4 Автоматичний контроль рівня Рівень icon

4 Автоматичний контроль рівня Рівень




Назва4 Автоматичний контроль рівня Рівень
Дата16.07.2012
Розмір128 Kb.
ТипДокументи

4.4. Автоматичний контроль рівня


Рівень є показником, що характеризує матеріальний баланс між притоком рідини в апарат і відтоком з нього. Залежно від характеру роботи рівнеміри розділяють на вимірювачі й сигналізатори. За принципом дії рівнеміри поділяють на поплавкові, ємкісні, гідростатичні та ін. Контроль рівня проводять з метою обліку наявності й витрати рідини, попередження переповнення ємкості апаратів, резервуарів тощо, сигналізації відхилення рівня від заданого значення та ін.

Дія поплавкових рівнемірів заснована на законі Архімеда. Існують два типи поплавкових перетворювачів. У рівнемірів першого типу використовують поплавок, що плаває на поверхні рідини і має постійну глибину занурення. Переміщенням (вгору або вниз) поплавка вимірюється рівень рідини. У рівнемірів другого типу вимірюють виштовхуючу силу, що діє на поплавок, глибина занурення котрого змінюється залежно від рівня рідини. Переміщення поплавка передається на перетворювач для перетворення переміщення у вихідний сигнал.

Принцип дії гідростатичних рівнемірів заснований на вимірюванні тиску (Pст.), що створює стовпчик рідини:

, (4.28)

де ? – густина рідини;

g – прискорення вільного падіння;

Н – висота стовпчика рідини.

Якщо цей тиск підключити, наприклад, до “плюсового” входу диференційного манометра, а “мінусовий” його вихід з’єднати з атмосферою, то різниця (перепад) цих тисків буде пропорційна рівню рідини. Такий принцип дії застосовано у відбірних пристроях гідростатичного тиску типу ВПТГ, які є первинними перетворювачами (ПП) сигналів, що пропорційні вимірюваному рівню рідини. Сигнали від цих ПП надсилають на передавальні перетворювачі (ПрП) сигналів типу КВАНТ ДГ.15 (вимірювальні тензорезисторні перетворювачі сигналів перепаду тиску з уніфікованими вихідними сигналами постійного струму 4 – 20 мА, див. підрозділ 4.2), а далі на вторинні прилади (ВП) – типу А-542. На ФСА ТП при адресному методі її розробки гідростатичні рівнеміри умовно показують у такому вигляді (рис. 4.21):




Рис.4.21


1 – резервуар;

ПП – поз. 8.1 – відбірний пристрій гідростатичного тиску типу ВПТГ;

ПрП – поз. 8.2 – вимірювальний тензорезисторний перетворювач сигналів гідростатичного тиску з уніфікованим вихідним сигналом постійного струму 4 – 20 мА, типу КВАНТ ДГ.15;

ВП – поз. 8.3 – автоматичний показуючий самозаписуючий сигналізуючий прилад типу А-542 (сигналізація верхнього максимального значення рівня) (Н), горить сигнальна лампочка (HL1).

^ Ємкісні рівнеміри використовують для вимірювання рівня рідини та сигналізації виходу його за межі, передбачені технологічним регламентом. Принцип їх дії заснований на перетворенні величини рівня рідини (Н) в електричну ємкість (С) металічного електрода, що є первинним перетворювачем сигналів, тобто С = f(Н). У цьому разі апарат (резервуар) повинен бути металічним, тоді він разом з електродом утворює циліндричний конденсатор, ємкість якого зменшується пропорційно зниженню величини рівня рідини, яка знаходиться в резервуарі. Величина зміни ємкості перетворюється спеціальними схемами керування у показання приладу. У випадку використання ємкісних рівнемірів для сигналізації досягнення рівня в апараті заданої величини, металічні електроди встановлюють на відповідних рівнях (рис. 4.22)





