Автоматизация технологического процесса производства хлебного кваса

К преимуществам приборов данного типа относятся простота конструкции, высокая чувствительность, возможность измерений больших и малых расходов. Существенными недостатками таких приборов являются износ опор и необходимость индивидуальной градуировки с помощью градуировочных расходомерных установок. Место установки счетчика ВТ-Г выбирают таким образом, чтобы прямой участок трубопровода до прибора составлял не менее 8 - 10 диаметров трубопровода, а после прибора 6 - 8 диаметров.

 

3.3 Средства измерения  температуры

3.3.1 Проводниковый термометр  сопротивления ТСМ 0879

В проводниковых термометрах сопротивления используется зависимость электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры. По формуле (7) можно рассчитать сопротивление чувствительного элемента датчика медного

 

Rt = R0(1 + αt),      (7)

где Rt — сопротивление чувствительного элемента датчика при температуре t °С, Ом;

       R0 — сопротивление датчика при 0 °С, определяемое его градуировкой, Ом;

       α — температурный коэффициент электрического сопротивления (для меди α = 4,26 • 10 -3, 1/град).

 

Термопреобразователь сопротивления ТСМ-0879 предназначен для измерения температуры газообразных и жидких сред.В медных термометрах сопротивления в качестве ЧЭ используется медная проволока диаметром 0,03... 0,08 мм. Проволока наматывается на каркас из диэлектрика (плоский или цилиндрический) и закрывается защитным чехлом.

На рисунке 10 показана конструкция промышленного термометра сопротивления. Основными элементами являются корпус (тело) 5 термометра и головка 2. Тело на величину L (монтажную длину) помещена в контролируемый объект (40... 3 150 мм). В теле находится чувствительный элемент 4, который соединительными проводами, изолированными фарфоровыми бусинами б, соединен с клеммами 1, находящимися в головке. Штуцер 3 служит для крепления термометра на объекте. К линии связи с измерительным прибором термометр подсоединяют с помощью клемм через сальниковое уплотнение 7. При изменении температуры в измеряемой среде происходит изменение электрического сопротивления чувствительного элемента, которое передается на клеммы и регистрируется вторичным прибором [3].

 

1 – клеммы; 2- головка; 3-штуцер;4 – чувствительный элемент; 5- тело; 6- фарфоровые бусины; 7- сальниковое уплотнение

 

Рисунок 10 – Промышленный термометр сопротивления

 

Проводниковые термометры сопротивления работают в комплекте с логометрами и автоматическими мостами.

Габаритные размеры и схема соединений с вторичными приборами представлены на рисунке 11.

 

 

Рисунок 11 – Габаритные размеры и схема соединений прибора ТСМ 0879

 

К достоинствам термопреобразователей сопротивления относят линейную или близкую к линейной зависимость сопротивления от температуры, достаточно высокий температурный коэффициент сопротивления, дешевизну. Недостатком таких приборов является сильная окисляемость меди при повышенных температурах.

Метрологические характеристики: класс точности 1%; диапазон измеряемых температур от минус 50 до 150°С; градуировки: 50М, 100М; показатель тепловой инерции при диаметре защитной арматуре d = 6 мм не более 15 с, при диаметре защитной арматуры d = 8 мм не более 30 с.

 

3.3.2 Логометр ЛР 64И

Принцип действия логометров основан на взаимодействии магнитных полей токов в цепях термометра сопротивления и постоянного сопротивления. Измерительная система логометров состоит из двух рамок, помещенных в поле постоянного магнита. При измерении угол отклонения, а, следовательно, и уравновешивание подвижной системы логометра определяются отношением сил токов, проходящих через обе его рамки. Принципиальная схема логометра со скрещенными рамками приведена на рисунке 12. Здесь в междуполюсном пространстве постоянного магнита на общей оси укреплены две скрещенные и жестко связанные между собой рамки Rp и R'p, изготовленные из тонкой изолированной медной проволоки. Эти рамки могут свободно поворачиваться в зазоре, образованном полюсными наконечниками и сердечником цилиндрической формы, закреплёнными так же, как и полюсные наконечники, неподвижно.Рамки логометра включены таким образом, что их вращающие моменты направлены навстречу друг другу. Из формулы (8) видно, что при определенном угле поворота моменты сравняются

 

M1=M2 или S1 ·n1 ·B1 ·I1=S2 ·n2 ·B2 ·I2    (8)

где М1, М2 – вращающие моменты, Н·м;

       S1, S2- площадь активной част рамок, м2;

       n1, n2 - количество витков рамок RP и R'P, соответственно;

       В1, В2 - магнитная индукция в зонах расположения рамок, Т;

       I1, I2 - токи в соответствующих рамках, А.

 

 

 

Рисунок 12 –Принципиальная схема логометра со скрещенными рамками

 

Подвод тока к рамкам производится с помощью тонких безмоментных вводов, сделанных из золотых ленточек и практически не создающих механического (упругого) противодействующего момента. На приведенной схеме R1 и R2 - постоянные сопротивления, a RT -сопротивление термометра.

Ток от источника питания в точке А разветвляется и далее проходит по двум ветвям: через рамку Rp, сопротивление R1, а также рамку R'p и сопротивление R2. При протекании токов I1 и I2 через рамки логометра создаются магнитные поля, которые, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создают вращающие моменты М1 и М2, направленные навстречу друг другу.

Технические и метрологические характеристики: класс точности 1,5%; масса 3 кг; диапазон измерений от минус 50 до 150 оС.

Преимущества: конструкция и внутреннее устройство прибора простое и весьма надежное, равномерность шкалы, малое потребление энергии. Недостатки: не имеет противодействующего момента, невозможность работы на переменном токе без дополнительных преобразователей.

Логометр ЛР-64И на панели устанавливают на кронштейнах, прикрепленных к нему на шарнире. На рисунке 13 представлена схема монтажа прибора [5].

 

 

Рисунок 13 – Схема монтажа логометра ЛР 64И

 

Оценим погрешность измерения температуры измерительной системой термометр сопротивлений ТСМ 0879 – логометр ЛР-64И. Термометр сопротивления градуировки 50М. Стрелка прибора стоит на отметке 36 оС. Сопротивление соединительных проводов подогнано с точностью ±0,05 Ом. По формуле (9) рассчитаем предельную погрешность измерительной системы

 

,      (9)

где - предельная погрешность измерительной системы, Ом;

      - допускаемая погрешность термометра сопротивления, Ом;

      - допускаемая погрешность соединительных проводов, Ом;

      - допускаемая погрешность логометра, Ом.

 

Допускаемая погрешность медного термометра сопротивления ±0,214 Ом. Найдем по формуле (10) погрешность логометра

 

(10)

где К – класс точности логометра, %.

 

После подстановки в формуле (11) получаем погрешность измерения температуры измерительной системой

 

     (11)

 

что соответствует погрешности измерения ∆t=±3,5 oC.

 

3.4 Средства измерения  концентрации

3.4.1 Бесконтактный кондуктометрический  анализатор КС-1М-3

Прибор с бесконтактным первичным измерительным преобразователем трансформаторного типа является современным аналогом прибора КК-8. Прибор предназначен для непрерывного мониторинга удельной электрической проводимости жидких сред с повышенной химической агрессивностью.

Принцип действия кондуктометрических концентратомеров основан на зависимости электрической проводимости электролита от его концентрации. Удельная электропроводность раствора электролита определяется по формуле (12) законом Кольрауша (или закон аддитивности электропроводности при бесконечном разбавлении электролитов), который гласит, что в бесконечно разбавленном растворе перенос электричества осуществляется всеми ионами независимо друг от друга; при этом общая молярная электропроводность раствора равна сумме молярных электропроводностей отдельных ионов

 

Σ=αСz(υk+υa),       (12)

где α – степень электролитической диссоциации в растворе, См/м;

      С – концентрация раствора, моль/л;

      z – валентность ионов;

      υk и υa – подвижность анионов и катионов соответственно, Ом-1 см2 г-экв-1.

 

 Принцип действия прибора КС-1М-3 заключается в бесконтактном измерении сопротивления жидкостного контура связи, электрически связывающего оба тороидальных трансформатора первичного преобразователя.

На рисунке 14 показана схема конструкции первичного преобразователя кондуктометрических концентратомеров КК-8. Первичный преобразователь прибора бесконтактный индукционного типа, проточного исполнения. Чувствительная часть преобразователя состоит из двух тороидальных трансформаторов — силового 5 и измерительного 6, разделенных электростатическим экраном, и встроенного термистора для температурной компенсации. Измерительный трансформатор имеет две обмотки — измерительную и компенсационную. Чувствительная часть первичного преобразователя помещена в корпус 4 из полипропилена и закрыта заглушкой 7, которая приварена к корпусу. Первичный преобразователь проточного исполнения заключен в специальный корпус с фланцами для установки в трубопроводе.

Принципиальная электрическая схема концентратомера показана на рисунке 14. Жидкостной контур связи ЖК, образованный потоком контролируемого раствора, протекающего через первичный преобразователь, является вторичной обмоткой по отношению к силовому трансформатору I. Сила тока в контуре связи пропорциональна его электрической проводимости. Изменение силы тока в контуре связи изменяет наводимое им напряжение в измерительной обмотке II. По отношению к этой обмотке жидкостной контур является первичной обмоткой. Напряжение в обмотке II изменяется путем создания электрическим током встречного магнитного потока в компенсационной обмотке III, расположенной на сердечнике измерительного трансформатора. Напряжение с измерительной обмотки подается на усилитель ЭУ и приводит во вращение реверсивный двигатель РД. Двигатель перемещает по шкале стрелку прибора и движок реохорда Rp, который включен в компенсационную схему. При полной компенсации магнитных потоков, создаваемых жидкостным контуром связи и компенсационной обмоткой III, напряжение, подаваемое на вход усилителя, станет равным нулю, и вращение вала реверсивного двигателя прекратится.

 

 

 

а – конструкция первичного преобразователя, б – принципиальная электрическая схема: 1…9 – клеммы

 

Рисунок 14 – Кондуктометрический концентратор.

 

В измерительной схеме прибора предусмотрена температурная компенсация, которая осуществляется терморезистором R1, помещенным в чувствительной части первичного преобразователя, и подстроечным сопротивлением R2. Для настройки шкалы на различные пределы измерения служат переменные сопротивления начала и конца шкалы — R3 и R4, для изменения диапазона измерения на один порядок — сопротивление R5 [3].

Метрологические характеристики: предел допускаемого значения основной приведенной погрешности от ближайшего верхнего значения десятичного разряда не более 2%; диапазон измерений удельной электрической проводимости 0,1-200 См/м; диапазон измеряемой концентрации 0-10%; выходной сигнал 0-5мА или 4-20мА; температура анализируемой среды 0-100 оС; давление анализируемой среды  до 0,5МПа.

Технические характеристики: питание от сети переменного тока 50Гц; напряжение 220В или 36В; температура окружающего воздуха 0-50 оС; относительная влажность воздуха до95% при 35 оС.

Достоинствами прибора являются программируемый выбор шкалы выходного тока в приделах 0-5 мА, 4-20 мА или 0-20 мА, цифровая термокомпенсация с приведением к заданной температуре, сигнализация превышения заданной по удельной электрической проводимости и температуре, возможность программным путем корректировать показания прибора с помощью встроенной клавиатуры, первичный преобразователь, покрыт полипропиленовой защитной оболочкой, что делает возможным его применение в химически агрессивных средах.

Монтируют строго по заводским инструкциям. Место установки преобразователя прибора выбирают с учетом удобства его обслуживания в цехе. Его нельзя располагать вблизи источников электромагнитных полей (например, силовых трансформаторов, электродвигателей). Подвод и отвод раствора к преобразователю выполняют через его входной и выходной фланцы.

Вторичный прибор концентратомера устанавливают в щитовом помещении с чистым сухим воздухом и без резких колебаний температуры. В месте установки вторичного прибора не допускается вибрация стен и конструкций. Расстояние между преобразователем и вторичным прибором должно быть выбрано исходя из условия, что длина экранированного кабеля для их соединения между собой не может превышать 100 м.

 

3.5 Средства измерения  давления

3.5.1 Манометр показывающий МТП-100/1-ВУ

Манометр показывающий виброустойчивый с мембранным разделительным устройством типа МТП-100/1-ВУ предназначен для измерения избыточного давления в трубопроводах сепараторов пищевых продуктов. Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации манометрической пружины.