В.А. Старовойтов Местный и дистанционный контроль уровня жидкости

10

нии емкости датчика происходит срыв генерации, при этом увеличивается анодный ток лампы и срабатывает реле. В зависимости от положения переключателя прибор может сигнализировать о повышении или понижении уровня. Срабатывание реле ведет к загоранию лампы на электронном блоке и при соответствующей коммутации свободных контактов может быть использовано для автоматического управления.

Следует отметить, что в современных конструкциях сигнализаторов уровня (датчиков-реле уровня) электронные лампы заменены на полупроводниковые элементы, однако принцип действия и функции остаются неизменными [5, c. 460].

5. ОПИСАНИЕ СТЕНДА

Лабораторный стенд выполнен на основе вертикального металлического щита, на лицевой и тыльной сторонах которого размещены технологический объект (прозрачный резервуар емкостью 30 л), а также устройства контроля и сигнализации за уровнем жидкости в нем. Схема стенда с расположением технических средств измерения представлена на рис. 10.

В качестве объекта контроля на стенде используется прозрачный, выполненный из органического стекла резервуар 5, который заполняется водой при открытии клапанов 12, 13 и опорожняется при открытии клапана 21. Уровень воды в резервуаре измеряется с помощью рассмотренных выше четырех методов, а именно:

−уравнительным стеклом 9 с линейкой 10;

−продувкой воздуха через ротаметр 2 с клапаном 3 и трубкой 7 с отсчетом показаний по шкале тягонапоромера;

−сигнализатором уровня емкостным с датчиком 6 и электронным блоком 4;

−уровнемером буйковым 11 с пневматическим выходным сигналом и отсчетом показаний по шкале пневматического измерительного прибора 16;

−преобразователем избыточного давления «Сапфир-22ДИ» 18, используемого вместо «Сапфира-22ДГ» (при наличии открытой поверхности жидкости в резервуаре замена не меняет сути метода измерения) и отсчетом показаний по шкале миллиамперметра 15.

11

Рис. 10. Схема лабораторного стенда: 1, 20 - редуктор; 2 - ротаметр; 3 - клапан ротаметра; 4 - блок электронный сигнализатора уровня ЭСУ-1М; 5 - резервуар (объект контроля); 6 - датчик стержневой с изолированным электродом ЭСУ-1М; 7 - трубка пьезометрического уровнемера; 8 - буек уровнемера УБ-П; 9 - уровнемерное стекло; 10 - линейка мерная; 11 - уровнемер буйковый УБ-П; 12, 13, 21 - клапаны; 14 - напоромер НМП-52; 15 - миллиамперметр; 16 - прибор измерительный пневматический показывающий ППВ 1.2; 17 - переключатель; 18 - измерительный преобразователь избыточного давления «Сапфир22ДИ»; 19 - манометр; 20 - редуктор питания пневмоприборов

Питание электрических приборов производится от сети переменного тока 220 В при включении переключателя 17, а пневматических -

12

от магистрали сжатого воздуха давлением > 2,5 МПа, регулируемого далее с помощью редукторов 1 и 20.

Подача и слив воды осуществляется с помощью резиновых шлан-

гов.

6. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

6.1. Изучить настоящие методические указания и ознакомиться с устройством учебного стенда, размещением оборудования и приборов.

6.2.Включить электропитание стенда переключателем 17 (положение «Вкл» в соответствии с рис. 10 здесь и далее). При наличии напряжения в верхней части щита стенда должна загореться лампа накаливания.

6.3.С помощью регулятора 20 подать воздух для питания пневмопре-

образователя и приборов, установив его давление на уровне 0,14 МПа. Контроль давления осуществляется по техническому манометру 19.

6.4.Подготовить резервуар для заполнения водой. При этом необходимо убедиться, что вентиль слива воды закрыт.

6.5.Отметив показания измерительных приборов, открыть запорные

клапаны 12 и 13 и заполнить резервуар 15 водой на высоту 90110 мм, ориентируясь по мерной линейке 10. Прекратить подачу воды (уже одним клапаном 12) и зафиксировать показания приборов 15 и 16. Для снятия показаний тягонапоромера 14 необходимо аккуратно приоткрыть клапан 3 ротаметра 2 и, увидев пузырьки воздуха, выходящие из нижнего среза трубки 7, прекратить вращение маховика клапана: стрелка тягонапоромера укажет давление продуваемого столба жидкости.

6.6.Открыв запорный клапан 12, поднять уровень жидкости в резервуаре еще на 90-110 мм и прекратить подачу воды. Зафиксировать показания приборов. При этом возможна коррекция положения маховика клапана 3, т.к. число пузырьков, выходящих из трубки 7 и проходящих через слой воды, не должно превышать 1-3 в секунду.

6.7.Произвести действия в соответствии с п. 6.6 вплоть до практически полного заполнения резервуара, оставив запас в 2-3 см. При нахождении уровня воды в зоне расположения датчика 6 должна загореться лампа на электронном блоке 4.

6.8.Прекратив подачу воды в резервуаре при максимальном уровне и зафиксировав показания приборов, снять показания приборов при

13

пройденных уже уровнях, сливая воду. При этом следует оперировать запорным клапаном 21.

6.9. После окончания работы закрыть все запорные вентили 12, 13 и 21, перекрыть клапаны 3 ротаметра, редуктором 20 сбросить давление до нуля (см. манометр 19). Переключатель 17 установить в положение «Откл» и поставить в известность преподавателя.

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Полученные результаты измерений свести в таблицу.

Показания средств измерения

при возрастании уровня

при понижении уровня

По полученным данным тарировать шкалы измерительных приборов, считая показания стекла мерного образцовыми. Результаты представить в виде схемы, выполненной в масштабе, лучше на миллиметровой бумаге (рис. 11).

14

Рис. 11. Пример выполнения задания по тарировке шкал измерительных приборов (числа поставлены произвольно)

Построение

графиков

статиче-

ских

характери-

стик

типа

xвых =

= f(xвх) произво-

дится по получен-

ным

данным. В

качестве

входной

величины

рас-

сматривается уро-

вень (показания по

Рис. 12. Ориентировочный вид статических

линейке), а вход-

ной

-

показания

характеристик средств измерения

измерительных

приборов. В ре-

зультате

совмеще-

ния характеристик на одном графике (рис. 12) следует сделать вывод об их линейности (нелинейности).

15

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите известные вам способы измерения уровня жидкостей и проиллюстрируйте их.

2.Какие способы измерения уровня и с помощью каких устройств можно использовать для дистанционного контроля и регулирования?

3.Каков принцип действия измерительной части уровнемера УБ-П?

4.Представьте ваши соображения о точности измерительных устройств, используемых в настоящей работе, и факторах, влияющих на нее.

5.Какие детали уровнемеров можно рассматривать в качестве чувствительных элементов?

6.Каков принцип действия измерительных преобразователей типа «Сапфир-22» и «Сапфир-22ДГ», в частности?

7.Что дает унификация выходных сигналов измерительных преобразователей?

8.Почему среди имеющихся уровнемеров в особый класс выделены сигнализаторы уровня (датчик - реле уровня)?

9.Почему в процессе работы пневматические приборы шумят?

10. Каковы способы защиты чувствительных элементов уровнемеров от нежелательных воздействий?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств.-М.: Машиностроение, 1983.-424 с.

2.Полоцкий Д.М., Лапшенков Г.И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов в химической промышленности: Руководство к лабораторным работам.-М.: Химия, 1973.-320 с.

3.Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справ. пособие/ Под ред. Б.Д. Кошарского.-3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1976.-486 с., ил.

4.Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ Под ред. В.В. Черенкова.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,

1987.-847 с.

5.Лапшенков Г.И., Полоцкий Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы.-М.: Химия, 1988.-288 с.

16

Составитель ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

СТАРОВОЙТОВ

МЕСТНЫЙ И ДИСТАНЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Технические средства автоматизации»

для студентов направления 551800

Редактор З.М. Савина

ЛР № 020313 от 23.12.96.

Подписано в печать 29.10.99. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 50 экз. Заказ

Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.