89 Билет

1 Кеңею термометрлері. Сұйықтық шынылы термометрлерде денелердің жылулық кеңею қасиетін қолданады. Бұл жердегі температураның өзгерісі сұйық пен термометр қауызы материалының көлемдік кеңеюінің коэффициенттерінің айырмасына негізделген.

Сұйықтық термометрлердің сезімталдығы, сұйық пен қауыз шынысының кеңеюінің температуралық коэффициенттерінің айырмасы үлкен болған сайын, жоғары болады, сондықтан термометрлерді әзірлеу үшін, кеңеюдің температуралық коэффициенті 2х10^-5 1/°С термометрлік шыны қолданылады. Жұмысшы термометрлік сұйық ретінде көбінесе химиялық таза сынап қолданылады. Өлшеудің төменгі шегі сынаптың қатаю температурасымен шектеледі және —35 °С тең, жоғарғы шегі шыны үшін ұйғарынды температуралармен анықталады.

Кварцтық шыныны қолдану кезінде өлшеудің жоғарғы шегі +750 °С дейін артады. Қалыпты атмосфералық қысым кезінде сынаптың қайнау температурасы 356,58 °С тең болатындықтан, жоғары температуралы сынапты термометрлерде капиллярлық құбыршадағы бос кеңістік, қысыммен, инертті газбен толтырылады: мысалы шкаласы 500 °С дейінгі термометрлерде газдың қысымы 20х10^s Па жетеді. 190 °С дейінгі температураларды өлшеу үшін, толықтырғыштар ретінде органикалық сұйықтар қолданылады. Осындай термометрлерден ең кең таралғаны – өлшеу шектері —80-нен +80 °С дейін болатын спиртті термометрлер болады.

Термометрлер келесідей түрлерге бөлінеді:

- техникалық сынапты – тіке және бұрышты ішіне салынған шкалалы. Температуралар диапазоны – 90-нан + 600 °С дейін;

- зертханалық сынапты — таяқшалы немесе шкаласы ішіне салынған. Ең дәлдікті термометрлер, шкаласының бөліну бағасы 0,1 °С, өлшеу интервалы 50 °С болады, мысалы 150-ден 200 °С дейін. 0 °С басталатын шкалалар үшін өлшеудің жоғарғы шегі 500 °С тең;

- сұйықтықты (сынапты емес) — —190-нан +100°С дейінгі температураларды өлшеу үшін шығарылады;

- электржанаспалы сынапты — капиллярлық құбыршаға қозғалыссыз жанасумен пісіріп жабыстырылған және электр желісінің сынып бағанасымен жанасуға арналған бір қозғалыстағы контактімен. Олар 0—300 °С шегіндегі қажетті температураларға жету туралы сигнал үшін пайдаланылады.

Егер термометр өлшеу шарты бойынша өлшенетін ортаға толығымен батырыла алмайтын болса, онда келесі теңдеуге сәйкес сынаптың шығатын бағанасына түзету енгізілуі керек

Д t = n в (t₂ — t₁) (19)

мұндағы n — шығып тұрған сынап бағанасындағы градустер саны; в — шыныдағы жұмысшы сұйықтың кеңею коэффициенті (сынап үшін 0,00016, спирт үшін 0,001, 1/°С); t₂ — термометр көрсететін температура; t₁ — сынаптың шығып тұрған бағанасының орташа температурасы, ол негізгі термометрдің шығып тұрған бөлігінің ортасына резервуары бекітілген қосалқы термометрмен өлшенеді.

Шыны сұйықтық термометрлердің негізгі басымдылығы — құрылғысы мен құрылысының қарапайымдылығы, арзаншылығы және тіпті сериялық шығырылатын термометрлер үшінде жоғары дәлдікті көрсеткіштігі. Шыны сұйықтық термометрлердің кемшіліктеріне тіркеу мүмкінсіздігі мен көрсеткішті қашықтыққа беру мүмкінсіздігі жатады.

