Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

Электролитические влагомеры работают по принципу зависи­мости электрических свойств чувствительного элемента от влаж­ности окружающего газа. Такие преобразователи по конструк­тивному выполнению подразделяют на подогреваемые и неподо- греваемые. Первые получили наибольшее распространение.

Принцип действия электролитического подогреваемого пре­образователя основан на измерении температуры гигрометриче- ского равновесия. В этом преобразователе (рис. 91) используют свойство гигроскопичности хлористого лития. На запаянную с одного конца кварцевую трубку 1 наносят слой стеклоткани 2, пропитанный хлористым литием. Поверх стеклоткани наматы­вают две не соединяющиеся друг с другом проволоки 3 из благо­родных металлов, выполняющих роль электродов. На электроды подается переменный ток. Во внутрь кварцевой трубки помещают термометр сопротивления 4. При соприкосновении газа, содержа­щего водяные пары с хлористым литием, последний увлажняется, образуя электролит. Так как на электроды подается напряжение, то через электролит потечет ток, который приведет к разогреву преобразователя и постепенному испарению влаги. Процесс ис­парения будет сопровождаться охлаждением преобразователя. Спустя некоторое время между процессом насыщения парами газа и Испарением влаги» наступит равновесие. Температура рав­новесия является мерой, Влажности газа, так как по ее значению может быть определена точка роср. Этот преобразователь позво­ляет осуществлять автоматический контроль точки росы в про­цессе изготовления и подачи контролируемых атмосфер в рабочее пространство нагревательных печей.

Измерители запыленности осуществляют контроль запылен­ности воздушной среды й техйологических газов, а также кон­троль концентрации аэрозольных частиц.

Промышленность выпускает анализаторы запыленности типа АЗ. Они предназначены для определения запыленности воздуха и технологических газов, проверки эффективности работы техноло­гических воздушных и газовых фильтров, определения концентра­ции аэрозоля в воздухе/ нахождения источника запыленности аэрозольными частицами.

Прибор представляет собой фотоэлектрический счетчик аэро­зольных частиц с пределами измерения концентрации пыли от 1 до 300 ООО частиц в литре. В приборе имеется переключатель размера регистрируемых; частиц С 0,4 до 10 мкм.

Принцип работы прибора основан на рассеивании света аэро­зольными частицами. При этом существует количественная за­висимость между размерами частиц и интенсивностью рассеян­ного света. Чувствительным- эле:ментом прибора является оптиче­ский преобразователь (рис. 92). Анализируемая пыль просачи­вается через измерительную полость 10 преобразователя с постоян­ным расходом. Перпендикулярно измерительной плоскости рас­положены источник света 6, два объектива 7 и 9 и диафрагма 8, создающая сфокусированный световой луч. Под прямым углом к нему установлены объектив 5 и диафрагма 4, которые фокуси­руют луч, направленный от источника света 6 к фотоэлектронному усилителю 3. Модулятор светового потока 2, призмы lull слу­жат для контроля и калибрования размеров частиц пыли.

Если в измерительной полости пыли нет, то фототок' в фото­электронном усилителе отсутствует. При попадании пыли в изме­рительную камеру от ее частиц появляется рассеянный свет, и на выходе усилителя образуется электрический сигнал. Длительность сигнала пропорциональна времени пролета частиц через полость, а его амплитуда определяется размерами частиц.

Количество пыли определяется в зависимости от измеряемого предела по электромеханическому счетчику или по шкале показы­вающего прибора, отградуированной в единицах измерения за­пыленности (части на один литр).

В литейных цехах очень важным параметром, сущест­венно определяющим процесс производства отливок, является влажность формовочных материалов, влияющих на качество форм, и влажность шихтовых материалов, определяющих ход процесса плавки в вагранках.

Измерительные приборы, предназначенные для определения влажности, называют влагомерами. Все методы измерения влаж­ности принято подразделять на прямые и косвенные.

При использовании прямых методов осуществляют непосред­ственное разделение исследуемого материала на сухое вещество и влагу.

При лабораторных исследованиях и для контроля автомати­ческих приборов используют весовой (прямой) метод.

Сущность метода состоит в том, что навеску исследуемого материала (формовочной смеси, песка и т. д.) закладывают в ла­бораторную бюксу и, после тщательного взвешивания, устанав­ливают в сушильный шкаф при температуре 103 ... 105 С и су­шат до постоянной массы. После этого высушенный материал по­мещают в эксикатор^ охлаждают в присутствии силикагеля и вторично взвешивают на тех же весах. По результатам взвеши­вания определяют влажность материалов.

Описанный метод обеспечивает высокую точность, но прово­дится в течение длительного отрезка времени (2 ... 3 ч).

В последнее время все большее распространение получают косвенные физические методы измерения влажности сыпучих материалов. Они основаны на преобразовании влажности в какую- либо физическую величину, удобную для измерения или даль­нейшего преобразования с помощью измерительных преобразова­телей. В зависимости от характера измеряемого параметра, кос­венные методы подразделяют на электрические и неэлектриче­ские. В основе электрических методов лежит прямое измерение электрических параметров исследуемого материала. При исполь­зовании неэлектрических методов определяется физическая ве­личина, которая затем преобразуется в электрический сигнал. Среди электрических методов наибольшее распространение полу­чили кондуктометрические и диэлькометрические (емкостные).

