Перейти к содержанию

27.12.2011

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ УСТАНОВКАМИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ УСТАНОВКАМИ

В схемах автоматического управления электрифицированными технологическими процессами в сельскохозяйственном производстве применяют технологические датчики для включения и выключения маг-нитного пускателя, контактора или другого типа электромагнитного выключателя.

Функции элементов схемы. Полностью автоматизированную электроустановку составляют из ряда элементов, выполняющих определенные функции. Рабочими элементами В электрических схемах являются электродвигатель, нагревательный прибор, источник света и т. д. Рабочий элемент схемы включается и выключается Исполнительным элементом, В качестве которого используются магнитный пускатель, контактор или другой аппарат. В цепи управления исполнительного элемента в полностью автоматизированных схемах устанавливают контакты Технологического датчика, Который следит за ходом технологического процесса и в определенное время замыкает или размыкает цепь управления исполнительным элементом. В некоторых случаях при недостаточной мощности контактов датчика между датчиком и исполнительным элементом включают Промежуточное реле.

В зависимости от характера автоматизируемой установки датчики следят за уровнем жидкости (например, при автоматизации процессов, связанных с перекачкой жидкости), окружающей температурой и влажностью (при автоматизации процессов нагрева, охлаждения и увлажнения), промежутком времени или расписанием включения и выключения электроустановки, массой и местоположением груза, степенью заполнения бункера и т. д.

Датчик воспринимает изменение контролируемого параметра и преобразует его в электрический импульс. Ниже приведены некоторые принципиальные схемы устройства датчиков и схем автоматического управления.

Автоматизация водокачек. При автоматизации водокачек используют различные датчики уровня, простейший из которых — поплавковое реле (рис. 21.8,я). Поплавок сопровождает уровень воды в водонапорном баке и при достижении нижнего заданного уровня включает насосный агрегат, нажимая кнопку SB1, А при достижении верхнего уровня отключает насосный агрегат, нажимая кнопку SB 2.

Автоматические схемы управления водокачками

Рис 218 Автоматические схемы управления водокачками:

Г при помощи поплавкового устройства ПУ И перемычки Я; при помощи датчиков из электродов /, //, Ш И реле К; в — при помощи реле давления с мембраной М.

На рисунке 21.8,6 приведены электродный датчик уровня и схема его включения. В целях безопасности напряжение на датчике 36 В. Контакты 1 и 2 Промежуточного реле включают и отключают катушку магнитного пускателя насосного агрегата. Когда бак заполнен водой до уровня электрода ///, размыкающие контакты 1 И 2 Поддерживают рабочий режим насосного агрегата. При погружении электрода /// в воду замыкается цепь тока с электродом / и катушкой реле К, Размыкаются контакты 1 И 2 И замыкаются контакты 3 И 4 Подпитки промежуточного реле через электрод II Нижнего заданного уровня воды.

Промежуточное реле будет включено до тех пор, пока уровень воды не станет ниже уровня электрода Я, то есть пока не прекратится питание катушки промежуточного реле К И размыкающие контакты этого реле 1 И 2 Снова не включат насосный агрегат.

В безбашенных водокачках с воздушно-водяным котлом в качестве датчика используется реле давления. При снижении уровня воды в котле уменьшается давление воздуха на мембрану М Реле, контакты реле 1 И 2 Замыкаются, электронасосный агрегат включается. При наполнении котла давление в нем растет и контакты размыкаются.

Безбашенная автоматическая водокачка (рис. 21.9) с напорным котлом обладает тем преимуществом перед водокачкой с напорным баком, что не требуется сооружать напорную башню, поэтому автоматическая водокачка с напорным котлом значительно дешевле башенной.

Безбашенная автоматическая водокачка

Водокачка этот типа состоит из следующих основных элементов: воздушно-водяного котла 5, вихревого насоса 4, Электродвигателя 5 И реле давления 2.

В комплект водокачки также входит приемный клапан 6, Всасывающий и нагнетающий трубопроводы, станция управления 1.

Водокачка работает следующим образом. Вода сначала подается к потребителю под давлением в воздушно-водяном котле. По мере расхода воды из котла давление в нем падает до тех пор, пока контакты манометрического реле давления KSP (см. рис. 27.9) не замкнут цепь катушки магнитного пускателя. Включается электродвигатель насосного агрегата, вода подается непосредственно потребителю, а излишки воды поступают в котел. По мере наполнения котла водой в нем снова повышается давление до известного предела, при котором размыкаются контакты KSP и выключается электронасос.

Для двигателей, приводящих в действие насосы, а также для вентиляторов необходимо обеспечить защиту от возможной потери одной из фаз сети.

В схеме управления водокачкой для защиты от перегрузки используются тепловые реле КК, Настроенные на размыкание цепи катушки магнитного пускателя при увеличении тока на 10…20%. Нагревательные элементы реле КК Включены на фазный ток. Поэтому при включении двигателя по схеме «треугольник» концы обмоток следует присоединять к соответствующим зажимам станции управления. Напряжение на схему управления подают, поворачивая ручку пакетного выключателя Q. Затем кнопкой SB1 Включают реле возврата КТ. Если при этом был замкнут контакт KSP в реле давления, то включится магнитный пускатель КМ, И насос начнет подавать воду. При заполнении бака водой и увеличении давления воздушной подушки в котле реле давления разомкнет контакт KSP и магнитный пускатель выключится. При перегрузке двигателя и срабатывании теплового реле отключится реле возврата КТ И, следовательно, магнитный пускатель КМ. Все металлические части водокачки должны быть надежно заземлены.

Показана схема управления установкой для поддержания режима температуры на заданном уровнеАвтоматизация электронагревательных установок. В качестве датчиков в схемах автоматического управления электронагревательными установками применяют контактные термометры, терморегуляторы манометрического принципа действия, терморегуляторы биметаллические и т. д.

Контактные ртутные термометры Используют совместно с промежуточными реле, которые служат для усиления мощности контактов. Ртутный столбик в капилляре термометра может выдержать ток 10..-.20 мА. Поэтому его нельзя включать непосредственно в цепь управления магнитного пускателя, которая потребляет ток в несколько сотен миллиампер.

На рисунке показана схема управления установкой для поддержания режима температуры на заданном уровне. Термометр 7° при замыкании контакта (верхний уровень регулируемой температуры) включает промежуточное реле #7, а оно, в свою очередь, катушку магнитного пускателя КМ Привода вентилятора. При снижении температуры сначала размыкается контакт 7°.. и выключается вентилятор, а затем контакт в термометре Т>2. Теряет питание катушка реле К2, А его размыкающий контакт включает нагревательный прибор Е Через исполнительный элемент KL.

Для регулирования влажности используются увлажненные контактные термометры.

Подвижный проволочный контакт 2 Контактного термометра (рис. 21.10,6) можно устанавливать на любом делении термометра, вращая магнит & Магнитное реле увлекает за собой сердечник 7, Который вращает винт 4. Муфта 3, Поднимаясь или опускаясь по винту, перемещает контакт 2.

Вместо контактного термометра в схемах регулирования температуры могут быть использованы Термоэлектросигнализаторы, Например, типа ТС-100 (до 100°С). Термосигнализатор (рис. 21.10,6?) работает на манометрическом принципе. Термобаллон 9 Заполнен жидкостью, имеющей большой коэффициент объемного расширения (например, лигроином). При изменении окружающей температуры давление внутри баллона изменяется, манометрическое устройство поворачивает стрелку 10, Устанавливая ее на делении шкалы, соответствующем значению температуры окружающей среды. Стрелка снабжена электрическим контак — том, который замыкает или размыкает зафиксированные контакты Д устанавливаемые на требуемом уровне температур, и включает или выключает цепи управления или сигнализации.

Биметаллический терморегулятор Обычно рассчитан на температуру до 250°С. Чувствительным элементом является биметаллическая пластина, закрепленная в держателе. При изменении окружающей температуры конец спирали или пластины поворачивается и замыкает (размыкает) контакты в цепи управления.

Температурные реле с биметаллическими чувствительными элементами используют в схемах автоматического управления электроводо-иагревателями типа ВЭТ. Ртутные контакты температурного реле устанавливают в цепи катушки магнитного пускателя,

Широкие возможности для автоматизации многих процессов сельского хозяйства открываются в связи с применением различных пол}ттроводниковых материалов, Так, нашли практическое применение термоэлектрорегуляторы на основе Тиристоров И Симисторов (двунаправленные тиристоры). На рисунке 21.11 приведены схемы регулирования температуры с тиристором, в цепи управления которого установлен герметизированный контактный термометр — чувствительный и весьма надежный датчик температуры.

В схеме, изображенной на рисунке  при замыкании контакта термометра (по достижении необходимой температуры) через ртутный капилляр проходит ток, ограниченный сопротивлением R и равный долям миллиампера. Тиристор в этом случае заперт, поскольку управляющий электрод У Замкнут на катод К И нагревательное устройство отключено. Со снижением температуры контакт в термометре размыкается, на конденсаторе С появляется напряжение, тиристор открывается и пропускает ток К Нагревателю. Мост из диодов VDL..VD4 Используется для того, чтобы ток через нагреватель проходил в оба полупериода (тиристор пропускает ток только в одном направлении). Если мостовую схему убрать, а нагреватель подключить, как показано пунктиром, то теплота в нагревателе будет выделяться только от одной полуволны тока.

Применяя каскадные схемы включения тиристоров, можно управлять работой мощных нагревателей.

Схемы автоматического управления нагревательными установками на тиристорах

Рис. 21.11. Схемы автоматического управления нагревательными установками на тиристорах:

А -с однонаправленным тиристором; Б ~ с двунаправленным тиристором (симистором); VS Тиристор; 7» — контактный термометр — VD1 VD4 — Выпрямительный мост на диодах; А, К, У — анод катод и управляющий электрод тиристора; Г-симистор; S ~ ключ управления симистором.

Двунаправленные тиристоры-симисторы, пропускающие обе полуволны тока (два его направления), применяются для регулирования напряжения и других целей. На рисунке 21.11,6 показана схема на симисторе, работающая в режиме ключа, то есть на включение и выключение, от контактов датчика; по своим возможностям схема равнозначна приведенной на рисунке 21.11,я.

В схемах регулирования температуры применяются полупроводниковые терморегуляторы типов ПТР-2 (двухпозиционные), ПТР-3 (трех-позиционные), ПТР-П (пропорциональные) и др. Чувствительным элементом у них является полупроводниковый термистор (терморезистор) типа ММТ, который включают в одно из плеч измерительного моста. В другом плече при этом включено переменное сопротивление со шкалой в градусах температуры. В одной из диагоналей моста включен источник переменного тока, а в другой— один или два (у трехпози-ционного) фазочувствительных усилителя, на выходе которых включено исполнительное электромагнитное реле.

Для двухпозиционного регулирования предназначены также дилатометрические регуляторы температуры серии ТУДЭ, принцип действия которых основан на использовании разности коэффициентов расширения двух металлов. Трубка чувствительного элемента выполнена из металла с большим коэффициентом расширения, а вставленный в нее стержень —из металла с меньшим коэффициентом. Со стержнем соединена контактная система. При повышении температуры стержень втягивается в трубку и вызывает изменение положения контактов (замыкает их или размыкает). Диапазоны температур: у ТУДЭ-1 от -30 до +40°С, у ТУДЭ-2 от 0 до +100°С, у ТУДЭ-3 от +30 до + 100°С и т. д. Размыкаемый контактами ток 10 А при 220 В.

Для регулирования температуры в помещениях предназначены также датчики ДТКБ с биметаллическим чувствительным элементом, выполненным в виде спирали. Один конец ее закреплен в держателе, а другой соединен с подвижным контактом. Данные терморегуляторы выпускаются в 16 модификациях, которые перекрывают диапазон регулирования температур от -30 до +35°С. Разрывной ток контактов 0,25 А при 220 В.

У манометрических двухпозиционных терморегуляторов серии TP чувствительный элемент и сильфон заполнены термочувствительной жидкостью. При увеличении температуры давление жидкости внутри сильфона увеличивается, его свободный конец воздействует на контактную пару.

Для регулирования давления применяются датчики серий РД, РКС и другие.

Для получения регулируемых выдержек времени предназначено программное реле времени серии ВС-10. Оно приводится в действие от собственного синхронного электродвигателя: при помощи редуктора частота вращения двигателя снижается и с определенной угловой скоростью в зависимости от выбранного исполнения редуктор вращает валик с дисками (их 3 или 6).

Каждый диск имеет шкалу для установки выдержки времени и Упор для замыкания или размыкания контактной пары.

Технологические датчики для схем управления

Рис. 21.12. Технологические датчики для схем управления:

А — Контактные ‘ часы; 6 — контактный манометр; В — реле скорости; г-датчик сыпучих материалов; Д — радиоактивный датчик; —1 — Поток материала; 2 — Поворотный кожух-3 — электромагнит; 4 — неподвижный стальной сердечник; замыкающий магнитную цепь электромагнита 3 При отсутствии потока материала; 5-источник ионизирующих излучении; 6 — счетчик ионизирующих излучений.

Для привода регулирующих устройств, устанавливаемых, например, на трубопроводах с водой или заслонках на воздушных каналах, применяются электрические исполнительные механизмы типа МЭО. В обозначении типа также указываются крутящий момент на выходном валу (от 40 до 100 Нм), номинальное время полного хода в секундах, угол поворота в долях оборота. Так, у МЭО-10/25-0,25 крутящий момент 100 Нм, за 25 с. вал поворачивается на 0,25 оборота.

На рисунке 21.12 показаны схемы датчиков различных типов. В зависимости от характера технологического процесса этими датчиками могут быть контактные часы (а), Электроконтактный манометр (6), центробежное реле скорости (в), датчик уровня сыпучих материалов (г), радиоактивный датчик (д) И др.

При автоматизации отдельных сельскохозяйственных процессов,например счета продукции, регулировки заполнения резервуаров сыпучими или жидкими материалами и т. д., известное применение получают радиоактивные изотопы. Радиоактивный датчик (рис. 21Л2,д) Работает, следующим образом. От источника бета — или гамма-излучений 5 Лучи попадают на ионизационный счетчик б, включенный в схему реле. Если между источниками излучения и счетчиком радиоактивных частиц проходит какое-либо тело, которое задерживает лучи, то схема срабатывает и счетчик регистрирует предмет (например, схема счета продукции).

Поделитесь своими мыслями, оставьте комментарий.

(required)
(required)

Внимание: HTML допускается. Ваш e-mail никогда не будет опубликован.

Подписка на комментарии

*