Автоматический ротационный вискозиметр

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а ЙГ-ПУЯЗЯ Ао I . . f I 1 SHbjiiiGieKji «о I также измеритель тока и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью пЪвьшения точности измерения и надежности работы в системах автоматического регулирования, в него введены источник опорного напряжения - задатчик, первый элемент сравнения, регулятор тока, тахогенератор , измеритель температуры исполни .тельного органа, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, причем последовательно соединены источник опорного напряжения - задатчик, второй элемент сравнения, регулятор скорости, первый элемент сравнения, § регулятор тока, усилитель мощности, электродвигатель, выход тахогенератоw ра подается на вход второго элемента сравнения, выход измерителя тока на вход первого элемента сравнения и через ключ - на первый вход функционального преобразователя, на второй вход которого подключен измеритель температзфы исполнительного органа, выход функционального преобразоватесо со tc ля соединен с входом регистрирующего прибора, выход регулятора тока соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом 00 ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„1099248

3c58 G 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfAO (21) 3594695/18-25 (22) 24.05.83 (46) 23.06.84. Бюл. В 23 (72) Э.Г.Ладыженский, М.Г.Ладыженский и А.С.Лихачев (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Одесское специализированное монтажно-наладочное управление..

Научно-производствейного объединения

"Пищепромавтоматика" (53) 532.137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 252721, кл. С 01 N 11/12, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 431425, кл. G 01 N 11/12, 1972.

3. Белик В. Г. и др. Специальные датчики и устройства средств автоматизации сахарного производства. М. °

ЦНИИ ТЭИПищепром, 1971, с. 31-33.

4. Авторское свидетельство СССР.

PI 789703, кл. С.01 N 11/12, 1979 (прототип). (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННЫЙ

ВИСКОЗИМЕТР, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а также измеритель тока и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повьипения точности измерения и надежности работы в системах автоматического регулирования, в него введены источник опорного напряжения — задатчик, первый элемент сравнения, регулятор тока, тахогенератор, измеритель температуры исполнительного органа, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, причем последовательно соединены источник опорного напряжения — задатчик, второй элемент сравнения, регулятор скорости, первый элемент сравнения, регулятор тока, усилитель мощности, ф электродвигатель, выход тахогенератора подается на вход второго элемента сравнения, выход измерителя тока— на вход первого элемента сравнения и через ключ — на первый вход функцио- д нального преобразователя, на второй вход которого подключен измеритель температуры исполнительного органа, р выход функционального преобразователя соединен с входом регистрирующего прибора, выход регулятора тока соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом ключа.

1 О99

Изобретение относится к автоматическому контролю, измерению и регулированию вязкости различных сред,наппример утфелей сахарного производства.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий измерительную микромашину, выполненную в виде последовательно включенных генератора и двигателя с резистором, на валу которого укреп- !О лен измерительный цилиндр, вторичный прибор, снабженный второй микромаши- . ной, выполненной аналогично первой, причем генератор первой и второй микромашин, включен по компенсацион- 5 ной схеме 1 3.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий двухфазный асинхронный двигатель, в качестве датчика, мостовую схему измерения, образованную вторичной обмоткой трансформатора со средней точкой и двумя плечами, в схеме измерительного моста два смежных плеча образованы статорными обмотками двухфазного двигателя, проти- 25 волежащие смежные плечи — конденсаторами, а общее напряжение питания измерительного моста и двигателя датчика подведено к одной диагонали моста, к второй диагонали которого под- ЗО ключен индикатор разбаланса Г2 3.

В сахарной промышленности применяется для измерения вязкости многопредельный анализатор. Его работа заклю1 чается в измерении момента на валу асинхронного электродвигателя с мягкой нагрузочной характеристикой, который служит приводом мешательного устройства. При этом величина момента электродвигателя определяется 40 по числу его оборотов при неизменном напряжении питания (3).

Недостатками указанных устройств являются невысокая, точность измерения вязкости, малая надежность, зависимость показаний от температуры исследуемой среды и, как следствие, трудность использования в системах автоматического регулирования вязкости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротационный вискозиметр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель

55 мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а также измеритель тока и регистрирующий прибор.

248 2

Кроме того, он содержит задающий генератор, усилитель-преобразователь, буферный блок, усилитель мощности,. причем выход задающего генератора через делитель частоты и усилительпреобразователь соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одним из входов усилителя мощности, а также через формирователь и ключ с синхронизирующим входом блока памяти, выход которого через буферный блок соединен с другим входом усилителя мощности, при этом выход усилителя мощности соединен с подключенным через измеритель тока к регистрирующему прибору электродвигателем, на валу которого закреплен исполнительный орган, и входом блока сравнения,другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход через предварительный усилитель — с входом блока памяти P4 ).

Известное устройство обладает следующими недостатками. Точность измерения достигается тем, что обороты дви-; гателя поддерживаются постоянными независимо от изменения вязкости среды, при этом ток пропорционален вязкости.

Снятие сигнала скорости прои водится при отключенном питании двигателя, что переводит его в режим динамического торможения, а этот режим не является установившимся, следовательно, и ток якоря не может быть пропорционален вязкости. Дискретное снятие сигнала скорости при аналоговом регуляторе скорости и отсутствии регулятора тока не позволяет. оптимизировать (сократить) время переходного процесса, что отрицательно оказывается на точности измерения.

Работа устройства в системе автоматического регулирования вязкости ненадежна, так как вязкость многих веществ зависит от температуры и молярной концентрации. При неизменной молярной концентрации вязкость значительно зависит от температуры. Следовательно, при одной и той же молярной концентрации показания устройства могут изменяться при колебаниях температуры, что снижает точность. Отсутствие ограничения тока двигателя снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерения и надежности работы в системах автоматического ре" гулирования.

248 4 скорости вращения исполнительного органа осуществляется последователь-, но соединенными источником 1 опорного напряжения — задатчиком, вторым эле" ментом 2 сравнения, регулятором 3 скорости, первым элементом 4 сравнения, регулятором 5 тока, усилителем

6 мощности, тахогенератором 11 и измерителем 12 тока. Регулятор 5 тока интегрально-пропорциональный, дифференцирующая часть которого компенсирует электромагнитную постоянную времени электродвигателя 7 с исполнительным органом 8, а интегрирующая часть обеспечивает оптимизацию време-. ни переходного процесса IIQ MoQvJIbHQ му оптимуму. Регулятор 3 скорости— пропорциональный. Ограничение тока двигателя достигается путем ограя ничения выхода и регулятора 3 скорости, являющегося заданием на ток двигателя. Выход регулятора 5 тока соединен с входом нуль-органа 14, включающим в себя дифференцирующую

ЙС-цепь. В установившемся режиме сигнал выхода регулятора 5 тока постоямный во времени. При постоянном во времени сигнала на выходе регулятора 5 тока нуль-орган 14 через ключ

15 заводит сигнал i> на вход функционального преобразователя 16. Так как ввод сигнала i в функциональный преобразователь производится только в установившемся режиме, то этим обеспечивается более высокая точность измерения текущего значения вязкости среды. Коррекция текущего значения вязкости 1 по температуре производится функциональным преобразователем 16. При вращении исполнительного органа 8 в исследуемой среде за счет трения происходит его дополнительный нагрев и вязкость в месте контакта уменьшается, что вводит дополнитель— ную погрешность. Для устранения этого на теле исполнительного органа 8 установлен чувствительный элемент 9 измерителя 10 темпераТуры исполнительного органа, сигнал которого "Т" поступает на вход функционального преобразователя 16. Его работа построена на реализации следующей зависимости ем т

А и  — постоянные величины;

N — - молярная концентрация;

Т вЂ” температура среды.

3 1099

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический ротационный вискозиметр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения элемент сравнения регуУ

5 лятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а также измеритель тока и регистрирующий прибор, введены источник опорного напряженыя-задатчик, первый элемент сравнения, регулятор тока, тахогенератор, измеритель температуры исполнительного органа, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, при-.

15 чем последовательно соединены источник опорного напряжения-задатчик, второй элемент сравнения, регулятор скорости, первый элемент сравнения, регулятор тока, усилитель мощности, 20 электродвигатель, выход тахогенератора подается на вход второго элемента сравнения, выход измерителя тока— на вход первого элемента сравнения и через ключ — на первый вход функцио25 нального преобразователя,на второй вход которого подключен измеритель температуры исполнительного органа, выход функционального преобразователя соединен с входом регистрирующего прибора, выход регулятора тока соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом ключа.

На чертеже представлена структурная схема устройства. 35

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, второй элемент

2 сравнения, регулятор.3 скорости, первый элемент 4 сравнения, регулятор 5 тока, усилитель 6 мощности, 40 электродвигатель 7 с исполнительным органом 8, чувствительный элемент 9 измерителя 10 температуры, тахогенератор 11, измеритель 12 тока, блок

13 защиты, нуль-орган 14, ключ 15, функциональный преобразователь 16, регистрирующий прибор 17, нелинейный блок 18, блок 19, второй нелинейный блок 20.

Устройство работает следующим образом.

При питании стабилизированным напряжением электродвигателя, на валу которого установлен исполнительный орган, погруженный в исследуемую сре- 55 где 1 — вязкость, ду, ток в его якорной цепи пропорционален в установившемся режиме вязкости среды. Поддержание пбстоянной

5 1099248

Функциональный преобразователь содержит последовательно соединенные не- 1 линейный блок 18, выполняющий операцию ния система отключается, выход блока

3 защиты заведен на вход усилителя мощности.

Применение предлагаемого устройства позволяет значительно повысить точность поддержания постоянной скорости вращения электродвигателя,что, в свою очередь, с учетом коррекции по температуре, зйачительно улучшает точность измерения вязкости. Реализация устройства на серийных интегральных схемах позволяет получить высокие надежностные характеристики устройства.

Экспериментально доказано, что сигнал предлагаемого устройства, введенный в систему автоматического регулирования вязкости утфеля, позволил улучшить качество регулирования и исключить перерегулйрование системы, возникающее при колебаниях температуры от оптимальной, несмотря на постоянство молярной концентрации, т.е. быпи исключены наблюдавшиеся ранее непроизводительные процессы, вызывавшие дополннтельные затраты пара для регулирования температуры. Яи (гг-AJ

88

ДВ Ы

15 блок 19 — умножения сигнала "Т" температуры исполнительного органа, на выходе блока умножения получается 10 значение молярной концентрации N для данной среды. Во втором нелинейном блоке 20, реализующем операцию получают абсолютное значение вязкости для температуры Тд, соответствующей оптимальной температуре регулирования вязкости. Значение вязкости с щ выхода функционального преобразователя 16 поступает на регистрирующий прибор 17. Блок 13 защиты предназначен для защиты электродвигателя от превышения максимальногО тока якоря. 25

На его вход поступает текущее значение тока 111, в случае его превышеЯЩЯ Заказ 4364/36 ираж 823 Подписное

eeanaiagl gglI ltnaTeaiп., f ° У®город р gite ПДОектзюая р 4