Весовые плотномеры.. СРМ 3 Сагатов БР. Весовые плотномеры
 Скачать 125.45 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН УНИВЕРСИТЕТ САТПАЕВ Институт энергетики и машиностроения Кафедра технологические машины, транспорт и логистика  СРМ №3 Тема: Весовые плотномеры.
Преподаватель: Карманов Т.Д. Магистрант: Сагатов Б.Р Специальность: 7М07111 Алматы 2023 г Содержание
Введение Плотность является одной из основных физических величин, характеризующих свойства веществ. Измерение плотности веществ играет существенную роль при про¬ведении исследовательских работ в различных отраслях науки и техники, а также при осуществлении контроля за технологическими процессами и качеством продукции. Следует отметить большое значение приборов для автоматического измерения плотности, которые являют¬ся весьма важным элементом комплексной автоматиза¬ции производственных процессов во многих отраслях промышленности (химической, металлургической, нефтя¬ной, пищевой и др.). Разработке и исследованию новых принципов изме¬рения плотности, созданию конструкций плотномеров, основанных на этих принципах, освоению и расширению промышленного производства плотномеров уделяется все большее внимание. Возрастание роли и значения из¬мерений плотности обусловлено в значительной мере непрерывным увеличением номенклатуры технологиче¬ских процессов и производств, в которых расход веществ, участвующих в осуществлении процессов, оценивается по массе, причем массовый расход определяется путем раздельных автоматических измерений объемного рас¬хода и плотности с последующим автоматическим пере¬множением результатов этих измерений. Весьма велика роль измерения плотности и в организации системы ко¬личественного учета (по массе) веществ при их прием¬ке, хранении и отпуске, когда масса вещества не может быть измерена непосредственным взвешиванием на ве¬сах и ее приходится определять по результатам измере¬нии объема и плотности. Вопросы точного измерения плотности имеют суще¬ственное значение при создании измерительных средств в различных отраслях приборостроения и метрологии, связанных с анализом свойств и состава веществ. Важное значение приобретают различные методы измерения плотности веществ в космических исследова¬ниях, при решении проблемы охраны окружаю¬щей среды, при исследовании плазмы, а также в других новых областях науки и техники. Определение плотности Различные вещества, имеющие при одинаковой температуре равные объемы, могут обладать различной массой и наоборот, вещества с одинаковой массой могут занимать различные объемы. Отношение массы вещества к его объему является физической величиной, которая характеризует свойства данного вещества и называется плотностью.Таким образом:  где ρ - плотность однородного вещества или средняя плотность неоднородного вещества; mи V— соответственно масса и объем вещества. Для неоднородного вещества плотность в точке находится как предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность:  , где Δm— масса элементарного объема ΔV.Так как плотность вещества зависит от температуры, то при обозначении (в индексе) указывают температуру, при которой измерена плотность. Например, обозначение ρ20 соответствует плотности при температуре 20°С. За единицу плотности принимается плотность такого однородного вещества, единица объема которого содержит единицу массы. В соответствии с ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц» и СТ СЭВ 1052-78 «Метрология. Единицы физических величин» единицей плотности в международной системе (СИ) является килограмм на кубический метр (кг/м3). Наряду с единицей СИ допускаются внесистемные единицы плотности: тонна на кубический метр (т/м3), килограмм на литр (кг/л). В ряде отраслей науки и техники для характеристики вещества применяют относительную плотность,которая представляет собой отношение плотности рассматриваемого вещества к плотности другого (условного) вещества при определенных физических условиях и, следовательно, является безразмерной величиной. В качестве условного вещества для определения плотности жидких и твердых веществ обычно принимают дистиллированную воду. Относительную плотность газов выражают по отношению к сухому воздуху, кислороду или водороду, взятым при тех же условиях, что и рассматриваемый газ, или в нормальном состоянии. Относительную плотность можно также рассматривать как отношение массы данного вещества к массе условного вещества, взятого в том же объеме при определенных условиях. Большая группа методов, которые называются поплавково-весовыми, основана на определении выталкивающей силы, действующей на испытуемое тело или специальное вспомогательное тело (поплавок); эта сила в соответствии с законом Архимеда прямо пропорциональна плотности среды, в которую погружено тело. Сюда относятся методы ареометра, гидростатического взвешивания, поплавковый, флотационный. Следующую группу образуют гидростатические методы измерения, которые базируются на зависимости статического давления столба жидкости или газа постоянной высоты от их плотности. В отдельную группу можно объединить гидродинамические методы, связанные с зависимостью от плотности таких физических величин, как скорость истечения струи жидкости или газа из отверстия, сила удара струи о преграду, скорость падения тела в жидкости, энергия потока вещества, динамическое давление и др. Большое развитие получают новые методы измерений, основанные на использовании различных физических явлений и величин, которые однозначно зависят от плотности. Сюда относятся, например, зависимость от плотности следующих физических величин: ослабления радиоактивного излучения, которым «просвечивают» вещество; скорости распространения звука в веществе; частоты и амплитуды вибраций вспомогательного тела, соприкасающегося с испытуемым веществом; параметров вихрей, образующихся в потоке жидкости или газа и др. Поплавковые и поплавково - весовые плотномеры Действие плотномеров, чувствительным элементом которых служит поплавок, основано на принципе ареометра. Они бывают частично (плавающими) или полностью (погруженными) погруженные. Поплавковые и поплавково-весовые плотномеры обладают высокой чувствительностью. Они предназначены для измерения плотности гомогенных сравнительно чистых жидкостей, а также тонких суспензий. Взвешенные частицы в жидкости могут оседать на поверхности поплавка и тем самым искажать показания прибора.  Рис.16. Схема плотномера с плавающим поплавком. Жидкость в плотномере с плавающим поплавком (Рис.16) по входной трубе 8 поступает в переливной сосуд 7, обеспечивающий постоянство напора, а оттуда по подводящей трубе 5 в измерительный сосуд 3,который также снабжен переливным устройством. Требуемая скорость потока устанавливается при помощи диафрагмы 6, а также путем регулирования разности уровней в обоих сосудах (при их взаимном смещении по вертикали). Для отвода излишка жидкости имеется труба 11. Изменение плотности жидкости вызывает перемещение (по вертикали) металлического поплавка 10 и связанного с ним сердечника. Перемещение сердечника через индуктивный датчик 9, включенный в схему измерительного моста 1, передается на вторичный показывающий и самопишущий прибор (или автоматический регулятор) 2, градуированный в единицах плотности. Для коррекции показаний на изменение температуры в схему включен термометр сопротивления 4. Сердечник может быть присоединен и к нижней части поплавка. Возможно расположение переливной трубки внутри поплавкового сосуда. Чтобы исключить возможность образования завихрений в потоке жидкости, которые нарушали бы плавность перемещений поплавка, на выходном конце трубы устанавливаются отражательные пластины. Простота конструкции плотномера позволяет изготовлять его из коррозионностойких материалов и применять при работе с агрессивными жидкостями и при высоком давлении. В ряде конструкций плотномеров, плавающий поплавок с сердечником датчика перемещений подвешен к пружине непосредственно (Рис.17,а) или через промежуточную вялую мембрану, причем в компенсационных приборах верхний конец пружины укреплен на рычаге узла обратной связи. При этом влияние изменения скорости потока жидкости на выходной сигнал прибора исключается, если поплавок соединен с двумя сердечниками дифференциально-трансформаторных датчиков и подпружинен с двух сторон вдоль оси как показано на Рис.1  Рис.1 Плотномеры с плавающим поплавком, уравновешенным пружиной. а — с одним датчиком; б — с двумя датчиками; 1 — резервуар с жидкостью; 2 — поплавок; 3 — проволока; 4 — индуктивный датчик перемещений; 5 — сердечник; 6 —i пружина; 7 — дифференциально-трансформаторный датчик; 8 — гибкая связь. Соответствующей конструкцией поплавка можно обеспечить автоматическую температурную компенсацию. Так, например, поплавок переменной вместимости выполняют в виде тонкостенного сильфона и заполняют измеряемой жидкостью. Температурные изменения плотности жидкости компенсируются изменением объема поплавка. Плотномеры с погруженным поплавком часто выполняют как поплавково-весовые. Компенсационный прибор (Рис.2) с пневматическим преобразователем, основанным на принципе уравновешивания сил.  Рис.2 Схема компенсационного плотномера с пневмопреобразователем. 