книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

сигналов, поступающих от фотосопротивления 8 и электронного сигнализатора 13. Электронный сигнализатор при определенных значениях э. д. с. электродов 15 переключает реле 14.

Рассмотрим взаимодействие узлов бюретки при титровании. К моменту поступления от таймера сигнала (к началу титрова­ ния) бюретка наполнена стандартным раствором до нулевой от­ метки, каретка фотоуровнемера стоит в крайнем верхнем положе­ нии, оба электромагнитных клапана закрыты. Перо регистра­ тора — на нулевом делении. Когда поступает сигнал от таймера, тиратронно-релейная схема подает напряжение на обмотку кла­ пана 3 для титрования и на реверсивный двигатель 9. Фаза этого

освещено.

Действие стеклянной трубки, наполненной прозрачным рас­ твором, аналогично действию трехгранной призмы: луч света отклоняется в сторону широкой части. Этот эффект более нагля­ ден, если луч падает по касательной к трубке и исчезает при про­ хождении луча по диаметру. Если трубка пуста, преломляющее действие ее незначительно.

Эффект преломления обычно использовать значительно целе­ сообразнее, чем рассеивание луча света мениском, так как в по­ следнем случае трудно определить, проходит ли луч под поверх­ ностью раствора или над ней.

Когда э. д. с. электродов достигает определенной величины, характеризующей приближение точки эквивалентности, элек­ тронный сигнализатор производит соответствующие переключе­ ния в реле 14, в результате чего с этого момента напряжение на обмотку клапана 3 для титрования подается периодически через короткие промежутки времени. Скорость подачи раствора резко

J7l—тиратрон ТГЗ-0,1/1,3; Лз— лампа накаливания специальная СЦ-78; ФС— фото­ сопротивление ФС-К1; Й1 — сопротивление МЛТ 0,5—1 м гом : R n — сопротивление не­ проволочное переменное 0,2 .игом; R з — реостатный датчик; Сi — конденсатор бумаж­ ный 1 м к ф , 400 в; Сг — конденсатор электролитический 50 м к ф , 50 в; В — выпрямитель селеновый ABC-1; Pi — главное реле — два реле МКУ-48, 127 в; Рз — реле окончания титрования типа МКУ-48; Рз — реле замедления титрования типа МКУ-48; P i , Р ъ —

электромагнитные клапаны бюретки; РД — реверсивный электродвигатель типа РД-09; СД — синхронный электродвигатель типа СД-60; Д — электродвигатель мешалки;

Ki — контактытаймера (замыкаются при пуске бюретки); Я» — ключ нижнего положения; Кз — ключ верхнего положения и пуска бюретки; Ki, К ъ — ключн управления синхрон­ ным двигателем; Т р — силовой трансформатор; АТС — регистратор; Э С — электронный

сигнализатор; С — стабилизатор.

372

уменьшается. При достижении э. д. с. электродов величины, соответствующей точке эквивалентности, в тиратронно-релей- ной схеме происходят переключения, в результате которых кла­ пан 3 закрывается, а реверсивный двигатель, изменяя направле­ ние вращения, начинает поднимать каретку фотоуровнемера с по­ стоянной скоростью. Кроме того, когда ФС оказывается осве­ щенным, т. е., когда каретка находится над поверхностью рас­ твора, подается напряжение на клапан наполнения 4. В резуль­ тате этого каретка равномерно поднимается, а вслед за ней корот­ кими рывками поднимается поверхность раствора.

Когда каретка займет исходное (верхнее) положение, бюретка оказывается заполненной до нулевого уровня и готова к следую­ щему титрованию. В результате титрования па диаграмме вторич­ ного прибора остается запись в виде пика, высота которого харак­ теризует количество стандартного раствора, израсходованного для достижения точки эквивалентности.

На рис. 179 приведена электрическая схема автоматической бюретки. Практика показывает, что производственные автоматы работают достаточно надежно только в том случае, если они просты

иих электрпческая схема не содержит большого числа контактов.

Вданной схеме число контактов, управляющих работой прибора, сведено к минимуму, полностью устранены контакты, совершаю­ щие большое количество включений и выключений. Последнее достигнуто тем, что управление реверсивным двигателем РД (остановка и пуск при движении каретки вниз) и клапаном на­ полнения Р5 осуществляется бесконтактным способом при помощи тиратрона Jh, в анод которого при титровании включается об­ мотка двигателя РД, а при наполнении — обмотка клапана Ps.

Этим достигаются, кроме устранения контактов, работающих с большой нагрузкой, еще большая точность и мягкость работы следящей системы, так как сила тока в обмотках реверсивного двигателя и клапана в некоторых пределах изменяется в зависи­ мости от степени освещенности ФС. В результате этого скорость вращения РД при подходе каретки к поверхности раствора уменьшается, что устраняет выбег каретки. То же явление обеспе­ чивает быструю и мягкую работу электромагнитного клапана ж наполнение бюретки точно до нулевого значения.

Автоматические бюретки описанного типа изготовляются зна­ чительной емкости (20 Ч- 50 мл), так как для них трудно исполь­ зовать трубку с внутренним диаметром меньше 8 мм, а длина трубки для достижения хорошей точности (порядка 1%) должна быть приблизительно 0,5 м.

§ 3. Электронные индикаторы, дозаторы и тптровальные сосуды автоматических титраторов

Автоматическое определение момента достижения точки экви­ валентности и осуществление в этот момент воздействия на авто­ матическую бюретку производятся при помощи особых устройств, чувствительными элементами которых в зависимости от приме­

373

Сп

Постоянное напряжение на сетку тиратрона JIi подается не­ посредственно, а на сетку тиратрона Лч — через сопротивле­ ние Лз, на котором создается падение напряжения от выпрями­ теля Вч такой полярности, что позволяет скомпенсировать часть напряжения, выделяемого на сопротивлении Лч.

Таким образом, когда на вход нуль-индикатора поступает значительная э. д. с. небаланса, на сетки обоих тиратронов по­ дается отрицательное напряжение, запирающее их. Когда э. д. е. электродов начнет, изменяясь, приближаться к значению э. д. с. в точке эквивалентности, срабатывает тиратрон Лч. Момент зажи­ гания зависит от положения движка переменного сопротивле­ ния Лз и может регулироваться. Когда э. д. с. электродов станет равной э. д. с. в точке эквивалентности, зажигается тиратрон Лг. При зажигании тиратрона Лч срабатывает реле Рз (рис. 179), уменьшая скорость подачи стандартного раствора бюреткой. При зажигании Лг срабатывает реле Рч и титрование прекращается. Дальнейшее изменение величины э. д. с. электродов в том же на­ правлении не оказывает воздействия на тиратроны, так как изме­ няется полярность э. д. с. небаланса и на сетки тиратронов по­ дается уже положительный потенциал.

Титрование при обратном ходе кривой производится переклю­ чением концов вторичной обмотки выходного трансформатора, чем достигается изменение полярности напряжения на Лч прп той же полярности э. д. с. небаланса.

При работе с электронным сигнализатором необходимо учи­ тывать одну особенность процесса титрования, а именно: прп падении очередной капли стандартного раствора в титруемый она перемешивается со всем объемом раствора не мгновенно, а в те­ чение 1—2 сек., вследствие чего возможны кратковременные рез­ кие изменения потенциала измерительного электрода когда он попадает в зону действия неразмешанной капли. Результатом этого могут быть преждевременные срабатывания электронного сигнализатора, для устранения которых в схемы обычно вводят элементы, обеспечивающие срабатывание после некоторой вы­ держки времени. В схеме рис. 180 эту функцию выполняет кон­ денсатор большой емкости С, который вместе с сопротивлением Лч составляет контур с постоянной времени в 2—3 сек.

Электронные сигнализаторы, применяемые при дифферен­ циальном титровании, принципиально отличаются от сигнализа­ торов, описанных выше. При дифференциальном титровании сиг­ нализатор должен срабатывать тогда, когда скорость изменения потенциала на его входе достигает максимума, сигнализатор дол­ жен реагировать на скачок потенциала. В качестве электронных сигнализаторов здесь применяются усилители импульсов с релей­ ной схемой на выходе.

376

теля (В2 , Лз, Лi). Усиленный сигнал подается на сетку тира­ трона Лз. При отсутствии сигнала отрицательной полярности тиратрон открыт, якорь реле Pi притянут и конденсатор большой емкости Сз замкнут на обмотку реле Рз. Когда приходит сигнал отрицательной полярности на сетку Лз, тиратрон запирается на время прохождения сигнала, реле Pi вызывает переключение конденсатора Сз на зарядку от выпрямителя Bi через сопроти­ вление R. По окончании прохождения отрицательного сигнала тиратрон снова отпирается и заряженный конденсатор Сз под­ ключается к обмотке реле Рз. При длительном сигнале конденса­ тор запасает энергию в количестве, достаточном для того, чтобы притянуть якорь реле Рз и подать сигнал окончания титрова­ ния. Параметры Рз, Сз, i? и величину напряжения Bi выбирают так, чтобы реле Рз срабатывало только после прохождения сигна­ лов, характерных для моментов достижения точки эквивалент­ ности данного вида титрования. Этим достигается устранение ложных срабатываний сигнализатора от случайных кратковремен­ ных импульсов.

Проследим изменение сигнала в зависимости от времени t при прохождении реостатно-емкостных цепей связи между каска­ дами сигнализатора. Как известно, цепь, состоящая из конденса­ тора и сопротивления, включенных последовательно, при неболь­ шой постоянной времени цепи оказывает на сигнал дифференци­ рующее действие. Это значит, что амплитуда напряжения на вы­ ходе такой цепи пропорциональна скорости изменения напряже­ ния на входе цепи. На рис. 181 слева приведены графики напря­ жений в основных точках схемы сигнализатора при подаче на вход его э. д. с. электродов в момент, когда процесс титрования достигает точки эквивалентности.

Форма изменения напряжения Ei для сетки I каскада харак­ терна для потенциометрической кривой с резким скачком потен­ циала (график а). Для анода этого каскада характер кривой (напря­ жение Ез) сохраняется при изменении фазы на обратную (график б). Для сетки II каскада форма напряжения Ез характеризуется первой производной по времени входного сигнала, это объяс­ няется действием дифференцирующей цепи RC (график в). Для анода II каскада форма кривой напряжения Ei сохраняется с из­ менением фазы на обратную (график г). На сетке тиратрона Л% кривая напряжения Еь определяется второй производной по времени входного напряжения (график д), т. е. амплитуда сиг­ нала пропорциональна ускорению изменений входного напряже­ ния. Такая форма очень удобна при управлении релейными схемами.

Особенности приведенной схемы — необходимость высокой стабильности питающих напряжений и значительная емкость переходных конденсаторов Ci и Сз. Первое условие может быть достигнуто стабилизацией переменного напряжения сети и ста­ билизацией выпрямленного напряжения питания усилительных каскадов при помощи стабилитронов. Второе условие требует

.378

применения конденсаторов с высококачественным диэлектриком, так как даже при незначительных утечках в переходных конден­ саторах изменяются сеточные режимы следующих каскадов.

Входное сопротивление схемы невелико и позволяет работать лишь с низкоомными (металлическими) измерительными электро­ дами. Для работы со стеклянными электродами необходимо до­ бавить входной высокоомный каскад.

Д о з а т о р ы

Дозаторы автоматических титраторов предназначены для от­ меривания определенного количества рабочего раствора или ве­ щества, подлежащего титрованию. Ошибка в дозировании вызы­ вает такую же ошибку в окончательных результатах титрования, поэтому к дозаторам предъявляются такие же требования по точ­ ности, как и к автоматическим бюреткам. В лабораторных усло­ виях при титровании применяют весовой и объемный способы дозирования, причем предпочитают весовой, как наиболее точ­ ный. В некоторых случаях весовой способ вообще является более правильным, так как исключает влияние температуры дозируе­ мого вещества.

В автоматических титраторах применение весового дозирова­ ния почти невозможно, так как автоматически отвесить с доста­ точной точностью удается только сыпучие вещества. Поэтому, как правило, применяются объемные дозаторы, отличающиеся разнообразием конструкций, которые определяются свойствами дозируемого вещества, условиями применения и заданной точ­ ностью.

При дозировании жидкостей незначительной вязкости без примесей применяют дозаторы в виде сосудов-мерников с устрой­ ством для перелива или сифоном. Несмотря на простоту конструк­ ции, такие дозаторы применимы не всегда, так как вследствие влияния поверхностного натяжения жидкости на величину дози­ руемого объема и состояния поверхности мерника они имеют точность не выше 1,0—1,5%. Большую точность можно получить при помощи устройств, в которых дозирующий элемент при по­ мощи специальных кранов поочередно подключается к линиям рабочего раствора и смывающей жидкости, переносящейотдозированный раствор в титровальный сосуд.

При дозировании веществ значительной вязкости применяют пробочные краны-дозаторы с устройством для смыва отдозированного вещества. Один из кранов-дозаторов, предназначенный для дозирования вязкого и очень агрессивного продукта, показан на рис. 182. Привод крановых дозаторов осуществляется при помощи моторных исполнительных механизмов или пневматиче­ ских устройств.

Для уменьшения ошибки вследствие негерметичности запираю­ щих поверхностей дозаторов и для уменьшения запаздывания по­ казаний приборов дозатор при сливе дозы рабочего продукта шун­ тируют параллельной линией, по которой протекает продукт.

379

Смывание дозируемого вещества нейтральным растворителей во всех случаях повышает точность дозирования, так как исклю­ чаются ошибки за счет прилипания вещества к стенкам дозатора и соединительных труб. Кроме того, разбавление рабочего раствора' при титровании часто необхо­ димо по методике титрования.

Поэтому, кроме рабочего рас­ твора, обычно необходимо до­ зировать разбавитель или смы­ вающую жидкость. Дозировка в этих случаях не требует большой точности и произво­ дится при помощи сосудовмерников или по времени истечения.

Часто применяются доза­ торы в виде поршневых насо­ сов или шприцев.

и промывки прп помощи сифона удобен. В этом случае не требуется специального автоматического клапана, так как слив начинается автоматически после того, как уровень жидкости в со­ суде поднимется до определенной отметки, что достигается соот­ ветствующей работой клапана на линии промывки.

Мешалки в автоматических титраторах могут применяться следующие: 1) стержневые с лопастями, вращающиеся от элек­

3S0