книги из ГПНТБ / Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов

2) магнитные, в которых использован эффект термомагнитной конвекции, возникающей в газе при неоднородном магнитном поле

иразных температурах;

3)термохимические, в которых использован принцип измерения тепла реакции горения компонента смеси на катализаторе;

4)электрические, работающие пег принципу сравнения теплоили электропроводности газовой смеси при одной и той же темпера­ туре;

5)оптико-акустические, основанные на принципе поглощения газами инфракрасных лучей.

Большое распространение получили химические и магнитные га­ зоанализаторы.

Химические газоанализаторы. Переносный химический газоана­ лизатор применяют для определения процентного содержания в га­ зовой смеси С02, 0 2 и СО. Действие прибора основано на раздельном поглощении химическими реактивами определенных компонентов газовой смеси. Изменение объема газовой смеси показывает величину измеряемого компонента.

Действие автоматического самопищущего химического газоана­ лизатора основано на поглощении С02 раствором щелочи. Разность между первоначальным объемом и остатком газа после поглощения показывает процент содержания С02 в анализируемом газе. Прибор имеет самопишущее устройство и снабжен дистанционной передачей показаний на расстояние.

Магнитные газоанализаторы применяют для определения про­ центного содержания 0 2 в газовой смеси. Принцип действия газоана­ лизатора состоит в следующем (рис. VI. 1). На горизонтальном кана­ ле расположены нагревательные обмотки из тонкой платиновой про­ волоки. С левой стороны располагаются полюсные наконечники по­ стоянного магнита. При нагреве газа магнитная восприимчивость кислорода уменьшается и холодный газ, обладающий большей маг­ нитной восприимчивостью, начнет втягиваться в магнитное поле, вытесняя нагретый газ вправо. Скорость движения потока газа в го­ ризонтальном канале пропорциональна концентрации кислорода в смеси.

Анализируемую газовую смесь подают в измерительную камеру с постоянной скоростью и температурой. При горизонтальном рас­ положении канала и отсутствии в газовой смеси 0 2 движения газа внутри канала не происходит. Скорость движения газа в горизон­ тальном потоке при наличии 0 2 в газовой смеси определяется при помощи измерительного моста R 3 и Rt . Нагревательные обмотки, расположенные на наружной поверхности горизонтального канала, а также и R 2, выполненные из манганиновой проволоки и имею­ щие равные сопротивления, являются измерительными плечами моста. Измерительный мост питается от источника постоянного тока, подключенного к одной из диагоналей моста. В другую диагональ моста включают электроизмерительный прибор. При движении газа левое плечо охлаждается больше, чем правое, так как оно омывается

90

менее нагретой газовой смесью. За счет различия температур, а сле­ довательно, и сопротивлений плеч равновесие моста нарушается. В диагонали измерительного моста появляется ток, вызывающий отклонение стрелки или пера измерительного прибора. В качестве измерительного прибора применяют электронный автоматический

потенциометр.

Приборы для определения плотности. В пьезометрических при­ борах использована зависимость между давлением жидкости и ее плотностью. В ареометрических приборах плотность определяют при

помощи поплавка с постоянной массой, вытесняющего определенный объем вещества. Здесь используется прямо пропорциональная зави­ симость между плотностью и уровнем погружения поплавка. Для измерения плотности применяют также приборы, работающие по весовому методу измерения плотности, — весовые (пикнометриче­ ские) плотномеры. Для измерения плотности очень вязких продуктов, жидкостей с высокими давлением и температурой используют радио­ активные плотномеры. Их особенность состоит в том, что восприни­ мающая часть (чувствительный элемент) прибора не соприкасается с измеряемой средой.

Приборы для определения концентрации водных растворов со­ лей, кислот и щелочей основаны на измерении электропроводности, которая находится в прямой зависимости от их концентрации. Для устранения влияния температуры раствора на электропроводность в схемы приборов включают автоматический компенсатор темпера­ турной погрешности или автоматически поддерживают постоянной температуру исследуемого раствора.

91

Определение концентрации методом электропроводности сводится к измерению сопротивления раствора электролита в сосуде с двумя электродами. Материалы для измерительных сосудов и электродов выбирают в зависимости от свойств исследуемого раствора. Электро­ измерительными приборами служат милливольтметры, включенные в диагональ электрического моста. Величина отклонения стрелки милливольтметра зависит от изменения сопротивления раствора, составляющего одно из плеч моста.

Приборы для измерения влажности газов и сыпучих материалов.

Для измерения влажности используют следующие методы: весовой, психрометрический, конденсационный, метод, использующий зави­ симость электрических параметров влагосорбирующих материалов от влажности.

Весовой метод применяют главным образом при лабораторном анализе. В автоматически действующих приборах используют пси­ хрометрический и конденсационный методы измерения влажности. Для автоматического непрерывного измерения влагосодержания сы­ пучих материалов применяют методы, основанные на измерении электропроводности и диэлектрической проницаемости.

Приборы для измерения вязкости — вискозиметры. В приборах вязкость измеряют методами истечения, поглощения ультразвуко­ вых колебаний, падающего тела и крутящего момента. Большинство вискозиметров являются приборами лабораторного типа.

Приборы для определения цветности и прозрачности основаны на законе прямой зависимости между концентрацией раствора и ее прозрачностью. В автоматических приборах используют свойств фотоэлементов— при попадании света на светочувствительную по верхность в цепи фотоэлемента возникает ток, величина которого зависит от интенсивности света. Приборы изготовляют с одним или с двумя фотоэлементами (рис. VI.2).

Лучи света от лампы 1 через призмы 2, линзы 3 и сосуды 4 и 5 попадают на два фотоэлемента 6. Сосуд 4 заполняют эталонной сре­ дой, прозрачность которой известна, а сосуд 5 — исследуемой сре­ дой. Встречные токи, возникающие под действием световых лучей обоих фотоэлементов при одинаковой цветности и прозрачности сре­ ды в сосудах 4 и 5, будут равны и взаимно компенсируются. Если же цветность или прозрачность исследуемой среды будет отличаться от эталонной, возникнет разность потенциалов в фотоэлементах, в цепи появится ток и отклонит стрелку гальванометра 7. Шкала гальва­ нометра отградуирована в процентах относительной цветности или прозрачности.

Приборы для измерения концентрации водородных ионов pH.

Концентрация водородных ионов в водных растворах кислот и щело­ чей является показателем свойств растворов. Для удобства подсчета концентрацию водородных ионов характеризуют отрицательным десятичным логарифмом и обозначают pH.

Принцип действия электрических измерителей pH состоит в сле­ дующем. При погружении электродов в раствор на границе «элек-

92

трод — раствор» возникают электрические потенциалы, величина которых зависит от активной концентрации водородных ионов в рас­ творе и температуры. Для определения величины возникающего по­ тенциала необходим второй электрод, потенциал которого должен ос­ таваться постоянным. Первый электрод называют измерительным, а второй — сравнительным. При электрическом соединении этих элек­ тродов образуется гальванический элемент, по величине э. д. с. кото­ рого и определяют pH раствора. Прибор состоит из преобразователя, в котором устанавливают электроды, и электроизмерительного при­ бора с усилителем, шкала которого градуирована в измеряемых еди­ ницах pH. Запись величины pH осуществляется автоматическим потенциометром.

§ VI.2. СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Высокий уровень автоматизации цементной промышленности стал возможен благодаря тому, что для контроля и регулирования технологических параметров процессов производства цемента был создан ряд специфических приборов. Основные работы в этой области были проведены и проводятся институтом ВИАСМ. Всего для цемент­ ного производства создано свыше 30 различных приборов, позволив­ ших существенно улучшить контроль производства цемента.

У стройства для автом атического отбора проб. При непрерывном,

поточном технологическом процессе, каким является производство цемента, весьма важно иметь анализы материала, перерабатываемо­ го в процессе производства. Для этого необходимо в ходе техноло­ гического процесса отбирать пробы материала для последующего их анализа. Получение объективной, представительной, усреднен­ ной пробы материала в ходе производственного процесса во многом предопределяет высокое качество готовой продукции. В связи с этим институт ВИАСМ разработал ряд приборов для автоматического от­ бора проб материала в ходе технологического процесса. Эти прибо­ ры позволяют отбирать усредненные пробы материалов в местах, недоступных лаборантам, и в условиях, которые наиболее іщлно отражают производственный процесс, без остановки самого процес­

са.

В цементной промышленности технологическое перемещение ма­ териала осуществляется в основном двумя способами: в свободном истекающем потоке и в потоке под воздействием создаваемого давле­ ния. Ниже будет приведено описание отдельных пробоотборников, получивших широкое применение в цементной промышленности и работающих с удовлетворительной степенью надежности.

Приборы для автоматического отбора средних проб шлама.

Пробы из бака.с постоянным или переменным уровнем, создающим подпор насосу 2—4 кПа (200—400 мм. вод. ст.), отбирают прибором ПШАС-2 (рис, VI.3), который крепят к стенке бака. Он включает

93

пробоотбирающее 1 и пробособирающее 2 устройства, шкаф управле­ ния 3, шкаф с аппаратурой 4 и шланг 5. В пробоотбирающее устрой­ ство входит насос с резиновой диафрагмой. Привод состоит из элект­ родвигателя и редуктора. Возвратно-поступательное движение диа­ фрагмы осуществляется от эксцентрика, закрепленного на валу ре­ дуктора, и связанного с ним штока диафрагмы. В состав пробосо­ бирающего устройства входят сборник проб, в котором на поворот­ ной площадке размещены четыре кружки, электромеханический при­ вод и коническая передача. Пробоотбирающее и пробособирающее устройства соединены шлангом. Комплект шкафа управления сос­ тоит из КЭП-12У на 12 электрических цепей для управления элект­ родвигателем насоса, платы с предохранителями и пакетными вы­ ключателями и трансформатора.

При возвратно-поступательном движении диафрагмы шлам из бака всасывается через нижний клапан, а затем выталкивается че­ рез верхний клапан в кружку сборника проб. Прибор КЭП настраи­ вают на 5-мин цикл. В конце каждого цикла палец, сидящий на конце вала редуктора, входит в зацепление с цевочным колесом, повора­ чивая его на ѴІ2 оборота, нажимает на ролик микровыключателя и отключает двигатель насоса. Цикл повторяется 12 раз в течение 1 ч. Отобранные таким образом 12 проб усредняются в кружке. Пос­ ле окончания двенадцатого цикла цевочное колесо заканчивает пол­ ный оборот и нажимает на ролик другого микровыключателя, кото­ рый включает двигатель поворотной площадки, — происходит сме­ на кружек. Масса единичной пробы составляет 50 г. Влажность шлама может колебаться в пределах 30—50%.

Для автоматического отбора проб шлама из напорных магист­ ралей применяют прибор ПШАН-2 (рис. IV.4). Он состоит из про­ боотбирающего устройства /, двух шкафов управления 2 и шкафа с аппаратурой 3. В комплект прибора входит запорный кран 4, уста­ навливаемый на трубопровод шлама 5.

Пробоотбирающее устройство представляет собой литой корпус, внутри которого размещен диафрагменный насос с электромехани­ ческим приводом. К нижней части корпуса присоединено пробосо­ бирающее устройство с поворотной площадкой. На ней установлены четыре кружки для сбора проб. В шкафу управления находится КЭП-12У на 12 электрических цепей, плата с предохранителями

ипакетным выключателем и трансформатор. Шкаф с аппаратурой содержит реле'МКУ-48 и реле РМП-02/44 с пакетным выключателем

икнопкой.

Двигатель насоса включается по команде от КЭП и через редук­ тор, шестерни и эксцентриковую ступицу передает движение што­ ку, на котором закреплена диафрагма. Перемещаясь, диафрагма создает разрежение и через верхний клапан всасывает шлам. При движении штока с диафрагмой в обратном направлении верхний вса­ сывающий клапан закрывается и одновременно открывается-нижний клапан, порция шлама вытесняется из полости насоса- в кружку. К моменту прихода диафрагмы в крайнее положение оба клапана за-

95

крыты. Через один оборот вала двигатель автоматически отключает­ ся. Прибор КЭП настраивают на 5-мин цикл, и сигнал автомати­ чески подается на включение диафрагменного насоса. На двенадца­ том цикле автоматически передвигается поворотная площадка с кружками для' сбора проб. Замена кружки происходит через 1 ч работы. Пробоотбирающее устройство устанавливают вблизи шла­ мопровода, в который врезают кран с гибким переходником, рассчи­ танным на давление 0,8 МПа (8 ат).

Для автоматического отбора проб шлама для коррекционных шламбассейнов применяют прибор ПШАВБ-2 (рис. VI.5), при по­ мощи которого отбирают пробы из вертикальных шламбассейнов после барботажа. Он состоит из пробозаборной трубы 1, отбираю­ щего устройства 2, шкафа управления 3 и других деталей, входящих

вкомплект (запорные вентили, кран, манометр, фильтр воздуха).

Впробоотбирающее устройство входят диафрагменный насос, гидравлический распределитель со сборником проб, обратный кла­ пан, трехходовой кран, вентиль, клапан и соединительная коробка, смонтированные на одной металлической раме. В шкафу смонтиро­ ваны реле времени, реле РПМ-02/44, кнопка управления, два вы­ ключателя и переключатель.

Из бассейна шлам откачивается диафрагменным насосом и посту­ пает в распределитель через заборную трубу, проходной и треххо­ довой кран. Из распределителя шлам подается в трубопровод слива, а после прокачки заборной трубы — в сборник проб. Чтобы избе­ жать засорения тракта шлама, предусмотрена система промывки. Работает пробоотборник следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле времени и электродвигатель диафрагменного насоса. Начинается прокачка заборной трубы. По истечении вре­ мени, необходимого для выполнения этой операции, замыкается контакт реле времени в цепи электромагнитного клапана, который подает сжатый воздух в пневмопровод распределителя. Клапан переключается, и шлам поступает в сборник проб. После поступле­ ния расчетной порции шлама в сборник проб пробоотборник оста­ навливается. Схема возвращается в первоначальное положение.

Пробоотборник устанавливают в помещении коррекционных шламбассейнов вблизи от конуса бассейна так, чтобы путь от рас­ пределителя к трубе был вертикальным.

Заборную трубу помещают в конце шламбассейна на расстоянии

не менее 1 м от стенки, 3 м от нижнего среза конуса и 0,5 м от трубы, подающей воздух. Шкаф с аппаратурой устанавливают возле пробо­ отборника.

Прибор для автоматического отбора средних проб клинкера

ПКА-2 (рис. VI.6) состоит из пробоотбирающего устройства 1, сборника проб 2, разделительных решеток 3, шкафа управления 4 и шкафа с аппаратурой 5. Для врезки в воздушную магистраль предусмотрен запорный вентиль 6.

В литом корпусе пробоотбирающего устройства расположены пневмопривод мерного устройства и четыре кружки для сбора проб.

96

Мерное устройство имеет откидное дно и контргруз, под действием которого дно находится в закрытом состоянии. На сварном каркасе между двумя стенками закреплена решетка с шириной пазов 30 мм. На подшипниках скольжения здесь же вращается вал с гребенкой, которая прекращает движение клинкера через решетку, а также очищает ее. В аппаратурном шкафу находятся редуктор давления воздуха, манометр, два дросселя, два трехходовых электромагнит­ ных клапана, клеммная колодка, предохранители и пакетный вы­ ключатель. В шкафу'управления установлены КЭП-12У на ^элект­ рических цепей, плата с предохранителями и пакетным выключате­ лем и трансформатор.

В течке, по которой поступает клинкер, монтируют разделитель­ ную решетку. Пробоотбирающее устройство расположено с таким расчетом, чтобы поток клинкера направлялся в мерное устройство. После его заполнения одной порцией разделительная решетка пе­ рекрывает доступ клинкера. Дно мерного устройства открывается, и клинкер по течке поступает в кружку сбора проб. На шестом цикле при движении устройства происходит поворот храпового колеса, и поворотная площадка перемещает очередную пустую кружку под течку. За 1 ч отбирается шесть проб при массе одной пробы 400 г. Температура клинкера не должна превышать 100° С.

Прибор для автоматического отбора средних проб цемента из напорных магистралей ПЦАН-2 (рис. VI.7) включает пробоотби­ рающее устройство 1 со сборником проб 2 и заборной головкой 3, шкаф управления 4 и шкаф с аппаратурой 5. Для подключения к воздушной магистрали в комплект прибора входит запорный вен­ тиль 6 с влагоотделитедем 7. В литом корпусе пробоотбирающего устройства расположены пневмопривод пробоотборника и поворот­ ная площадка с четырьмя кружками для сбора проб. Заборную го­ ловку крепят к напорной магистрали 8 и соединяют трубкой с про­ боотбирающим устройством. На стенке шкафа управления, имею­ щего пыленепроницаемый корпус, смонтированы прибор КЭП, пла­ та с предохранителями и пакетным выключателем и трансформатор. В аппаратурном шкафу установлен редуктор давления воздуха, манометр, два дросселя, два трехходовых электромагнитных клапа­ на, клеммная колодка с предохранителями и пакетный выключатель.

Через электромагнитный золотник воздух попадает во внутрен­ нюю камеру механизма продувания и идет по заборной трубке на­ встречу потоку цемента в напорном трубопроводе. Настроенный на 5-мин цикл КЭП переключает золотник, и воздух, поступая в другую полость механизма продувания, закрывает входное отверстие. В это время другой контакт КЭП открывает электромагнитный «золотник, и воздух попадает в приемную полость пневмопривода. Поршень пневмопривода перемещает каретку с роликами, которая отжимает рычаг, пружину со щитком и запорную иглу. В это время порция цемента по заборной трубке через диффузор поступает в кружку. КЭП снова переключает золотник и поршень пневмопривода возвра­ щается в исходное положение, закрывая иглой заборное отверстие.