ЗМІСТ
1. Введення
2. Короткий опис технологічного процесу.
3. Опис схеми автоматизації з обгрунтуванням вибору приладів та технічних засобів.
4. Зведена специфікація на обрані прилади.
5. Спеціальне завдання.
6. Використана література.
1. ВСТУП
Управління будь-яким технологічним процесом або об'єктом у формі ручного або автоматичного впливу можливо лише при наявності вимірювальної інформації про окремі параметри, що характеризують процес або стан об'єкта. Параметри ці досить своєрідні. До них відносяться електричні (сила струму, напруга, опір, потужність та інші), механічні (сила, момент сили, швидкість) і технологічні (температура, тиск, витрата, рівень та інші) параметри, а також параметри характеризують властивості і склад речовин ( щільність, в'язкість, електрична провідність, оптичні характеристики, кількість речовини і т.д.). Вимірювання параметрів здійснюється за допомогою найрізноманітніших технічних засобів, що мають нормованими метрологічними властивостями. Технологічні вимірювання і вимірювальні прилади використовуються при управлінні (ручному або автоматичному) багатьма технологічними процесами в різних галузях народного господарства.
Засоби вимірювань відіграють важливу роль при побудові сучасних автоматичних систем регулювання окремих технологічних параметрів і процесів (АСР) і особливо автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУТП), які вимагають подання великої кількості необхідної вимірювальної інформації у формі, зручній для збору, подальшого перетворення, обробки та представлення її, а в ряді випадків для дистанційної передачі у вище нижче стоять рівні ієрархічної структури управління різними виробництвами.
В основі вимірів параметрів і фізичних величин лежать різні фізичні явища і закономірності. Вимірювальні схеми з використанням сучасних досягнень мікроелектронної техніки: мікропроцесорних схем, твердих або напівпровідникових електрохімічних елементів та інші.
2. КОРОТКИЙ ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ
У свеклоперерабативающем відділенні здійснюється вилучення цукру з рослинної сировини. Цукрові буряки, що надходить з мийного відділення, подрібнюють в стружку за допомогою бурякорізок і падають в дифузійний апарат. Тут у процесі взаємодії бурякової стружки з водою, цукор вимивається з стружки і переходить у воду. Отриманий цукровий розчин, званий дифузійним соком, відкачують насосами на подальшу переробку. Обезцукрена стружка, звана жомом, віддаляється з апарату. Віджата з жому вода, називається жомопрессовой водою, повертається в апарат.
У свеклоперерабативающем відділенні крім дифузійного апарату розміщено різне допоміжне обладнання: апарати для підготовки і подачі води, бурякорізки, підігрівачі, збірник дифузійного соку, транспортери та інше. Дифузійні апарати є основним обладнанням, що визначають роботу всього свеклоперерабативающего відділення.
Ефективність роботи дифузійного апарату характеризується вихідними параметрами, до яких відносяться вміст цукру в дифузійному соку й віддаленому й віддаленому з апарату жомом. Характер протікання процесу обессахаріванія, розподілу концентрації цукру в різних тиках апарату і отже, вихідні параметри залежать від багатьох факторів.
До них відносяться: витрата бурякової стружки і води, їх якість і температура, витрата гріє апарату, частота обертання транспортуючих органів, питоме навантаження апаратів, рівень і температура сокостужной суміші і ряд інших, вплив яких важко врахувати.
Для забезпечення найкращих умов протікання процесу вилучення цукру важливе значення має: автоматичне дозування води подається в апарат, автоматичне керування нагрівом сокостужной суміші та інсталяції апарату. Нестача води привід до підвищеного вмісту цукру в жомі, а надлишок - до разжіжженію дифузійного соку. При недогріву циркулюючого соку і сокостужной суміші значний час витрачається на ошпарюванням, а час і швидкість активної дифузії скорочується. При перегріві значно зменшується якість дифузійного соку, не може переміщення стружки і протікання води. Недовантаження або перевантаження апарату стружкою викликає погане змивання стружки соком. Час активної дифузії і продуктивності апарату визначаються тривалість контакту бурякової стружки з соком і умовами її переміщення. У процесі діффузірованія вказані параметри можна побічно виміряти за рівнем сокостружечной суміші і навантаження електродвигунів приводу волів.
