Пневматический концентратометр

Пневматический концентратометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 512405

Союз Свветвкнх

Социалистических

Ресаублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09,04.74 (21) 2013671, 26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.76. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 06.09.76 (51) Ч Кл G 01N 9 36

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 548.137(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Нуждин, Г. С. Учитель, В. П. Авдеев, А. Г. Паньков и В. Е. Роут (71) Заявитель

Особое конструкторское бюро средств автоматики и технической кибернетики при Новочеркасском ордена Трудового Красного

Знамени политехническом институте имени Серго Орджоникидзе (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ

Изобретение относится к технике аналитического приборостроения.

Известен пневматический концентратомер, содержащий датчики плотности и температуры, устройство обработки сигналов датчика, четыре четырехвходовых сумматора с положительными и отрицательными камерами, пять двухвходовых усилителей, два делительномножительных х стройства и дроссель, Недостатком известного концентратомера 10 является невысокая точность измерений при значительном изменении плотности и температуры. Это объясняется тем, что устройство обработки сигналов датчика плотности и температуры выполнено в виде пневматического 15 моста. Такое конструктивное решение обеспечивает алгебраическое суммирование сигналов, пропорциональных плотности и температуре, и предполагает линейную зависимость плотности от температуры. 20

Но зависимость o=f(t) нелинейна и апроксимация ее линейным уравнением вносит принципиальную ошибку. При значительном же диапазоне изменения плотности и температуры, особенно когда зависимость g=f(t) суще- 25 ственно нелинейна, измерение указанным прибором вообще невозможно, так как погрешность апроксимации зависимости о= f(t) соизмерима с диапазоном изменения плотности Л0. 30

КОНЦEHTPATOMEP

I

Целью нзобрете,, я является устрайентте — —. указанных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что выход датчика температуры соединен с одной из положительных камер первого четырехвходового сумматора и через двухвходовой (четырехвходовой) усилитель — с одной нз положительных камер второго четырехвходового сумматора, другая положительная камера которого через двухвходовой (четырехвходовой) усилитель соединена с выходом первого делительно-множительного устройстза, а его вход соединен с выходом первого сумматора, причем выход второго сумматора соединен через дроссель с входом второго делительно-множительного устройства, положите зьная камера которого соединена с гыходом третьего четырехвходового сумматора, одна из отрицательных камер которого соединена через двухвходовой (четырехвходовой) усилитель с выходом первого делительно-множительного устройства, а положительная — с выходом четвертого четырехвходового сумматора, положительные камеры которого соединены через двухвходовые (четырехвходовые) усилители с выходом датчиков плотности и температуры.

На чертеже изображена схема предлагаемого концентратомера.

Пневматический концентратомер содержит датчик п,чотности 1, датчик температуры 2 и

512405

Са

Ка си— р,",, (7) Capa+ Cbpb =Р

Са+ Cb=1 где

А= ртах I

25 оа = сР+ dt + e

pb = c, Р+d t+ e, (3)

Ртах ао (5) t = tmax oo

Са =- Сат„— Са, r

Кх.—

Ьо (6) t ртах

3 устройство обработки информации 3 этих датчиков, которое содержит четырехвходовые сумматоры 4 — 7, двухвходовые усилители 8—

12, делительно — множительные устройства 13, 14 и соединительные пневматические линии.

Устройство реализует фуонкциональ ну|о зависимость; объемная концентрация — плотность— температура C=/(о, t). Для бинарных растворов можно написать уравнения, связывающие один из физических параметров, например плотность, с концентрацией. где о„о>, — плотности чистых веществ а и b соответственно; о — плотность раствора;

C„Cb — объемные концентрации компонентов а и b соответственно.

Решив систему уравнений (,1), получим

Са = (2) аа —,об

Плотности чистых веществ о„о>, и раствора о зависят от температуры. Зависимости ои=

=f(t) и 0b=f(t) могут быть определены экспериментально. Они достаточно хорошо апроксимируются параболой (погрешность апроксимации не превышает 0,05О/о) и могут быть представлены где с, d, е, сь Ыь е — коэффициенты полинома, полученные методом наименьших квадратов.

Решив совместно уравнения (2) и (3) и выполнив преобразования, получим:

Са =

p — Cqt — 1,1 — е1 (4) (с — с,)» + (а — ы,) t + е — е, Для реализации средствами пневмоавтоматики это уравнение необходимо привести к машинному виду. Текущие значения переменных уравнения (4) определяются по известным формулам

|ле pmax> tmax> Сатах и po> tp> Cap — максимальное и нулевое значения шкал измерительных приборов плотности, температуры и концентрации соответственно. Масштабные коэффициенты определяются по формулам:

Таким образом, переменные уравнения (4) в

5 пневмосигналах будут иметь вид

Г =-- Кл>.Рло

Са = Ка Са Ра Са.

Проведя преобразования уравнения (4) с учетом уравнений (5), (6) и (7), а также принимая во внимание, что пневмосигналы датчиков плотности и температуры изменяются в

15 диапазоне 0,2 — 1 кгс/см, получим

Са .= (8)

А Рр — В (Р— 0,2) + CP(— 0

Е (Pt — 0,2) -!- ЕР, — 6 — В =- (0,2с — 1,2с,) (! ртах

С =- (0,2d — 1,2d,) ° ртах а1 — D = 0,2е — 1,2e, — 0,2

30 ртах ао — 0,2 (0,2d — 1,2d,) .11

Е = (С вЂ” С,).

Р=(d — d,)

Ы вЂ” G=e, — е, — 02 (d — d) ртах а1

Каждый из коэффициентов А, В, С, D, Е, Р и 6 может быть больше, меньше или равен

45 единице, Чтобы внести определенность в пневматическую схему, предположим, что все коэффициенты больше единицы, тогда операция умножения аналогового пневматического сигнала на этот коэффициент может быть выпол50 иена с помощью двухвходового усилителя.

Аналогичную операцию в случае коэффициента меньше единицы, можно выполнить с помощью четырехвходового усилителя.

Настройка и работа пневматического кон55 центратомера осуществляется следующим образомм.

Пневматические сигналы от датчика плотности 1 и температуры 2 поступают в двухвходовые усилители 11 и 12, где умножаются

60 на коэффициенты А и С соответственно. Затем эти сигналы поступают в положительные камеры сумматора 7, в отрицательную камеру которого подано постоянное давление D. Ha выходе сумматора 7 получаем алгебраическую

65 сумму этих сигналов. Пневматический сигнал

20 от датчика температуры суммируется в сумматоре делительно — мно>кительного устройства

13 ic постоянным давлением Р=0,2 кгс/см - и подается на вход делительно — множительного устройства 14, где возводится в квадрат. Затем этот сигнал в усилителе 10 умножается на коэффициент В и подается в отрицательную камеру сумматора 6, положительная камера которого соединена с выходом сумматора 7.

Итак, на выходе сумматора 6 получен пневматический сигнал, пропорциональный числителю выражения (8). Для получения пневматического сигнала, пропорционального знаменателю, в положительные камеры сумматора

5 подается сигнал от датчика температуры, умноженный в усилителе 8 на коэффициент F сигнал выхода усилителя 10, умноженный в усилителе 9 на коэффициент Е. В делительно — множительном устройстве 14 происходит деление сигналов, полученных на сумматорах 6 и 5. Таким образом, на выходе делительно — множительного устройства 14 получен сигнал, пропорциональный концентрации Са искомого компонента а.

Формула изобретения

Пневматический концентратомер, содержащий датчики плотности и температуры, устройство обработки сигналов датчика, четыре четырехвходовых сумматора с положительными и отрицательными камерами, пять двухвходовых усилителей, два делительно — множительных устройства и дроссели, о т л и ч а ющ и и ся тем, что, с целью расширения пределов измерения, выход датчика температуры соединен с положительной камерой первого четырехвходового сумматора и через двухвходовой усилитель с одной из положительных камер второго четырехвходового сумматора, другая положительная камера которого через двухвходовой усилитель соединена с выходом первого делительно — множительного устройства, а его вход соединен с выходом первого сумматора, причем выход второго сумматора соединен через дроссель с входом второго делительно — множительного устройства, положительная камера которого соединена с выходом третьего четырехвходового сумматора, одна из отрицательных камер которого соединена через двухвходовой усилитель с выходом первого делительно — множительного устройства, а положительная — с выходом четвертого четырехвходового сумматора, положительные камеры которого соединены через двухвходовые усилители с выходами датчиков плотности и температуры.

512405

Составитель В. Вощанкин

Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская

Редактор Н. Коляда

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1962 5 Изд. № 1594 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5