Сызықтық кеңею термометрлері биметалдық және дилатометриялық болып бөлінеді. Биметалдық термометрлердің әрекеті, қыздыру кезінде өзара қатаң біріктірілген, екі әртүрлі материалдың элементтерінің сызықтық кеңеюі айырмасын ΔL_t өлшеуге негізделген. Биметалдық термометрлер жазық және шиыршықты спираль түріндеде орындалады, оның бір ұшы қатаң бекітілген, ал екінші ұшы қыздыру кезінде шиыршықталады және сонымен байланыстырылған тілді градуирленген шкала бойлығымен бұрады.

Дилатометриялық термометр бір ұшымен қатаң қосылысқан, құбырша мен стерженнен (өзектен) тұрады. Құбырша сызықтық кеңею коэффициенті үлкен металдан дайындалған, ал стержень — сызықтық кеңею коэффициенті төмен материалдан (инвар, кварц, фарфор) жасалған. Өлшеу кезінде құбырша толығымен өлшенетін ортаға батырылуы тиіс. Температураның жоғарылауымен құбыршаның ұзындығы өзгереді, бұл ондағы стерженнің жылжуына келтіреді. Бұл қозғалыстар рычагтар жүйесі арқылы градуирленген аспаптың тіліне беріледі. Өлшеу шектері —150-ден +700°C дейін болады, қателігі 1 — 2 % аспайды. Бұл термометрлер көбінесе температураны реттеудің автоматтықжұйелерінде датчиктер ретінде қолданылады.

2 Технологиялық процестерді басқару үшін ақпаратты алу және оны қолдану, автоматты реттегіштер, микропроцессорлар, есептеуші машиналар және атқарушы құрылғылар сияқты бақылау құралдарын сатып алу және пайдалану шығындарымен байланысты. Біз қаншалықты көп факторларды өлшесек, тұрақтандырсақ, үйлестірсек, соншалықты басқарушы есептегіш кешен қымбат болады, демек оның өтелу мерзімі азаяды. Зерттеулердің көрсетуінше, басқару жүйелерінің тиімділігі және оларды алуға, құрастыруға және қызмет көрсетуге жұмсалған шығындар экспоненциалдық тәуелділікпен байланысты:

Э = Э_max(1-В₀ е^-К/К₀ ) (1)

мұндағы Э- берілген БАЖ енгізу тиімділігі; Э_max – объектінің толық автоматтандырылуы мен ақпараттың толық көлеміне сәйкес максимал тиімділік; К – берілген жүйенің құны; К_о – автоматтандыру бойынша жұмыс басталғанға дейінгі басқару жүйесінің құны; В_о – объектінің бастапқы күйін сипаттайтын коэффициент.

Осы өрнекті (1) талдау келесідей қорытындылар жасауға мүмкіндік береді:

4. Автоматты бақылау мен басқару жүйесі экономикалық тұрғыдан негізделген және автоматтандырудың рационалды деңгейі анықталған болуы қажет. Қара металлургиядағы технологиялық процестерді автоматтандырудың рационалдық деңгейі басқарудың экономикалық және әлеуметтік аспектілерін ескеруі керек.

2. Басқарудың математикалық модельдері мен алгоритмдері экономикалық тұрғыда негізделген болуы қажет. Көптеген жағдайларда, басқару объектісі жұмысының өзгермелі жағдайларына бейімделетін (адаптивті жүйелер), процестерін моделі мен басқару жүйелерінің болуы мен қолданылуы жеткілікті.

3. Басқару жүйелерін құруды сатылы жүргізу тиімді, яғни сатылы жүйелерді жасау.

3 Модуляторлардың негізгі параметрлері болып бөгеттер деңгейімен анықталатын модулденетін кернеудің төменгі табалдырығы мен осы модулятор қолданылатын ауыспалы ток кернеуінің тасушы жиілігінің диапазоны табылады. Бұл диапазон тасушы жиілікті таңдауды шектейді, сол арқылы кіретін кернеудің жоғарғы шегін шектейді.