Рис. 4.22


При зниженні рівня рідини до значення Hmin, металічний електрод 1 не має контакту з рідиною, тому відповідний сигнал надходить до спеціальної схеми, що видає сигнали на сигналізацію і автоматичний пуск електродвигуна насоса, який подає рідину в резервуар. При підвищенні рівня рідини до значення Hmax , навпаки, з’являється контакт металічного електрода 4 з рідиною, а тому інший сигнал надходить до спеціальної схеми керування, яка видає сигнали на сигналізацію і автоматичну зупинку електродвигуна насоса, що подавав рідину в резервуар. Електроди 2 і 3 використовують для реалізації інших задач. Такий принцип дії має ємкісний промисловий електронний регулятор-сигналізатор рівня типу ЕРСР-2. На ФСА ТП при адресному методі її розробки ЕРСР-2 умовно показують у вигляді (рис. 4.23):





Рис.4.23

поз. 5.1. та 5.2 – первинні перетворювачі сигналів – металічні електроди;

поз. 5.3 – спеціальна схема керування ЕРСР-2 для автоматичного пуску /зупинки електродвигуна насоса подачі рідини за допомогою магнітоелектричного пускача (поз 5.4) і сигналізації верхнього (HL1) і нижнього (HL2) значень рівня рідини.


^ 4.5. Автоматичний контроль концентрації,

густини і в’язкості


Концентрація розчину характеризує вміст розчиненої в ньому речовини. Концентрація буває молярна, моляльна, масова, масова частка, об’ємна частка та ін. Для визначення концентрації розчинів використовують рефлектометри, кондуктометри, поляриметри та ін. Рефлектометричний метод полягає у визначенні концентрації розчинів вимірюванням величини показника заломлення світла при переході його з одного середовища в інше, яке відрізняється оптичною густиною. Принцип дії кондуктометричного концентратоміра полягає у вимірюванні електропровідності, що залежить від концентрації розчинів. Автоматичні поляриметри застосовують для розчинів, що містять у собі оптично активні речовини, тому кут обертання площини поляризації поляризованого світла пропорційний його концентрації. Кислі й лужні розчини виражають через показник ступеня концентрації іонів водню – логарифм їх концентрації, взятий із зворотним знаком, і позначають через pH:


. (4.29)

Величина рН визначається шляхом вимірювання різниці потенціалів між вимірювальним електродом і електродом порівняння, занурених у розчин, що аналізується. В автоматичних рН-метрах для вимірювання електрорушійної сили використовують автоматичні потенціометри.

Газоаналізатори розділяють на термокондуктометричні, хімічні, магнітні та ін. Принцип дії термокондуктометричного газоаналізатора заснований на різниці теплопровідності окремих компонентів газової суміші й повітря. У хімічних газоаналізаторах одна частина суміші поглинається будь-якою речовиною, що утворює хімічну сполуку з контрольним компонентом, а вміст компонента, що визначається, знаходять за різницею об’ємів контрольної суміші до і після поглинання. Магнітні газоаналізатоори служать для вимірювання вмісту кисню в газовій суміші за рахунок його магнітної сприйнятливості, тобто кисень притягується магнітом при пропусканні газової суміші через поле постійного магніту.

^ Густина – це відношення маси тіла до його об’єму, прилади для її вимірювання називають густиномірами. Найпоширеніші – поплавкові, гідростатичні, радіоізотопні та ін. густиноміри. Принцип дії поплавкових густиномірів заснований на законі Архімеда, їх застосовують для вимірювання густинно-однорідних рідин. Вони бувають з плаваючим або повністю зануреним поплавком. У перших мірою густини служить глибина занурення поплавка, у других – виштовхуюча сила, пропорційна густині рідини. Гідростатичні густиноміри (як і аналогічні рівнеміри) основані на вимірюванні густини рідини за рівнянням (див. 4.28)

,

з якого випливає, що при Н = const величина тиску стовпчика рідини Рст. пропорційна густині рідини ?. Принцип дії радіоізотопних густиномірів заснований на визначенні зміни інтенсивності потоку ?- променів після проходження через вимірюване середовище.