На підставі розглянутих особливостей функціонування дифузійних апаратів можна сформулювати основні вимоги до їх автоматизації.
3. ОПИС СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ З ОБГРУНТУВАННЯМ ВИБОРУ ПРИЛАДІВ І ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ
Через автоматичного регулювання концентрації дифузійного соку в похилому дифузійному апараті відстань між тикой вимірювання вихідної величини і тикой введення регулюючого впливу - зміна витрати води становить майже 20 хвилин. У результаті цього час чистового запізнювання визначається часом подоланням водою вказаної відстані, заповненого рухається назустріч їй стружці, досягає 20-ти хвилин, а постійна часу об'єкта з цього каналу перевищує 20 хвилин. Ефективне автоматичне регулювання об'єктів з несприятливими динамічними властивостями можливе лише шляхом побудови багатоконтурних систем регулювання з використанням додаткової оперативної інформації про хід процесу обессахаріванія стружки.
Продуктивність дифузійних апаратів і повнота вилучення цукру з стружки в значній мірі визначаються швидкістю переміщення стружки та її масою, що припадає на одиницю об'єму корпусу, званої питомим навантаженням. Безпосереднє регулювання цих параметрів, тобто швидкості переміщення стружки і питомого навантаження, в даний час не представляється можливим через відсутність вимірювальних приладів, тому для стабілізації приймають непрямі способи. Питому навантаження оцінюють за величиною струму електродвигуна приводів транспортують органів і регулюють шляхом зміни частоти їх обертання або витрати бурякової стружки. Час чистого запізнювання і інерційність похилого дифузійного апарата по каналу регулювання питомого навантаження сумірною з їхніми значеннями в каналі стабілізації концентрації дифузійного соку.
Завдання підтримки температурного режиму ускладнюється великою масою обігрівається сокостружечной суміші. Чисте запізнювання тут становить 10-15 хвилин, а постійна часу до 30 хвилин. На вході об'єкта часто виникають глибокі обурення по витраті стружки.
Розглянемо схему автоматизації ротаційного дифузійного апарату А1-ПДС-20.
Автоматичне регулювання питомого навантаження апарату здійснюються шляхом зміни частоти обертання, а отже, і продуктивності однієї з бурякорізок. Величина питомого навантаження апарату характеризується МОКом електродвигунів хвостових половин транспортують шнеків. Струми електродвигунів вимірюються за допомогою каліброваних пунктів 2б і 2в типу 75 ШС автоматичними потемціометсекціямі, які з достатньою для практики точністю можна представити як об'єкти з зосередженими параметрами. До кожної із секцій підводиться гріючий пар. Температуру сокоструйной суміші регулюють відокремлено в кожній з перших п'яти секцій шляхом впливу на витрату пари, що гріє.
Датчиками температури служать мідні термометри опору 8а, 9а, 10а, 11а і 12а типу ТСМ-50Н. Вторинні прилади - автоматичні мости 8б, 9б, 10б, 11б та 12б типу КСМ-3 сприймають сигнал про зміну температури у відповідних секціях апарату і перетворять їх за допомогою вбудованих пневматичних пропорційно-інтегральних регулюючих блоків. Під дією вихідних сигналів регулюючих блоків клапани 8д, 9д, 10д, 11д і 12д типу 25430 НЖ змінюють витрату пари, підводиться відповідно до п'ятої, четвертої, третьої, другої та першої секціях. Позіціометри 8г, 9г, 10г, 11г і 12г типу ПР10-100 збільшують швидкодію і визначають статичні характеристики регулюючих клапанів.
