параметров (сопротивления, ёмкости и др.)

чувствительного элемента от давления. К таким приборам относятся манометры

сопротивления, пьезоэлектрические манометры, термопарные вакуумметры,

вакуумметры с термосопротивлением, ионизационные вакуумметры и др.

Электрические манометры применяют главным образом для измерения

быстроменяющихся и высоких давлений и вакуума.

41. Измерение уровня жидкости и сыпучих мат-лов

Измерение уровня производится уровнемером. Уровнемеры предназначенные для

сигнализации о предельных значениях уровня, наз-ют сигнализаторами уровня.

Для визуальных отсчётов уровня служат указательные стёкла, устанавливаемые

на резервуарах и функционирующие по принципу сообщающихся сосудов.

Уровнемеры бывают: механические (поплавковые, мембранные и др.),

гидростатические (пьезометрические), электрические (ёмкостные и

кондуктометрические), радиоизотопные, ультразвуковые и фотоэлектрические.

Поплавковые и буйковые уровнемеры. В поплавковом уровнемере

чувствительным элементом служит поплавок. Его подъём или опускание по мере

изменения уровня с помощью рычагов, тяг или тросов передаётся к

указывающему, регистрирующему или сигнализирующему устройству. Используют

для измерения уровня жидкости в резервуарах, находящихся под атмосферным,

вакуумным или небольшим избыточным давлением.

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении гидростатического

давления, создаваемого столбом жидкости постоянной плотности, причём

измеряют либо непрерывно давление жидкости, а следовательно, её уровень,

либо непрерывно продувают через жидкость воздух или газ (пьезометрические).

В обоих случаях в качестве измерительного устройства применяют манометр или

дифманометр. Показания дифманометра зависят от плотности жидкости, а

следовательно и от т-ры, что яв-ся их недостатком

Электрические уровнемеры они преобразуют положение уровня жидкости в

электрический сигнал. Ёмкостный уровнемер (применяется для измерения уровня

жидкости и сыпучих в-в). Представляет собой эл/конденсатор, ёмкость

которого изменяется в зависимости от изменения уровня жидкости в резервуаре

в следствии изменения диэлектрической проницаемости среды, находящейся

между обкладками конденсатора. Кондуктометрический (основаны на св-ве

контролируемой среды проводить эл/ток). Выполняют главным образом

сигнализаторы уровня или чувствительные элементы регуляторов уровня

электропроводных жидкостей. В них используют один или два электрода,

размещаемых параллельно или перпендикулярно контролируемому уровню. При

заполнении пространства между электродами контролируемой средой комплексная

проводимость на выходе измерительного преобразователя изменяется,

измерительный преобразователь включается в одну из плеч моста переменного

тока. Питание моста осуществляется от стабилизированного по частоте

высокочастотного генератора

Радиоизотопные уровнемеры пригодны для измерения уровня жидкостей и

сыпучих мат-лов в закрытых резервуарах. Принцип их действия основан на

зависимости поглощения гамма лучей при их прохождении через в-во от толщины

слоя последнего

Акустические уровнемеры принцип действия основан на св-ве ультразвуковых

колебаний отражаться от границы раздела сред с различным акустическим

сопротивлением. В них использован метод акустической импульсной локации

границы раздела газ-жидкость со стороны газа. Мерой уровня яв-ся время

распространения ультразвуковых колебаний от источника излучения до

плоскости границы раздела и обратно.

Уровнемеры для сыпучих и волокнистых мат-лов. Принцип действия

электромеханических уровнемеров основан на противодействии сыпучего или

волокнистого мат-ла движению механических элементов (вращению крыльчатки,

перемещению щупа и т.п.). Крыльчатка вращается до тех пор пока её не

коснётся контролируемый мат-ал, при погружении в него крыльчатка

останавливается, и размыкается контакт в цепи питания эл/двигателя и

замыкается контакт в цепи сигнализации о предельном значении уровня. Для

контроля и регулирования уровня волокнистых мат-лов в различных

вместимостях (бункерах, лабазах) используют фотоэлектрический метод, т.к.

другие непригодны и не эффективны. По одну сторону бункера устанавливают

источник видимого или инфракрасного излучения, а по другую – приёмник

излучения. Источник и приёмник излучения устанавливают на низшем и высшем

допустимых уровнях волокнистого мат-ла

42. Измерение плотности

Линейная плотность текст мат-лов, характеризующая толщину мат-ла

определяется отношением его массы М к длине L: T=M/L текс (г/км). В

зависимости от технологического процесса и формы волокнистого мат-ла

применяют различные датчики линейной плотности.

