Автоматизация технологического процесса производства хлебного кваса

Достоинством кондуктометрических сигнализаторов является возможность контроля нескольких уровней и высокая точность срабатывания. Основной недостаток заключается в невозможности контроля уровня неэлектропроводящих сред.

Общий вид, габаритные и установочные размеры датчика представлены на рисунке 2. Подключение внешних проводов или кабелей производится под винт, уплотнение осуществляется прокладками, в которых необходимо пробить отверстие, соответствующее наружному диаметру провода или кабеля. Длина погружаемой части датчика должна быть равна 0,6 метра при вертикальном монтаже или 0,1 метра при горизонтальном монтаже.

 

 

L – длина погружаемой части датчика

 

Рисунок 2 – Общий вид, габаритные и установочные размеры датчика

 

3.2 Средства измерения  расхода и количества

3.2.1 Расходомер электромагнитный  Rosemount 8700

Принцип действия электромагнитного расходомера основан на взаимодействии движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющемся закону электромагнитной индукции. На рисунке 3 представлена принципиальная схема электромагнитного расходомера. Расходомеры измеряют электродвижущую силу (ЭДС), индуктируемую в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого между полюсами магнита или электромагнита устанавливают участок трубопровода, который изготовлен из немагнитного материала и внутри покрыт неэлектропроводной изоляцией, вводятся два электрода в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля. Это закон Фарадея.

 

1 - трубопровод; 2 - полюса магнита; 3 - электроды для съема ЭДС

 

Рисунок 3- Принципиальная схема электромагнитного расходомера

 

По формуле (1) определяется разность потенциалов на электродах

 

(1)

где Е – разность потенциалов на электродах, В;

       В – магнитная индукция, Тл;

       D – расстояние между концами электродов, равное внутреннему диаметру трубопровода, м;

      v – средняя  скорость, м/c;

     Q0 – объёмный расход жидкости, м3/с.

 

Из формулы видно, что измеряемая разность потенциалов прямо пропорциональна объёмному расходу жидкости .

Расходомеры электромагнитные состоят из сенсора расхода и преобразователя. Сенсор расхода устанавливается непосредственно в трубопровод и представляет собой трубу из нержавеющей стали (футерованную неэлектропроводным материалом), с приваренными к ней фланцами; на трубе установлены две катушки индуктивности (индуктор) и два изолированных от трубы электрода. Электроды и индуктор герметично защищены кожухом, состоящим из двух полуцилиндров, приваренных к двум кольцам, установленным на трубе. К кожуху крепится стойка, на которой размещена плата с клеммами для подключения к преобразователю. В корпусе преобразователя установлены электронный блок, выходные клеммы, клеммы питания и заземления.

Применим сенсор расхода модели 8721 для санитарных исполнений. Применяемые материалы в данном сенсоре отвечают санитарным требованиям. Удаленно монтируемый преобразователь 8712Е. На рисунке 4 представлена схема электропневматического преобразователя.

Электропневматические преобразователи 8712Е предназначены для преобразования электрического аналогового сигнала постоянного тока 0... 5 мА в унифицированный пневматический аналоговый сигнал 20... 100 кПа.

Преобразователь состоит из двух функционально различных блоков: электромеханического преобразователя (совокупность магнитоэлектрического механизма и рычажной системы) и пневматического усилителя. Входной электрический сигнал подводится к катушкам возбуждения 7 магнитоэлектрического механизма 6, в результате чего возникает магнитный поток, который перемещает якорь 5, изготовленный из ферромагнитного материала.

 

Рисунок 4 – Схема электропневматического преобразователя

 

Перемещение рычага 2 вызывает изменение давления в линии сопла 1, которое усиливается пневмоусилителем (применяются унифицированные пневмоусилители). Выходной пневматический сигнал поступает в линию связи и одновременно в сильфон обратной связи 4. Усилие, возникающее в устройстве 4 от действия выходного давления, уравновешивает усилие от входного сигнала. Пружина 3 предназначена для корректировки нуля преобразователя.

Преобразователь 8712Е имеет легкий в использовании локальный операторский интерфейс, 15-элементная клавиатура обеспечивает доступ к наиболее часто использующимся функциям, а дисплей, состоящий из 2 строк по 16 знакомест в каждой, ясно и четко отображает всю необходимую информацию: текущее значение объемного расхода или текущая скорость потока измеряемой среды, процентное значение текущего расхода или скорости относительно диапазона выходного сигнала, опции настройки и конфигурации расходомеров, диагностические сообщения.

