Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

ционной плате 3 из пресс-порошка. Выводы чувствительного эле­ мента припаиваются к контактам 5. Плата 3 вставлена в пазы мед­ ного блока-термостата 4. Чувствительный элемент оказывается по­ мещенным в небольшую камеру. Тепловая энергия поступает к чувствительному элементу не только через пластину 2, но и через нижние поверхности ребер (шириной б). С целью интенсифика­ ции теплообмена за счет теплопроводности и конвекции воздуха, а также инфракрасного теплообмена с поверхностью сушильного ци­ линдра нижние поверхности ребер сделаны шероховатыми и зачер­ нены. С обоих торцов блок 4 плотно закрыт крышками 6. Для уменьшения излучения от блока 4 на внутреннюю поверхность за­

При увеличении зазора между поверхностью цилиндра и преобра­ зователем до 0,8 мм погрешность измерения возрастает до значе­ ния 6° С. Постоянная времени первичного преобразователя не более

чувствительные элементы изготовляются в виде бусинок, шайбочек или цилиндриков. Наиболее часто используются кобальто-марган­ цовые (КМТ) и медно-марганцовые (ММТ) термисторы, изготов­ ленные путем спекания и обжига смесей окислов меди, марганца, кобальта и связывающих добавок. Термисторы обладают отрица­ тельным температурным коэффициентом. Для них характерны раз­ брос и нестабильность статических характеристик. Поэтому ча­ ще их применяют для целей технологической сигнализации и реже для измерения температуры.

59'

В качестве измерительных приборов с термометрами сопротив­ ления применяются логометры и автоматические электронные уравновешенные мосты.

Достоинствами электротермометрических систем являются: хо­ рошо читаемая шкала; возможность произвести градуировку шка­ лы практически на любой температурный интервал; возможность сосредоточения через переключатель на одном измерительном при­ боре показаний нескольких температурных точек, находящихся в разных местах; возможность автоматической записи теплового режима при помощи самопишущих приборов; возможность авто­ матического регулирования температур и т. д.

Основным недостатком их является наличие посторонних источ­ ников тока и поэтому ограниченность применения во взрывоопас­ ных цехах.

Логометры. Логометры являются магнитоэлектрическими пер­ вичными измерительными приборами, у которых подвижная си­ стема состоит из двух рамок, жестко скрепленных между собой. Рамки помещаются в разных плоскостях, образуя подвижную си­ стему со скрещенными рамками. Рамки одинаковы по размерам и имеют одинаковое количество витков. Вращающие моменты рамок направлены навстречу, в силу чего подвижная система может на­ ходиться в покое лишь при равенстве моментов рамок. Отсюда сле­ дует, что определенному отношению токов или определенному от­ ношению сопротивления цепей рамок соответствует одно вполне определенное положение подвижной системы логометра.

Логометр работает по принципу измерения отношения токов

врамках.

Влогометрах противодействующий момент создается электри­ ческим путем, поэтому отпадает надобность в упругом моменте спиральных пружинок, которые являются неотъемлемой частью лю­

бого милливольтметра. При колебаниях напряжения на зажимах логометра токи в рамках будут изменяться пропорционально из­ менению напряжения, а отношение токов приблизительно остается постоянным. Это явление чрезвычайно важно, таккакпоказния ло­ гометра практически становятся независимыми от изменения на­ пряжения на его зажимах.

Полной независимости показаний от напряжения источника пи­ тания быть не может, так как с понижением напряжения мощ­ ность установки падает и начинает сказываться противодейству­ ющий момент спиральных токоподводящих пружинок и трение кер­ нов об опоры, что приводит к искажению показания логометра. В свою очередь при повышении напряжения сверх номинала воз­ растает ток через термометр сопротивления, что может привести к нагреванию его обмотки проходящим током и появлению допол­ нительной погрешности в показаниях. Таким образом, и уменьше­ ние и увеличение напряжения источника электрического питания по отношению к номиналу нежелательны и могут внести погрешности в показания логометра. Практически на показания логометра не

fiO

влияют изменения напряжения источника тока в пределах не бо­

лее ±20% от номинала.

Принципиальная электрическая схема логометра в комплекте с термометром сопротивления представлена на рис. 15.

Ток от источника питания постоянного тока напряжением 4 В поступает на верхнюю вершину моста, где разветвляется по трем направлениям. Данный мост находится в уравновешенном состоя­ нии, когда сопротивление термометра в сумме с сопротивлением R6 равно сопротивлению плеча Ru что соответствует положению

отличается температура термометра от среднего значения. Ука­ занная разность потенциалов может иметь тот или иной знак, т. е. больший потенциал может быть или в точке А, или в точке Б, что зависит от того, в какую сторону от среднего значения отклоняется температура термометра.

