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

неавтоматические — однотрубные и двухтрубные, и автоматичес­ кие— поплавковые, кольцевые, мембранные, сильфонные и коло­ кольные.

Выбор типа дифманометра, его верхнего предела измерений разности давлений и верхнего предела показаний расхода по шкале (диаграмме) производят, руководствуясь следующим:

а) дифманометры могут применяться для измерения расхода только тех веществ, которые указаны в технических условиях за- вода-изготовителя (если при этом не производится непрерывная подача защитной жидкости или газа в соединительные линии и не применяются разделительные сосуды); например, кольцевые диф­ манометры с водяным заполнением не могут использоваться для измерения расхода жидкостей или водяного пара, мембранные дифманометры без специальной защиты не могут использоваться для измерения расхода агрессивных веществ и т. д.;

б) максимальное давление, на которое рассчитан дифманометр, не должно быть меньше максимального рабочего давления в тру­ бопроводе перед сужающим устройством;

в) верхний предел показаний в единицах расхода по шкале (диаграмме) дифманометра соответственно ожидаемому техноло­ гическому максимальному расходу вещества должен быть выбран из ряда: (1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8 ) 10п, где п — любое целое (положительное или отрицательное) число или нуль; выби­ рать из указанного ряда необходимо ближайшее большее значе­ ние верхнего предела шкалы относительно ожидаемого максималь­ ного расхода; например, при ожидающемся максимальном расходе 890 кг/ч следует выбрать верхний предел шкалы 1000 кг/ч; во всех случаях средний эксплуатационный расход вещества должен рас­ полагаться в диапазоне от 50 до 80% длины шкалы; временное наименьшее значение расхода не должно составлять менее 30% предельного значения по шкале (диаграмме); в противном случае будет недостаточной точность измерения и суммирования измеряе­ мого расхода относительно его текущего значения;

г) верхний предел измерений разности давлений (перепада) дифманометра должен быть выбран либо с учетом допустимой от установки сужающего устройства потери давления, либо без учета последней, если потеря давления не имеет значения для работы технологической установки.

В тех случаях, когда потеря давления не имеет значения, пере­ пад давления следует выбирать таким, чтобы величина т была близка к 0,2 (дальнейшее уменьшение т мало улучшает качество измерений).

Электромагнитные расходомеры. В основу измерения расхода жидкостей электромагнитными расходомерами положен закон электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому при дви­ жении электрического проводника в магнитном поле в проводнике

9 8

Для компенсации паразитной, так называемой трансформатор­ ной э. д. с., наводимой полем первичного преобразователя в витке, который состоит из соединительных проводов, электродов, жидко­ сти и нагрузки, выводы от одного из электродов монтируются сим­ метрично расположенными проводниками, замкнутыми на низко­ омный потенциометр. Напряжение, получаемое от первичного преобразователя, снимается с ползуна потенциометра и другого электрода. При настройке прибора (когда приемное устройство за­ полнено неподвижной жидкостью), изменяя положение ползуна, выбирают точку, потенциал которой равен потенциалу второго электрода.

Измерительный прибор выполнен в виде электронного показы­ вающего прибора со 100%-ной шкалой. Прибор имеет выход по постоянному току 0—5 мА, обеспечивающий подключение стан­ дартных электронных потенциометров и регулирующих блоков. Суммарное сопротивление нагрузки не должно превышать 3,5 кОм.

Для получения нужной точности измерения однородное магнит­ ное поле должно создаваться в преобразователе на протяженности не менее трех диаметров проходного сечения его трубы и при этом должны обеспечиваться условия симметричности скоростей течения жидкости через трубу преобразователя. Если первое условие вы­ полняется посредством увеличения размеров преобразователя, то второе приводит к необходимости иметь значительной длины пря­ мой участок трубопровода между источником возмущающего воз­ действия (клапаном, задвижкой, заслонкой и т. п.) и преобразова­ телем, что затрудняет монтаж и эксплуатацию.

Распределение электрических потенциалов в плоскости элект­ родов, перпендикулярной направлению течения жидкости и на­ правлению магнитного поля, даже при однородном магнитном поле не является однородным, так как скорости потока жидкости по сечению трубы не одинаковы, особенно при отсутствии прямых участков перед преобразователем. При установке заслонки перед электродами на расстоянии, равном трем диаметрам трубопровода, погрешность измерения расхода, в зависимости от поля скоростей, теоретически может составлять от —30 до +30%. В действитель­ ности погрешность измерения не достигает такого значения, но все же является значительной. Значение погрешности измерения опре­ деляется направлением струй жидкости, отбрасываемых поверх­ ностью заслонки, и изменяется при перемещении заслонки в новое положение.

Сведение указанных погрешностей к минимуму достигается в электромагнитных расходомерах с неоднородным магнитным по­ лем, у которых размеры магнитной индукции и скорости потока в различных точках трубы расходомера характеризуются однознач­ ными зависимостями. Возникающие при возмущениях потока по­

100

шенные в 4—5 раз размеры по сравнению с размерами расходо­ меров с однородным магнитным полем; возможность применения их для ^измерения больших расходов; равномерность шкалы пока­ зывающего прибора во всем диапазоне измерений, что позволяет использовать ее начиная от нуля; высокая чувствительность; отсут­ ствие каких-либо устройств в трубе преобразователя, препятствую­ щих прохождению жидкости и'вызывающих потерю давления; коррозиоустойчивость; независимость результатов измерения от плот­ ности, вязкости, температуры и типа электропроводной жидкости; независимость, показаний от характера потока и статических дав­ лений в трубопроводе; возможность использования в автоматизи­ рованных системах управления производством для определения расхода волокнистых материалов на изготовление бумаги и т. д.

К достоинствам электромагнитных расходомеров с о д н о р о д ­ ным м а г н и т н ы м п о л е м относятся следующие: равномер­ ность шкалы показывающего прибора; высокая чувствительность; отсутствие потери давления в трубопроводе от установки преобра­ зователя; независимость результатов измерения от плотности, вяз­ кости, температуры и типа электропроводной жидкости; коррозиоустойчивость; возможность компенсации погрешности, вносимой емкостью кабеля, что позволяет относить показывающий прибор от преобразователя на расстояние до 300 м и т. д.

Основная погрешность измерений электромагнитными расходо­ мерами не превышает ± 1,5 % от верхнего предела показаний.

Область и особенности применения расходомеров в целлюлоз­ но-бумажной промышленности. В целлюлозно-бумажной промыш­ ленности затрачивается огромное количество электроэнергии на непрерывную перекачку больших объемов воды, а также целлюлоз­ ной, бумажной и картонной масс и других веществ. При этом ча­ сто расходы перекачиваемых жидких веществ превышают нормы из-за снижения концентрации, т. е. бесцельно тратится электро­ энергия. Если же концентрация масс повышается, то возрастает расход не только электроэнергии, но и целлюлозы и древесины. Поэтому крайне важным с экономической точки зрения является учет и регулирование расхода воды, целлюлозной массы и других веществ. Не менее важны учет и регулирование расхода пара, по­ требляемого в больших количествах в целлюлозно-бумажном про­ изводстве, особенно на варку целлюлозы и сушку бумажного, цел­ люлозного или картонного полотна.

Для этих целей чаще всего применяются расходомеры пере­ менного перепада, которые надежно работают на водяных и паро­ вых магистралях и часто отказывают в работе при измерении рас­ хода волокнистой массы. Последнее связано с затруднениями в предохранении первичных преобразователей (диафрагм, сопел и сопел Вентури) от забивания волокнистыми материалами и износа. Кроме того, эти устройства оказывают сопротивление проходя­ щему потоку, на преодоление которого непроизводительно затра­ чивается электроэнергия, подаваемая на электроприводы насосов. Показания этих расходомеров зависят от плотности и температуры

101

жидкости, от характера потока и других факторов. Начало шкалы приборов (до 20—30%) обычно не используется вследствие незна­ чительности перепадов при малых расходах и недостаточной точ­ ности показаний в этом диапазоне.

Использование электромагнитных расходомеров обеспечивает лучшие точностные и эксплуатационные характеристики, поскольку величина индуктируемой э.д. с. не зависит от характера и типа жидкости (если она электропроводна), ее температуры, плотности и т. д. Первичные преобразователи электромагнитных расходоме­ ров не оказывают сопротивления проходящему потоку, при соот­

массы.

Расходомеры постоянного перепада (ротаметры) широко при­ меняются для измерения и регулирования расходов двуокиси хлора, гипохлорита, хлорной воды и других корродирующих рас­ творов. Детали этих ротаметров, контактирующие с измеряемой средой, изготовляются из титанового сплава, коррозионностойкого к указанным жидкостям.

Область и особенности применения расходомеров в лесохимичес­ кой и гидролизной промышленности. Технологические объемные или массовые расходы жидкостей или газов в лесохимической и гидролизной промышленности невелики по своим значениям и по­ этому измерение расходов производится в основном ротаметрами. Для контроля расхода по месту установки применяются стеклян­ ные ротаметры, а для дистанционного контроля и автоматического управления — металлические ротаметры с пневматическими пере­ дающими преобразователями.

Электромагнитные расходомеры, хотя они и имеют хорошие эксплуатационные характеристики, в лесохимической и гидролиз­ ной промышленности не применяются. Это вызвано тем, что многие лесохимические и гидролизные предприятия относятся к взрыво­ опасным и поэтому оснащаются средствами автоматизации с пнев­ матическими преобразователями, каналами связи и контрольно­ измерительными приборами, действующими сжатым воздухом. Внедрение наряду с этими системами электромагнитных расходо­ меров значительно усложнит эксплуатацию средств автоматизации, что нецелесообразно.

Расходомеры переменного перепада в лесохимической и гидро­ лизной промышленности применяются для учета и регулирования расхода воды, пара и воздуха.

Область и особенности применения расходомеров в производстве древесных плит и пластиков. Для производства древесностружеч­ ных плит расходуется значительное количество тепла. Теплоно­ сителями, например,’ являются перегретая вода или пар. На вы­ работку древесноволокнистых плит затрачивается значительное количество воды, которая, например, при мокром способе производ­ ства используется для придания древесной массе необходимой кон­ центрации. Так же как и в целлюлозно-бумажной промышленно­

102