В’язкість – властивість рідини, що характеризує її опір сповзанню або зсуву. Розрізняють динамічну й кінематичну в’язкість. Динамічна в’язкість – це величина, що дорівнює відношенню сили внутрішнього тертя, яке діє на поверхню шару рідини, до його площі. Кінематичною в’язкістю називають відношення динамічної в’язкості рідини до її густини. В’язкість вимірюють віскозиметрами, які залежно від принципу дії розподіляють на капілярні, ротаційні, вібраційні та ін.

Прилади, які використовують для автоматичного контролю концентрації, вологості, густини і в’язкості, є первинними перетворювачами сигналів (ПП), тому на ФСА ТП їх умовно позначають у вигляді (підрозділ 2.2), (рис.4.24):



QE



- первиний перетворювач сигналів для вимірювання концентрації (складу)


VE



- первиний перетворювач сигналів для вимірювання в’язкості


DE



- первиний перетворювач сигналів для вимірювання густини









Рис.4.24


Сигнали після ПП подають на відповідні вторинні прилади (якщо такі є), або на передавальні пертворювачі сигналів (ПрП) типу Ш-703 (див. підрозділ 4.1.) для перетворення їх в уніфіковані сигнали постійного струму 4 – 20 мА. Сигнали від цих ПрП надходять на входи МПК (див. підрозділ 4.7).

Типи деяких первинних перетворювачів (ПП) сигналів для автоматичного контролю параметрів наведено в ДОДАТКУ 1.


^ 4.6. Автоматичні регулятори і виконавчі механізми


Автоматичні регулятори (АР) можна класифікувати за різними ознаками: видом енергії, призначенням, впливом на регулюючий орган, швидкістю зміни керуючих впливів, способом дії тощо.

^ За видом енергії, що використовується для приведення в дію (живлення) регулятора, АР бувають електричними, пневматичними і гідравлічними (див. підрозділ 1.2).

За призначенням розрізняють: АР температури, АР тиску, АР витрати, АР рівня тощо.

За впливом на регулюючий орган АР розподіляють на дві групи: перша – АР прямої (безпосередньої) дії, в яких зусилля, необхідне для переміщення регулюючого органу (РО), створюється енергією керованого параметра (тиском, витратою, рівнем тощо); друга - АР непрямої (побічної) дії, від яких керуючі впливи подають на виконавчий механізм (ВМ), що механічно з’єднаний з РО, для реалізації керуючих впливів.

^ За швидкістю зміни керуючих впливів виділяють АР зі сталою і змінною швидкістю, що вимагає використання відповідних виконавчих механізмів.