Кондуктометрический метод основан на измерении электриче­ского сопротивления материала, которое изменяется в зависимости от влажности материала. При измерении влажности этим методом пробу вещества 1 помещают между плоскими электродами 2 первичного преобразователя (рис. 93). Сила тока, измеряемая прибором 3, будет зависеть от влажности пробы. Резистор Я₀ используется для корректировки нуля прибора. Кондуктометри­ческий метод позволяет определять влажность сыпучих мате­риалов в пределах 2 ... 20 %. Верхний предел ограничен паде­нием чувствительности с ростом влажности, а нижний обуслов-

Рис. 93. Схема кондуктометрического Рис. 94. Схема емкостного влагомера влагомера

і-і с,

Ні—

В измерительной схеме емкостного влагомера (рис. 94), ра­ботающего на принципе определения диэлектрических потерь, емкость конденсаторного преобразователя определяется с помощью резонансного контура, состоящего из индуктивности и пере­менной емкости С_х. Резонанс контура обеспечивается настройкой конденсатора С₀. В качестве индикатора резонанса используют вольтметр 2. Контур отделен от генератора 1 разделительным кон­денсатором С_р. При увеличении влажности испытуемого образца 3 емкость преобразователя изменяется. Для восстановления сим­метрии необходимо изменить емкость конденсатора С₀ так, чтобы суммарная емкость контура стала вновь первоначальной. Изме­нение положения рукоятки конденсатора С₀ является показате­лем влажности.

Недостатком этого метода является зависимость' емкости ма­териала не только от влажности, но и от химического состава. Поэтому емкостные методы контроля влажности используют только со специальными приспособлениями для каждого конкретного материала.

Среди неэлектрических методов контроля влажности сыпучих материалов из-за ряда преимуществ большое распространение получили радиоизотопные. К числу этих преимуществ относятся простота монтажа и малая подверженность влиянию окружающей среды. В основу действия измерительной системы такого влаго­мера положена непрерывная регистрация потока медленных ней­тронов, которые образуются в результате облучения исследуе­мого материала быстрыми нейтронами. Замедление нейтронов осуществляется содержащимся в материале водородом.

4. КОНТРОЛЬ, ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

В литейных цехах качество формовочных и стержневых смесей во многом зависит от количественного состава применяе­мых для их изготовления формовочных растворов, плотность ко­

Рис 95. Плотномер с плавающим ^бУ^йком

торых является косвенным пока­зателем состава. В этой связи на участках приготовления глини­стой суспензии и жидкого стекла приходится непрерывно контро­лировать плотность.

Плотностью называют вели­чину, определяемую отношением массы тела к его объему. Единица плотности — килограмм на куби­ческий метр (кг/м⁸). Приборы для измерения плотности жидкости Называют плотномерами. В зави­симости от применяемых методов различают поплавковые, весовые, гидростатические и радиоизотоп-

ные плотномеры.

Принцип действия поплавковых плотномеров основан на ис­пользовании ареометрического метода. Поэтому их иногда назы­вают ареометрами. В качестве чувствительного элемента исполь­зуется плавающий или погруженный в жидкость поплавок.

В работе плотномеров с плавающим поплавком используется зависимость степени погружения поплавка с постоянной массой от плотности контролируемой жидкости. Такой плотномер (рис. 95) состоит из емкости 3, в которой непрерывно протекает жидкость. В жидкости плавает металлический полый поплавок 2, жестко связанный с мапштопроводом 1 индукционного преобразо­вателя. Глубина погружения поплавка зависит от плотности жидкости. При движении поплавка вверх, или вниз меняется по­ложение магнитолровода Г, что приводит к изменению индуктив­ного сопротивления преобразователя, измеряемого вторичным прибором.

Действие весового плотномера основано на взвешивании по­плавка, заполненного эталонной жидкостью и погруженного в контролируемую жидкость, или на взвешивании отрезка трубо­провода, по которому протекает контролируемая жидкость.

Гидростатические (пьезометрические) плотномеры работают по принципу измерения зависимости потерь давления воздуха, продуваемого через жидкость, от ее плотности.

Рис. 96. Измеритель плотности типа КМ

трический сигнал, который подается на вторичный или самопи­шущий прибор.

Метод измерения плотности радиоизотопных плотномеров ос­нован на измерении интенсивности у-излучения после прохожде­ния его через контролируемую среду. Необходимая чувствитель­ность радиоизотопного метода обеспечивается выбором подходя­щего источника излучения радиоактивного изотопа. В качестве приемников используются счетчики (иногда ионизирован­ные камеры).

Б. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ КОНТРОЛЕ

СПЕЦИАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ

К числу мероприятий по технике безопасности приборов для измерения состава газа относятся следующие.

Необходимо осуществлять постоянный контроль за герметич­ностью соединительных линий, исключающий скопление газа в месте установки газоанализатора. Линии поступления и сброса газа должны‘иметь продувочные краны.

Сброс газа после прохождения измерительной системы должен производиться только в вытяжные коммуникации с принуди­тельной вентиляцией.

Мероприятиями безопасности приборов для измерения влаж­ности сыпучих материалов и плотности жидкости является обес­печение установки приборов в хорошо доступных местах. Все приборы, питаемые электроэнергией, должны быть тщательно заземлены и иметь плавкие предохранители, точно рассчитанные на допустимое значение рабочего тока.

Радиоактивные приборы необходимо эксплуатировать только согласно рабочей инструкции.

Контрольные вопросы а задания

1. Расскажите о классификации приборов, предназначенных для анализа

газа.

2. На каком методе основана работа ручного газоанализатора?

3. Как осуществляютси анализ газа и определение содержания CO_s, O_s и СО в дымовых газах?

4. На каком принципе основана работа магнитного газоанализатора?

5. На каком принципе основана работа оптического газоанализатора?

6. Каким образом осуществляются отбор и подготовка газовой пробы?

7. Как определяется влажность газа?

8. Каким образом определяется запыленность воздуха?

9. Расскажите о методах определения влажности сыпучих материалов.

10. Расскажите о методах контроля плотности жидкости.

РАЗДЕЛ Ш