Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматическое управление расходом, давлением и уровнем жидкости. Учебное пособие
.pdf
91
Шаг 21. Выключить приводной электродвигатель насоса H1 нажав на панели
частотного преобразователя нажать кнопку «Off/Reset».
Шаг 22. Выключить питание преобразователя частоты тумблером «Насос».
Шаг 23. Закрыть диалоговое окно программы «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 24. Выключить питание системы управления стенда.
Шаг 25. Сделать выводы о влиянии параметров ПИД регулирования на
ошибку регулирования и устойчивость системы.
3.16 Контрольные вопросы
3.16.1 Что называется расходом?
3.16.2 С помощью каких специальных устройств может быть получен
перепад давлений в расходомерах с сужающим устройством?
3.16.3 Какой основной чувствительный элемент применяется в
расходомерах постоянного перепада давления?
3.16.4 Какими по принципу действия бывают тахометрические
расходомеры?
3.15.5 Каковы недостатки индукционных расходомеров?
3.16.6 Какие два основных элемента должны присутствовать в ультразвуко-
вом расходомере?
3.16.7 В чем состоит суть работы термоанемометрического датчика
расхода?
92
4 Датчики уровня
Первичные преобразователи уровня предназначены для контроля за поло-
жением уровня в аппарате, определения количества вещества в емкости.
Классификация датчиков уровня показана на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Классификация датчиков уровня
4.1 Механические датчики уровня
Поплавковые датчики (рисунок 4.2) - перемещение поплавка х механически
передается указателю прибора. Погрешность мало зависит от плотности и темпера-
туры жидкости ~ ±1мм.
Рисунок 4.2 – Поплавковый датчик
93
Буйковые датчики (рисунок 4.3) - перемещение буйка х определяется по
формуле:
где L - уровень жидкости;
z - жесткость пружины;
S - площадь контакта;
р - плотность жидкости;
g - ускорение свободного падения.
Рисунок 4.3 – Буйковый датчик
4.2 Гидростатические датчики
Работа гидростатического датчика уровня основана на линейной зависимо-
сти давления, создаваемого столбом жидкости, от высоты этого столба. Таким образом, измеряя давление Р на дне сосуда и зная плотность жидкости и ускорение
g свободного падения можно вычислить высоту столба жидкости (уровень) - h. В
случае, если датчик установлен ниже дна, нужно из полученного результата вычесть разность высот дна и установки датчика - hД. Таким образом, уровень жидкости в резервуаре вычисляется по следующей формуле:
94
Д
h
g
P
h
.
К ним относятся а) пьезометрические; б) дифманометрические.
Пьезометрические (рисунок 4.4) - воздух (газ) через ротаметр подается в
пьезометрическую трубку. Давление воздуха (газа) Р измеряется манометром и ха-
рактеризует положение уровня L в емкости, P = ƒ(L).
Рисунок 4.4 – Пьезометрический датчик
Дифманометрические (рисунок 4.5) - уравнительный сосуд обеспечивает
постоянный столб в одном колене дифманометра, высота столба в другой меняется
с изменением уровня в емкости, P = f(L).
Рисунок 4.5 – Дифманометрический датчик
95
На лабораторном стенде установлен датчик уровня, представленный на
рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – Гидростатический датчик уровня, установленный на стенде
4.3 Электрические датчики уровня
Емкостные - используют диэлектрические свойства контролируемых сред,
т.е. токопроводящие жидкости (масла, бензин, керосин). Применяются цилиндри-
ческие и плоские емкостные датчики.
Цилиндрический датчик, работает как конденсатор, представляет из себя 2
цилиндра: 1-й – сама емкость 2-й – стержень (рисунок 4.7). В зависимости от
уровня L изменяется емкость C = ƒ(L).
Рисунок 4.7 – Цилиндрический емкостный датчик уровня
Плоский емкостный датчик уровня представляет из себя бак с электродами
(рисунок 4.8).
96
hhL
d
A
d
Ah
d
AhL
C
жидкостивозду ха
0
жидкости0
возду ха0
Рисунок 4.8 – Плоский емкостный датчик уровня
Емкость в данном случае определяется по формуле:
где S - площадь: S = LA
где L - уровень
А - ширина пластины электрода
d -расстояние между электродами
- абсолютная диэлектрическая проницаемость:
ε
жидкости
≈ 80 ε
воздуха
Токопроводящие жидкости - стержень изолируется электроизоляционным
слоем.
Омические датчики - работа основана на замыкании электрической цепи че-
рез контролируемую среду (рисунок 4.9).
97
Применение: сигнализация уровня жидкости электропроводных жидкостей.
Одноэлектродный - на 1 уровень
Рисунок 4.9 – Одноэлектродный омический датчик уровня
Конструкция 2-х электродного омического датчика уровня, позволяющего
контролировать несколько уровней показана на рисунке 4.10.
Рисунок 4.10 – Двухэлектродный омический датчик уровня
98
Индукционные датчики. Обмотка (рисунок 4.11) питается источником
переменного тока I и располагается снаружи трубы так, чтобы при изменении
уровень жидкости попадал в магнитное поле XL = f(L). Сигнал с преобразователя
подается на катушку реле К.
Рисунок 4.11 – Индукционный датчик уровня
На лабораторном стенде установлен дискретный датчик уровня. Принцип
работы и конструкция дискретного датчика уровня показана на рисунке 4.12.
Принцип действия дискретного датчика уровня основан на изменении состояния геркона с разомкнутого на замкнутое при помещении его в магнитное поле. Датчик уровня устанавливается в стенку 1 бака с помощью резьбового фланца 5
и гайки 2. Гибкий электрический вывод 4 закреплен в датчике полимерной заливкой 3. В изогнутом корпусе 6 датчика установлен геркон 8. Снаружи на корпусе
расположен поплавок 9 с постоянным магнитом, перемещение поплавка по корпусу датчика ограничено двумя упорными шайбами 7 и 10. В случае, когда уровень
жидкости ниже поплавка 9, последний лежит на упорной шайбе 10, при этом контакты геркона разомкнуты. При подъеме уровня жидкости, поплавок 9 всплывает
до упорной шайбы 7, при этом состояние геркона меняется на замкнутое.
99
Рисунок 4.12 – Дискретный датчик уровня
4.4 Радиационные датчики уровня
Работа основана на использовании явления изменения мощности излучения,
проходящего через емкость от источника к приемнику при наличии или отсутствии
контролируемого вещества (чаще -из лучения).
Контроль максимального или минимального уровня (излучатель и приемник
неподвижны, рисунок 4.13).
Рисунок 4.13 – Радиационный датчик уровня
100
Непрерывное измерение уровня (для небольшого уровня до 1 метра,
рисунок 4.14).
Та же схема, только излучатель находится на поплавке (рисунок 4.15).
Рисунок 4.14 – Непрерывное измерение уровня
Рисунок 4.15 – Непрерывное измерение уровня (излучатель на поплавке)
4.5 Ультразвуковые датчики уровня
Работа основана на принципе отражения ультразвуковых колебаний со сто-
роны жидкости (рисунок 4.16). Уровень жидкости определяют по времени запаздывания отраженного сигнала относительно посланного t = f(L).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]