Необхідна тривалість контакту бурякової стружки з соком досягається шляхом автоматичної стабілізації рівня соку в головній частині похилого дифузійного апарата. Рівень вимірюється п'єзометричного способом за допомогою діфемонометра 7е типу ДС-П. Пневматичний сигнал, що характеризує рівень соку, надходить від датчика 7е на вторинний прилад 7з типу ПВ10.1Е і статичний регулюючий блок 7і типу ПР 2.8. Застосування пропорційного закону регулювання обумовлено динамічними властивостями об'єкта, який по каналу «витрата соку-рівень» є інтегруючим ланкою. Регулюючий вплив-зміна витрати дифузійного соку, що відбирається з апарату, вводиться за допомогою регулюючого клапана 7я типу 25ч30НЖ, встановленого на трубопроводі відкачування дифузійного соку.
4. ЗВЕДЕНА СПЕЦИФІКАЦІЯ НА ВІДІБРАНІ ПРИЛАДИ
5. СПЕЦІАЛЬНА ЗАВДАННЯ ШИФР: 707-ХТ-97-ВИТРАТА
Для вимірювання витрати та кількості рідини, пари, газу в галузі в основному використовують загальнопромислові прилади.
Лічильники. Це прилади, призначені для кількісного відділення маси або об'єму речовини, що пройшов через лічильник. За принципом дії вони поділяються на об'ємні і швидкісні. У молочно промисловості найбільшого поширення набули об'ємні лічильники, принцип дії яких на те, що вимірюється кількість молока, заповнюючи певний обсяг (вимірювальну камеру), витісняється обертовим робочим органом (шестернями), сполученим з рахунковим механізмом. В залежності, що характеризує роботу об'ємних лічильників описується рівнянням V = nV.
У корпусі лічильника (рис.1) встановлені дві овальні шестерні, що обертаються під тиском рідини, яка надходить до вхідної частину камери. При повороті шестерні відміряних в сердцеобразном просторі обсяг молока витісняється з камери. За один повний оберт
овальних шестерень через лічильник
витісняється чотири об'єму рідини,
рівних обсягом серпоподібного
простору. Одна з шестерень
з'єднана з лічильним механізмом,
а так як частота обертання шестерень
залежить від кількості протікає рідини,
то лічильний пристрій реєструє виміряний кількість.
Витратоміри. Прилади для визначення витрати, тобто вимірюють кількість речовини, що протікає через дане перетин трубопроводу за відомий інтервал часу, який називається витратомірами. З їх допомогою вимірюваний масовий (кг / с) або об'ємний витрата (м 3 / с) рідини чи газу. За принципом дії розрізняють витратоміри змінного перепаду тиску і постійного перепаду тиску.
Витратоміри змінного перепаду тиску. Принцип дії витратомірів заснований на тому, що якщо в трубопроводі, по якому протікає речовина, встановлюють пристрій, що створює місцеве звуження потоку, то внаслідок переходу частини потенційної енергії тиск у кінетичну середню швидкість потоку у звуженому перетині підвищується, в результаті чого статичний тиск в цьому перерізі стає менше статичного тиску перед звуження потоку.
Різниця тисків (перепад тиску) тим більше чим більше витрата речовини. Отже, перепад тиску може служити мірою витрати речовини.
У вимірювальної техніки в якості службовців пристроїв використовують діафрагми і сопла. Найбільш широке застосування знайшла стандартна діафрагма, що представляє собою тонкий диск з отвором круглого перерізу (рис.2).
1. Введення
2. Короткий опис технологічного процесу.
3. Опис схеми автоматизації з обгрунтуванням вибору приладів та технічних засобів.
4. Зведена специфікація на обрані прилади.
5. Спеціальне завдання.
6. Використана література.
