thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 14

Chia sẻ: Dang Cay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

0
73
lượt xem
31
download

thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 14

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của việc đo và phát hiện mức lưu chất là xác định mức độ hoặc khối lượng lưu chất trong các bình chứa. Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng. Khi đo liên tục, biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu còn lại trong bình chứa. Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không. Thí dụ, nếu phát hiện thấy mức cao thì cảm...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 14

  1. Chương 14: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC CHẤT LƯU Muïc ñích cuûa vieäc ño vaø phaùt hieän möùc löu chaát laø xaùc ñònh möùc ñoä hoaëc khoái löôïng löu chaát trong caùc bình chöùa. Coù hai daïng ño: ño lieân tuïc vaø xaùc ñònh theo ngöôõng. Khi ño lieân tuïc, bieân ñoä hoaëc taàn soá cuûa tín hieäu ño cho bieát theå tích chaát löu coøn laïi trong bình chöùa. Khi xaùc ñònh theo ngöôõng, caûm bieán ñöa ra tín hieäu daïng nhò phaân cho bieát thoâng tin veà tình traïng hieän taïi möùc ngöôõng coù ñaït hay khoâng. Thí duï, neáu phaùt hieän thaáy möùc cao thì caûm bieán seõ phaùt ra tín hieäu ñeå ngöøng vieäc ñoå chaát löu vaøo bình. Khi phaùt hieän thaáy ngöôõng thaáp, tín hieäu seõ phaùt leänh ngöøng vieäc huùt chaát löu töø bình chöùa ñeå ñaûm baûo möùc döï tröõ toái thieåu. Thoâng thöôøng ngöôøi ta keát hôïp caû hai loaïi ñaàu ño phaùt hieän ngöôõng cao vaø ngöôõng thaáp ñeå töï ñoäng hoaù quy trình cung caáp vaø huùt. Coù ba phöông phaùp hay duøng trong kyõ thuaät ño vaø phaùt hieän möùc: -Phöông phaùp thuyû tónh duøng bieán ñoåi ñieän. -Phöông phaùp ñieän döïa treân tính chaát ñieän cuûa chaát löu. -Phöông phaùp böùc xaï döïa treân söï töông taùc giöõa böùc xaï vaø chaát löu. 6.1 PHÖÔNG PHAÙP THUÛY TÓNH Trong phöông phaùp naøy chæ soá ño caûm bieán cung caáp laø haøm lieân tuïc phuï thuoäc vaøo chieàu cao cuûa löu chaát trong bình chöùa.
  2. Noù khoâng phuï thuoäc vaøo tính chaát ñieän cuûa löu chaát nhöng phuï thuoäc vaøo khoái löôïng rieâng cuûa löu chaát . Caùc hình döôùi ñaây bieåu dieãn ba caùch khaùc nhau cuûa phöông phaùp ño thuyû tónh: Caûm bieán löïc Caûm bieán vò p0 trí h h h Caûm bieán aùp suaát vi sai a) b) c) Hình 6.1 Caûm bieán möùc chaát löu theophöông phaùp thuûy tónh . Caùch thöù nhaát: moät phao noãi treân maët chaát löu ñöôïc gaén baèng daây (qua moät roøng roïc) vôùi moät caûm bieán vò trí (hình 6.1 a). Caûm bieán vò trí seõ cho tín hieäu tyû leä vôùi möùc cuûa löu chaát . Caùch thöù hai: moät vaät hình truï ñöôïc nhuùng trong löu chaát, chieàu cao hình truï phaûi baèng hoaëc lôùn hôn möùc chaát löu (hình 6.1 b). Hình truï naøy ñöôïc treo treân moät caûm bieán ño löïc. Trong quaù trình ño caûm bieán chòu söï taùc ñoäng cuûa moät löïc F tyû leä vôùi chieàu cao cuûa chaát loûng: F = p - Sh (6-1) Vôùi p, S, h laàn löôït laø troïng löôïng, tieát dieän maët caét ngang vaø chieàu cao phaàn ngaäp trong chaát loûng cuûa hình truï;  laø khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, g laø gia toác troïng tröôøng. Soá haïng Sh trong bieåu thöùc laø löïc ñaåy Archimede taùc duïng leân hình truï. Tín hieäu do caûm bieán cung caáp seõ tyû leä vôùi h- möùc chaát löu coøn laïi trong bình.
