Денсиметрические анализаторы

Для непрерывного автоматического контроля плотности практически любых жидких растворов, суспензий применяются пьезо-компенсационные плотномеры; для контроля плотности низковязких технологических растворов — пневматические поплавковые плотномеры. Для бесконтактного контроля технологических растворов, суспензий, эмульсий, протекающих по технологическим трубопроводам, используются бесконтактные радиоизотопные -плотномеры рис.7.6.

Рисунок 7.6. Расположение источника (1) и приемника (2) -излучения плотномера относительно трубопровода диаметром d < 0,2 м (а), d = 0,2...0,3 м (б) и d > 0,3 м (в)

Принцип действия радиоизотопного плотномера основан на измерении ослабления интенсивности -излучения, проходящего через слой вещества.

Радиоизотопные -плотномеры измеряют плотность технологических жидких сред в интервале 500...3500 кг/м³. Плотномер устанавливают вблизи технологического аппарата или трубопровода, обычно диаметром 0,1...0,3 м и более (рис. 7.6). Погрешности денсиметрического контроля связаны с появлением в контролируемой среде дисперсной фазы (твердой, жидкой, газообразной), способной не только поглощать, но и рассеивать поток -излучения, а также колебаниями температуры контролируемой среды.

Ультразвуковые анализаторы

Ультразвуковой метод анализа жидкостей основан на измерении скорости распространения и поглощения ультразвуковой волны в контролируемой среде. Эта скорость определяется химической природой жидкости и при постоянной частоте ультразвуковой волны зависит от концентрации составляющих компонентов, плотности, вязкости, сжимаемости и температуры анализируемой среды. Ультразвуковым методом можно определять состав различных жидких сред, в том числе суспензий и эмульсий. Чувствительные элементы ультразвуковых приборов (пьезоэлектрические излучатели и приемники) погружаются в контролируемую среду в защитных металлических корпусах во взрывобезопасном исполнении. Это позволяет использовать ультразвуковые приборы для контроля состава жидкости в любых ХТП.

Достоинства ультразвукового метода: анализируется весь объем пространства, заполненный контролируемой средой; измерения можно проводить при различных частотах, что позволяет осуществлять регулирование чувствительности измерительного прибора к параметрам контролируемой среды.

Химические газовые сенсоры

Химические газовые сенсоры можно рассматривать как средство диагностики окружающей среды. Именно в охране окружающей среды химическим сенсорам принадлежит ведущая роль. В САУ химические газовые сенсоры представляют собой элементы глобальной информационной сети.

Рисунок 7.7. Принципиальная схема химического газового сенсора.

Под химическим газовым сенсором (ХГС) понимают датчик концентрации компонентов в газе. Он обладает следующими свойствами: работа в реальном масштабе времени, обратимость показаний, высокая чувствительность, миниатюрность. ХГС является своеобразным хроматографом размером с небольшую монету, «настроенным» на один или несколько компонентов. Основными функциональными элементами химического газового сенсора, представленного на рис. 7.7, являются рецептор, преобразователь, электронное устройство. Рецептор 1 — элемент (материал), какие-либо свойства которого изменяются под действием анализируемого газового вещества. Конструктивно рецептор представляет или тонкую газосорбирующую пленку, или оболочку оптического волокна, или миниатюрную электрохимическую ячейку. Преобразователь 2 преобразует реакцию рецептора в электрический (реже оптический) сигнал. Преобразователи представляют собой миниатюрные устройства, например, полевые транзисторы, оптические волокна, разнообразные акустические электронные устройства и др. Электронное устройство 3 считывает сигнал, поступающий с преобразователя, обрабатывает его либо в цифровой сигнал, либо пороговый «тревожный» сигнал и посылает на регистрирующее устройство 4.