1. ВСТУП
Управління будь-яким технологічним процесом або об'єктом у формі ручного або автоматичного впливу можливо лише при наявності вимірювальної інформації про окремі параметри, що характеризують процес або стан об'єкта. Параметри ці досить своєрідні. До них відносяться електричні (сила струму, напруга, опір, потужність та інші), механічні (сила, момент сили, швидкість) і технологічні (температура, тиск, витрата, рівень та інші) параметри, а також параметри характеризують властивості і склад речовин ( щільність, в'язкість, електрична провідність, оптичні характеристики, кількість речовини і т.д.). Вимірювання параметрів здійснюється за допомогою найрізноманітніших технічних засобів, що мають нормованими метрологічними властивостями. Технологічні вимірювання і вимірювальні прилади використовуються при управлінні (ручному або автоматичному) багатьма технологічними процесами в різних галузях народного господарства.
Засоби вимірювань відіграють важливу роль при побудові сучасних автоматичних систем регулювання окремих технологічних параметрів і процесів (АСР) і особливо автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУТП), які вимагають подання великої кількості необхідної вимірювальної інформації у формі, зручній для збору, подальшого перетворення, обробки та представлення її, а в ряді випадків для дистанційної передачі у вище нижче стоять рівні ієрархічної структури управління різними виробництвами.
В основі вимірів параметрів і фізичних величин лежать різні фізичні явища і закономірності. Вимірювальні схеми з використанням сучасних досягнень мікроелектронної техніки: мікропроцесорних схем, твердих або напівпровідникових електрохімічних елементів та інші.
2. КОРОТКИЙ ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ
У свеклоперерабативающем відділенні здійснюється вилучення цукру з рослинної сировини. Цукрові буряки, що надходить з мийного відділення, подрібнюють в стружку за допомогою бурякорізок і падають в дифузійний апарат. Тут у процесі взаємодії бурякової стружки з водою, цукор вимивається з стружки і переходить у воду. Отриманий цукровий розчин, званий дифузійним соком, відкачують насосами на подальшу переробку. Обезцукрена стружка, звана жомом, віддаляється з апарату. Віджата з жому вода, називається жомопрессовой водою, повертається в апарат.
У свеклоперерабативающем відділенні крім дифузійного апарату розміщено різне допоміжне обладнання: апарати для підготовки і подачі води, бурякорізки, підігрівачі, збірник дифузійного соку, транспортери та інше. Дифузійні апарати є основним обладнанням, що визначають роботу всього свеклоперерабативающего відділення.
Ефективність роботи дифузійного апарату характеризується вихідними параметрами, до яких відносяться вміст цукру в дифузійному соку й віддаленому й віддаленому з апарату жомом. Характер протікання процесу обессахаріванія, розподілу концентрації цукру в різних тиках апарату і отже, вихідні параметри залежать від багатьох факторів.
До них відносяться: витрата бурякової стружки і води, їх якість і температура, витрата гріє апарату, частота обертання транспортуючих органів, питоме навантаження апаратів, рівень і температура сокостужной суміші і ряд інших, вплив яких важко врахувати.
Для забезпечення найкращих умов протікання процесу вилучення цукру важливе значення має: автоматичне дозування води подається в апарат, автоматичне керування нагрівом сокостужной суміші та інсталяції апарату. Нестача води привід до підвищеного вмісту цукру в жомі, а надлишок - до разжіжженію дифузійного соку. При недогріву циркулюючого соку і сокостужной суміші значний час витрачається на ошпарюванням, а час і швидкість активної дифузії скорочується. При перегріві значно зменшується якість дифузійного соку, не може переміщення стружки і протікання води. Недовантаження або перевантаження апарату стружкою викликає погане змивання стружки соком. Час активної дифузії і продуктивності апарату визначаються тривалість контакту бурякової стружки з соком і умовами її переміщення. У процесі діффузірованія вказані параметри можна побічно виміряти за рівнем сокостружечной суміші і навантаження електродвигунів приводу волів.
На підставі розглянутих особливостей функціонування дифузійних апаратів можна сформулювати основні вимоги до їх автоматизації.
3. ОПИС СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ З ОБГРУНТУВАННЯМ ВИБОРУ ПРИЛАДІВ І ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ
Через автоматичного регулювання концентрації дифузійного соку в похилому дифузійному апараті відстань між тикой вимірювання вихідної величини і тикой введення регулюючого впливу - зміна витрати води становить майже 20 хвилин. У результаті цього час чистового запізнювання визначається часом подоланням водою вказаної відстані, заповненого рухається назустріч їй стружці, досягає 20-ти хвилин, а постійна часу об'єкта з цього каналу перевищує 20 хвилин. Ефективне автоматичне регулювання об'єктів з несприятливими динамічними властивостями можливе лише шляхом побудови багатоконтурних систем регулювання з використанням додаткової оперативної інформації про хід процесу обессахаріванія стружки.
Продуктивність дифузійних апаратів і повнота вилучення цукру з стружки в значній мірі визначаються швидкістю переміщення стружки та її масою, що припадає на одиницю об'єму корпусу, званої питомим навантаженням. Безпосереднє регулювання цих параметрів, тобто швидкості переміщення стружки і питомого навантаження, в даний час не представляється можливим через відсутність вимірювальних приладів, тому для стабілізації приймають непрямі способи. Питому навантаження оцінюють за величиною струму електродвигуна приводів транспортують органів і регулюють шляхом зміни частоти їх обертання або витрати бурякової стружки. Час чистого запізнювання і інерційність похилого дифузійного апарата по каналу регулювання питомого навантаження сумірною з їхніми значеннями в каналі стабілізації концентрації дифузійного соку.
Завдання підтримки температурного режиму ускладнюється великою масою обігрівається сокостружечной суміші. Чисте запізнювання тут становить 10-15 хвилин, а постійна часу до 30 хвилин. На вході об'єкта часто виникають глибокі обурення по витраті стружки.
Розглянемо схему автоматизації ротаційного дифузійного апарату А1-ПДС-20.
Автоматичне регулювання питомого навантаження апарату здійснюються шляхом зміни частоти обертання, а отже, і продуктивності однієї з бурякорізок. Величина питомого навантаження апарату характеризується МОКом електродвигунів хвостових половин транспортують шнеків. Струми електродвигунів вимірюються за допомогою каліброваних пунктів 2б і 2в типу 75 ШС автоматичними потемціометсекціямі, які з достатньою для практики точністю можна представити як об'єкти з зосередженими параметрами. До кожної із секцій підводиться гріючий пар. Температуру сокоструйной суміші регулюють відокремлено в кожній з перших п'яти секцій шляхом впливу на витрату пари, що гріє.
Датчиками температури служать мідні термометри опору 8а, 9а, 10а, 11а і 12а типу ТСМ-50Н. Вторинні прилади - автоматичні мости 8б, 9б, 10б, 11б та 12б типу КСМ-3 сприймають сигнал про зміну температури у відповідних секціях апарату і перетворять їх за допомогою вбудованих пневматичних пропорційно-інтегральних регулюючих блоків. Під дією вихідних сигналів регулюючих блоків клапани 8д, 9д, 10д, 11д і 12д типу 25430 НЖ змінюють витрату пари, підводиться відповідно до п'ятої, четвертої, третьої, другої та першої секціях. Позіціометри 8г, 9г, 10г, 11г і 12г типу ПР10-100 збільшують швидкодію і визначають статичні характеристики регулюючих клапанів.
Необхідна тривалість контакту бурякової стружки з соком досягається шляхом автоматичної стабілізації рівня соку в головній частині похилого дифузійного апарата. Рівень вимірюється п'єзометричного способом за допомогою діфемонометра 7е типу ДС-П. Пневматичний сигнал, що характеризує рівень соку, надходить від датчика 7е на вторинний прилад 7з типу ПВ10.1Е і статичний регулюючий блок 7і типу ПР 2.8. Застосування пропорційного закону регулювання обумовлено динамічними властивостями об'єкта, який по каналу «витрата соку-рівень» є інтегруючим ланкою. Регулюючий вплив-зміна витрати дифузійного соку, що відбирається з апарату, вводиться за допомогою регулюючого клапана 7я типу 25ч30НЖ, встановленого на трубопроводі відкачування дифузійного соку.