  3. Caùch thöù ba: söû duïng caûm bieán aùp suaát vi sai ñaët ôû ñaùy cuûa bình chöùa (hình 6.1 c). Taïi ñaùy bình aùp suaát ñöôïc bieåu dieãn bôûi bieåu thöùc : p = p0 + gh (6-2) Vôùi p0 laø aùp suaát ôû ñænh cuûa bình chöùa. gh laø aùp suaát thuyû löïc taïi ñaùy bình.  khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng. g laø gia toác troïng tröôøng. Caûm bieán ñoùng vai troø vaät trung gian coù daïng moät maøng moûng. Moät maët cuûa maøng chòu taùc ñoäng cuûa aùp suaát p vaø maët kia chòu taùc ñoäng cuûa aùp suaát p0. Do coù söï cheânh leäch aùp suaát giöõa p vaø p0 neân hai maët cuûa hai maøng chòu taùc ñoäng khaùc nhau laøm cho noù bò bieán daïng. Söï bieán daïng naøy seõ cung caáp tín hieäu cô ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh tín hieäu ñieän coù ñoä lôùn tyû leä vôùi chieàu cao h cuûa chaát loûng trong bình chöùa. Treân thò tröôøng hieän nay haõng Uehling Instrument giôùi thieäu moät loaïi caûm bieán ño möùc döïa treân phöông phaùp thuûy tónh. Ñaëc tính cuûa loaïi caûm bieán naøy laø coù ñoä chính xaùc cao, ño ñöôïc caùc bình coù dung tích lôùn, hình daïng cuûa bình chöùa ña daïng nhö bình thaúng ñöùng, bình naèm ngang hoaëc bình hình caàu…, ñaùp öùng nhanh ngay caû khi bình ñang laøm vieäc. Bình coù theå ñaäy kín, ñeå hôû hoaëc thoâng nhau, ñoàng thôøi coù theå laøm vieäc ôû moâi tröôøng coù aùp suaát thaáp hoaëc chaân khoâng.
  4. Hình 6.2 Caûm bieán loaïi THE TANK-O-METER loaïi“S” 6.2 PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÄN Ñaây laø phöông phaùp phaûi söû duïng ñeán caûm bieán ñaëc thuø. Caùc caûm bieán naøy chuyeån ñoåi tröïc tieáp möùc thaønh tín hieäu ñieän. Tuy theá, yeâu caàu ñaët ra laø ñaàu ño phaûi coù caáu taïo ñôn giaûn vaø deã cheá taïo 6.2.1 Caûm bieán ñoä daãn Caûm bieán loaïi naøy chæ duøng cho chaát löu daãn ñieän ( ~ 50 Scm-1), khoâng coù tính aên moøn vaø khoâng laãn theå vaån caùch ñieän, thí duï daàu nhôøn .
  5. Caáu taïo ñaàu ño goàm hai ñieän cöïc hình truï, neáu bình chöùa baèng kim loaïi thì bình laø moät cöïc vaø chæ caàn theâm moät cöïc hình truï (hình 6.3). Ñaàu ño ñöôïc nuoâi baèng nguoàn ñieän xoay chieàu ~ 10V ñeå traùnh hieän töôïng phaân cöïc cuûa caùc ñieän cöïc. Trong cheá ñoä ño lieân tuïc, ñaàu ño ñaët theo vò trí thaúng ñöùng, chieàu daøi cuûa ñaàu ño chieám caû daûi cuûa möùc ño. Doøng ñieän chaïy giöõa caùc ñieän cöïc coù bieân ñoä tyû leä vôùi chieàu daøi cuûa ñieän cöïc bò ngaäp trong chaát löu. Ñoä lôùn cuûa tín hieäu cuõng phuï thuoäc vaøo ñoä daãn cuûa chaát löu. Trong cheá ñoä phaùt hieän theo ngöôõng, ñieän cöïc ngaén vaø ñaët theo phöông naèm ngang, vò trí cuûa moãi ñieän cöïc töông ñöông vôùi moät ngöôõng. Khi möùc chaát loûng ñaït tôùi ñieän cöïc, doøng ñieän I coù bieân ñoä khoâng ñoåi. hmax h h a) b) hmin c) Hình 6.3 Caûm bieán ñoä daãn ño möùc chaát löu a) sô ñoà hai ñieän cöïc b) sô ñoà moät ñieän cöïc c)phaùt hieän theo möùc. 6.2.2 Caûm bieán tuï ñieän Khi chaát loûng laø chaát caùch ñieän, coù theå taïo tuï ñieän baèng hai ñieän cöïc hình truï (hoaëc moät ñieän cöïc keát hôïp vôùi thaønh bình kim loaïi cuûa bình chöùa). Chaát ñieän moâi giöõa hai ñieän cöïc laø chaát loûng ôû phaàn ngaäp vaø khoâng khí ôû phaàn khoâ. Vieäc ño möùc löu chaát ñöôïc chuyeån thaønh ño ñieän dung cuûa tuï ñieän. Ñieän dung
  6. naøy thay ñoåi theo möùc chaát löu trong bình chöùa. Ñieàu kieän caàn thieát ñeå aùp duïng phöông phaùp naøy laø haèng soá ñieän moâi cuûa chaát löu phaûi lôùn hôn haèng soá ñieän moâi cuûa khoâng khí, thoâng thöôøng laø gaáp ñoâi. Trong thieát bò ño möùc naøy, ngöôøi ta söû duïng söï phuï thuoäc ñieän dung cuûa phaàn töû nhaïy caûm cuûa boä chuyeån ñoåi vaøo möùc chaát loûng. Veà maët caáu taïo, phaàn töû nhaïy caûm ñieän dung ñöôïc thöïc hieän döôùi daïng caùc ñieän cöïc hình truï troøn ñaët ñoàng truïc hay caùc ñieän cöïc phaúng ñaët song song vôùi nhau. Caáu taïo cuûa caùc phaàn töû thuï caûm ñieän dung ñöôïc xaùc ñònh theo tính chaát hoùa lyù cuûa chaát loûng. Ñoái vôùi chaát loûng caùch ñieän (coù ñieän daãn suaát nhoû hôn 10-6 simen/m), caùc phaàn töû chæ thò coù sô ñoà nhö treân hình 6.4. 2 3 ~220V 1 2 2 2 1 H H h h h h d 1 1 D a) b) c) d) Hình 6.4 Caûm bieán ño möùc chaát loûng caùch ñieän. Phaàn töû thuï caûm (hình 6.4a), goàm hai ñieän cöïc ñoàng truïc (1) vaø (2) coù phaàn nhuùng chìm vaøo chaát loûng. Caùc ñieän cöïc taïo thaønh moät tuï ñieän hình troøn, giöõa hai ñieän cöïc ñieàn ñaày chaát loûng coù chieàu cao h, coøn H-h laø khoâng gian chöùa hoãn hôïp hôi khí. Ñeå coá ñònh vò trí caùc ñieän cöïc, ngöôøi ta duøng chaát caùch ñieän (3). Noùi chung, ñieän dung cuûa moät tuï ñieän hình truï ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông trình:
  7. c  2. 0 .H / lnD / d  (6-3) ÔÛ ñaây  – haèng soá cuûa ñieän moâi ñieàn ñaày giöõa hai ñieän cöïc. 0 – haèng soá ñieän moâi cuûa chaân khoâng. H – chieàu cao ñieän cöïc. D,d – ñöôøng kính ngoaøi vaø trong cuûa ñieän cöïc. Ñoái vôùi tuï ñieän hình truï troøn hình 6.4a coù haèng soá ñieän moâi khaùc nhau, ñieän dung cuûa tuï laø: C=C0+C1+C2 (6-4) ÔÛ ñaây C0 – ñieän dung cuûa caùnh ñieän xuyeân qua naép. C1 – ñieän dung giöõa hai ñieän cöïc coù chöùa chaát loûng. C2 – ñieän dung cuûa khoâng gian coù chöùa hôi vaø khí. Neáu tính giaù trò cuûa C theo (6-4) thì: 2. 0 . L .h 2. 0 . r H  h  C  C0   lnD / d  lnD / d  (6-5) Vì raèng ñoái vôùi hôi vaø khí r =1, coøn C0=haèng soá neân: 2. 0  h C  C0  H 1   L  1.  lnD / d   H (6-6) Phöông trình (6-5) laø ñaëc tính tónh cuûa phaàn töû nhaïy ñieän dung ñoái vôùi moâi tröôøng caùch ñieän. Giaù trò L phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, do vaäy ñeå loaïi tröø aûnh höôûng nhieät ñoä cuûa chaát loûng leân keát quaû ño, ngöôøi ta duøng moät tuï buø (hình 6.4c). Tuï buø (1) ñaët döôùi phaàn töû thuï caûm (2) vaø nhuùng chìm hoaøn toaøn trong chaát loûng. ÔÛ moät
  8. soá tröôøng hôïp, khi thaønh phaàn chaát loûng khoâng ñoåi, ngöôøi ta thay noù baèng moät tuï coá ñònh. Trong tröôøng hôïp chaát löu daãn ñieän, chæ caàn söû duïng moät ñieän cöïc beân ngoaøi coù phuû vaät lieäu caùch ñieän, lôùp phuû ñoùng vai troø lôùp ñieän moâi cuûa tuï, coøn ñieän cöïc thöù hai chính laø löu chaát. Ñeå ño möùc caùc chaát loûng daãn ñieän (coù ñieän daãn suaát lôùn hôn -4 10 simen/m) ngöôøi ta söû duïng phaàn töû thuï caûm coù caùch ñieän ôû ngoaøi (hình 6.4b) phaàn töû nhaïy caûm laø caùc ñieän cöïc kim loaïi, coù phuû lôùp caùch ñieän (2) vaø nhuùng chìm vaøo trong chaát loûng. Coøn ñieän cöïc thöù hai laø thaønh beå chöùa (neáu laø kim loaïi) hay laø ñieän cöïc rieâng. Ñieän dung toaøn phaàn cuûa phaàn töû nhaïy caûm (hình 6.4c) ñöôïc tính baèng: C1 C 2 C  C0  C1  C 2 (6-7) ÔÛ ñaây: C0 – ñieän dung cuûa caùch ñieän xuyeân qua naép. C1 – ñieän dung cuûa ñieän cöïc 1 vaø beà maët chaát loûng treân giôùi haïn coù caùch ñieän. C2 – ñieän dung cuûa tuï ñieän taïo bôûi maët chaát loûng treân maët giôùi haïn caùch ñieän vaø thaønh beå. Thieát bò chuyeån ñoåi phaàn töû thuï caûm ñieän dung thaønh tín hieäu ñieän laø caàu ño. Caáp chính xaùc cuûa duïng cuï ño möùc laø 0,5; 1,0; 2,5.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản