Федеральное агентство по образованию РФ

Московский Государственный Университет Технологии и Управления

Филиал в ГОУ ВПО МГУТУ в г. Мелеузе

_____________________________________________________________________________

Кафедра информационных технологий и систем управления

Курсовая работа

по дисциплине: Технические измерения и приборы

тема: Приборы в схеме подачи топлива в печь

                              

Выполнил: студент 3 курса д.ф.о      

шифр 0411-220301-04/000402

Кравчук В.Г.

Проверил: Зуев А.В.

Оценка: ____________________

Мелеуз – 2007

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсовой работы

по дисциплине «Технические измерения и приборы»

студента 3 курса, специальности 220301

ТРЕБУЕТСЯ:

1        По выбору студента рассмотреть конкретный пример техноло-гического процесса.

2        Нарисовать функциональную схему данного технологического процесса согласно ГОСТ 21.404-85. СПДС «Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» и ГОСТ 2.701-84. ЕСКД «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению». Предоставить полную расшифровку значений на схеме.

3        Описать приборы, участвующие в данном технологическом процессе (род измеряемого параметра, метод определения значения измеряемой величины, принцип действия, способ образования показаний, дистанционный признак, метрологическое назначение, класс точности).

Задание разработал студент

Кравчук В.Г.                                                              подпись

Утверждаю: Зуев А.В.                                               подпись

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

Разраб.

Кравчук В.Г.

Провер.

Зуев А.В.

Реценз.

Н. Контр.

.

Утверд.

Приборы в схеме подачи топлива в печь

Лит.

Листов

26

МГУТУ

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Введение                                                                                       4

2. Описание технологического процесса                                           5

2.1 Измерительные приборы. Датчики                                            6

2.2 Классификация контрольно-измерительных приборов              7

3. Описание приборов                                                                       9

3.1 Описание первичного прибора (тхк – 529)                                9

3.2 Прибор ДИСК-250                                                                     9

3.3 Описание позиционера (эпп – 63)                                             10

3.4 Описание исполнительного механизма (поу -7)                        13

4. Структура и функции средств измерений                                               15

4.1 Задачи решаемые метроглогией                                                 15

4.2 Классификация измерений                                                                 17

5. Показатели качества пищевых продуктов и методы их оценки     21

5.1 Показатели качества пищевых продуктов                                21

5.2 методы контроля качества пищевых продуктов                        22

        6. Заключение                                                                                  25

Список использованных источников:                                                   26

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

1. ВВЕДЕНИЕ

В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режи­ма, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ и т. д.

По мере осуществления механизации производства сокра­щается тяжелый физический труд, уменьшается численность рабочих, непосредственно занятых в производстве, увеличива­ется производительность труда и т. д.

В механизированном технологическом процессе человек продол­жает принимать непосредственное участие, но его физическая работа сводится лишь к нажатию кнопок, повороту рычагов и т. п. Здесь на человека возложены функции управления ме­ханизмами и машинами.

Ограниченные возможности человеческого организма (утом­ляемость, недостаточная скорость реакции на изменение окру­жающей обстановки и на большое количество одновременно поступающей информации, субъективность в оценке сложившей­ся ситуации и т. д.) являются препятствием, для дальнейшей интенсификации производства. Наступает новый этап машинно­го производства — автоматизация, когда человек освобождает­ся от непосредственного участия в производстве, а функции уп­равления технологическими процессами, механизмами, машина­ми передаются автоматическим устройствам.

Внедрение специальных автоматических устройств способст­вует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

На рис. 1 представлена функциональная схема автомати­зации подачи топлива. в печь. Температуру продукта на выходе печи измеряется  с помощью датчика – термосопротивления (ТС), самопишущего прибора Диск 250 с ПИ-регулятором и пневматическим преобразователем ЕР-Р воздействием на регулирующий клапан 1 подачи топлива в печь.

	1

Функциональная схема автомати­зации подачи топлива. в печь

ТЕ – датчик измерения температуры;

TIR – Измерительный прибор с регулятором температуры;

М – исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом на случай его аварийного отключения питания;

1 – регулирующий клапан;

Далее мы рассмотрим  приборы при помощи, которых возможно контролировать и регулировать подачу топлива в печь.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

2.1  ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. ДАТЧИКИ

Измерительный прибор – это измерительное средство, предназначенное  для выработки измерительной информации, доступной для непосредственного наблюдения. Измерительные приборы различаются типом выходной информации: 1) приборы с аналоговой (непрерывной) выходной информацией, в которых, чаще всего, для считывания показаний применяются стрелочные индикаторы; 2) приборы с цифровой  выходной информацией, для которых показания, как правило, считываются в цифровой форме, например, со светодиодных индикаторов. Измерительные приборы бывают показывающими, регистрирующими или комбинированными.

