ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

8. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

В настоящее время разработаны и имеют весьма широкие пер­спективы применения вихревые расходомеры, принцип действия ко­торых основан на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в по­токе в процессе вихреобразования. Измерительный преобразова­тель вихревого расходомера (рис. VIII.19) представляет собой завихритель 1, вмонтированный в тру­бопровод, с помощью которого поток, завихряется (закручивает­ся) и поступает в патрубок 2. На выходе из патрубка в расширяю­щейся области 4 установлен элек­троакустический преобразователь 3, воспринимающий и преобразу­ющий вихревые колебания потока в электрический сигнал, который далее приводится к нормализован­ному виду, отвечающему требованиям ГСП.

Завихрения потока формируются таким образом, что внутрен­няя область вихря — ядро, поступая в патрубок 2, совершает толь­ко вращательное движение. На выходе же из патрубка в расши­ряющуюся область 4 ядро теряет устойчивость и начинает асимметрично вращаться вокруг оси патрубка.

9. АКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ

Для измерения расходов загрязненных, агрессивных и быстро-кристаллизующихся жидкостей и пульп, а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изме­нения направления движения, когда не могут быть применены дру­гие виды расходомеров, используются расходомеры акустические, чаще всего ультразвуковые. Преимуществами акустических расхо­домеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубо­проводах и др.

Принцип действия акустических расходомеров основан на зави­симости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Из­вестно несколько методов использования звуковых (ультразвуко­вых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов. Один из них, так называемый фазовый, основан на том, что при распро­странении звуковой волны в движущейся среде время ее прохожде­ния от источника до приемника определяется не только скоростью

 

распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению пото­ка, скорости их складываются, если против потока, — вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потоками против него пропорциональна скорости потока, а следовательно, расходу протекающей жидкости.

Акустический расходомер,работаю­щий по двухканальной фазовой схеме (рис. VIII.20), состоит из ультразвуко­вого генератора УЗГ, являющегося ис­точником питания; излучающих пьезо-преобразователей ИП1 и ИП2; прием­ных пьезопреобразователей ПП1 и ПП2; фазовращающего устройства ФУ для устранения путем асимметрии ка­налов преобразователей возникающих фазовых сдвигов;' электронного усили­теля Ус и измерительного прибора ИП, который градуируется в единицах рас­хода. В качестве пьезоэлементов в пре­образователях чаще всего применяются пластины из титаната бария, могут так­же использоваться пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевой керами­ки, а также магнитострикционные.

Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпа­дает с направлением потока, а в другом направлено против потока. При отсутствии движения жидкости время передачи импульса т (в с) на расстояние d

В последнее время получают распространение ультразвуковые расходомеры, в которых используется эффект Допплера, заключающийся в том, что ультра­звуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа и т. п. в потоке измеряемой среды и воспринимают­ся приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока.

Измерительный преобразователь таких расходомеров представляет собой устройство, состоящее из двух пьезокристаллов, один из которых является гене­ратором ультразвуковых колебаний, излучаемых под утлом к потоку измеряемой среды, а второй — приемником отраженных колебаний. Излучаемый и отражен­ный сигналы сравниваются с помощью специальных электронных устройств.

В настоящее время акустические расходомеры интенсивно раз­рабатываются, и в ближайшее время, очевидно, предстоит их широ­кое применение в различных отраслях пищевой промышленности.

10. СЧЕТЧИКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В пищевой промышленности широко применяются средства из­мерений, предназначенные для автоматического учета (счета) штучных изделий в виде отдельных единиц готовой продукции (булок, батонов) или контейнеров (бутылок, ящиков, коробок), заполненных пищевым продуктом и передвигаемых транспортер­ными лентами или другими устройствами. Подобные средства из­мерений подразделяются на две большие группы — контактные и бесконтактные счетчики штучных изделий.

В качестве чувствительных элементов контактных счетчиков используются различные подвесные заслонки или лепестки, звез­дочки, турникеты и т. п. механические устройства, которые приво­дятся в движение от воздействия на них учетных единиц продукции.

На рис. VIII.21 приведена структурная схема механического счетчика со звездочкой 1, имеющей шесть пальцев и жестко закреп­ленной на валу 2. На конце вала укреплена шестигранная втулка 4, фиксирующая каждое из шести положений вала и взаимодейст­вующая с прерывателем 5, соединенным рычагом со счетным механизмом 3. Движущиеся с помощью транспортера 6 единицы про­дукции 7 наталкиваются на пальцы звездочки и поворачивают ее вместе с валом, тем самым производя отсчет на единицу. Для элек­трической передачи показаний на валу счетчика может устанавли­ваться кулачок, который, воздействуя на микропереключатель, фиксирует прохождение через счетчик каждой учетной единицы продукции. Выходные контакты микропереключателя электрически соединяются со счетчиком единичных электрических импульсов. Вместо звездочки на валу могут быть укреплены качающаяся за­слонка или чувствительный элемент другого вида, которые при каждом отклонении их движущейся учетной единицей продукции изменяют показание счетчика на единицу.

Для измерения производительности некоторых агрегатов пище­вой промышленности могут использоваться приборы, измеряющие угловую скорость вращающихся частей (рабочих органов), — та­хометры.

Существует большое число тахометров, основанных на различных принципах действия: центробежные, электрические, магнитоиндукционные, фотоэлектриче­ские, резонансные, стробоскопические и др.

Бесконтактные счетчики, в которых отсутствует непосредствен­ный контакт чувствительного элемента с учитываемой продукцией, являются более надежными устройствами для учета штучных изде­лий. В пищевой промышленности широко применяются фотоэлект­рические счетчики, в которых в качестве чувствительного элемен­та используется фотоэлемент, периодически освещаемый источни­ком света, перекрываемого проходящими между фотоэлементом и источником света учетными единицами продукции. Возникающие при этом электрические импульсы усиливаются с помощью элект­ронного усилителя и подаются на электрический счетчик.

По аналогичной схеме работают радиоизотопные и рентгенов­ские счетчики, основанные на поглощении ионизирующего или рентгеновского излучения предметом, проходящим между источни­ком и приемником излучения. Радиоизотопный релейный счетчик (рис. VIII.22)-предназначен для учета различных по форме и га­баритам предметов 2, движущихся по конвейеру или другому транс­портирующему устройству 3. При этом ионизирующее b-излучение от источника / поглощается или ослабляется, что воспринимается приемником излучения 4. Этот сигнал с помощью релейного блока 5 преобразуется в единичные электрические импульсы, которые от­считываются и суммируются быстродействующим импульсным счетчиком 6.

11. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВ

В настоящее время потребности пищевой промышленности в приборах для измерения расхода, массы и объема различных пищевых продуктов удовлетво­ряются в основном общепромышленными приборами и устройствами. Имеется также большая номенклатура приборов и устройств, предназначенных для изме­рения расхода пищевых продуктов, в конструкциях которых учитываются спе­цифические свойства последних. В частности, широкое применение находят автоматические взвешивающие и дозирующие устройства для сахара-песка, круп, какао-порошка, кофе и других сыпучих материалов. Выпускаются специальные приборы для измерения расхода, массы и объема жидких пищевых продуктов: молока, растительных масел, виноматериалов и т.п.

 По принципу действия спе­циальные приборы аналогичны общепромышленным, но их конструкция учитывает некоторые специфические требования: возможность быстрой чистки и мойки (желательно безразборной); отсутствие застойных зон и т. п. Кроме того, при изготовлении таких приборов должны использоваться материалы, не подвержен­ные коррозионному или химическому воздействию со стороны продукта. В каче­стве материалов часто используются нержавеющие стали, специальные сорта стекла, пластмассы, а также футеровочные материалы (эмали, фторопласты и т. п.), которыми покрываются поверхности приборов, находящиеся в непосред­ственном контакте со средой.

Приборы для измерения расхода, массы или объема пищевых продуктов должны обладать высокой точностью и надежностью измерения, так как боль­шинство измерений являются учетно-отчетными и на основании их производятся приемка и сдача исходного сырья или готового продукта.

В последнее время широкое распространение приобретают методы и прибо­ры, в которых отсутствуют движущиеся элементы или дросселирующие устрой­ства. Так, с помощью индукционных расходомеров можно производить измерение вязких; быстрокристаллизующихся и сильно загрязненных жидкостей, растворов и пульп, а также патоки, жидких дрожжей, осахаренной массы и др.

Для измерения расхода очень вязких продуктов типа опары, теста, конфет­ной массы, фруктово-ягодных начинок и т. п. весьма перспективно применение тепловых и акустических расходомеров. Однако эти расходомеры применительно к пищевой промышленности серийно не выпускаются.

При использовании общепромышленных расходомеров и ротаметров следует предусматривать необходимость частой их разборки для очистки чувствитель­ных элементов и поплавков от осаждающихся на них твердых веществ.

Приборы и устройства для автоматического счета штучных изделий, несмот­ря на кажущуюся простоту и доступность, не получили еще достаточно широкого распространения из-за отсутствия счетчиков, отличающихся высокой надежно­стью, быстродействием, избирательностью и т. п.

Ввиду важности измерения расхода пищевых продуктов требуется разработ­ка новых унифицированных приборов, отличающихся повышенной точностью и надежностью. Перспективными в этом отношении являются приборы, основан­ные на бесконтактных методах, — вихревые, электромагнитные, акустические и др., а для измерения расхода очень вязких продуктов — тепловые.

Нормальная эксплуатация всех типов приборов возможна лишь при соблю­дении правил эксплуатации, основными из которых являются: отсутствие значи­тельных пульсаций давлений в трубопроводах, сильных вибраций и ударов; поддержание температуры и давления измеряемой среды в допустимых преде­лах; плавное включение потоков при пуске приборов во избежание динамических ударов потока; соответствие плотности и вязкости измеряемой среды градуировочным.

ЛИТЕРАТУРА

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

2.   Прохоров В.А. Основы автоматизации аналитического контроля химических производств.-М.:Химия -I984.

3.   Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности/ Л.А.Широков. В.И.Михаилов и др.; под ред. Л.А.Широкова.-М.: Агропромиздат.-1986.

4.   Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности.-М.: Агропромиздат -I986.

5.   Пронько В В Технологические приборы и КИП в пищевой промышленности.-М.: Агропроиздат. -1989