Приборы для измерения расхода, массы и объема веществ

1. Общие сведения

При осуществлении технологического процесса в условиях автоматизированного производства важная роль принадлежит автоматическому контролю и регулированию расхода сырья и полуфабрикатов, а также таких рабочих агентов, как пар, воздух, вода и т. п. Большое значение имеет также автоматизация контроля количества перерабатываемого вещества и учет штуч­ной продукции.

Расходом называется количество вещества, проходящее через данное сечение какого-либо устройства (трубопровода, транспортера и т. п.) в единицу времени. В отличие от расхода количество вещества определяется суммарным объемом или массой вещества, прошедшего через данное сечение какого-ли­бо устройства в течение произвольного промежутка времени.

Расход газов, воздуха и жидкостей, как правило, выражает­ся в объемных единицах, т. е. в м³/ч, м³/мин и реже в л/мин, л/сек, а расход пара и сыпучих материалов — в весовых едини­цах кг/ч, т/ч.

При равномерном расходовании вещества в течение какого-либо промежутка времени t₂ - t₁ величина расхода может быть выражена соотношением:

Q_v = V/ t₂ - t₁; Q_G = G/ t₂ - t₁

где Q_v и Q_G - соответственно объемный расход и расход по массе;

V и G - соответственно объем и масса израсходованно­го вещества.

Зная промежуток времени и величину расхода вещества в единицу времени, можно определить количество израсходован­ного вещества за этот промежуток времени.

При переменном расходе количество израсходованного ве­щества определяется суммой мгновенных расходов за данный промежуток времени.

Контроль расхода вещества характеризует стабильность ре­жима работы и является фактором оперативного контроля. Контроль количества вещества является фактором учетного контроля и с динамикой технологического процесса во многих случаях органически не связан.

Приборы, предназначенные для контроля расхода, называются расходомерами, а для измерения количества вещества - счетчиками количества.

В некоторых приборах для измерения расхода имеется интег­рирующее устройство (или суммирующий счетный механизм), измеряющее количество вещества. Эти приборы позволяют совмещать контроль расхода и контроль количества вещества, из­расходованного за определенный промежуток времени.

Счетные механизмы изготовляются не только в виде составных элементов расходомеров, но также и в виде отдельных устройств и используются для учета штучной продукции, перемещающейся в производственном потоке в определенном последо­вательном порядке (например, по конвейеру или транспортеру).

Приборы для измерения количества и расхода в зависимо­сти от метода измерения подразделяются на следующие группы:

а) скоростные и объемные счетчики;

б) расходомеры переменного и постоянного перепада давления;

в) расходомеры переменного уровня (щелевые);

г) электромагнитные;

д) ультразвуковые рас­ходомеры;

е) весы и дозаторы;

ж) приборы для учета штучной про­дукции.

2. Счетные механизмы и реле

К ак указывалось выше, счетные механизмы в виде составных элементов входят в конструкцию ряда приборов, применяемых для контроля количества и расхода различных материалов, а так­же изготовляются в виде отдельных устройств.

а – нумераторный барабанный; б – нумераторный дисковый; в - стрелочный.

Рисунок 2.1. Механические счетчики.

Счетные механизмы подразделяются на механические и электрические. Механические счетчики являются приборами местного конт­роля, а при помощи электрических счетчиков можно вести отсчет показаний на расстоянии.

Один из видов механических счетчиков - нумераторный (рис. 2.1) состоит из комплекта цифровых колес (или барабанов) 1 с нанесенными на них цифрами от 0 до 9. Колеса связаны де­сятичной передачей.

Приводной элемент 2 поворачивает первичное колесо 3 на один шаг. После того как первичное колесо повернулось на 9 шагов, оно входит в зацепление со следующим колесом (десятковым) и поворачивает его на один шаг. Подобным же образом поворачиваются и соседние колеса высших порядков.

Другой разновидностью механических счетчиков является - стрелочный. В отличие от нумераторного в стрелочном счет­чике показания выражаются положением стрелок 4 на непод­вижных циферблатах 5.

Такие счетчики обычно служат в качестве счетчиков оборо­тов, но могут быть использованы также и в качестве счетчиков механических импульсов. Для этого их оснащают специальным приводным рычагом с храповым колесом и защелкой.

Электромагнитный счетчик (рис. 2.2), являющийся одной из разновидностей электрических счетчиков, состоит из меха­нического счетчика 1, приводного рычага 2 с защелкой, ролика 3 с контактной группой и электромагнита 4.

Приводной рычаг счетчика приводится в действие электромагнитом, катушка которого включается специальным контактным устройством, установленным на месте отбора импульсов, отсчитываемых счетчиком. Механический импульс объекта воз­действует на контактное устройство, которое замыкает электрическую цепь катушки электромагнита, вследствие чего счетчик срабатывает.

Колеса счетчика имеют специальные углубления. При пол­ном обороте первичного колеса (единиц) ролик 3 попадает в его углубление; при этом срабатывает контактная группа, посылаю­щая электрический импульс на катушку электромагнита соседне­го колеса (десятков). Последнее при этом поворачивается на 1/10 оборота. Аналогично происходит включение электромагнита следующего колеса.

На базе электромагнитных счетчиков выполнена конструк­ция счетного реле. При каждом срабатывании реле якорь электромагнита пово­рачивает на один шаг храповое колесо, на котором установлен специальный штифт. После отсчета установленного количества импульсов штифт замыкает контакты исполнительной системы. Одновременно при помощи пружины реле возвращается в ис­ходное положение. Перестановкой штифта на храповом колесе достигается изменение числа импульсов, при котором срабатыва­ют контакты исполнительной системы.

Рисунок 2.2. Электромагнитный импульсный счетчик.

В схемах автоматического контроля широко применяются фотоэлектронные счетные реле, при помощи кото­рых без непосредственного контакта с объектом осуществляется отсчет штучной продукции, перемещающейся по конвейеру.