Датчики – это измерительные преобразователи с выходной информацией в виде аналогового электрического сигнала. Датчики, как правило, входят в состав контрольно – измерительных приборов и систем автоматики. Иногда датчики включаются в единый конструктивный узел – измерительный регулятор, на который возлагаются задачи регулирования.

Датчики физических величин, которые выпускаются специализированными фирмами, как правило, подвергаются унификации по целому ряду параметров: по источникам питания; по форме и размерам монтажных плат, каркасов, панелей, пультов, конструкций корпусов, оснований и присоединительных узлов, по видам исполнений – пыле- и влагозащитном, герметичном, виброустойчивом и т.д.

Микропроцессорные датчики – это измерительные преобразователи с выходной информацией в виде цифрового кода. Микропроцессорные датчики состоят: 1) из аналоговой части, преобразующей измеряемую физическую величину в электрический сигнал, 2) из микропроцессорной части, состоящей из блока АЦП, микропроцессорного блока, блока памяти и блока управления. Микропроцессорная  часть представляет собой, фактически, микро ЭВМ, реализованную в виде микросхемы. Наличие микро ЭВМ, даже с ограниченными арифметическими возможностями и памятью, позволяет реализовать функции интеллектуальных датчиков, осуществляющих предварительную обработку информации и управление процессом измерения.

Для обеспечения удобств сопряжения микропроцессорных датчиков с ЭВМ или локальной вычислительной сетью выходные цифровые коды от указанных датчиков нормируются соответствующим образом. Взаимная передача цифровой  информации между системой микропроцессорных датчиков и ЭВМ через локальную сеть реализуется на основе протоколов обмена. Цифровые сигналы, посылаемые от ЭВМ к датчикам или наоборот, формируются на основе определенных протоколом правил, которые позволяют декодировать (кодировать) принятую (посланную) информацию.

Датчики (сенсоры) на интегральных схемах - это измерительные преобразователи, реализованные в виде специальных интегральных схем. Конструкции  указанных датчиков обязательно содержат аналоговую часть; параметры электронных компонент аналоговой части оказываются зависящими

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

от измеряемых физических величин, например, температуры, давления, влажности и т.д.

Компьютерные измерительные системы – представляют собой системы, состоящие из ЭВМ, набора измерительных средств, электронных схем ввода аналоговых измерительных сигналов в ЭВМ и вывода цифровых сигналов из ЭВМ для передачи управляющих сигналов в измерительные средства. Применение ЭВМ позволяет эффективно решать задачи управления измерительными средствами, задачи обработки результатов измерений, задачи отображения измерительной информации на мониторе, задачи выбора информации, полученной от нескольких измерительных средств.

2.2 КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Контрольно-измерительные приборы можно классифицировать по следующим основным признакам: по роду измеряемой величины, способу получения информации, метрологическому назначению, расположению.

По роду измеряемой величины различают приборы для измерения температуры, давления, количества и расхода, уровня, состава, состояния вещества.

По способу получения информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, сигнализирующие, компарирующие, регулирующие.

Показывающие приборы дают возможность наблюдателю получать значение измеряемой величины в момент измерения на отсчетном устройстве (шкале с цифровым указателем). Значительное распространение получили шкаловые отсчетные устройства, основными элементами которых являются шкала и указатель. Шкалы делятся на одно- и двусторонние. В-первых нулевая отметка совпадает с началом или концом шкалы, во-вторых, отметки расположены по обе стороны от нуля.

Наряду со шкаловыми отсчетными устройствами применяются цифровые отсчетные устройства, позволяющие получать результат измерений в виде числового значения измеряемой величины. Они значительно снижают количество грубых ошибок при считывании и ускоряют отсчет показаний приборов.

Показывающие приборы составляют наиболее многочисленную группу приборов, получивших широкое распространение в технологических измерениях параметров процессов пищевых производств.

Регистрирующие приборы служат для автоматической записи результатов измерения на специальной бумажной ленте или диске (диаграммах). Запись на диаграмме производится пером в виде непрерывной линии или периодически печатающим механизмом и показывает изменение к

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

онтролируемой величины во времени. По записи показаний можно провести последующий анализ результатов измерений за некоторый промежуток времени. Они позволяют контролировать работу персонала, управляющего технологическими процессами, помогают производить настройку регуляторов.

Регистрирующие приборы имеют особо важное значение для таких измерений, где необходимо знать изменение контролируемого параметра в течение всего процесса, например температуру теплоносителя при дистилляции.

Сигнализирующие приборы имеют специальные устройства для включения звуковой или световой сигнализации, когда измеряемая величина достигает значения, вызывающего нарушение заданных технологических параметров.

Суммирующие приборы показывают суммарное значение величины за весь промежуток времени. В этих приборах счетчики встраиваются в один корпус с показывающим или самопишущим прибором и имеют с ним одну общую измерительную систему.

Компарирующие приборы служат для сравнения измеряемой величины с соответствующими мерами. Примером могут служить рычажные весы с гирями.

Регулирующие приборы снабжены устройствами для автоматического регулирования по значениям измеряемой величины.

По метрологическому назначению приборы делятся на рабочие, образцовые и эталонные.

Рабочие приборы подразделяются на технические и лабораторные. Первые предназначены для практических целей измерения, при этом определенная их точность гарантируется заводом-изготовителем. Поправки в их показания обычно не вносятся. Лабораторные отличаются большей точностью, так как в них учитываются ошибки измерения. Они более совершенны по конструкции. Лабораторные приборы используются для поверки технических приборов и контроля продукции.

3. ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ

3.1 ОПИСАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ПРИБОРА (ТХК – 529)

Термометры термоэлектрические ТХК-529 предназначены для измерения температуры от 0 до 400 ⁰ С.

Те

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

рмометры могут работать при температуре ок­ружающего воздуха от 0 до 120⁰С и относительной влажности до 80 процентов.

Технические данные:

Градуировка — ХК ГОСТ 3044-61.

Показатель тепловой инерции при коэффициенте теплоотдачи практически равном бесконечности не более 5 с для ТХК-529. Сопротивление термоэлектродов - не более 3,6 Ом. Рабочие концы термометров не изолированы от арматуры.

Материал защитной арматуры — сталь Х18Н10Т или сталь 0Х13.

Длина компенсационного провода 2 м. Термометры нормально работают при воздействии на них вибрации с виброускорением 1,5 g в диа­пазоне частот от 5 до 80 Гц. Масса термометров не более 0,21 кг.

Устройство и работа термометров:

Каждый термометр представляет собой два тер­моэлектрода, один из которых положительный (хромелевый), другой — отрицательный (копелевый), сваренных на одном (рабочем) конце. Тер­моэлектроды изолированы друг от друга и поме­щены в защитную арматуру. Свободные концы термоэлектродов припаяны к жилам компенсаци­онного провода.

 Измерение температуры с помощью термометра основано на возникновении в его цепи термоэлек­тродвижущей силы (Т.Э.Д.С.) при помещении рабочего конца в измерительную среду. Т.Э.Д.С., соответствующая разности температур рабочего и свободных концов термометра, фиксируется вто­ричным прибором, градуированным в ⁰С.

3.2 Прибор ДИСК-250

Показывающий и регистрирующий прибор ДИСК-250 предназначен для измерения и регистрации силы (только ДИСК-250) и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные сигналы.

В основу работы прибора ДИСК-250 положен принцип электромеханического следящего уравновешивания. Входной сигнал от датчика предварительно усиливается и лишь после этого производится уравновешивание его сигналом компенсирующего элемента (реохорда).

Затем входной сигнал поступает на усилитель входного сигнала с жесткой отрицательной обратной связью, где сигнал нормализуется по верхнему пределу измерения. Таким образом, с выхода усилителя входного сигнала снимается сигнал, нормализованный по нижнему и верхнему пределам измерений. Сигнал с реохорда, преобразованный усилителем реохорда в напряжение, изменяющееся от плюс 0,5 до плюс 8,5 вольт, сравнивается на входе усилителя небаланса  с сигналом усилителя входного сигнала.

Работа прибора происходит следующим образом. При изменении значения измеряемого параметра на входе усилителя небаланса появляется сигнал разбаланса, который усиливается этим усилителем и управляет работой двигателя, который, в свою очередь, перемещает движок реохорда  до тех пор, пока сигнал с усилителя реохорда не станет равным (по абсолютной величине) сигналу с усилителя входного сигнала. Таким образом, каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение движка реохорда и связанного с ним указателя прибора.

Сигнал с предварительного усилителя поступает на устройство

преобразования входного сигнала в выходной электрический унифицированный сигнал от 4 до 20 mA, а в приборах с ПИ-регулирующим устройством — и на пропо

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

рционально-интегральное регулирующее устройство.

Сигнал с усилителя входного сигнала поступает на входы усилителей выходных устройств РН, РВ, СИ, СВ, где РН, РВ — трехпозиционное регулирующее устройство с зада­нием уставок на регулирование «меньше» и «больше», а СН, СВ — трехпозиционное сигнализирующее устройство с заданием уставок по сигнализации «меньше» и «больше».

Питание всех функциональных узлов осуществляется от источника стабилизированного напряжения.

Классификация прибора ДИСК-250:

1)     по роду измеряемого параметра как измеритель электрических величин (тока);

2)     по методу определения значения  измеряемой величины – сравнение;

3)     по принципу действия – электрический;

4)     по способу образования показаний – аналоговый, показывающий, самопишущий, регулирующий;

5)     по дистанционному признаку – местный, с дистанционной передачей сигнала регулирования;

6)     по метрологическому назначению – промышленный;

7)     по точности – класс точности 0,5 процентов.

3.3  ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИОНЕРА (ЭПП – 63)

Позиционеры электропневматические ЭПП, ЭПП-Ех, (а дальнейшем - позиционеры) предназначены для уменьшения рассогласования хода и повышения быстродействия поршневых пневматических исполнительных механизмов двустороннего действия и мембранных пневматических исполнительных механизмов одно и двустороннего действия путем введения жесткой обратной- связи по положению выходного звена исполнительного механизма.

Область применения - системы автоматического регулирования или дис­танционного управления технологическими процессами в н

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

ефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, криогенной и других отраслях промышлен­ности.

Для установки во взрывоопасных зонах позиционеры ЭПП-Ех, ЭПП-Ех-"Ор" должны работать в комплекте с барьером искроэащиты пассивным БИП (в даль­нейшем - барьер БИП), обеспечивающим искробезопасность входной цепи и устанавливаемым вне взрывоопасной зоны.

Позиционеры ЭПП-Ех, ЭПП-Ех-"Ор" имеют уровень взрывозащиты особовзрывобезопасный с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая. цепь и маркировку взрывозащиты «0ЕхiaIICT6» в комплекте с БИП", соответ­ствуют требованиям ГОСТ 2.2785-78 и предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно требованиям главы 7.3 ПУЭ и других нормативных документов, определяющих применение электрооборудования во взрывоопасных зонах.

Позиционеры не имеют самостоятельного применения, являются комплек­тующими изделиями для исполнительных механизмов.

Основные технические данные и характеристики:

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока:

для барьера БИП - 0-5; 0-20; 4-20 mA;

для позиционера - 0-5; 0-20; 4-20 mА;

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока, поступающего от искробезопасных выходов барьера БИП 0-5; 0-20; 4-20 mA.

Входное сопротивление в зависимости от диапазона изменения входного сигнала, на более;

580±30 Ом - для диапазона входного сигнала 0-5 mA;

115±15 Ом - для диапазонов входных -сигналов 0-20; 4-20 mА.

Давление воздуха питания 250, 400, 600, 630 кРа.

Допускаемое отклонение давления воздуха питания от номинального значения 10 %

Позиционеры- обеспечивают условный ход исполнительного механиз­ма, соответствующий ряду 10; 16; 25; 40; 60, 100 мм.

Класс точности 1,0.

Предел допускаемой основной погрешности, выраженной в процен­тах от величины условного хода, не должен превышать ± 1,0 %.

Гистерезис - 1 %,

Порог чувствительности не более 0,1 % диапазона изменения входного сигнала.

Расход воздуха питания в у становившемся, режима. не более

Давление воздуха питания, кРа	Расход воздух» питания для позиционеров односто­роннего действия,  м3/ч	Расход воздуха питания для позиционеров дву­стороннего действия; ,  м3/ч
250 400 600-630	0,6 0,8 1,2	0,9 1,2 1,5

Максимальный расход воздуха - на выходе позиционера в переход­ном режиме при давлении воздуха питания 400 кРа - 18 м³/ч

Устройство и работа позиционера.

Принцип действия.

Магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку , взаимодействуяс полем постоянного магнита, развивает усилие прямо пропорциональное —величине входного сигнала. Под действием этого усилия в позиционере одностороннего действия рычаг , перемещаясь относительно опоры , изменяет зазор между соплом  и заслонкой , что приводит к изменению давления в управляющей камере А пневматического усилителя . На выходе пневматического усилителя формируется  усиленный по мо

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

щности пневматический сигнал, который по линии «1» пос­тупает в полость исполнительного механизма II. Выходной элемент исполнительного механизма, совершая ход, перемещает посредством кулачка  коромысло , что приводит к изменению усиля пружины обратной связи  до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие на рычаге  в системе «сопло-заслонка».

В позиционере двустороннего действия рычаг  закрывает сопло  и открывает сопло , в результате чего давление в управляющей камере А пневматического усилителя 16 увеличивается, а в пневматической камере усилителя  - уменьшается.

Давление в полостях включают пневматические усилители таким обра­зом, что линия "I" от исполнительного механизма сообщается с линией питания, а линия "2'— с атмосферой.

В результате перепада давлений в линиях "1" и "2" выходной элемент  исполнительного механизма совершает ход и посредством кулачка  и коромысла  изменяет усилие пружины обратной связи  до тех пор, пока вновь не будет достигнуто равновесие на рычаге .

Таким образом, новому значению входного сигнала соответствует новое положение выходного элемента исполнительного механизма II. Настройка начала хода осуществляется вращением винта , диапазона - пере­мещением ползуна  по пазу коромысла.

Дроссель  служит для изменения коэффициента  усиления позицио­нера, дроссель  — для изменения величины расхода воздуха на выходе позиционера (подача воздуха на исполнительный механизм), а также для устранения автоколебаний выходного звана исполнительного механизма.

3.4 ОПИСАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА (ПОУ–7)

Принцип действия ИУ заключается в компенсации уси­лий, пропорциональных входному пневматическому сигналу и перемещению затвора, развиваемых соответственно:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

а) в ИУ без позиционера мембраной и пружиной МИМ;

б) в ИУ с позиционером чувствительным элементом и пружиной обратной связи позиционера.

Действие ИУ основано на изменении гидравлического со­противления регулирующего органа за счет   изменения его проходного сечения в зависимости от перемещения затвора.

На показаны ИУ типа ПОУ-7 исполнения «10 НО» (нормально-открытое, МИМ без дополнительных блоков) и «10 НЗ» (нормально-закрытое, МИМ без   дополнительных блоков).

ИУ состоит из регулирующего органа и пневматичес­кого мембранно-пружинного исполнительного механизма.

Вид действия ИУ определяется исполнительным механиз­мом.

В «нормально-открытых» («НО») ИУ   устанавливается МИМ прямого действия, а в «нормально-закрытых» («НЗ») ИУ устанавливается МИМ обратного действия.

Регулирующий орган состоит из следующих основных частей: корпуса ; обоймы , в которой уста­навливается направляющая втулка с помещенными в ней седлом  и затвором; крышки .

Уплотнение обоймы с корпусом осуществляется при помо­щи спирально-навитой прокладки, а седла и крышки при помощи паронитовых прокладок.

Перемещение затвора осуществляется исполнительным механизмом, шток которого жестко связан с затвором соединительной гайкой.

В обойме расположен сальник, у которого в ИУ  типов ПОУ-7,- ПОУ-8, ПОУ-10, ПОУ-11 фторопластовые уплотня­ющие кольца поджаты  пружиной , а в ИУ типов ПОУ-9 и ПОУ-12 уплотняющие кольца изготов­лены из асбестовой набивки марки АПС, смазка асбестового сальника осуществляется лубрикатором.

Пневматический мембранно-пружинный исполнительный механизм преобразует изменение входного пневматического сигнала в перемещение штока (выходного звена). При отсут­ствии сжатого воздуха в рабочей полости пружина переме­щает шток в крайнее положение: верхнее в ИУ «НО» или нижнее в ИУ «НЗ». При подаче в рабочую полость сжатого воздуха усилие, развиваемое на мембране, сжимает пружину и перемещает шток. Величина перемещения пропорциональ­на изменению входного сигнала.

Позиционер предназначается для обеспечения точности и увеличения перестановочного усилия.

Боковой или верхний дублер предназначается для управ­ления ИУ в случае отказа пневматической системы.

Лубрикатор предназначается  для подачи смазки в сальниковую камеру, подача смазки осуществляет­ся следующим образом:

а) при закрытом вентиле  вывертывается болт  и запол­няется рабочая полость корпуса 3 консистентной смазкой. Затем завертывают болт  примерно на 4—5 оборотов;

б) открывают вентиль . Вращением  болта подают смазку в сальниковую камеру;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

в) по окончании заполнения смазкой сальниковой камеры вентиль  закрывают

4. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

.1 ЗАДАЧИ РЕШАЕМЫЕ МЕТРОГЛОГИЕЙ

Метрология- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (см. РМГ 29-99).

Метрология как наука об измерениях подразделяется на теоретическую, практическую и законодательную.

Теоретическая метрология - раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии.

Законодательная метрология - раздел метрологии, предметом которого являются установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.

Практическая метрология - раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Физическая величина -  одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого из них.

Измерением физических величин, методами и средствами обеспечения их единства, а также способами достижения требуемой точности занимается метрология.

В теории измерений вводятся понятия истинного измеренного и действительного значений физической  величины. Нахождение истинного значения измеряемой физической величины является центральной проблемой метрологии. Стандарт определяет истинное значение как значение физической величины, которое отражало бы идеальным образом в качественном  и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Действительное значение - значение физической величины, найденное экспериментальным путём и настолько приближающееся к истинному, что может быть использовано вместо него. Измеренным значением называют результат измерения.

 Измерение выполняют опытным путем с помощью технических средств. В результате измерения получают значение физической величины

                                 X=n[x],  или   n=X/[x],

где  X  - значение величины, отсчитанное по отсчётному устройству средства измерения или числовое значение физической величины в принятых единицах;

  [x]- единица физической величины, n-число (количество единиц ф.в.).

 При проведении измерений оценивается лишь одна физическая величина, например, масса, длина, плотность, температура, цвет и т. д.

По виду измеряемой величины различают следующие измерения:

- механические, охватывающие измерения массы, силы, скорости (линейной и угловой), частоты вращения, ускорения, момента вращения, давления, механического напряжения, расхода протекающего вещества, уровня

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

раздела сред и т.д.;

- тепловые, включающие измерения температуры, её градиентов, тепловых потоков и т.д.;

- линейно-угловые, включающие измерения линейных размеров, углов, дуг и т.д.;

- электрические, охватывающие измерения силы тока, напряжения, мощности, энергии, сдвига фаз, сопротивления и т. п.; разновидностью электрических являются радиотехнические измерения, относящиеся к области высоких частот;

- виброакустические, включающие в себя измерения уровней виброускорений и воздушного шума;

- физико-химические измерения состава и свойств веществ и смесей веществ; сюда относятся  определение содержания газов в смесях, анализ жидких растворов, содержание влаги в газах и жидкостях и т. п.

В данную классификацию не вошли многие другие измерения, редко встречающиеся на практике.

В сущности, всякое измерение есть процедура сравнения какого-либо свойства, характеризующего рассматриваемый объект, с некоторой единицей этого свойства, принятой в качестве эталона. Эталон - средство измерения, официально утвержденный и обеспечивающий воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины. Шкала физической величины – упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерения данной величины.  Существуют следующие виды шкал:

1-     шкала наименований, в которой цифры используются только как специфические имена, поэтому с ними нельзя производить никаких арифметических действий;

2-     шкала порядка представляет собой упорядоченный ряд количественных оценок свойства или состояния объекта в порядке убывания или возрастания значения оценки. Как правило, система таких оценок является экспертной (бальной), а процедура их упорядочения называется ранжированием;

3-     шкала интервалов строится в сравнении с неким эталонным значением измеряемого свойства, например, температуры тела, причем за единицу шкалы принимается 1/100 интервала между положениями ртутного столбика в стеклянной трубке, помещенной сначала в тающий лед, а затем в кипящую воду (шкала Цельсия).

4-     шкала отношений представляет собой интервальную шкалу с естественным началом. Если, например, за начало температурной шкалы принять абсолютный нуль, то по такой шкале можно отсчитывать абсолютное значение температуры и определять не только то, на сколько градусов температура одного тела больше температуры другого тела, но и во сколько раз по правилу T1/T2=n.

4.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

По способу получения информации различают:

- прямые измерения - непосредственное сравнение физической величины с ее мерой (эталоном);

- косвенные измерения – измерения, при которых искомую величину устанавливают по результатам прямых измерений величин, связанных с ней определенной зависимостью (например, коэффициент сухого трения определяют как частное от деления силы трения на силу тяжести перемещаемого тела).

- совместные измерения - одновременные измерения двух или нескольких разнородных величин для установления зависимости между ними;

- совокупные измерения - производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Значение физической величины может быть найдено посредством однократного её измерения, или путём нескольких, следующих друг за другом измерений с последующей статистической обработкой их результатов. В первом случае измерения называют однократными или простыми, во втором - измерениями с многократными наблюдениями или статистическими.

По режиму работы средств измерения различают статические и динамические измерения.

Статические характеристики.

Целесообразно рассмотреть идеальную статическую функцию преобразования и её параметры. Функция преобразования  является обобщённой характеристикой измерительной цепи, т.к. связывает между собой входную и выходную величины. Статическая функция  преобразования и её параметры определяют свойства измерительной цепи в установившемся состоянии, т.е. при неизменном значении входной величины.

В качестве идеальной рассмотрим линейную функцию преобразования 

                         y = kx,

где х - входная величина, y- выходная.

Преобразования и её параметры определяют свойства измерительной цепи в установившемся состоянии, т.е. при неизменном значении входной величины.

В качестве идеальной рассмотрим линейную функцию преобразования 

                         y = kx,

где х - входная величина, y- выходная.

Чувствительность средства измерения – свойства средства измерения, определяемые отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Чувствительность функции преобразования характеризуется

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

следующим образом:

Диапазон преобразования – это область входных величин, в пределах которой элемент или измерительная цепь обеспечивают реализацию функции преобразования.

Дефекты статической функции преобразования являются источниками погрешностей измерений. К ним относят нелинейность функции преобразования, гистерезис, порог чувствительности, дрейф нуля.

Нелинейность оценивают приведенным значением, т.е. отношением максимальной разности к диапазону преобразования.

                      n_d=(d_max/x_max) 100%.

Гистерезис – это явление, вызывающее неоднозначность функции преобразования при увеличении и при уменьшении входной величины. Относительное приведенное  значение гистерезиса определяется по максимальной ширине петли:

                      n_g=(g_max/x_max) 100%.

Порог чувствительности выражается в том, что плавному изменению входной величины соответствует ступеньчатое изменение выходной. Минимальный прирост входной величины, вызывающий изменение выходной величины, называется порогом чувствительности и может выражаться в абсолютных значениях входной величины или в относительной форме:

         n_s=(s/x_max) 100% ,

где    s- абсолютное значение порога чувствительности.

Дрейф или смещение нуля приводит к соответствующему смещению функции преобразователя. Дрейф нуля задаётся в абсолютных или относительных единицах, отнесённых к контрольному промежутку времени (час, сутки и т.д.).

Динамические характеристики.

В условиях переменного входного сигнала задача средств измерений состоит в воспроизведении сигнала с наименьшими искажениями. Реальные средства измерений вносят в измеряемую величину динамические искажения.

Целью обработки результатов динамических измерений является:

1 - нахождение сигнала на выходе средства измерения x(t)_изм по заданному сигналу на входе x(t)_ист;

2 - нахождение входной величины x(t)_ист по значениям выходной величины x(t)_изм.

В ряде случаев предварительное оценивание динамических погрешностей необходимо для выбора средства измерения с такими динамическими свойствами, чтобы при известном характере входного сигнала динамические погрешности не превосходили допустимых значений.

Динамические характеристики средств измерения подразделяются на полные и частные. К полным динамическим характеристикам относятся дифференциальное уравнение, передаточная функция, переходная  и

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

импульсная переходная характеристика, совокупность амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик.

Дифференциальнное уравнение. Динамический режим широкого класса измерений может быть описан линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами

                       

где i, l—порядок производных от x(t)_изм и x(t)_ист;A_i,B_l –коэффициенты.

В статическом режиме при x_ист =const, x _изм = const уравнение вырождается  в  x_изм=Kx_ист,  где  К = В_о/А_о—номинальный коэффициент преобразования средства измерений.

Решение дифференциального уравнения позволяет оценить динамическую погрешность и получить исправленный результат измерения, если известны коэффициенты А_i и В_l.

Однако коэффициенты уравнения трудно определить расчётом и экспериментально, поэтому дифференциальное уравнение, как динамическая характеристика, для оценивания результатов измерения и динамических погрешностей не нашло широкого применения на практике.

Передаточная функция. Выразив входящие в дифференциальное уравнение x(t)_ист и x(t)_изм в операторной форме, запишем уравнение в виде

                         

где р - оператор дифференцирования d/dt.