За способом дії розрізняють АР двох видів. Перший – АР дискретної дії, які, в свою чергу, розподіляють на релейні й імпульсної дії. Релейні АР залежно від реле, що використовують для реалізації відповідних функцій, бувають дво- або трипозиційними. Імпульсні АР, в свою чергу, бувають одно-, дво- або триімпульсними, при цьому такі керуючі впливи відрізняють за висотою, тривалістю та знаками імпульсів. Другий вид – АР неперервної дії розраховують різницю сигналів від вторинного приладу про поточне значення керованого параметра і від “задатчика” про його задане значення і за цією різницею згідно із зазначеним законом керування неперервно видають керуючий вплив доти, доки різниця не буде дорівнювати нулю або поблизу нього. Математичний опис типових законів керування і відповідних автоматичних регуляторів з їх передаточними функціями, перевагами і недоліками розглянуто в підрозділі 3.8. Оскільки керуючі впливи від АР неперервної дії безпосередньо (для АР прямої дії) або через виконавчий механізм (для АР побічної дії) подають на регулюючий орган (РО), то переміщення останнього відповідає зазначеному закону керування. Для П-регулятора величина переміщення РО пропорційна відхиленню керованого параметра. Ці регулятори застосовують у системах автоматичного керування (САК) об’єктами, що допускають наявність статичної похибки з невеликими запізненнями, середніми ємкостями та малими змінами навантаження – не більше 15% від максимальних витрат речовини. Для І-регулятора при відхиленні керованого параметра від заданого значення РО буде переміщуватися в одному напрямку (в межах робочого ходу) доти, доки керований параметр дорівнюватиме заданому значенню. Ці регулятори застосовують в САК об’єктами, що не мають запізнення. Для реального Д-регулятора переміщення РО пропорційне швидкості зміни вихідної (керованої) величини (при цьому треба мати відповідний ВМ), тому в САК об’єктами, що мають місце у системах ВП та ВВ, ці регулятори не застосовують. Оскільки ПІ-регулятор має одночасно властивості П- та І-регуляторів і підтримує керований параметр на заданому рівні без статичної похибки, тому для цього регулятора переміщення РО спочатку відбувається як у П-регулятора, а потім – як у І-регулятора. ПІ-регулятори застосовують в САК об’єктами з великими запізненнями, будь-якими ємкостями та великими навантаженнями, що повільно змінюються, тобто для об’єктів керування, що мають місце в системах ВП та ВВ, тому ПІ-регулятори в них найбільш вживані.

ПД-регулятор має одночасно властивості П- і Д-регуляторів, тому для цього регулятора переміщення РО спочатку відбувається як у Д-регулятора, а потім – як у П-регулятора. ПД-регулятор застосовують в САК об’єктами, що допускають наявність статичної похибки, але з урахуванням швидкості зміни збурюючого впливу.

ПІД-регулятор - найскладніший з розглянутих, він має одночасно переваги П-, І- та Д-регуляторів, забезпечує астатизм САК, оперативне реагування на появу похибок керованої величини і швидкість їх зміни. ПІД-регулятор застосовують в САК об’єктами, що мають малу ємкість, великі запізнення та навантаження, що швидко й різко змінюються.

У САК об’єктами, що відносять до систем ВП та ВВ, використовують як автоматичні регулятори прямої дії, так і автоматичні регулятори побічної дії, що споживають електричну енергію. У системах ВП та ВВ здебільшого застосовують АР побічної дії загальнопромислового призначення. Донедавна використовували багато типорозмірів таких АР, серед них: РПІБ, РПІК, Р-25, К15, К16, К26, Р-27, що відносились до електронного уніфікованого комплексу “Контур”. Останнім часом більше застосовують АР побічної дії комплексу “Контур-2”, що призначений для побудови локальних САК технологічними процесами в різних галузях промисловості. Комплекс “Контур-2” реалізований за модульним принципом на сучасній мікроелектронній елементній базі й характеризується широкими функціональними можливостями. До складу комплексу входить 14 типорозмірів АР. Для САК об’єктами систем ВП та ВВ більш вживані такі чотири типорозміри АР: РС 29.042, РС 29.0.43, РС 29.1.42, РС 29.1.43. Основні функції, які виконують ці АР: алгебраїчне додавання вхідних сигналів і сигналів від “задатчика”; формування вихідних сигналів для керування виконавчими механізмами згідно з одним із законів керування (П, ПІ, ПІД) або дво- чи трипозиційним; аналого-релейне перетворення з індикацією виходів; динамічне перетворення; світлова індикація виходу; індикація за допомогою стрілки непогодження та положення виконавчого механізму.

Вхідними сигналами цих АР є уніфіковані сигнали постійного струму 4 – 20 мА, а вихідними сигналами можуть бути: 24 В пульсуючої напруги постійного струму, імпульси напруги постійного струму + 10 В або – 10 В, напруга постійного струму 0 – 10 В, зміна стану контактів реле при аналого-релейному перетворенні і зміна стану електронних ключів при сигналізації межі відхилення. Живлення – від мережі змінного струму: напруга 220 В, частота 50 Гц. Споживана потужність 18 В·А.

