Файл: Бельцов, В. М. Технологическое оборудование отделочных фабрик текстильной промышленности учебник.pdf

способом. Автоматический контроль и регулирование требуется осуществлять при непрерывных способах обработки, при которых движущаяся через ванну ткань или другой текстильный материал уносит часть рабочего раствора. Уносимая часть раствора должна компенсироваться поступлением питающего раствора. При этом в пропиточной ванне наблюдаются три основных типа взаимодей­ ствия текстильного материала с раствором: 1) механический унос раствора без изменения его концентрации; 2) положительная сорбция, когда волокнистый материал в большей степени извлекает раство­ ренные в воде компоненты (краситель, щелочь); 3) отрицательная сорбция, при которой текстильный материал преимущественно по­ глощает растворитель, т. е. воду (пропитка суспензией).

Способ регулирования концентраций выбирается в зависимости от вида рассмотренных взаимодействий. Например, в первом случае поддержание постоянной концентрации раствора можно обеспечить дозированием питающего раствора и поддержанием в ванне опреде­ ленного уровня раствора. Во втором и третьем случаях можно регу­ лировать концентрацию раствора в ванне добавлением питающего раствора соответственно выбранному составу и концентрации.

В условиях красильно-отделочного производства больше всего приходится заниматься регулированием концентраций электроли­ тов — кислот, щелочей, белящих растворов и т. п. Для контроля и регулирования концентраций разбавленных растворов электроли­ тов применяют кондуктометрические датчики, для регулирования концентрированных растворов едкого натра — датчики, измеряющие плотность растворов, для регулирования концентрации растворов перекиси водорода или гипохлорита натрия — газометрические дат­ чики. Регулирование концентраций красителей в ваннах с исполь­ зованием законов цветоведения еще находится в стадии освоения.

Кондуктометрические датчики довольно широко применяются в красильно-отделочном производстве. Их действие основано на за­ висимости удельной электропроводности водного раствора электро­ лита и от его эквивалентной концентрации rj, т. е. х = / (г)), причем эта зависимость близка к линейной только для разбавленных электро­ литов (приблизительно т] <2 1 г-экв/л.). С ростом концентрации элек­ тролитов степень диссоциации молекул уменьшается, подвижность ионов падает и зависимость усложняется. Рабочие растворы всегда содержат примеси других солей, содержание которых не должно выходить за допускаемые пределы. Так как степень диссоциации и подвижность ионов зависят еще и от температуры, необходимо в при­ борах предусматривать устройство для температурной компенсации.

Кондуктометрические концентратометры марок КК состоят из датчика, измерительной схемы, вторичного прибора, которым является электронный уравновешенный мост (ЭМД или ACM), и регулирующего устройства, например пневматического типа 04. Выпускаемые концентратометры отличаются друг от друга типом

датчика и частотой переменного тока, питающего его цепь. Для контроля и регулирования концентрации относительно чистых рас­ творов электролитов применяют низкочастотный концентратометр марки КК-3 с верхним пределом концентрации электролита (H2S04 или NaOH) порядка 22 г/л. Для контроля загрязненных растворов электролитов рекомендуется бесконтактный низкочастотный концен­ тратометр марки КК-9. Особенностью датчика этого прибора является отсутствие непосредственного контакта проводника с раствором, что исключает или уменьшает влияние загрязнений раствора и образования осадков на контактах датчика. Прибор так же, как и предыдущий, построен по мостовой схеме. Он может применяться для контроля и автоматического регулирования концентрации электролитов с удельной электропроводностью 1— 100 См/м при 20° С, что соответствует концентрации растворов серной кислоты и едкого натра в пределах 2—100 г/л и выше. Прибор успешно применяется в производственных условиях, погрешность регулирования не пре­ вышает 1 %.

Для контроля сильно загрязненных растворов рекомендуются высокочастотные кондуктометры КК-7. Эти приборы можно приме­ нять для регулирования концентрации растворов компонентов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях (пере­ кись водорода, гипохлорит натрия и др.). Контроль осуществляется косвенным методом: измеряется концентрация электролита, присут­ ствующего в растворе в количестве, эквивалентном содержанию основного компонента. Однако эти способы распространения не получили.

Автоматический регулятор концентрации перекиси водорода Р К П В

(рис. 142) позволяет непосредственно определять концентрацию оки­ слителя в растворе и регулировать ее. Принцип действия прибора основан на газометрическом методе измерения концентрации. Для этого через устройство 1 автоматически берется точная порция раствора (по объему) перекиси водорода, которая периодически вводится в герметическую реакционную камеру датчика 2 цикли­ ческого действия, где она обрабатывается избытком раствора хром­ пика в серной кислоте. Происходит разложение перекиси водорода с выделением газообразного кислорода, количество которого соот­ ветствует объему взятой порции и концентрации перекиси водорода:

ЗН20 2 + КаСг20 , + 4H2S04—>K2S04+ Cr2 (S04) 3 + 7H20 + 3 0 2.

В реакционной камере создается избыточное давление, пропор­ циональное концентрации перекиси водорода. Оно преобразуется в датчике давления 3 в стандартный пневматический сигнал, который через пневмореле 4 поступает на вторичный самопишущий прибор 5; пройдя пневматический регулятор 6, сигнал поступает через трех­ ходовой электромагнитный клапан 7 на мембрану регулирующего клапана 8. Сжатый воздух ко всем элементам датчика подается по определенной программе командным электроприбором 9 (КЭП-12у)', причем предварительно воздух очищается фильтром 11 и пропу­

скается через редуктор 10. Длительность цикла работы датчика со­ ставляет 160 с. За это время срабатывают все устройства системы регулирования, а порция перекиси водорода заменяется новой. Пределы измерения концентрации перекиси водорода составляют 0— 10 или 0—20 г/л при погрешности 2,5%. Регулятор РКПВ может быть использован и для измерения и регулирования концентраций гипохлорита натрия, если в качестве реагента использовать пере­ кись водорода, которая взаимодействует с гипохлоритом по уравне­

нию

NaOCl + Н 20 2 -> NaCl + Н 20 + 0 2;

Рис. 142. Схема регулятора концентрации перекиси водорода

РКПВ

количество выделяющегося газообразного кислорода соответствует концентрации гипохлорита.

Разработаны и другие типы регуляторов концентрации раство­ ров окислителей, у которых датчики работают по принципу автома­ тического титрования пробы рабочего раствора, а конец реакции фиксируется прибором по скачку окислительно-восстановительного потенциала на инертных платиновых электродах. Рассмотренные способы контроля еще только начинают входить в практику. При­ мерно то'же самое следует сказать о контроле значений рН-раство- ров, который, как и контроль окислительно-восстановительных потенциалов, позволяет улучшить проведение многих процессов беле­ ния и крашения.

Рассмотренные выше регуляторы концентраций не могут быть использованы для контроля концентрированных растворов, например едкого натра при мерсеризации, концентрация которого состав­ ляет 220—300 г/л, так как у таких растворов отсутствует линейная зависимость между концентрацией и его удельной электропровод­ ностью.. Однако для едкого натра при постоянной температуре плот­

лирования концентрации по измерению плотности.

Для контроля растворов едкого натра на мерсеризационных машинах рассмотрим два типа приборов: 1) с датчиками поплавко­ вого типа и 2) с пьезометрическими датчиками. Прибор первого типа был сконструирован на ситценабивной фабрике им. Веры Слуцкой (Ленинград), где применяется успешно более 15 лет. Он отличается простотой конструкции и представляет собой поплавок, погружение

С ж а т ы й Воздух

Рис. 143. Схема регулятора плотности с пьезометрическим датчиком

или всплывание которого зависит от плотности раствора. Поплавок связан с ртутно-стеклянными электродами, замыкание или размы­ кание которых позволяет подавать команду исполнительному ме­ ханизму, обеспечивающему поступление питающего раствора. При­ бор имеет удовлетворительную точность регулирования.

На рис. 143 показана схема регулятора плотности раствора с пьезометрическим датчиком. В ванну машины 1 погружены на разную глубину две пьезометрические трубки 2 и 3, через которые на проход подается сжатый воздух из блока питания 5, причем в трубку 3 непосредственно, а в трубку 2 — через сосуд 4 с эталон­ ной жидкостью, в котором тоже есть пьезометрическая трубка. Уровень эталонной жидкости устанавливается постоянным. Поэтому противодавление столба жидкости h 0 будет постоянным для данной жидкости. Что касается противодавления столба жидкости в рабо­ чей ванне на участке —h 2, то оно зависит от плотности раствора едкого натра, изменение которой отмечается датчиком разности давлений 6 (дифманометром). Это можно представить следующими уравнениями. Давление воздуха, поступающего по трубкам 2 и 3 от блока питания 5 равно Р г = hipg; Р 2 = h 2pg + /г0рэё> где Р — плотность раствора едкого натра; рэ — плотность эталонной жидко­ сти; g — ускорение силы тяжести.

Тогда разность давлений, которую должен отметить прибор, составит

АР = Р г — Р 2 = pg (hj. — fta) — h0Рз£.

Если обозначить соотношения уровней пьезометрических трубок через h0 = a {h1— h2), то

ность раствора едкого натра. Ее изменение будет влиять на вели­ чину разности давлений АР, которую отмечает датчик 6. От него подается команда вторичному показывающему и самопишущему прибору 7, далее пневматическому регулятору 5 и на регулирующий клапан 9 поступает сжатый воздух под давлением Р ВЬ1Х. Меняя состав, а следовательно, плотность эталонной жидкости рэ и вели­

ней жидкостей имеется на автоматизированных химических стан­ циях, а также в ваннах пропиточных и промывных машин. В запар­ ных машинах сапожкового типа тре­ буется регулировать уровень запол­

нения шахты тканью.

Для регулирования уровня воды и неагрессивных рабочих жидкостей находят применение простейшие по­ плавковые регуляторы, а также ре­

На рис. 144 показана схема кондуктометрического (электроконтактного) регулятора уровня РУ-ЗЭ. Регулятор пригоден для работы только с токопроводящими жидкостями и может успешно приме­ няться для контроля уровней жидкости в емкостях химических станций и для регулирования уровней в ваннах плюсовок, красиль­ ных аппаратов, в пропиточных и других машинах. Действие при­

в блок питания и управления 2, который, преобразуя сигнал датчика, подает команду исполнительному механизму, представляющему собой кран на линии питающего раствора с реверсивным двигате­ лем 3_ Средний электрод В устанавливается по заданному уровню