Под влиянием разности потенциалов в диагональ АБ будет от­ ветвляться мостовой ток, совпадающий по направлению с током в одной из рамок. Поэтому в одной из рамок ток увеличится, в дру­ гой— уменьшится, что приведет к отклонению подвижной системы от среднего положения в ту или другую сторону.

Температурная погрешность, которая может возникнуть из-за изменения сопротивления рамок при колебании температуры самого логометра, сведена до минимума путем подбора температурного

61

коэффициента цепи (R4 + R5), где R5 изоготовляется из медной про­ волоки.

В логометре для уменьшения дополнительной погрешности, яв­ ляющейся следствием изменения сопротивления соединительных проводов от колебания их температуры, применено т р е х п р о в о д ­ ное в к л ю ч е н и е т е р м о м е т р а . Соединительные провода при таком включении придаются разным плечам моста, и любое из­ менение сопротивления проводов будет вызывать равные изменения сопротивлений в обоих плечах.

Основная погрешность логометров не превышает ±1,5% от ди­ апазона шкалы.

Электронные уравновешенные мосты. Автоматические электрон­ ные уравновешенные мосты обладают свойством непрерывного уравновешивания измеритель­ ной схемы. При неуравнове­ шенности, выходящей за пре­ дел нечувствительности мосто­ вой схемы, что может быть при повышении или понижении температуры термометра со­ противления против ее преж­

кой. Питание силовой части прибора осуществляется от сети пере­ менного тока напряжением 127 или 220 В, а питание измеритель­ ного моста — от одной из вторичных обмоток силового трансфор­ матора, обеспечивающей напряжение 6,3 В переменного тока. Питание моста переменным током позволяет исключить из измери­ тельной схемы промежуточный преобразователь, который в элек­ тронном потенциометре является обязательным. В остальном уси­ литель и реверсивный двигатель такие же, что и в электронном потенциометре.

При изменении температуры термометра сопротивления измери­ тельный мост выходит из равновесия и на вершинах его возникает некоторое напряжение, зависящее от степени неуравновешенности моста. Это напряжение подается на вход усилителя, где последова­ тельно усиливается тремя каскадами усилителя напряжения. По-

62

следний каскад подключен к усилителю мощности, управляющему токами, протекающими по управляющей обмотке реверсивного дви­ гателя. Ротор реверсивного двигателя начинает вращаться и через редуктор воздействует на ползун реохорда. Последний перемеща­ ется до тех пор, пока мост не будет приведен к равновесию. При этом на входе усилителя напряжение станет равно нулю, ротор ре­ версивного двигателя остановится и будет находиться в покое до нового нарушения равновесия моста.

Одновременно с вращением ротора реверсивного двигателя и поворотом ползуна реохорда передвигаются кинематически связан­ ные с ним показывающая стрелка (вдоль шкалы) и перо, непре­ рывно записывающее показания на суточной дисковой диаграмме. Основная погрешность показаний электронных автоматических уравновешенных мостов не превышает ±0,5% от диапазона шкалы.

Область и особенности применения термометрических приборов

вцеллюлозно-бумажной промышленности. Производственные про­ цессы целлюлозно-бумажной промышленности в значительной сте­ пени основаны на явлениях тепло- и массообмена. Производствен­ ные установки являются мощными потребителями тепла. Протека­ ние процессов выработки целлюлозы, бумаги и картона на всех стадиях производства во многом зависит от соответствия темпера­ турных режимов их оптимальным значениям. Поэтому непрерыв­ ный контроль за размером температуры многих технологических процессов является обязательным и способствует улучшению ка­ чества продукции, повышению производительности и надежности оборудования, улучшению энергоиспользования и т. д.

Например, измерение температуры в зоне верхней варочной циркуляции установки непрерывной варки сульфатной целлюлозы

ввертикальных аппаратах позволяет своевременно обнаружить за­ висание массы в варочном котле, а измерение температуры в зоне верхней загрузочной циркуляции котла позволяет контролировать уровень щепы.

Надежность и долговечность работы термометрических прибо­ ров, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности, за­ висят от многих причин, которые определяются правильностью вы­ полнения монтажа, наладки и эксплуатации, агрессивностью изме­ ряемой среды и воздуха в помещении, воздействием динамических усилий на защитные устройства (арматуру) первичных измеритель­ ных преобразователей со стороны потока измеряемой среды, обра­ станием защитных трубок органическими и минеральными вещест­ вами, оседающими на их поверхности из измеряемой среды, и пр. Например, в производстве сульфатной целлюлозы на поверхности защитных трубок термометров сопротивления или термопар, изме­ ряющих температуру варочного щелока после подогревателей, в процессе эксплуатации образуется накипь органического и мине­ рального происхождения. Органическая накипь содержит лигнин и мелкие древесные частицы, например в виде опилок. Минераль­ ная часть накипи содержит компоненты белого щелока: соли кальция, кремния и др. Слой накипи ухудшает теплопередачу от

63