1 Прожигание осуществляется пропусканием через электроды датчика импульса тока с силой I—2 а. При этом цепи датчика и прибора отклю­

Для исключения засорения датчик рекомендуется устанавли­вать на вертикальных участках трубопроводов. Если такую установку датчиков осуществить невозможно, то, устанавливая датчики на любых других участках трубопроводов, электроды датчика следует располагать в горизонтальной, а не в верти­кальной плоскости.

Причиной вибрации стрелки являются механические вибра­ции из-за плохого крепления деталей датчика и измерительной цепи. Для исключения этого явления необходимо предусмотреть жесткое крепление датчика, кабеля и измерительного устройства или их амортизацию.

3. Следует поддерживать стабильность чувствительности рас­ходомеров во времени. При измерении расхода массы со време­нем происходит засмоление электродов датчика. Оно вызывает уменьшение чувствительности расходомеров. Мерами борьбы с засмолением являются: дополнительная шлифовка поверх­ности электродов, придание им сферического профиля, увеличе­ние скорости протекания и температуры массы, а также перио­дическая очистка электродов механически или электрическим прожиганиемПри заданном расходе в технологическом про­цессе увеличить скорость движения массы возможно за счет уменьшения установочного диаметра D датчика. Уменьшение габарита датчика облегчает механический его демонтаж и элек­трическое прожигание для периодической очистки. Если суще­ствует возможность выбора расходомеров с большой поверх­ностью электродов, большим значением R_B* измерительной цепи или электродов специальной для массы формы, то им нужно отдать предпочтение при измерении расхода массы.

Рассмотренные недостатки электромагнитных расходомеров преодолеваются в процессе модернизации существующих и раз­работки новых датчиков и измерительных цепей к ним. Дальней­шее улучшение этих приборов в нашей стране и за рубежом идет в трех направлениях:

1. Совершенствуются измерительные датчики и в основном измерительные цепи приборов для достижения большого вход­ного сопротивления (с /?_вх=10²-⁵ до /?_Вх=Ю⁶-⁸ Ом и более), что позволит получить расходомеры для большего диапазона прово-димостей различных сред и установочных диаметров трубопро­водов датчиков.

2. Создаются принципиально новые конфигурации электро­магнитных полей датчиков, совпадающих с реальными скорост­ными полями вещества внутри трубопровода датчика при турбу­лентных потоках, и видоизменяются в связи с этим измеритель­ные цепи электромагнитных расходомеров.

3. Разрабатываются измерительные преобразователи и изме­рительные устройства, определяющие два параметра: скорость сечение потока вещества (см. 5.5 и [4]). В новых электромагнитных расходомерах, осваиваемых при­боростроительной промышленностью, используются сочетания сех трех направлений.

5.5. Специальные расходомеры и счетчики для целлюлозно-бумажного производства

Многие химико-технологические процессы в ЦБП требуют смешивания исходных материалов или их загрузки в определен­ных количествах (варочные аппараты, размольное оборудование, смесительные бассейны и др.). Кроме того, количество ма-ериалов измеряется для получения данных о материально-про­изводственных запасах от внешних поставщиков и в промежу­точных емкостях-накопителях, причем часто для учетно-расчет-ных операций.

Одним из широко применяемых способов определения коли­честв разнообразных по своим физическим свойствам материа­лов является массоизмерительный. Измерение этим способом может осуществляться либо сравнением определяемой массы с известной массой, силой или давлением, либо преобразованием массы в деформацию упругого чувствительного элемента или перемещения жидкостей, вызванное помещаемым в нее телом. Пределы измеряемой массы, особенности конструктивного уст­ройства, характеристики, источники погрешностей и области применения устройств, основанных на этом принципе, очень раз­нообразны [46].

Остановимся на конкретных массоизмер и тельных устройствах, которые широко используются в целлюлозно-бумажном производстве.

Измерители количества и расхода щепы — объемные счет­чики-дозаторы щепы представляют собой ротор с карманами, заполняющимися щепой из бункера. При повороте ротора щепа высыпается из карманов. Объемное количество поданной в еди­ницу времени щепы равно

Q = KV_Kan, (5-28)

где V,,—объем кармана; о — число карманов в дозаторе; К—коэффициент заполнения карманов, несколько меньший 1 и зависящий от числа оборотов Дозатора; п—число оборотов дозатора.

Массовый расход дозатора соответствует значению

G = Qo, (5-29)

здесь р — плотность дозы, зависящая от породы древесины, влажности и раз­меров щепы.