г

10 сурет. Модуляторлардың сұлбасы мен сипаттамалары

Әрекеттену принциптері бойынша модуляторларды электрлік және электромеханикалық деп екіге бөлуге болады. Электрлік модуляторларда тасушы жиілік кернеуінің модуляциясы сызықсыз басқарылатын электрлік элементтерге модулдеуші кернеудің әсер етуі жолымен жүзеге асырылады. Мұндай модуляторлар электрондық шамдарда, транзисторларда немесе ма­гниттік күшейткіштерде тұрғызуға болады. Осы модуляторлардың артықшылығы төменгі инерциялылығы, бұл жоғары тасушы жиіліктерді қолдануға мүмкіндік береді.

Дегенмен, электрлік модуляторлар тудыратын, кедергілердің (бөгеттердің) жоғары деңгейімен байланысты, автоматикада жалпы электромеханикалық модуляторлар қолданылады, онда тасушы жиілік кернеуінің модуляциясы оны пропорционалдық механикалық шамаға түрлендіру жолымен жүзеге асырылады, әншейінде ол тасымалдану. Бұл тасымалдау, жоғарыда қарастырылған кедергі, сыйымдылық немесе индуктивтілік датчиктерінде өткен сияқты электр тізбегіндегі қандайда бір параметрдің өзгерісінде тағыда түрленеді.

11 сурет. Дірілді түрлендіргіштерді қосу сұлбасы.

Механикалық араластыру контактілердің тұйықталуы немесе ажырауын тудыратын жанаспалы түрлендіргіштер өте жиі қолданылады. Электро­механикалық модуляторлардың артықшылығына бөгеттің аз деңгейі жатады, бұл өте төменгі кіретін кернеулермен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл модулятлардың кемшіліктері — жеткілікті жоғары тасушы жиіліктерде жұмыс істеуге мүмкіндік бермейтін үлкен мәндегі инерциялық.

Электромеханикалық модуляторлардың ең кең тараған типтері, екі жайғасымды бірполюсті қайта қосқышты көрсететін, жанаспалы немесе дірілді түрлендіргіш болып табылады. Ол тұрақты магниттен, тасушы жиілікті кернеумен қоректендіретін, қоздыру катушкасынан, және магниттің полюстері арасына орналасқан, бір жағынан бекітілген якордан тұрады; якордың оң және сол жағына контактылар орналақан. Қоздыру катушкасының ауыспалы өрісі якорды қайта магниттейді, соның әсерінен ол тұрақты магниттің полюстарына кезекпе-кезек тартылады және бұл кезде контактілерді кезекпен тұйықтайды.

Дірілді түрлендіргіш әртүрлі сұлбалар бойынша қосыла алады (11 сурет). 11 а суретінде кіретін кернеу RC сүзгі арқылы k₁ контактісіне келтіріледі, ол якормен жерге біресе тұйықталады, біресе ажыратылады. Электронды автоматикалық потенциометрлерде және тұрақты ток көпірлерінде дірілді түрлендіргіштің қосылуы кіретін транс­форматор арқылы жүргізіледі (11 б сурет).

Модулденген кернеуді күшейтілгеннен соң, тұрақты токтың кіретін кернеуінің нысанын қалпына келтіру үшін, оны түзету қажет, ал содан соң тасушы жиілік пен жоғары гармониканы сүзуден өткізу керек. Сондықтан тасушы жиіліктің күшейткішінің шығысындағы қосылған демодулятор екі бөлімнен тұрады — түзеткіштен және сүзгіштен.

Жалпы жағдайда, түзету үшін вакуумдық және шала өткізгішті диодтар, сонымен қатар контактты түрлендіргіштер қолданылады. Сүзгіштер олардың кірісіне берілетін жиіліктерді бөлу үшін қызмет атқарады. Өткізу жолағы деп аталатын жиіліктер аймағын анықтау үшін, сүзгіш өте төменгі кедергілі болуы қажет. Бұл негізінен көлемдік пен индуктивтілік болатын сұлбалар есебінен жүреді, өйткені олардың кедергілері ток жиілігіне тәуелді болады. Төменгі жиіліктер аймағында, қағидаға сай, RC бірнеше буындары қолданылады.