книги из ГПНТБ / Автоматизация переработки каменноугольной смолы

зависит от размеров его обкладок, расстояния между ни­ ми II диэлектрической проницаемости диэлектрика, запол­ няющего пространство между обкладками. Поэтому электроемкость конденсатора, в котором вместо диэлек­

трика использована смола, будет функционально зави­ сеть от ее влажности.

Конструктивно прибор выполнен в виде трех вза­ имосвязанных блоков: конденсаторного датчика, измерительного блока и регистратора.

Датчик (рис. 18) пред­ ставляет собой цилиндри­ ческий конденсатор, элек­ троемкость которого при воздушном диэлектрике равна 25—26 пф. Оба электрода выполнены из стали. Для лучшей обте­ каемости и устранения изменения электроемкос­ ти вследствие линейного теплового расширения внутреннему электроду 2 придана форма цилиндра с коническими основания­ ми. Внешний электрод 1 выполнен в виде цилинд­ рической трубы с фланца­ ми. Крепление внутренне­

го электрода относительно внешнего осуществляется двумя болтами 3, пропущенными через проходные стек­ лотекстолитовые изоляторы 4, обеспечивающие его цен­ тровку, и фторопластовые втулки 5, служащие для гер­ метизации.

Электронный измерительный блок, принципиальная электрическая схема которого дана на рис. 19, предна­ значен для преобразования измеряемой емкости датчи­ ка в пропорциональный влажности сцгнал, поступающий на регистратор. Блок состоит из следующих основных уз­ лов: генератора высокой частоты, измерительного моста, усилителя разбаланса моста, катодного повторителя, вы­ прямителя высокой частоты, блока сравнения напряже-

52

F

Рис. 19. Электронный блок влагомера

53

иий, блока питания, эталонных конденсаторов О и Мах и измерительного прибора М-24 (0—100 мкА).

пе Л 1, оба триода которой соединены параллельно. Его колебательный контур состоит из катушки индуктивно­ сти L\ и конденсатора Сь Часть напряжения высокой ча­ стоты снимается с делителя R3 и подается через разде­ лительный конденсатор С3 на управляющую сетку лам­ пы Л2 катодного повторителя.

После катодного повторителя напряжение высокой частоты с катодной нагрузки Л2, сопротивлений R6 и R•/ поступает через разделительный конденсатор С4 на пер­ вичную обмотку высокочастотного трансформатора Три со вторичной обмотки которого напряжение подается на питание измерительного моста.

Основной частью электронной схемы измерительного блока влагомера является неуравновешенный емкостной мост полной проводимости, предназначенный для измере­ ния емкости конденсаторов с диэлектриком, имеющим сравнительно большие потерн. Схема моста состоит из конденсаторов Св— Сц и сопротивлений.

Параллельно конденсатору С8 и сопротивлению R9 включается конденсаторный датчик или в зависимости от положения переключателя П\ эталон О или Мах.

Сопротивление Rg, включенное параллельно конден­ сатору Cs и датчику, имеет проводимость во много раз большую, чем возможная проводимость датчика вместе с исследуемым веществом. Сопротивления Rg и Rio бе­ рутся равными 300 Ом н очень точно подгоняются при настройке блока. Такая схема обеспечивает точность показаний прибора даже при значительном изменении проводимости датчика.

Суммарная емкость датчика, конденсатора С8 и со­ единительных проводов должна быть больше емкости конденсаторов Сэ+Сн или С9+ С і2-|-Сіз примерно на 30 пФ. Возникающий при этом разбаланс моста на вы­ ходе блока компенсируется в схеме сравнения напряже­ ний. Начальный разбаланс моста позволяет избежать не­ определенности в показаниях прибора, а схема сравне­ ния напряжений дает возможность взять начальную точку на шкале прибора, соответствующую любому зна­ чению влажности измеряемого параметра.

54

При изменении влажности смолы меняется электро­ емкость датчика и возникает дополнительный разбаланс моста. Напряжение этого разбаланса с диагонали моста через высокочастотный трансформатор Тр2 подается на сетку одного из триодов лампы Л3, на котором усили­ вается, и с аиода этого триода через разделительный конденсатор С\3 подается на управляющую сетку второ­ го триода лампы Лг, которая работает в режиме катод­ ного повторителя.

После катодного повторителя напряжение разбалан­ са поступает на выпрямитель высокой частоты, собран­ ный на двух диодах Д —Д 2 и конденсаторах СІ6—Сп по схеме удвоения напряжения. Между минусом выпрями­ теля и корпусом прибора включен последовательно мик­ роамперметр М-24 и сопротивление R п, с которого сни­ мается напряжение на регистрирующий прибор (потен­ циометр). Микроамперметр и регистратор отградуирова­ ны в процентах содержания влаги в смоле.

Для компенсации начального разбаланса моста пред­ назначена схема сравнения напряжений (компенсации), состоящая из сопротивлений. Ток со средней точки дели­ теля R іа противоположен по фазе току разбаланса после выпрямителя. Следовательно, при определенном положе­

При увеличении влаги в смоле возрастет электроем­ кость датчика, а следовательно, и напряжение разбалан­ са, а так как напряжение в схеме компенсации осталось неизменным, через прибор М-24 и сопротивление Rn бу­ дет проходить ток, величина которого пропорциональна разбалансу моста, т. е. влажности смолы.

Нуль прибора устанавливается потенциометром Rig, а максимум может быть подрегулирован напряжением питания моста, снимаемого с сопротивления R3.

Величины сопротивлений R 12 и R2 0 подобраны по но­ миналу начального разбаланса и диапазону, необходимо­ му для установки нуля.

Температура оказывает значительное влияние на ди­ электрическую проницаемость среды. Так, при повыше­ нии температуры с 50 до 100° С диэлектрическая прони­ цаемость воды уменьшается с 70 до 55.