На ФСА ТП при адресному методі її розробки АР побічної дії умовно позначають разом з вторинними приладами у вигляді (наприклад, для витрати) (рис.4.25):


7

8



Рис.4.25


поз. 6.4 – АР витрати типу РС 29.0.42, на який поступає сигнал від ВП – поз. 6.3 – типу А-542 (слід пам’ятати, що сигнал від “задатчика” на ФСА ТП умовно не показують).

Релейні дво- й трипозиційні АР використовують в САК об’єктами, що мають невеликі запізнення, малозмінні навантаження й допустимі невеликі незатухаючі коливання керованого параметра.

Для реалізації керуючих впливів від АР побічної дії використовують різноманітні виконавчі механізми (ВМ), що механічно з’єднані з відповідними регулюючими органами (РО). Найбільш вживані два типи ВМ, які живлять електричною енергією: багато- й однообертові. Принцип роботи цих ВМ заснований на перетворенні електричного сигналу (керуючого впливу від АР) в оберти вихідного вала ВМ (в однообертових – один оберт вихідного вала ВМ відповідає переміщенню РО від положення “повністю відкрито” до положення “повністю закрито”, а в багатообертових – для цього потрібно багато обертів вихідного вала ВМ).

Багатообертовий ВМ складається з таких основних вузлів: електричного асинхронного двигуна, редуктора, блока сигналізації положення, штуцерного вводу і ручки ручного привода. Їх використовують здебільшого для керування запірними регулюючими органами, зокрема клапанами, вентилями, засувками, шиберами тощо. На валу елетктродвигуна закріплена шестерня, що входить в зачеплення із зубчатою передачею редуктора, який є основним вузлом, до якого приєднують решту вузлів механізму. Для зміни швидкості обертання вихідного валу передбачено блок циліндричних зубчатих передач, а для ручного керування – ручний привод. Серед багатообертових ВМ найбільш вживані два типорозміри: МЕБ-40-95 та МЕБ-100-95 – механізми виконавчі електричні багатообертові, 95 – рік початкового серійного випуску, 40, 100 – відповідно значення номінального крутящого моменту на вихідному валу (Н·м). Окрім цих цифр у технічних даних на ВМ показують час повного обертання вихідного вала – від 25 до 400 с і кількість обертів при цьому вихідного вала – від 10 до 63.

Режим роботи ВМ повторно-короткочасний реверсивний з частотою включення до 320 за годину. Живлення ВМ – напруга змінного струму 220/380 В з частотою 50 Гц. Споживана потужність – до 545 В·А.

Однообертовий ВМ використовують для керування приводами регулюючих органів, зокрема заслінок, кранів тощо. Однообертовий ВМ складається із електромеханічного серводвигуна (трифазний асинхнонний двигун) з електромагнітним гальмом та блоком серводвигунів (БС). Блоки БС мають три типорозміри: БС-1 – має кінцеві й шляхові (шунтові) вимикачі (2 пари) і реостатний прилад для дистанційного показчика положення; БС-2 – має ті ж елементи, що і БС-1, крім того – диференційно-трансформаторний перетворювач зворотнього зв’язку; БС-3 – має ті ж елементи, що і БС-2, але за допомогою диференційно-трансформаторного перетворювача зворотнього зв’язку можна задати люфт ходу його плунжера в межах 20 – 90% кута повороту вихідного вала. Реостатний прилад призначений для роботи з індикатором положення для дистанційної передачі кута повороту вихідного вала в відсотках повного робочого повороту. Диференційно-трансформаторний перетворювач служить для отримання сигналу змінного струму, пропорційного переміщенню вихідного вала однообертового ВМ.