 Выделяют электрохимические, электрические, оптические, акустические, магнитные, термические сенсоры.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОИСТВА

 Устройство автоматической системы управления, воздействующее на технологический процесс в соответствии с полученным от управляющего устройства командным сигналом, называется исполнительным устройством.Выходным параметром исполнительного устройства (ИУ) является расход вещества или энергии, поступающих в объект управления или выходящих из него, а входным — командный сигнал управляющего устройства.

 Исполнительное устройство содержит, как правило, несколько функциональных блоков: усилитель мощности; исполнительный механизм; регулирующий орган; датчик положения; блок обратной связи; блок сигнализации крайних положений; блок ручного управления.  В зависимости от конкретных условий структура и конструкция ИУ могут различаться. Например, если управляющим воздействием является изменение потока электроэнергии (в аппаратах с электрообогревом, в электролитических ваннах, в электролизерах), то необходимость в исполнительном механизме и регулирующем органе отпадает, а роль исполнительного устройства играет усилитель. В ряде устройств регулирующий орган является частью технологического оборудования. Например, при формовании полимерных пленок, асбестоцементных плит, металлического проката толщина изделия регулируется за счет изменения расстояния между прокатными валками, которые и являются в данном случае регулирующим органом.

 Микропроцессорная техника позволяет регуляторы встраивать в исполнительные устройства, тем самым превращая ИУ в комбинированные устройства для управления различными технологическими параметрами.

 По виду действия ИУ разделяют на нормально открытые (НО) и нормально закрытые (НЗ). При прекращении подвода энергии, создающей перестановочные усилия, проходное сечение нормально открытого ИУ полностью открывается нормально закрытого ИУ — полностью перекрывается. Исполнительные устройства типа НО целесообразно применять, когда при аварийном прекращении подачи командного сигнала в исполнительный механизм безопасно иметь открытую технологическую линию (трубопровод). В противном случае применяют исполнительные устройства типа НЗ. Например, в ректификационной колонне на технологических линиях подачи исходного сырья и теплоносителя для его подогрева, а также на линиях отбора высококипящего и низкокипящего компонентов ставят исполнительные устройства типа НЗ. На линиях же подачи пара в куб ректификационной колонны и орошения в верхнюю часть (укрепляющую) ректификационной колонны устанавливают исполнительные устройства типа НО. В случае аварийной ситуации ректификационная колонна работает «сама на себя». Из такого состояния ректификационную колонну легче вывести на заданный режим, чем из состояния полного ее останова.

Исполнительное устройство это завершающий элемент в структуре системы управления. Одно из главных требований к ИУ — высокая надежность работы. В большинстве современных контуров управления используются датчики и регуляторы без движущихся частей. Единственным элементом контура, содержащим движущиеся части, остается исполнительное устройство. Следовательно, оно наиболее подвержено износу и коррозии и требует повышенного внимания для того, чтобы находиться в рабочем состоянии.  Правильный выбор и расчет исполнительных устройств имеет первостепенное значение, поскольку погрешности в их работе непосредственно влияют на качество управления.

Основными функциональными блоками ИУ являются исполнительный механизм и регулирующий орган.

Регулирующие органы

Регулирующий орган (РО) — техническое средство изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину в объекте управления (ОУ). Это устройство, непосредственно воздействующее на ОУ для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону. Регулирующие органы различаются по непрерывности воздействия на расход рабочей среды, по конструкции, по пропускным характеристикам, по типоразмерам, по материалам, применяемым для их изготовления, области применения. РО подразделяются также на разгруженные, частично разгруженныеи перегруженные

Для непрерывного регулирования расхода жидкостей и газов в химической промышленности широко применяются дроссельныеРО, представляющие собой переменное гидравлическое сопротивление для протекающей рабочей среды. Изменение расхода рабочей среды осуществляется за счет изменения проходного сечения РО.

 Распространены также устройства для регулирования расхода рабочей среды изменением располагаемого напора. К этому классу РО можно отнести приводы с регулируемой угловой скоростью вращения и устройства для ее изменения.

Для регулирования расхода сыпучих материалов применяются питатели: ленточные, шнековые, скребковые, дисковые, лопастные и т. д.