Кондуктометры для автоматического контроля технологических процессов

Задачи, решаемые с использованием кондуктометров, предназначенных для контроля технологических процессов, различны. К ним относятся контроль УЭП конденсата на тепловых станциях, сточных вод, определение концентрации растворённого компонента в бинарных растворах, контроль над кинетикой технологических процессов и многое другое. Рабочие условия применения тоже разнообразны: интервал рабочих температур от 0 до 150 °C, агрессивность и абразивность (от лат. abrasio — соскабливание) анализируемой среды, возможность появления осадка и др. В пищевой промышленности существует, например, требование, чтобы ПИП не создавали застойных зон, где могут развиваться колонии бактерий. Различные условия эксплуатации обусловливают разнообразие используемых ПИП и способов измерения УЭП анализируемых растворов.

Микропроцессорные кондуктометры КС

Кондуктометры типа КС (рис. 5.1) используют как стационарные кондуктометры при контроле технологических процессов. В качестве первичных преобразователей применяют контактные двух-, трёхи четырёхэлектродные первичные преобразователи УЭП. Кроме контактных первичных преобразователей, используют и бесконтактные первичные преобразователи двух видов: трансформаторные и индуктивные. Применение различных первичных преобразователей обусловлено разнообразием технологических сред, для контроля которых используют кондуктометры. Технологические среды могут быть чистыми растворами, суспензиями, не агрессивными по отношению к материалам первичного преобразователя или агрессивными, абразивными суспензиями и др.

В этих кондуктометрах реализованы как контактные, так и бесконтактные способы измерения УЭП растворов.

Модели выпускаемых ООО «Сибпромприбор-аналит» кондуктометров серии КС приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Рис. 5.1. Внешний вид кондуктометра КС-1М.

Модели кондуктометров КС.

Расстояние от места установки первичного преобразователя до операторной может быть достаточно большим. Для того чтобы линия связи от первичного измерительного преобразователя не влияла на результат измерения, кондуктометр КС состоит из двух отдельных блоков. Первый блок кондуктометра составляет единую конструкцию с первичным измерительным преобразователем. Второй блок (рис. 5.2) может быть удалён от первичного преобразователя на расстояние до 300 м. Удалённая часть кондуктометра выполняет следующие функции: калибровка прибора, приём по интерфейсу сигнала с датчика, обработка принятой информации и представления её в требуемом виде. Эта часть измерительного преобразователя одинакова для всех типов кондуктометров и может отличаться только алгоритмами обработки измерительной информации с датчика УЭП.

Рис. 5.2. Структурная схема удалённой части ИП:

1 — микроконтроллер; 2 — устройство индикации; 3 — устройство ввода калибровочных данных (клавиатура); 4 — устройство для формирования сигналов интерфейса; 5 — устройство формирования аналоговых выходных сигналов Часть измерительного преобразователя (рис. 5.3), расположенная на первичном преобразователе, выполняет следующие функции: управление измерительными цепями, в которые включены первичные преобразователи УЭП и температуры анализируемой жидкости; измерение выходных сигналов этих измерительных цепей; передача полученных результатов на удалённую часть измерительного преобразователя с помощью интерфейса.

Рис. 5.3. ПИП УЭП с измерительным преобразователем.

Структурная схема кондуктометра КС-1−1 показана на рис. 5.4. Структурная схема кондуктометра КС-1М-1 отличается от приведённой на рис. 5.3 только наличием блока клавиатуры и индикации. Наличие этого блока позволяет оперативно осуществлять калибровку прибора и перестраивать его в режим концентратомера для анализа различных бинарных растворов.

Рис. 5.4. Структурная схема кондуктометра КС-1−1:

I — генератор; 2 — первичный преобразователь УЭП; 3 — формирователь токов сравнения; 4 — блок измерения температуры анализируемого раствора; 5 — сумматор токов; 6 — коммутатор; 7 — устройство сравнения; 8 — микропроцессор; 9 — блок формирования аналогового выходного сигнала Переменное напряжение генератора Uодновременно поступает на формирователь токов сравнения, первичный преобразователь УЭП и блок измерения температуры 4. Формирователь токов тока сравнения генерирует ток, пропорциональный коду, поданному на него с микропроцессора 8, и равный.

где /₀ — выходной ток формирователя токов; N — число, закодированное в управляющем выходном сигнале с микропроцессора; N_mm — максимальное число, которое можно подать на формирователь тока сравнения.

Напряжения с сумматора токов 5 и блока измерения температуры анализируемого раствора 4 поступают на коммутатор сигналов 6. Коммутатор по команде микропроцессора подключает на вход устройства сравнения поочерёдно выходные напряжения с сумматора токов 5 и блока измерения температуры анализируемого раствора 4. Выходное напряжение устройства сравнения равно логической единице, если выполняется условие.

Я Я

jU^dt > О, и логическому нулю, если jU_&xdt < 0. В цикле из;

о о мерения УЭП число N> закодированное в выходном сигнале микропроцессора, изменяется до тех пор, пока не выполнится с.

я

точностью ±1 младшего разряда условие ^U^dt = 0. При этом о.

всегда будет реализовано следующее соотношение:

где R₀ — образцовое сопротивление.

В цикле измерения температуры анализируемой жидкости на вход устройства сравнения подаётся выходное напряжение с блока измерения температуры 4. В качестве терморезистора использован медный термометр сопротивления R,.

Схема канала измерения температуры показана на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Канал измерения температуры Выходное напряжение канала измерения температуры.

_Г1 к 1 aR_A

При условии, что —— = —, а -— = 1, выходное на;

Л,/?₂ R₂ л, л₃

пряжение будет.

Это напряжение сравнивают с выходным напряжением формирователя токов сравнения U) = U. NN '"_и1Х. Выходное напряжение формирователя токов сравнения изменяется до тех пор, пока не выполнится условие U₃ = 1/_вых. При этом результат определения температуры анализируемого раствора N = tN_max. Полученные в обоих циклах измерения данные, пропорциональные УЭП и температуре анализируемого раствора, обрабатывают с помощью микропроцессора в приведённое к заданной температуре значение УЭП анализируемого раствора, в концентрацию определяемого компонента в бинарном растворе или в другие параметры, характеризующие ход технологического процесса.

Кондуктометры типа КС занесены в Государственный реестр под номером № 21 065−01.