Керуючий вплив від АР одночасно поступає до електродвигуна та електромагнітного гальма однообертового ВМ, при цьому ВМ розгальмовується, а електродвигун приводить в рух його вихідний вал. При відсутності керуючого впливу електродвигун зупиняється, а електромагнітне гальмо загальмовує ВМ. Простота схеми та високі експлуатаційні властивості забезпечили широке застосування однообертових ВМ у системах ВП та ВВ. Серед них найбільш вживаний – типу МЕО-1-95 – механізм виконавчий електричний однообертовий, 95 – рік початкового серійного випуску.

Для автоматичних пуску/зупинки електродвигунів насосів, компресорів, вентиляторів тощо або зміни їх обертів як ВМ застосовують пускач магнітоелектричний типу ПМЕ в комплекті.


^ 4.7. Мікропроцесорний контролер типу РЕМІКОНТ Р-2000

Замість вторинних приладів (ВП) і автоматичних регуляторів (АР) у системах автоматичного керування (САК) все більше застосовують мікропроцесорні контролери (МПК), побудовані на сучасній електронній базі, а тому набагато надійніші за ВП і АР, разом взяті. Серед багатьох МПК, що знайшли застосування для реалізації САК, заслуговує на увагу МПК типу РЕМІКОНТ Р-2000, що є компактним багатоканальним, багатофункціональним, високопродуктивним мікропроцесорним контролером. Його використовують для автоматичного керування параметрами технологічних процесів при значних динамічних межах їх зміни. МПК РЕМІКОНТ Р-2000 ефективно вирішує як відносно прості, так і складні завдання керування, в тому числі у складі автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСК ТП). МПК РЕМІКОНТ Р-2000 призначений для реалізації наступних завдань:




Схожі:

4 Автоматичний контроль рівня Рівень icon4 Автоматичний контроль рівня Рівень
За принципом дії рівнеміри поділяють на поплавкові, ємкісні, гідростатичні та ін. Контроль рівня проводять з метою обліку наявності...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconКонтроль рівня знань з курсу «стратегічне управління»
Органічною складовою навчального процесу є контроль рівня знань. Контроль дозволяє вимірювати І оцінювати здобуті студентом у процесі...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень icon«Автоматичний контроль та прилади виміру параметрів навколишнього середовища»
Напрям підготовки (спеціальність) 070801 «Екологія та охорона навколишнього середовища»
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconІнформаційна картка про інноваційну розробку
Мета розробки. Навчання, тестування та контроль рівня знань студентів через мережу Internet та локальну мережу. Допомога в засвоєнні...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconПрограма фахового вступного випробування для вступників на освітньо-кваліфікаційний рівень «магістр»
Вищу освіту, це освітньо-кваліфікаційний рівень вищої освіти особи, яка на основі освітньо кваліфікаційного рівня бакалавра здобула...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconПрограмафахови Х вступнихвипробуван ь на здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст зі спеціальності 03050701 «Маркетинг»
«Маркетинг» на освітньо-кваліфікаційний рівень «спеціаліст» – визначення рівня підготовленості вступників, які бажають навчатися...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconПрограмафахови Х вступнихвипробуван ь на здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня магістр зі спеціальності 03050701 «Маркетинг»
«Маркетинг» на освітньо-кваліфікаційний рівень «магістр» – визначення рівня підготовленості вступників, які бажають навчатися у Київському...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconПрограмафахови Х вступнихвипробуван ь на здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр за напрямом підготовки 030507 «Маркетинг»
«Маркетинг» на освітньо-кваліфікаційний рівень «бакалавр» – визначення рівня підготовленості вступників, які бажають навчатися у...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconП., Симонов В. А. Об особенностях проверки знаний студентов по общеинженерным дисциплинам с помощью тестов постановка проблемы
Постановка проблемы. Контроль знаний студентов занимает важное место в процессе обучения. Различают предварительный (вводный) контроль,...
4 Автоматичний контроль рівня Рівень iconТематичний план
Контроль початкового рівня знань, вмінь. Загальні питання організації терапевтичної допомоги населенню
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи