Приборы контроля давления и передачи информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Классификация приборов давления. Пружинные приборы

прибор давление пневмогидравлический дистанционный

Давление, как и температура, представляет собой один из важнейших параметров технологических процессов пищевых производств. От величины давления во многом зависит режим и качество протекания процесса, поэтому возникает необходимость своевременно контролировать и регулировать величину этого параметра. Давлением называется сила, равномерно распределенная по нормальной к ней поверхности. За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль (Па) давление, вызываемое силой в 1 ньютон, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2.

Кроме паскаля, в практике измерений применяются и внесистемные единицы: техническая атмосфера 1 кгс/ см2=98066,5 Па; миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) - давление столба ртути высотой 1 мм на свое основание (1 мм рт. ст.= 133,322 Па); миллиметр водяного столба (мм. вод. ст.) - давление водяного столба на свое основание (1 мм вод. СТ.= 1 кгc/м2= = 9,80665 Па).

Различают давление абсолютное, барометрическое, избыточное и вакуумметрическое.

Абсолютным давлением Ра называется полное давление, под которым находится жидкость, газ или пар. Оно равно сумме давлений избыточного и атмосферного, или барометрического. Барометрическим давлением Рв называется давление, которое производит масса воздушного столба атмосферы.

Избыточным давлением Ри называется разность между абсолютным и барометрическим давлением.

Ри = Рn - Рб

А вакуумметрическим Рв - разность между барометрическим и абсолютным давлением, меньшим атмосферного.

Рв = Рб - Рг

По роду измеряемой величины приборы для измерения давления и разрежения делятся на:

· манометры - для измерения абсолютного и избыточного давления;

· вакуумметры - для измерения вакуумметрического давления (разрежения);

· мановакуумометры - для измерения избыточного и вакуум-метрического давления;

· тягoмеры - для измерения вакуумметрического давления (малых разрежений) газа;

· напоромеры - для измерения малых избыточных давлений газа;

· тягoнапоромеры - для измерения вакуумметрического и малого избыточного давления газа;

· барометры - для измерения барометрического давления атмосферного воздуха;

· дифференциальные манометры - для измерения разности двух давлений, из которых ни одно не является давлением окружающей среды.

По принципу действия приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

· жидкостные, в которых измеряемое давление уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости;

· деформационные, в которых давление измеряется по величине деформации упругих элементов, или по развиваемой ими силе;

Грузопоршневые, действие которых основано на уравновешивании измеряемого давления внешней силой, действующей на поршень;

электрические, действие которых основано либо на преобразовании давления в какую-нибудь электрическую величину, либо на изменении электрических свойств материала под действием давления.

Грузопоршневые манометры отличаются высокой точностью и широким диапазоном измерений (от 0,098 до 980 МПа). Они широко применяются для поверки технических, контрольных и образцовых пружинных манометров в лабораторных условиях

Измеряемое давление определяется с помощью калиброванных грузов по величине нагрузки на поршень.

Основной частью гpузопоршневого манометра является вертикальная колонна, в цилиндрическом канале которой находится свободно перемещающийся поршень. На штоке поршня укреплена тарелка со съемными грузами, каждый из которых создает строго определенное давление рабочей жидкости, заключенной в камере манометра. Камеру заполняют через воронку трансформаторным (давление до 25 МПа) или касторовым (давление до 250 МПа) маслом. Поверяемые манометры ввертывают в отверстия штуцеров. При поверке одного прибора свободный штуцер закрывают вентилем. Давление жидкости, создаваемое грузами и поршнями через вентиль колонки, передастся пружинному манометру. Сравнивая это давление с показаниями поверяемого манометра, оценивают его погрешность.

Если закрыть вентиль и с помощью рукоятки и винта перемещать поршень, то можно создать давление жидкости для поверки манометров на более высокие пределы. В этом случае в один из штуцеров устанавливают образцовый пружинный манометр. Грузопоршневые манометры имеют верхние пределы измерения 0,25; 0,6; 6; 25; 60; 250 МПа и классы точности 0,02 или 0,05. Высокая точность этих приборов требует хорошего ухода за ними и соблюдения правил эксплуатации.

2. Экспериментальное исследование характеристик объекта

Объект регулирования является главным звеном системы; его свойства (статические и динамические характеристики) влияют на характер регулирования. В пищевой промышленности объектами регулирования являются автоклавы для стерилизации продукта, вакуум-сушильные установки, хлебопекарные печи, бродильные резервуары для шампанского, шестичанная жаровня экстракционной установки и т. д. Объекты регулирования подразделяются на объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Объектами с сосредоточенными параметрами называются такие, в которых регулируемая величина в состоянии равновесия объекта имеет везде одинаковые значения. Примерами таких объектов в пищевой промышленности могут служить автоклавы и колонны для гидрогенизации, где регулируемым параметром служит температура, шнековая камера, где регулируемой величиной является давление теста в камере. Динамические свойства объектов регулирования с сосредоточенными параметрами описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.

Объектами с распределенными параметрами называются такие, в которых регулируемая величина в равновесном и переходном режимах имеет неодинаковые значения в различных точках объекта. Примерами таких объектов могут служить трубопроводы, по которым перекачивают жидкость или подают различные сыпучие материалы при помощи воздуха (пневматическая транспортировка муки на хлебозаводах). Динамические свойства таких объектов описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

В технологических процессах пищевой промышленности большое число объектов регулирования представляют собой сложные объекты, которые нельзя описать дифференциальными уравнениями первого или второго порядка. Динамические свойства таких объектов описываются дифференциальными уравнениями выше второго порядка. Кроме того, при работе большинства объектов приходится регулировать не один, а несколько технологических параметров. Например, автоклав гидрогенизации является объектом регулирования одновременно температуры продукта и давления в аппарате; в сушильных установках пищевых производств регулируются температура и относительная влажность; при производстве шампанского необходимо изменять давление в резервуаре по заданной программе и регулировать температуру вина.

Часто объекты регулирования могут иметь различное число входных и выходных величин. Так, объект регулирования «топка хлебопекарной печи» имеет три входные величины: количество топлива, подаваемого в нее за единицу времени, количество газов рециркуляции, поступающих в топку за единицу времени, температура газов рециркуляции, и одну выходную величину - температуру дымовых газов.

Большинство промышленных автоматических систем регулирования являются системами стабилизации, т. е. основаны на принципе отклонения, поэтому на их работу не влияет число входных воздействий, так как все они компенсируются одним регулирующим воздействием.

В тех объектах, в которых регулированию подлежат не одна, а несколько выходных величин, возможно построение автоматическою систем регулирования отдельно для каждого из регулируемых параметров. Высокое качество регулирования будет обеспечиваться в случае, если между регулируемыми параметрами объекта отсутствуют внутренние связи. Примером такого объекта может служить аппарат, в котором регулируются уровень жидкости и давление.

Если в объекте имеются связи между отдельными регулируемыми параметрами, например концентрацией раствора и его температурой, количеством вещества и его плотностью и др., а регуляторы будут управлять отдельно каждым из взаимосвязанных параметров, то такая система приведет к ухудшению качества регулирования.

В этих случаях необходимо применять системы связанного регулирования, которые позволяют поддерживать на заданном уровне связанные между собой параметры путем воздействия на один из регулируемых параметров.

3. Дистанционные системы передачи информации. Омическая система

Дистанционной системой передачи информации называется устройство, передающее информацию на расстояние (дистанцию) в пределах производственного комплекса. Информацией в системах управления и регулирования производственными процессами называют сведения о характеристиках и состоянии процессов, выраженные посредством сигналов и символов. Для того чтобы сигнал, полученный от объекта управления или контроля, стал доступен восприятию наблюдателя, его передают на контрольно-измерительные приборы, смонтированные на специальных щитах, с помощью дистанционных систем, состоящих из следующих основных элементов: преобразователя, находящегося под воздействием измеряемой величины (воздействие может осуществляться от чувствительного элемента средства измерения, находящегося во взаимодействии с измеряемой средой, либо от промежуточного преобразователя, занимающего определенное место в цепи передачи); линий связи, по которым передаются сигналы измерительной информации, вырабатываемые преобразователем; измерительного устройства, предназначенного для получения сигнала измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем или для дальнейшего использования.

При необходимости изменения физического вида сигналов, их усиления и модуляции (преобразования входного постоянного напряжения в переменное) в систему дистанционной передачи могут быть включены дополнительные, промежуточные преобразователи. Кроме того, в практике широко используются преобразователи, обеспечивающие связь между различными ветвями ГСП, а также преобразователи сигналов, предназначенные для приведения естественных сигналов к унифицированному виду. При передаче информации на большие расстояния применяются электрические телемеханические устройства, работа которых основана на их способности находить в большом количестве сигналов, посылаемых по одной линии связи, сигнал определенного вида.

Омическая система передачи.

Одной из распространенных дистанционных передач является омическая (реостатная). В которой сигналы, получаемые при перемещении чувствительных элементов, преобразуются с помощью реостатов в сигналы электрического напряжения или силы тока, передаваемые в линию дистанционной передачи. Переменным параметром является активное проволочное или непроволочное сопротивление, распределенное линейно или по некоторому закону по пути перемещения движка реостатного преобразователя или потенциометра.

В качестве вторичных приборов при использовании реостатных преобразователей применяются вольтметры, милливольтметры, миллиамперметры постоянного и переменного тока, логометры, автоматические потенциометры и мосты.

Рассмотрим принципиальную мостовую схему с использованием двух реостатных преобразователей, один з которых, установлен во вторичном приборе, является передающим, а второй, установленный в дублирующем приборе, выполняет функции следящего. Преобразователи с постоянными резисторами Ri ,R2, R3 и R4 составляют схему автоматического уравновешенного моста. Подгонка сопротивлений соединительных проводов до, заданного значения осуществляется при помощи резисторов Rn", Rn".

Если равновесие мостовой схемы нарушается, перемещением движка реостатного преобразователя на вход усилителя подает напряжение небаланса с вершин а и Ь. Этот сигнал усиливается до значения, необходимого для приведения в действие реверсивного двигателя РД. При достижении равновесия мостовой схемы, вал реверсивного двигателя, кинематические связанный с движком реостатного преобразователя: и кареткой указателя, останавливается. При этом движок и каретка с указательной стрелкой занимают положение, соответствующее измеряемой величине, т. е. показанию вторичного прибора.

Достоинством рассмотренной схемы дистанционной передачи является высокая точность и независимость показаний от изменения напряжения питания, которое может осуществляться как переменным, так и постоянным током.

Размещено на Allbest.ru