10 Билет

Методы компенсации изменения температуры холодных спаев термопары.

В автоматических приборах на всем протяжении от термопары до измерительного прибора применяют термоэлектродные провода, что облегчает введение поправки на температуру холодных спаев, а также создает возможность автоматического введения указанной поправки. Однако надо учитывать, что термоэлектродные провода обладают относительно большим сопротивлением, что ограничивает их длину. Основные технические данные термоэлектродных проводов приводятся в специальной справочной литературе.

В лабораторных условиях температуру холодных спаев обычно поддерживают 0⁰. В этом случае места спая погружают в пробирки с маслом, которые помещают в сосуд Дьюара, наполненный тающим льдом. Холодные спаи могут находиться и при комнатной температуре, но при этом они должны быть погружены в сосуд с маслом, температура которого контролируется. Для стабилизации температуры холодных спаев служат также термостаты, внутри которых они размещаются.

В производственных условиях, когда в качестве вторичного прибора используется милливольтметр, для автоматического введения поправки на температуру холодных спаев применяют мостовые электрические схемы (компенсационные коробки).

Физический газоанализатор (кондуктометрический)

Принцип действия термокондуктометрических газоанализаторов основан на зависимости теплопроводности газовых смесей от ее состава.

Если спиральки предварительно нагреть, то газовые смеси их по-разному охлаждают, так как обладают различной теплопроводностью. Режим работы терморезисторов подбирается таким образом, чтобы теплопередача в камерах детектора происходила за счет теплопроводности через слой газа, а конвекция и излучение были минимальны. Возникает разбаланс мостовой схемы и можно измерить концентрацию анализируемого вещества в газовой смеси.

Достоинством термокондуктометрического метода измерения является универсальность, такие газоанализаторы можно отградуировать на различные газовые смеси.

Недостатками — имеют не очень высокий класс точности, ячейки являются неремонтопригодными элементами, необходим большой объем анализируемой пробы, сложности калибровки прибора.

Физический газоанализатор (магнитный на кислород)

Для анализа состава дымовых газов в содорегенерационных и известерегенерационных печах на содержание в них кислорода, используются магнитные газоанализаторы. По этим приборам определяют полное сгорание и необходимое количество избыточного воздуха, подаваемого в топку.

Наиболее распространенным является термомагнитный газоанализатор.

1 — блок подготовки; 2 — постоянный магнит; 3 — кольцевая камера; 4 — стеклянная трубка; R₁ и R₂ — терморезисторы; 5 — неуравновешенный мост; 6 — потенциометр.

Анализируемый газ поступает из блока подготовки 1 с постоянным объемным расходом в кольцевую камеру 3. По диаметру этой камеры установлена тонкостенная стеклянная трубка 4 с намотанными на ней терморезисторами теплового расходомера R₁ и R₂. Если в анализируемом газе отсутствует кислород, то при горизонтальном положении трубки 4 поток газа через нее отсутствует.

Когда в анализируемом газе имеется кислород, он втягивается в магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом 2 около левого (на рисунке) конца трубки 4. Затем кислород нагревается терморезистором R₁ до температуры выше точки Кюри (~80 ⁰С), при котором он теряет свои парамагнитные свойства, становится диамагнитным и выталкивается из магнитного поля (в направлении стрелки на рис.). Возникает «магнитный ветер» — поток газа, протекающий по трубке 4. Разбаланс неравновесного моста 5, определяемый объемной концентрацией кислорода в анализируемом газе, измеряется и регистрируется потенциометром 6.

К достоинствам этого метода измерения относятся — бесконтактный метод измерения, возможность очистки стеклянной конструкции от загрязнений, накипи и т.д.

К недостаткам — сложность усиления сигнала, если содержание кислорода в смеси не очень большое.

Свойство объекта автоматического регулирования – емкость.

Емкость объекта — это его способность накапливать рабочую среду или энергию (аккумулирующая способность). Способность объекта накапливать вещество или энергию в процессе наполнения (изменения) параметра может изменяться по-разному в зависимости от его габаритов, конфигурации, конструкции и т.д.

Емкость, как свойство, присуща всем динамическим объектам. Она характеризует их инерционность — степень влияния входной величины на скорость изменения выходной.

Таким образом, чем больше емкость по площади сечения, тем меньше объект реагирует на внешнее воздействие, тем он стабильней и более инерционный.

Свойство объекта автоматического регулирования – самовыравнивание.

Самовыравниванием называется способность объекта самостоятельно, частично или полностью компенсировать возмущение, то есть это способность объекта самостоятельно после нанесения возмущения приходить в новое установившееся состояние. Достаточное самовыравнивание объекта способствует устойчивости и стабилизации системы автоматического регулирования, а отсутствие этого свойства — ухудшает характеристики системы.

Свойство объекта автоматического регулирования – остаточное отклонение.

Остаточное отклонение — это разница между значением параметра в установившемся режиме и заданным значением параметра, это ошибка регулирования, которая зависит от свойства объекта. Если объекты большие по массе или размерам, то ошибка в отклонении от заданного значения параметра обычно больше. У некоторых объектов, особенно работающих в непрерывном режиме, со временем меняются свойства, то есть ошибка увеличивается.

Может наступить момент, когда ошибка регулирования выходит за пределы допустимых отклонений параметра, тогда необходимо заменить систему регулирования.

Свойство объекта автоматического регулирования – запаздывание.

Запаздыванием называется время от момента подачи возмущения до момента появления сигнала на выходе.

Δt = (t₂-t₁) — запаздывание, связанное с задержкой прохождения сигнала между объектами, где t₁ — время появления возмущения, а t₂ — время появления отклонения параметра.

Все реальные объекты обладают запаздыванием. Запаздывание всегда неблагоприятно сказывается на качестве процесса управления объектом.