4. ЗВЕДЕНА СПЕЦИФІКАЦІЯ НА ВІДІБРАНІ ПРИЛАДИ
| Примітка | |||||||||||||||||||
| Кількість | 5 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 5 | 10 | 1 | 2 | 5 |
| Тип приладу | ТСМ-5071 | КСМ2-002 | ДМ-23753 | КСД-2-040 | ДЕ-2 | ЕРСУ-2 | 75 ШС | КСП-3 | РПУ-У-28 | 5РІМ | ПР 3.34 | ПР 2.8 | ПМТ | Ш69002 | ПА-400 | ПКЄ-222-2 | 3ВП-220 | ПКЄ-121-1 | АС-220 |
| Найменування і характеристика приладу | Мідний термоперетворювач опору. Градуювання шкали - 23 Межа вимірювань - 50ч +150 0 С | Врівноважений, малогабаритний показує самописний міст. Клас точності по запису - 1,0% | Діфемонометр. Похибка + -1,5% | Урівноважений малогабаритний міст. Клас точності + -1,0% | Датчик рівня. Статичний тиск - 25МПа | Сигналізатор рівня кондуктометричний. Похибка + -1,5 хв. Від моменту спрацьовування | Калібрований пункт | Автоматичний потенціометр. Клас точності + -1,5% | Регулюючий прилад. Точність регулювання + -1,5% | Індукційний витратомір | Регулюючий блок | Регулюючий прилад. Точність регулювання + -1,5% | Перемикач | Логометра. Похибка + -2,5% | Магнітний пускач з захистом від перевантажень ТРН-10 | Кнопковий пост управління двухштріховний I = 5А, U = 220В | Дзвінок гучного бою U = 220В | Одноштіфтовий кнопковий пост управління I = 5А | Сигнальна арматура з лампою РНЦ-220-10 |
| Місце установки | За місцем | На щиті | За місцем | На щиті | За місцем | На щиті | За місцем | На щиті | - / / - | За місцем | На щиті | На щиті | - / / - | - / / - | За місцем | На щиті | У залі | На щиті | На щиті |
| Регульований або контрольований параметр | Температура | Температура | Витрата | - / / - | Рівень | Рівень | Витрата | - / / - | Витрата | Витрата | - / / - | Рівень | Температура | - / / - | Управління | Управління | Сигнал перед пуском | - / / - | Сигналізація |
| Позиція | 16а, 17а, 18а, 19а, 20а | 8б, 9б, 10б, 11б, 12б | 27а | 27б | 7е | 7з | 2б, 3в | 2б, 2е | 2З | 3а, 4а | 3б, 4б | 7з, 7і | 35а | 35б | 2ва +32 а | 2Вб, в +32 бв | 3ба | 3Бв, 36Бв | 2Вг-32г |
5. СПЕЦІАЛЬНА ЗАВДАННЯ ШИФР: 707-ХТ-97-ВИТРАТА
Для вимірювання витрати та кількості рідини, пари, газу в галузі в основному використовують загальнопромислові прилади.
Лічильники. Це прилади, призначені для кількісного відділення маси або об'єму речовини, що пройшов через лічильник. За принципом дії вони поділяються на об'ємні і швидкісні. У молочно промисловості найбільшого поширення набули об'ємні лічильники, принцип дії яких на те, що вимірюється кількість молока, заповнюючи певний обсяг (вимірювальну камеру), витісняється обертовим робочим органом (шестернями), сполученим з рахунковим механізмом. В залежності, що характеризує роботу об'ємних лічильників описується рівнянням V = nV.
овальних шестерень через лічильник
витісняється чотири об'єму рідини,
простору. Одна з шестерень
з'єднана з лічильним механізмом,
а так як частота обертання шестерень
залежить від кількості протікає рідини,
то лічильний пристрій реєструє виміряний кількість.
Витратоміри. Прилади для визначення витрати, тобто вимірюють кількість речовини, що протікає через дане перетин трубопроводу за відомий інтервал часу, який називається витратомірами. З їх допомогою вимірюваний масовий (кг / с) або об'ємний витрата (м 3 / с) рідини чи газу. За принципом дії розрізняють витратоміри змінного перепаду тиску і постійного перепаду тиску.
Витратоміри змінного перепаду тиску. Принцип дії витратомірів заснований на тому, що якщо в трубопроводі, по якому протікає речовина, встановлюють пристрій, що створює місцеве звуження потоку, то внаслідок переходу частини потенційної енергії тиск у кінетичну середню швидкість потоку у звуженому перетині підвищується, в результаті чого статичний тиск в цьому перерізі стає менше статичного тиску перед звуження потоку.
Різниця тисків (перепад тиску) тим більше чим більше витрата речовини. Отже, перепад тиску може служити мірою витрати речовини.
У вимірювальної техніки в якості службовців пристроїв використовують діафрагми і сопла. Найбільш широке застосування знайшла стандартна діафрагма, що представляє собою тонкий диск з отвором круглого перерізу (рис.2).
При протіканні рідини по трубопроводу звуження потоку починається з діафрагмі, а на деякій відстані після неї дією сил інерції перетин потоку стає мінімальним. Далі потік поступово розширюється до повного перерізу трубопроводу. Перед діафрагмою і після неї утворюються зони завихрення, на які витрачається частина енергії, внаслідок чого спостерігається втрата тиску.
Розглянемо потік рідини, що проходить через діафрагму. Виділимо два перетину (рис.3): перетин 1-1, в якому відсутній вплив звужуючого пристрою на характер потоку і перетин II-II, в якому спостерігається стиснення струменя.
Залежність між витратою рідини і перепадом тиску можна встановити, користуючись рівнянням Бернуллі і рівнянням нерозривності струменя. Для двох перерізів потоку Iі II горизонтального трубопроводу за умови, що тертя відсутнє, рівняння має наступний вигляд:
P 1 1 / P 1 + V 1 2 / 2 = P 2 1 / P 2 + V 2 2 / 2; P 1 V 1 S 1 = P 2 V 2 S 2
Щільність рідини, що проходить через пристрій звуження потоку, практично можна вважати незмінним (Р 1 = Р 2 = Р), отже,
P 1 1-P 2 = P / 2 (V 2 2-V 1 2) і V 1 S 1 = V 2 S 2
Найбільшого поширення в галузі отримала стандартна діафрагма.
Стандартна діафрагма може застосовується для вимірювання витрати в трубопроводах діаметром понад 50 мм за умови, що відносна площа звужуючого пристрою лежить в інтервалі 0,05 <= m <= 0,7.
Звужуючі пристрої застосовують у комплекті з диференціальними манометрами. Їх з'єднують за допомогою двох трубок, внутрішні діаметри яких становить не менше 8мм. Внутрішній діаметр трубок, що з'єднують кільцеві камери або окремі отвори звужуючого пристрою з зрівняльними або розділовими судинами; повинна бути не менше 12 мм.
зміни прохідного перерізу (відстань
між поплавцем і внутрішньою стінкою
конічної трубки) різниця тисків
на поплавок (перепад тисків) у момент
рівноваги залишається величиною постійною.