Карманы дозаторов имеют специальные люки, через которые отбирается щепа для уточнения коэффициентов /Сире целью определения их фактической загрузки. Погрешность поддержи­вания постоянства массового расхода объемным дозатором hp превышает ± (2—3 %).

Для массового расхода щепы широко применяются ленточ­ные массоизмерители, принцип действия которых основан на непрерывном взвешивании участка транспортерной ленты с на­ходящейся на ней щепой [18].

Количество щепы, загружаемое в варочный котел, можно определять по косвенным показателям: массе котла и уровню его загрузки.

Хорошо зарекомендовали себя массоизмерительные устрой­ства — магнитоупругие датчики в комплекте с аналоговыми и

цифровыми измерительными при­борами (см. гл. 4 и 5) [46]. Эти устройства используются для изме­рения уровня загрузки варочных котлов вертикального типа, при этом магнитоупорные датчики уста­навливаются под опоры котлов.

Принципиальная схема включе­ния магнитоупорных датчиков в из­мерительную цепь представлена на рис. 5-10. Рабочий магнитоуп-ругий датчик РД включен в одно из плеч моста. В соседнее плечо включен аналогичный компенса­ционный магнитоупругий датчик КД, который находится в непосред­ственной близости к рабочему, но не воспринимает измеряе­мой величины массы. R3 и R4 плечи моста. Мост питается от источника стабилизированного питания ИСП. Резистор RO с переменным сопротивлением служит для подгонки началь­ного равновесия моста. После выпрямителя В в измеритель­ной диагонали моста используется измерительный прибор ИП магнитоэлектрической системы, R_Y служит для регулировки ИП. Такое^ устройство позволяет компенсировать погрешности РД от воздействия окружающей среды и изменения режима работы, в первую очередь от изменения температуры и напряжения пи­тания.

Преимуществами этих датчиков являются отсутствие подвиж- ных частей, простота и надежность. Погрешность их v=±(34- ±5) %. ^V

С другими специальными устройствами для измерения коли­чества щепы можно ознакомиться в работе [35].

В целлюлозно-бумажном производстве часто требуются опре­деления небольших расходов агрессивных газообразных сред — хлора, кислорода, сернистого ангидрида и др. Для этих целей используют ротамеры, в которых поплавок изготовляют из спе­циальных антикоррозийных материалов (от фторопластов до ва­надия). Однако даже в таком исполнении надежность ротамет­ров низка. В настоящее время эти измерения осуществляют с помощью неконтактных тепловых расходомеров калориметри­ческого, термоконвективного и меточного типов [5, 20, 25, 39].

В общем случае связь между количеством тепла, отбирае­мым потоком от источника тепловой энергии W, и массовым рас­ходом потока G определяется уравнением теплового баланса:

W=c_pGAt_cp,

здесь с_р — теплоемкость потока; Д<_СР — среднее приращение температур по­тока до и после нагревания.

Тепловые расходомеры могут работать в одном из следую­щих режимов: если W=const, то расход определяется по раз­нице температур G=f'(At_CI>); если Дг_ср=const, то расход про­порционален величине мощности, подаваемой в нагреватель G = f"(W). В обоих случаях датчики температуры включаются в разностный мост для определения Д-р-Устройство расходомеров, работающих при W=const, проще, чем устройство с автоматическим поддержанием постоянства At при различных расходах и параметрах потоков. Это определило преимущественное распространение первого режима работы теп­ловых расходомеров.

Калориметрические расходомеры основаны на зависимости от массового расхода приращения среднемассовой температуры, возникающего в результате изменения теплосодержания изме­ряемого потока за счет внешнего источника нагрева.

Термоконвективные расходомеры основаны на эффекте де­формации температурного поля нагретой стенки трубопро­вода в процессе теплообмена с измеряемой средой, интенсив­ность которого определяется процессом теплопередачи в пригра­ничном слое потока и теплопроводностью трубы.

Меточные тепловые расходомеры, в которых используется зависимость от расхода времени перемещения на заданном участке пути «тепловой метки», создаваемой в потоке, и которые в отличие от других тепловых расходомеров могут иметь как аналоговый, так и дискретный выходной сигнал, пока разрабо­таны недостаточно.

Достоинством тепловых неконтактных расходомеров является отсутствие ограничений на свойства вещества и характер по­тока, расчетность шкал в соответствии с уравнением теплового баланса, высокая надежность, связанная с бесконтактным спо­собом измерения расходов. К недостаткам следует отнести срав­нительно большое потребление энергии на нагрев и значитель­ную инерционность. Последнее обстоятельство объясняет пред­почтительное их применение на малые расходы сред.

Разработка [20, 25] тепловых неконтактных расходомеров позволила предложить методику их расчета, конструкции и опре­делить метрологические характеристики применительно к изме­рению расхода агрессивных газов (хлора, кислорода) для ЦБП.

На рис. 5-11 изображено устройство преобразователя некон­тактного термоконвективного расходомера. На отрезке трубы 2 с присоединительными фланцами 1 расположен нихромовый кольцевой нагреватель 4. В качестве термочувствительных эле­ментов используется дифференциальная батарея термоэлектри­ческих термометров (хромель-копелевых), состоящая из десяти термоспаев в каждой батареи. Спаи 3 расположены до, а спаи 6

S0O

Рис. 5-11

после нагревателя и включены встречно. Нагреватель и термо­преобразователи защищены теплоизоляционным покрытием 7 и закрыты защитным кожухом 5, оклеенным изнутри поролоном. Кожух крепится на трубе с помощью болтов 8. Через штепсель­ный разъем подключаются питание нагревателя и термобатареи для определения АЕ к измерительному прибору — автоматиче­скому потенциометру типа КСП (см. 9.3).

Для снижения инерционности в тепловых неконтактных рас­ходомерах предусматриваются схемные способы динамической коррекции их характеристик, которые позволяют увеличить бы­стродействие расходомеров в 15—20 раз_. Кроме того, в ряде случаев целесообразен переход на безынерционный ввод тепла с помощью радиационных нагревателей (инфракрасных и сверх­высокочастотных), а также применение меточных тепловых рас­ходомеров [20, 25].

Тепловые расходомеры измеряют расходы агрессивных газов в широких пределах, от 1 до 600 м³/ч, с удовлетворительной по­грешностью у=±2,5 % при средней инерционности порядка 40с и с высокой надежностью. Бесконтактность и возможность полу-

Наклон магнитного ■ шля к оси потока

Наклон электродоб к линиям поля

Нормальный продольный

Фазобое

Просшранстбенное

' Разделение ИКС

Способ Ъния КС

Рис. 5-12

Рис. 5-13

йения расчетных градуировочных характеристик составляют их «существенные преимущества по сравнению с другими принци-лами построения расходомеров.

При наблюдении за расходом в безнапорных каналах (сто­ках) требуется измерение и скорости и сечения потока. Для ртой цели можно использовать электромагнитные расходомеры, ф которых определяются одновременно два параметра: скорость и сечение потока жидкостей [4].

Как известно, разность потенциалов электродов e_v синфазна 'с индукцией переменного электромагнитного поля и опреде­ляется скоростью потока. А трансформаторная квадратурная ЭДС пропорциональна площади проекции витка (образованного .-жидкостью, электродами и выводами от них) на плоскость, нор­мальную линиям поля, и может быть использована для измере­ния сечения потока.

Если электроды, установленные в стенках канала, имеют протяженность по высоте потока (и значительно большую, чем У жидкости, проводимость), то б?тр оказывается пропорциональ­ной сечению потока:

k

(aBS~e_s,

I + bjb_x

У[де 5 — площадь сечения потока; bi — расстояние между электродами на дне .канала; Ь₂ — расстояние между электродами на поверхности жидкости; k — постоянный коэффициент, характеризующий форму канала и электродов.

Величины e_v и es являются параметрами комплексного изме­рительного сигнала о расходе в канале. Средства формирования Щ способы разделения параметров комплексного сигнала (ПКС) ^ первичных электромагнитных преобразователях расхода можно ^систематизировать, как показано на рис. 5-12.

Наиболее простая схема устройства преобразователя элек­тромагнитного расходомера приведена на рис. 5-13. Если вектор электромагнитного поля направлен нормально дну канала (на рис. 5-13 не показан), то на электродах, расположенных на­клонно к нормали под углом афО, возникает комплексный сиг­нал е_эл, содержащий синфазную e_v и квадратурную e_s ЭДС:

е_эл = ^е* +e_s = Bbv+j-^-Bbh.

С помощью фазочувствительных выпрямителей удается по­лучить на выходе два информативных параметра, один из кото­рых пропорционален сечению (или уровню), а второй — скоро­сти потока в лотке. Подобные средства измерения позволяют при необходимости определить сечение или уровень, скорость и расход, что очень важно при измерении параметров сточных каналов в очистных сооружениях ЦБП [4].