Метрологические и технические характеристики: температура измеряемой средыот минус 29 до 177 оС; давление 0,05-1 МПа; минимальная электропроводность        5*10-4 См/м;номинальный измеряемый расход при скорости потока 1 м/с 27,025 м3/ч; предел основной относительной погрешности ±0,5%; выходной сигнал преобразователя 8712 Е аналоговый, 4…20 мА; напряжение питания и частота расходомера - переменный ток 90-250В, 50, 60 Гц; температура окружающего воздуха от минус 29 до 60 оС.

Габаритные размеры и схема монтажа представлена на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5- Габаритные размеры преобразователя 8712Е

 

Основные преимущества: широкий размерный ряд; высокая точность измерений; отсутствие движущихся частей; малые потери давления; прямолинейный участок трубопровода до расходомера - 5Dу, после расходомера - 2Dу.

Недостатки: наличие дополнительной погрешности от величины электропроводности жидкости; возможность отложения магнетита на стенках измерительного трубопровода расходомера и значительное увеличение погрешности при наличии окислов железа в воде; необходимость разрезки трубопровода, приварки фланцев и установки измерительного трубопровода, что часто невыполнимо.

3.2.2 Пневматический показывающий прибор ПВ 10.1Э

Действие прибора основано на компенсационном методе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от изменения входного давления, уравновешивается усилием пружины обратной связи, натяжение которой определяет положение указателя прибора.

Схема прибора изображена на рисунке 6 . Контролируемый параметр, преобразованный в давление Рвх, поступает в сильфон 7. При его увеличении сильфон растягивается и через шток 8 усилие передается рычагу 12, поворачивая его вокруг опоры 9 против часовой стрелки. На конце рычага закреплена заслонка 14, которая приближается к соплу 13, уменьшая сброс воздуха из него в атмосферу. Сжатый воздух давлением 0,14 МПа подается в сопло по пневмопроводу 10 через фильтр Ф и пневмосопротивление α. При уменьшении сброса воздуха через сопло 13 возрастает давление в пневмопроводах 11 и 1. По пневмопроводу 1 это давление поступаете коробку 18, воздействуя на резиновую мембрану 4. Через толкатель 5 усилие мембраны передается рычагу 3, поворачивая его вокруг опоры 6 по часовой стрелке. К концу рычага подсоединена лавсановая нить 2, перекинутая через блоки 16 и через пружину 15, соединенную с заслонкой 14. На нити закреплена показывающая стрелка 19, передвигающаяся по шкале 17. При повороте рычага 3 нить движется за ним, перемещая показывающую стрелку по шкале и растягивая пружину 15, стремясь повернуть рычаг 12 по часовой стрелке. Когда усилие пружины уравновесит усилие сильфона 7 на рычаге, его поворот прекратится и стрелка 19 покажет новое значение контролируемого параметра [3].

 

 

Рисунок 6 – Принципиальная схема пневматического измерительного прибора ПВ

 

Технические и метрологические характеристики: диапазон изменения входного унифицированного аналогового сигнала 0,02-0,1 МПа; диапазон изменения давления задатчика 0,02-0,1 МПа; предел допускаемой основной погрешности по шкале от номинального диапазона входного сигнала  ±1 %; расход воздуха 6,5 л/мин.

Прибор можно использовать при температуре окружающей среды от 5 до 50 ˚С и верхнем значении, относительной влажности воздуха 80% при 35 ˚С и более низких температурах, без конденсации влаги.

К достоинствам прибора относят простоту конструкции, дешевизну, надежность. Недостатками являются отсутствие возможности использования в пожаро- и взрывоопасных помещениях, отсутствие возможности установки прибора в условиях агрессивных сред.

В конструкции прибора предусмотрено штекерное подсоединение регулятора (местная установка). Когда регулятор находится не у прибора контроля, а на некотором расстоянии от него (дистанционная установка), подсоединение регулятора к прибору контроля осуществляется посредством специальной вилки, которую прикладывают к прибору контроля и гнезда. На рисунке 7 приведена схема монтажа прибора.

 

 

Рисунок 7 – Схема монтажа прибора ПВ 10.1Э

 

Поверку прибора ПВ10.1Э с классом точности ±0,1% производят при включенных кнопках переключателей Р и АП. При давлении 0.02 МПа перья и стрелка прибора устанавливаются на начальной отметке шкалы с допустимым отклонением ±1.0%. Собираем схему поверки согласно рисунку 8. Устанавливаем питание Рпит =0,14 МПа, которое контролируется манометром М2. Задатчиком 31 устанавливаем по образцовому манометру Ml входное давление Рвх=0,02 МПа . При этом стрелка на пневматическом приборе должна установиться на нуле. Если этого не произошло, производим корректировку нуля. Задатчиком 31 устанавливаем по образцовому манометру М2 давление Рвх=0,1МПа. Стрелка на приборе ПВ должна установиться на 100%. При отклонении производим корректировку. Затем возвращаемся на нулевую позицию и производим поверку на всех оцифрованных точках. При этом задатчиком 31 изменяем давление до тех пор, пока стрелка не установится на поверяемую отметку на шкале прибора.

 

 

Рисунок 8 – Схема поверки прибора ПВ10.1Э

 

Выходной сигнал снимаем с манометра Ml. После 3-5 минут выдержки на верхнем пределе измерения производим поверку при обратном ходе. Рассчитываем абсолютную (формула 2) и приведенную (формула 3) погрешности, вариацию в абсолютном (формула 4) и приведенном (формула 5) выражении

 

,                                                           (2)

где D - абсолютная погрешность, МПа;

      А – значение, полученное при измерении, МПа;

      А0 – истинное значение измеряемой величины, МПа.

 

,                                    (3)

где s - приведенная погрешность, %;

        D - абсолютная погрешность, МПа;

      А – значение, полученное при измерении, МПа;

      А0 – истинное значение измеряемой величины, МПа;

      Ан - показания прибора в начале шкалы, МПа;

      Ак – показания прибора в конце шкалы, МПа.

 

,                                                   (4)

где В – абсолютная вариация, МПа;

       Апр - показания измерительного прибора при прямом ходе, МПа;

      Аобр – показания измерительного прибора при обратном ходе, МПа.

 

,     (5)

где Впр – приведенная вариация, %;

      Апр - показания измерительного прибора при прямом ходе, МПа;

      Аобр – показания измерительного прибора при обратном ходе, МПа;

      Ан - показания прибора в начале шкалы, МПа;

      Ак – показания прибора в конце шкалы, МПа.

 

 В результате проведенной  работы делаем заключение о соответствии прибора указанному классу точности. Межповерочный интервал – 1 год.

3.2.3 Турбинный счетчик ВТ-Г

Принцип работы счетчика заключается в измерении числа оборотов турбины, вращающейся под действием протекающей воды. По формуле (6) можно рассчитать число оборотов винтовой вертушки

 

,       (6)

где n – число оборотов вертушки в секунду,

      - объемный расход жидкости, м3/с;

      F – площадь живого сечения прибора, м2;

       k – постоянный коэффициент для данного счетчика;

       l – шаг лопастей винтовой вертушки, м.

 

Скоростной счетчик с винтовой вертушкой служит для измерения больших объемов воды. На рисунке 9 представлено устройство скоростного счетчика с винтовой вертушкой. Поток жидкости 4, поступая в прибор, выравнивается струевыпрямителем 3 и попадает на лопасти вертушки 2, которая выполнена в виде многозаходного винта с большим шагом лопасти. Вращение вертушки через червячную пару и передаточный механизм 4 передается счетному устройству. Для регулировки прибора одна из радиальных лопастей струевыпрямителя делается поворотной, благодаря чему, изменяя скорость потока, можно ускорить или замедлить скорость вертушки. Счетчик воды турбинный ВТ-Г предназначены для измерения объема горячей сетевой воды, протекающей по трубопроводу [6].

 

Рисунок 9 – Устройство скоростного счетчика с винтовой вертушкой

 

Метрологические характеристики: температура измеряемой среды от 5 до 90 оС; рабочее давление в трубопроводе не более 1 МПа; номинальный расход 60 м³/час; импульсный выход; пределы допускаемой относительной погрешности ±2 % (дополнительная погрешность в диапазоне температур 90–150 °С на каждые 10 °С                       составляет 0,08%); межповерочный интервал 4 года.