Таким чином, положення поплавця щодо
шкали ротаметра є мірою витрати. При
вертикальному переміщенні поплавця момент рівноваги настає тоді, коли сили, що діють на поплавок зверху вниз (сила тяжіння Fm і сила від дії потоку на верхню площину поплавця F пв) і знизу вгору (сила дії потоку на нижню частину поплавця F пи і сила тертя потоку про поплавці F тр), врівноважуються, тобто коли Fm + F пв = F пі + F тр, становище в поплавця відповідає певна величина витрати. Після висловлення сил, що діють на поплавок, через фізичні параметри поплавця і середовища, а також геометричні розміри поплавця і площа перетину струмінь рівняння об'ємної витрати рідини при певному положенні поплавця має вигляд:
Qo = a Sk √ 2gVn (Pn-P)
де Qо - об'ємна витрата вимірюваного середовища, м 3 / с;
a - коефіцієнт витрати;
Sk - площа перерізу струменя, утвореного тілом поплавка і внутрішньою стінкою конічної трубки, м 3;
g - прискорення вільного падіння, м / с 2;
Pn - щільність матеріалу, з якого виготовлений поплавець, кг / м 3;
Vn - обсяг поплавця, м 3;
Р - щільність вимірюваного середовища, кг, м 3;
Sn - площа перерізу верхньої частини поплавця, м 2.
Коефіцієнт витрати a залежить від конусності трубки, нерівномірності у розподілі швидкостей в кільцевому перерізі, втрат на місцеві опору всередині приладу, геометричної форми і розмірів поплавця та інше.
Ротаметри виготовляють зі скляними і металевими трубками, останні забезпечуються вимірювальними перетворювачами сигналів і працюють в комплекті з вимірювальними приладами.
Найбільшого поширення набули ротаметри для місцевого вимірювання витрати рідини. Це скляна трубка конічна, затиснута між патрубками з фланцями. Патрубки з'єднані за допомогою стійок арматури (тягами), які є ребрами жорсткості. Всередині трубки є поплавець, що переміщається під дією рідини чи газу потоку. Поплавець плавно переміщається за рахунок обертального руху і встановлюється в середині потоку. Усередині нижнього патрубка є сідло, на яке опускається поплавець при відсутності витрати. Верхній патрубок має обмеженість ходу. Шкала ротаметра наноситься безпосередньо на скляну трубку. Покажчиком витрати у таких ротаметрів служить верхнє горизонтальна площина поплавця.
У технологічних схемах харчових виробництв широко використовуються трубопроводи, по яких подаються рідини, гази, проводи та збірники. Трубопроводи та збірники є досить поширеними об'єктами регулювання при автоматизації харчових виробництв.
На (мал. 5) наведена АСР витрата газу, рідини або пари. Об'єктом регулювання тут є ділянка трубопроводу між датчиком витрати 1а і регулюючим клапаном. Інерційність цього об'єкта дуже мала, і його з точки зору автоматизації можна вважати підсилювальним ланкою.
У цілому динамічна характеристика буде визначаться лише динамічними властивостями датчика витрати і регулюючого органу. Возмущающим впливом є інтенсивність потоку.
АСР витрати сипучого продукту показана на (рис.6). Об'єктом регулювання є стрічковий транспортер массоізмерітельного датчика, що рухається із заданою швидкістю. На транспортері в кожен момент часу має перебуває задану кількість продуктів. Динамічна характеристика об'єкта регулюючого органу в бункері продукту - свідчення массоізмерітельного датчика і описується в загальному випадку интегрирующем ланкою з чистим запізненням. Возмущающим впливом є зміна витрати продукту, що надходить на стрічку з бункера.
У відповідності зі схемою регулювання массоізмерітельний датчик 1а стрічкового транспортера передає сигнал на показує і самописний регулятор 1б. Регулюючі вплив через байпасну панель дистанційного керування 1в передається на виконавчий механізм 1г, який змінює ступінь відкриття регулюючого органу подачі продукту з бункера на транспортер. Ізобаричний закон регулювання забезпечує стійке регулювання об'єкта без статичної помилки.
При реалізації багатьох технологічних процесів харчових виробництв є співвідношення витрат матеріалів або продуктів. При цьому характеристики об'єктів регулювання аналогічні розглянутим раніше обсягів