Файл: Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов.pdf

и замыкает контакт 1Р4. Кратковременный импульс тока пере­ ходного процесса заставляет сработать и сразу же отпустить реле РЗ. Так как размыкающий контакт 1Р1 продолжает оста­ ваться замкнутым, кратковременное замыкание контакта 1РЗ приводит к появлению тока в обмотке электромагнита Эм1 электрического дифференциала. Якорь магнита совершает одно

ну увеличения отсчета, сигнализируя о перемещении объекта в прямом направлении.

Дальнейшее перемещение объекта слева направо вызывает сначала срабатывание реле Р1 и размыкание контакта 1Р1, а затем срабатывание реле Р4 и размыкание контакта 1Р4. После этого все элементы счетчика принимают исходное положение. При перемещении объекта в обратном направлении счетчик вследствие полной симметричности схемы работает так же, как и в первом случае, с той лишь разницей, что импульс тока по­ дается на электромагнит Эм2, который перемещает указываю­ щую стрелку на одну единицу в сторону уменьшения отсчета, сигнализируя о перемещении объекта в обратном направлении.

Для контроля давления наиболее целесообразно применение емкостных датчиков, так как для большинства методов измере­ ния давления используются упругие элементы (мембраны, сильфоны и т. п.), дающие при деформировании малые перемеще­ ния. При этом упругий элемент может выполнять функции од­ ного из электродов датчика.

Контроль давления приобретает особо важное значение при сварке в контролируемой атмосфере. При изменении давления аргона от 0,01 до 11 кгс/см2 зазор, при котором дуга возбуж­ дается, уменьшается от 10 до 0,3 мм. Напряжение на дуге ра­ стет с повышением давления. Для измерения давлений ниже 1 кгс/см2 целесообразно использовать электрические вакуум­ метры различных типов — радиометрические, магнитоэлектроразрядные, «радиоактивные», теплоэлектрические и др. [1].

При необходимости дистанционного контроля давления, уси­ лия или перемещения можно применять индукционные переда­ чи плунжерного типа, используемые, например в дистанционных манометрах МЭД2306 и МЭД2307 (или МР-Э4), работающих совместно с дифференциально-трансформаторными приборами ЭПИД, ДСР, Д П Р , ДСМ или аналогичными типами потенцио­ метров. Ход плунжера 3—5 мм, точность измерения перемеще­ ний 0,5—1,5% [64, 73]. Для измерения угловых перемещений и дистанционной передачи показаний с точностью до 0,25—1° следует применять сельсины и «вращающиеся» трансформаторы [14, 72].

Для контроля размеров сварного шва или перемещении уз­ лов сварочного аппарата бесконтактным способом можно ис­ пользовать фотоэлектрические устройства, разработанные для

подобных целей в машиностроении [37]. Для получения особо точных результатов измерения следует использовать растровые фотоэлектрические системы [62]. В ряде случаев для контроля толщин и свариваемой заготовки и размеров сварного шва це­ лесообразно применение устройств, основанных на использова­ нии метода радиоактивных изотопов [46].

электродвигатель любого типа, но лучше малогабаритные дви­ гатели и микродвигатели постоянного тока серий ДПМ, ДПР ,

лее широкое применение получают частотозависимые дистанци­ онные устройства — частотные датчики типов ДТЭ, ДТ и ГПИ. Высокую точность измерения можно также получить при ис­ пользовании тахогенераторов трехфазного тока повышенной ча­ стоты (от 300 до 2400 гц) из серии ГИС. Их применение осо­ бенно эффективно в сочетании с цифровыми устройствами.

В тех случаях, когда нагружение вращающегося вала недо­ пустимо, следует использовать бесконтактные методы измерения скорости вращения. Применяя, например, строботахометр, мож­ но не только измерить угловую скорость, но и рассмотреть ме­ ханизм как бы в неподвижном состоянии в любой фазе движе­ ния. Однако строботахометр неработоспособен при малых ско­ ростях, а самое главное — не дает возможности использовать непосредственно результат измерения в системе автоматизации контролируемого процесса и не имеет выхода на регистрирую­ щий прибор. Недостатки эти можно избежать, если использо­ вать какого-либо типа датчик и соответствующее электронное устройство, преобразующее частоту следования импульсов в напряжение. Датчик может быть электромагнитный или емко­ стный, а на валу укрепляется легкий металлический флажокэкран. Однако наилучшим вариантом решения задачи будет та­

на подвижном механизме укреплен легкий флажок из любого светонепроницаемого материала, либо на нем нанесено несколь-

ко полосок белой или черной краской. Использование в усили­ теле такого устройства одного-двух транзисторов или элект­ ронной лампы позволяет получить сигнал, достаточный для ре­ гистрации и дальнейшего использования. Описания простых фотоэлектрических устройств, пригодных для той же цели, мож­ но найти в литературе [37]. Скорость вращения вала электро­ двигателя измеряют и без тахогенератора или тахометра — параметрическим методом. В цепь якоря двигателя включают три резистора, образующие мост, и подбирают их таким обра­ зом, чтобы напряжение на диагонали моста было пропорцио­ нально скорости вращения вала двигателя.

Расход материалов контролируют по скорости их подачи, ли­ бо по уровню заполнения ими некоторой емкости.

Наиболее просты конструктивно и удобны в эксплуатации механические уровнемеры, основанные на механических свойст­ вах контролируемой среды: действие выталкивающей силы на погруженное в среду тело (поплавковые); принцип сообщаю­ щихся сосудов (гидростатические); свойство среды оказывать давление на дно и стенки сосуда (пьезометрические). Механи­ ческие устройства используют в основном для контроля уровня жидкости [61].

Электромеханические уровнемеры, основанные на свойстве материала сопротивляться проникновению в их толщу какоголибо тела, применяют преимущественно для контроля уровня сыпучих и кусковых материалов. Электромеханические уровне­ меры громоздки и конструктивно сложны.

Наиболее компактны и удобны в эксплуатации электриче­ ские уровнемеры (омические, емкостные и индуктивные). Об­ щим для них недостатком является большая зависимость от нестабильности электрических свойств контролируемых матери­ алов, а также ненадежность работы в вязких и липких средах. В омических (кондуктометрических или электроконтактных) приборах использовано свойство электропроводности контроли­ руемого материала и замыкание через него электрической цепи. На этом принципе могут быть осуществлены только сигнализа­ торы, причем электрическое сопротивление материала должно быть не более 20 мом.

На рис. 10,а показана схема сигнализатора, который при лю­ бой неисправности в схеме (замыкании или обрыве) прекраща­ ет заполнение резервуара. Изготовляет его Свердловский опыт­ ный завод УНИХИМ. Его можно использовать для дозировки подачи флюса. В исходном состоянии, пока бункер еще не за­

вает прибор к работе своим контактом в первичной цепи транс­ форматора. При этом во вторичной цепи срабатывает реле по­ стоянного тока Р и своим контактом IP включает магнитный пускатель. По заполнении бункера цепь электродов замыкается

флюсом, шунтирует диод Д с резистором R1, в результате чего во вторичной цепи проходит переменный ток (мимо реле Р — через конденсатор С1), реле отпускает, отключается магнитный пускатель, и подача флюса прекращается. Такой сигнализатор пригоден для контроля материала с проводимостью не ниже 1-10~6 сим. Еще более высокой чувствительностью обладают сигнализаторы с электронными усилителями. Они более при­

Рис. 10. Схемы кондуктометрического (а), индук­ тивного (б) и фотоэлек­ трического (в) уровне меров

годны для контроля заполнения бункера материалами, по своим электропроводным свойствам близкими к диэлектрикам (проводи­

зовать приборы, основанные на диэлектрических, а не на элек­ троизоляционных свойствах материала, т. е- приборы, измеря­ ющие емкость среды.

Емкостные сигнализаторы уровня и уровнемеры применимы для контроля заполнения сосуда (бункера) материалами и не­ электропроводящими (диэлектриками) и электропроводными. Емкостные датчики в этих приборах включаются по мостовой или резонансной схемам. Следует учитывать, что при исполь­

тролируемого вещества, как температура, влажность, состав

и пр. В Институте автоматики и электротермии СО АН СССР

разработаны самокомпенсироваиные уровнемеры; состояние их измерительных схем не зависит от электрических свойств конт­ ролируемых веществ и от длины соединительных кабелей меж­ ду датчиком и прибором.

Индуктивные приборы контроля уровня по схеме несущест­ венно отличаются от емкостных приборов. Принципиальная разница — в датчиках. Расход защитного газа легко контроли­ ровать простым индуктивным датчиком (рис. 10,6). На рота­ метр одевается катушка индуктивного датчика Д на уровне за­ данного значения расхода. Поплавок ротаметра при изменении расхода входит или выходит из катушки, изменяя ее индуктив­ ное сопротивление. Датчик Д включен в мост. Резистором R3 мост балансируется при заданном расходе так, чтобы на выпря­ митель подавалось напряжение не более 1—2 в. Выходное на­ пряжение постоянного тока с моста компенсируется напряже­ нием батареи Е, регулируется резистором R7. Это позволяет при регистрации изменения расхода или уровня установить начало отсчета в любой точке шкалы самопишущего прибора, напри­ мер ЭПП-09, и нейтральное состояние системы сигнализации.

В тех случаях, когда необходимо контролировать расход или уровень веществ без введения внутрь сосуда каких-либо уст­ ройств, следует применять фотоэлектрические и радиоизотоп­ ные уровнемерыПервые из них применимы при возможности пользоваться ротаметром или водомерной трубкой, вторые — когда такой возможности нет.

Простейший фотоэлектрический сигнализатор уровня или

фоторезистор Ф (рис. 10,в). При положении уровня флюса, жид­ кости или поплавка ротаметра выше заданного уровня фототок еще недостаточен для срабатывания поляризованного реле Р1

ного засвечивается фоторезистор, уменьшается его сопротивле­ ние в 20—30 раз и срабатывает реле Р1, которое через проме­ жуточное реле РЗ и магнитный пускатель ПМ включает сигнальную аппаратуру (лампу ЛС и сирену ЗС) и отключает двигатель привода подачи флюса или вентиля подачи газа. Сни­ жение уровня или расхода прекращается. Для того чтобы выход из строя лампы Л не был воспринят при падении уровня или расхода ниже заданного как сохранение его выше установлен­ ной границы, она зашунтирована обмоткой реле аварийной за­ щиты Р2, которое срабатывает только при перегорании лампы Л

итолько в этом случае останавливает электродвигатель.

Воснове действия радиоизотопных уровнемеров лежит эф­ фект поглощения контролируемым веществом радиоактивного