Таким образом, при изменении температуры смолы, проходящей через датчик, будет меняться его электроем­

55

кость, а следовательно, и показания прибора при одной и той же влажности смолы. Для устранения этой по­ грешности в схеме моста предусмотрена температурная компенсация, осуществляемая специальным конденсато­ ром Сі2 емкостью 180 пФ с отрицательным температур­ ным коэффициентом, т. е. при увеличении температуры его емкость пропорционально уменьшается (тип КГ-2, 180 пФ).

Конденсатор С12 включается в схему моста таким об­ разом, что увеличение температуры, а следовательно, уменьшение его электроемкости вызывает обратное дей­ ствие по отношению к влиянию температуры на емкость датчика, а его номинал подобран так, что изменения его емкости пропорциональны соответствующим изменениям емкости датчика.

Для контроля правильности показаний влагомера во время эксплуатации в приборе предусмотрена возмож­ ность проверки О и Мах при помощи эталонных конден­ саторов соответственно Сю и Сц. Емкость датчика без смолы составляет 26 пФ, с обезвоженной смолой 86 пФ, а со смолой влажностью 11% равна 122 пФ: пределы из­ мерения 0—11% влаги; погрешность показаний прибора ±0,5% (абс.). Прибор градуируют методом расчета по уравнению

Q1 и Q2— объемные концентрации компонентов; Q.+ Q2 = i-

4.СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ИРЕГУЛИРОВАНИЯ

Участок I

На рис. 20 дана принципиальная схема автоматиза­ ции участка I.

Согласно данным классификационного анализа и исследований, на участке I вследствие несовершенства технологии по разгрузке и чистке цистерн предусматри­

56

ной труд по замерам уровня в каждом хранилище мер­ ной штангой.

Автоматический контроль уровня осуществляется специальными датчиками, разработанными для вязких и загрязненных сред, Іа, 2а и За. Сигнал с датчика в ви-

Р и с . 20. Принципиальная схема автоматизации участка I

де давления сжатого воздуха, соответствующего уров­ ню смолы в хранилищах, поступает на манометры типа МСП 16, 5б и 36, предназначенные для местного отсче­ та и преобразования показаний датчика в унифициро­ ванные пневматические сигналы 0,2—1кгс/см2, переда­ ваемые на вторичный показывающий прибор типа ППВ.1.3 1г, установленный на щите КИП и подключае­ мый при помощи пневмотумблеров ПГГ2.

Для устранения переливов смолы предусмотрена световая сигнализация превышения максимально допу­ стимого уровня, выполненная на реле ПС37А 1в, 2в, Зв и преобразователях СМ-1 1д, 2д, Зд.

Для построения более рациональной и 'экономичной системы автоматического контроля и сигнализации не­

57

обходимо все хранилища соединить одно с другим по принципу сообщающихся сосудов. Тогда число приборов можно уменьшить в два раза, оставив при этом резерв­ ный датчик и вторичный прибор, что повысит надеж­ ность работы системы.

Участок II

Участок II (рис. 21) представляет собой комплекс­ ный объект автоматизации, включающий насосы, назем­ ные хранилища и сборник надсмольной воды. Схема ав­ томатизации участка II предусматривает автоматиче-

Рпс. 21. Принципиальная схема автоматизации участка II:

ский контроль температуры смолы, уровня общей массы

включающей датчики уровня 4а, 5а, 8а, преобразовате­ ли с местным отсчетом показаний 46, 56, 86 и вторичный

58

показывающий прибор 4в, подключаемый к любому хранилищу при помощи пневмотумблеров.

Для контроля границы раздела фаз и слива над­ смольной воды применены специально разработанные датчики (см. рис. 16) 6а, 7а, содержащие поплавок, пьезометрическую систему измерения и дифманометры бб, 76, выходы с которых поданы на вторичные приборы бв, 7в типа ПВ10.1П, предназначенные для дистанцион­ ного управления клапанами 6г, 7г, установленными на линиях слива надсмольной воды.

Автоматический контроль температуры смолы в хра­ нилищах осуществляется при помощи типовой системы датчик—вторичный прибор. В качестве датчиков тем­ пературы применены термопары, 9а, 10а, устанавливае­ мые в хранилищах смолы и подключенные на вход мно­ готочечного вторичного прибора типа ЭПП-09МЗ 96.

Участок III

Принципиальная схема автоматизации участка III приведена на рис. 22. Данный участок является объек­ том автоматизации комплексного типа и с технологиче­ ской точки зрения предназначен для окончательного ус­ реднения, обезвоживания смолы и выдачи ее в отделе­ ние дистилляции на дальнейшую переработку.

Для измерения уровня общей массы в хранилищах применена типовая схема с использованием специаль­ ных датчиков 11а, 12а, 13а и 20а, выход с которых по­ дан на местные показывающие приборы 116, 126, 136 и 206, связанные при помощи пневмотумблеров со вто­ ричным показывающим прибором 6в, установленным на щите КИП.

Автоматический контроль уровня надсмольной воды и дистанционное управление ее сливом предусматривает­ ся в хранилище I при помощи приборов 14а, 146, 14в, 14г\ в. хранилищах № 2 и 3, являющихся операционны­ ми, предусматривается автоматическое регулирование границы раздела фаз смола—вода, чтобы исключить попадание воды на всас насоса, качающего смолу в от­ деление дистилляции. Схема регулирования включает датчики положения границы раздела 15а, 16а, преобра­ зователи выхода датчиков в унифицированный пневма­ тический сигнал 156, 166, вторичные приборы 15в, 16в, пропорциональные регуляторы 15г, 16г и регулирующие мембранные клапаны 15д и 16д. Регулирование грани-

59