Механические преобразователи работают по принципу перемещения пластин или

валиков в зависимости то линейной плотности проходящего между ними мат-ла.

Погрешность механических преобразователей линейной плотности определяется

динамической и нагрузочной ошибками связанными с уплотнением продукта под

действием массы и силы инерции возникающих в системе нагрузки датчика.

Пневматические преобразователи реализуют преимущественно систему сопло –

заслонку и представляют собой воронку с внутренней камерой, в которую

подаётся воздух под давлением Рвх. В зависимости от линейной плотности

проходящего через воронку волокнистого материала изменяется её уплотнение и

соответственно давление Рвых в камере, которое далее подаётся в

измерительную схему или систему регулирования линейной плотности.

Недостаток: влияние влажности и вида волокон на результаты измерений.

Фотоэлектрические преобразователи действуют по принципу изменения потока

излучения при изменении линейной плотности волокнистого мат-ла и содержат

источник излучения и фотоприёмник, между которыми проходит контролируемый

волокнистый материал. Измерения производят преимущественно в области

инфракрасного излучения на длинах волн, где не наблюдается поглощение

инфракрасного излучения водой, определяющей влажность мат-ла. Инфракрасные

преобразователи отличаются высокой надёжностью, компактностью и

преимуществами бесконтактного метода измерения.

Радиоизотопные преобразователи принцип действия которых описан выше

содержат радиоактивный источник и приёмник излучения, расположенные по

разные стороны контролируемого мат-ла. Такие преобразователи имеют

достаточно стабильный к-ент преобразования, но сложны с конструктивной

точки зрения и требуют строгого соблюдения правил техники безопасности при

их эксплуатации

43. Измерение концентрации

Р-ры используемые в текстильных пр-вах (кислоты, красители и т.д.)

отличаются большим разнообразием своих св-в. Поэтому для контроля их

концентрации применяют различные методы измерения и типы преобразователей

концентрации.

Кондуктометрические преобразователи применяют для измерения концентрации

слабых водяных р-ров электролитов. Принцип их работы основан на зависимости

удельной проводимости или электропроводности водного р-ра электролита от

его концентрации: Х=((((F(U0-V0), где ( – степень диссоциации молекул

электролита; ( - эквивалентная концентрация р-ра; F - постоянная Фарадея,

Кл/моль; U0 и V0 – пределы скорости перемещения соответственно анионов и

катионов в электрическом поле с градиентом 1 В/м, м/с. Наибольшей

подвижностью обладают ионы водорода и гидроксила, это даёт возможность

контролировать концентрацию кислот и щелочей при наличии в р-ре некоторого

количества их солей.

Газо-метрические титраторы предназначены для измерения концентрации

отбеливающих р-ров (перекиси водорода и гипохлорита натрия). Работа

преобразователей основана на разложении фиксированной по объёму порции

контролируемого р-ра реагентом (для перекиси водорода – р-ром хромпика с

серной кислотой, для гипохлорита натрия – р-ром перекиси водорода) и

измерении давления газа в реакционной камере, возникающего в результате

выделения кислорода. Это избыточное давление, которое почти пропорционально

концентрации р-ра, преобразуется и подаётся на вторичный прибор. Газо-

метрические титраторы представляют собой автоматические системы отбора

пробы, подачи реагентов, измерения объёма газа, слива и промывки

аппаратуры.

Гальванические преобразователи водородного показателя pH основаны на

принципе измерения активности водородных ионов по которой можно судить о

концентрации кислотных и щелочных сред. На практике св-ва р-рров

характеризуются показателем pH= –lg aH+, где aH+ – активность водородных

ионов. При переходе от сильных кислот к сильным щелочам pН изменяется от 0

до 14, для нейтральных сред рН 7. Для измерения рН используют

гальванические элементы с двумя электродами: измерительным (стеклянным) и

электродом сравнения (хлорсеребряным).

44. Измерение вязкости и плотности жидкости

Под вязкостью понимают св-во жидкости, проявляющееся в сопротивлении,

которое оказывает жидкость взаимному перемещению её частиц под влиянием

действующих на них внешних сил. Измерение вязкости жидкости производят

вискозиметрами, в которых используют различные методы (падающего тела,

капилярный, ротационный, вибрационный и др.) В текст пром-сти пользуются

ротационными вискозиметрами, основанными на зависимости сопротивления,

которое оказывает жидкость при вращении тела. В качестве вращающихся тел в

контролируемой жидкости средней и высокой вязкости применяют коаксиальные

цилиндры, параллельные диски и т.п. Т.к. жидкость обладает определённой

вязкостью, то при вращении одного из цилиндров на второй, коаксиально

расположенный цилиндр будет действовать момент сопротивления М,

пропорциональный вязкости ((жидкости

d1 и d2 – диаметры цилиндров, мм; ( - угловая скорость вращения, рад/с; L –

высота цилиндров, мм

Капиллярные вискозиметры, основанные на зависимости расхода жидкости от

её вязкости, а также вискозиметры, использующие метод падающего тела, чаще

применяются в качестве лабораторных приборов. Это объясняется тем что

реализуемые ими методы измерения не позволяют непрерывно получать

информацию о вязкости р-ра.

45. Автоматический мост

Автоматический потенциометр – балансное устройство предназначенное для

автоматического измерения и записи ЭДС напряжения.

На практике используется электронный автоматический потенциометр имеющий

след схему.

МС – мостовая схема; R1,R2,R3,R4 – резисторы мостовой схемы; Rр –

реохорд; ИПС – источник питания стабилизатор; ЭУ – электронный усилитель;

ЭД – электронный двигатель; ОУ – отсчётное устройство; ПП – первичный

преобразователь (термопара); Uвых=Uм-Uп. Если Uвых=0 ( Uп=Uм (Uм зависит от

положения реохорда); Если Uп<>Uм то появляется Uвых - усиливается

ЭУ поступает на ЭД и приводит в движение движок реохорда (направлено на

установление равенства Uп и Uм. Выпускаются электронные автоматические

потенциометры для измерения т-ры они укомплектовываются первичными

преобразователями ПП(термопара)

46. Автоматический потенциометр

Применяют для измерения технологических параметров с помощью генераторных

преобразователей. В этих приборах использую компенсационный метод измерения

напряжение сравнивается сравнивается с известным падением напряжения

нулевым способом при котором измеряемое напряжение компенсируется известным

регулируемым падением напряжения. Отсчётное устройство отградуировано в

значениях измеряемой физической величины; Rп - подстроечный реостат; ИПГ –

источник питания гальванический; Rк – калиброванный резистор; Rр –реохорд;

НЭ – нормальный элемент (стабилизатор, источник питания); ИП –

измерительный прибор; ОУ – отсчётное устройство; П –переключатель на 3

положения: «К» – калибровка, «И» – измерение, «О» режим покоя; ППг

–первичный преобразователь генераторного типа;

Положение “К”Uип=Енэ-I*Rк; Енэ=I*Rк; Uип=0; I= Енэ/Rк ; Енэ=const;

Rк=const; I=const;

Положение «И» Uип=Eп-I*R`р Если Uип=0, то Еп=I* R`р; I=const

47. Исполнительные эл/двигатели (шаговые)

Шаговые (импульсные) эл/двигатели ШД состоят из ротора, полюсов с

обмотками управления и статора. Статор ШД имеет 4 полюса с обмотками или

несколько секций, причём полюса каждой секции должны быть сдвинуты под

определённым углом, что даёт возможность поворота ротора на следующий угол

(шаг). Управление ШД осуществляют устройства дающие на выходе серию

импульсов определённой длительностью. Каждый выходной канал управления

подаёт импульс на свою обмотку управления. ШД могут иметь и другую

конструкцию. ШД классифицируют по числу обмоток управления : однофазные,

двухфазные, трёхфазные, многофазные; по способу вращения: реверсивные.,

нереверсивные; по мощности: маломощные, силовые; по перемещению ротора: с

угловым перемещением, с линейным перемещением.

48. Гидравлические и пневматические двигатели

Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы предназначены

для преобразования изменения давления воздуха или жидкости в перемещение

регулирующего органа РО. Пневматические и гидравлические ИМ по принципу

действия и конструктивному офрмлению не имеют существенных различий. Однако

отдельный узлы из-за различных св-в рабочих сред (жидкости и воздуха) имеют

некоторые конструктивные особеннсоти.

В текст пр-сти используют поршневые и мембранные ИМ поступательного

действия. В ИМ вращательного действия кривошипно-ползунного типа (рис1)

угол поворота вала составляет 300(. Перемещение поршня 1 в цилиндре 2

преобразуется с помощью шатуна 3 и кривошипа 4 в угол поворота выходного

вала 5. На рис – показан ИМ вращательного действия лопастного типа. В таком

ИМ в цилиндре 1 расположена прямоугольная лопасть 2, жёстко закреплённая на

валу 3, к которому примыкает перегородка 4. Внутри перегородки находится

уплотнительная планка 6, поджимаемая к валу пружиной 5.

Назначение РО – изменить кол-во в-ва или энергии подаваемых на вход

Страницы: 1, 2, 3, 4