1— манометр;2— толкатель;3— мембрана обратной связи;4— рычаг;5 — уплотнительный сильфон;6 — кольцевой распылитель;7 — нижний отводящий патрубок;8 — отводящая труба;9 — верхний отводящий патрубок;10 — вентиль;11 — трубопровод;12 — подводящая труба;13 — поплавок;14 — измерительная камера;15 — регулятор нижнего предела измерений;16 — ролик;17 — коромысло;18 — заслонка;19 — сопло;20 — дроссель. Часть жидкости, протекающей по трубопроводу, непрерывно поступает в измерительную камеру под действием перепада давления, который создается вентилем или каким-либо другим устройством для сужения потока. Жидкость течет снизу вверх вдоль верхней половины поплавка и сверху вниз вдоль его нижней половины, что обеспечивает минимальное воздействие потока на поплавок. Поплавок посажен на конце коромысла, уравновешенного противовесом так, чтобы поплавок начинал перемещаться вверх в жидкости наименьшей плотности, равной нижнему пределу измерений прибора. При измерениях коромысло удерживается в исходном положении равновесия при помощи пневматического преобразования содержащего сопло-заслонку и систему обратной связи, в которую входит мембрана с толкателем.  Рис.3. Схема компенсационного плотномера с электропреобразователем. 1—уравновешивающий груз;2—гибкая тяга;3 — стержень;4—траверса;5—резьбовой валик;6 — настроечные грузы;7 — уплотнительный сильфон;8—крестообразный шарнир;9— плита;10 — стержень;11 — измерительная камера;12 — поплавок;13, 17 — выводные трубки; 14—входная трубка;15,16—камеры с термобаллонами;18—рычаг обратной связи;19—демпфер;20—сеточная катушка генератора высокой частоты;21—экран;22—катушка обратной связи;23—постоянный магнит;24—корпус;26—пылезащитный сильфон. На Рис.3 показана схема аналогичного плотномера. оснащенного электрическим узлом обратной связи с устройством температурной компенсации, автоматически приводящим значение плотности к 20°С. Максимальный расход жидкости 0,5 м3/ч, давление— до 2 МПа, температура— до 110°С. Диапазон измерений 500—1200 кг/м3. Диапазон шкалы 50, 100 или 150 кг/м3; погрешность ±1% диапазона, выходной сигнал 0—20 мА. Оригинальной разновидностью поплавковых плотномеров является прибор с поворотным поплавком. Цилиндрический поплавок с горизонтальной осью крепится эксцентрично на торце диска, расположенного вертикально, или кольца. Мерой плотности жидкости служит угол поворота цилиндра с диском относительно оси диска. Существуют и другие конструкции поворотных поплавков. Плотномер с двумя поворотными поплавками позволяет вести измерения и на движущихся объектах. Объемно-весовые плотномеры Принцип действия объемно-весовых плотномеров основан на том, что масса вещества при неизменном его объеме прямо пропорциональна плотности, т.е. для измерения плотности достаточно непрерывно взвешивать определенный объем вещества, протекающего по трубопроводу. Основные преимущества этих плотномеров: возможность применения для пульп, суспензий, загрязненных, вязких и летучих жидкостей; независимость показаний от свойств и скорости протекания жидкости; возможность измерения при повышенном давлении (2,5 МПа); постоянное поперечное сечение измерительной полости прибора, что исключает осаждение твердых включений, содержащихся в потоке, высокая чувствительность и малая погрешность (от ±0,5 до ±1%); возможность регулирования диапазона измерений в широких пределах (от 100 до 2000 кг/м3). Ограничение области применения объемно-весовых плотномеров связано с недопустимостью газовых включений в жидкости. Типичная схема, в которой непосредственно реализуется указанный выше принцип, показана на Рис.4,а. Измерительный сосуд известного объема соединен снизу и сверху с винтовыми трубчатыми пружинами, которые служат для ввода и отвода жидкости. Масса сосуда как мера искомой плотности измеряется коромысловыми весами. Перемещение пружины и противовеса фиксируется при помощи индуктивного преобразователя. Погрешность прибора составляет ± 1 % диапазона измерений.  Рис.4. Схемы объемно-весовых плотномеров с подвижным сосудом. а — с коромысловыми весами; б — с индуктивным преобразователем; 1 — регулятор нулевого положения; 2 — сменный груз для настройки диапазона измерений; 3 — коромысло; 4 — стрелка; 5 — противовес; 6 — измерительный сосуд; 7 — трубчатая пружина; 8 — блок; 9 — трос; 10 — противовес; 11 — к индуктивному преобразователю; 12— пружина. Взвешивание сосуда с протекающей жидкостью возможно также при помощи тензорезисторного устройства. Сосуд сверху и снизу подвешен на двух параллельных плоских пружинах, на обеих сторонах которых наклеены тензометрические датчики. Датчики включены в мостовую схему автоматического потенциометра. Заключение В этой работе я привел общее представление о полтомерах. И я писал о весевых полтомерах. Информация об общей конструкции, принципе работы и применении Список использованной литературы https://www.ngpedia.ru/id262712p3.html Маркитанов, С. И. Способ измерения плотности жидких сред [Текст] / С.И. Маркитанов, С.Г. Сажин. – М.: СССР, 1985. |