Передаточной функцией W(p) называют отношение изображения выходной величины динамической системы к изображению входной величины 

                         

Как правило, передаточные функции реальных средств измерения удаётся с достаточной степенью точности аппроксимировать простым выражением (n=2—3,n

Если известен закон изменения величины x(t)_ист  и передаточная функция средства измерения, то определяют изображение x(p)_изм=   =W(p)x(p)_ист , а затем переходят к оригиналу.

Заменив p  на  jw, получим комплексную (амплитудно-фазовую) характеристику, действительная часть которой является амплитудно-частотной характеристикой  A(w), а мнимая—фазо-частотной  j(w).

Переходная характеристика. Отклик средства измерения  на ступенчатое

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

возмущение называется переходной характеристикой h(t).

Реакция средства измерения на воздействие единичного импульса с параметрами х=0 при t ¹ 0 и  x = ∞ при  t = 0, называется импульсной переходной  характеристикой  g(t). Математически такой единичный импульс (дельта-функция) представляет собой производную от единичной ступенчатой функции. Переходная и импульсная переходная характеристики сравнительно просто определяются экспериментально путём подачи на вход средства измерения соответствующего ступенчатого или импульсного входного

5. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ

5.1 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Обобщающие показатели характеризуют качество всей произведенной продукции независимо от ее вида и назначения:

а) удельный вес новой продукции в общем ее выпуске;

б) удельный вес продукции высшей категории качества;

в) средневзвешенный балл продукции;

г) средний коэффициент сортности;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

    д) удельный вес аттестованной и неаттестованной продукции;

    е) удельный вес сертифицированной продукции;

   ж) удельный вес продукции, соответствующей мировым стандартам;

   з) удельный вес экспортируемой продукции, в том числе в высокоразвитые промышленные страны.

Индивидуальные (единичные) показатели качества

продукции характеризуют одно из ее свойств:

а) полезность (жирность молока, зольность угля, содержа­ние железа в руде, содержание белка в продуктах питания);

б) надежность (долговечность, безотказность в работе);

в) технологичность, т.е. эффективность конструкторских и технологических решений (трудоемкость, энергоемкость);

г) эстетичность изделий.

Косвенные показатели - это штрафы за некачественную продукцию, объем и удельный вес забракованной продукции, удельный вес зарекламированной продукции, потери от брака и др.

Первая задача анализа - изучить динамику перечислен­ных показателей, выполнение плана по их уровню, причины их изменения и дать оценку выполнения плана по уровню качес­тва продукции.

    Как видно из табл. 4.1, за отчетный год на предприятии проделана определенная работа по улучшению качества про­дукции и повышении ее конкурентоспособности, о чем свиде­тельствует увеличение удельного веса продукции высшей кате­гории качества и экспортируемой продукции.

По продукции, качество которой характеризуется сортом или кондицией, рассчитываются доля продукции каждого сорта (кон­диции) в общем объеме производства, средний коэффициент сор­тности, средневзвешенная цена изделия в сопоставимых услови­ях. При оценке выполнения плана по первому показателю фак­тическую долю каждого сорта в общем объеме продукции сравнивают с плановой, а для изучения динамики качества - с данными прошлых периодов.

Средний коэффициент сортности можно определить дву­мя способами: отношением количества продукции I сорта к об­щему количеству; отношением стоимости продукции всех сор­тов к возможной стоимости продукции 1 сорта (табл. 4.2):

Отсюда коэффициент сортности: по плану - 0,833 (28 800/ /34 560), фактически - 0,908 (27 468/30 240). Выполнение плана по качеству - 109 % (0,908/0,833). Средневзвешенная цена по плану - 500 тыс. руб., фактически - 545 тыс. руб., что по отношению к плану также составляет 109 %.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

Для определения состава и свойств вещества применяются химические, физико-химические и физические методы.

Большинство применяемых в настоящее время методов и измерительных средств контроля качества сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов предназначены для проведения периодических анализов в лабораторных условиях. Они основаны на химических преобразованиях, при этом соотношение реагирующих веществ или количество продуктов реакции определяют измерением более простых, хорошо известных свойств, массы или объема.

В пищевой промышленности нашли применение следующие группы инструментальных методов: оптические, потенциометрические, высокочастотные и сверхвысокочастотные, газоаналитические и радиоактивные. Из оптических методов наиболее широко применяются спектральный, фотометрический и люминесцентный. Из потенциометрических – ионометрия. Из газоаналитических методов – хроматография и масс-спектрометрия. Ограниченное применение имеет радиоактивный метод.

5.2 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

  Методы анализа, основанные на поглощении световой энергии атомами и молекулами анализируемых веществ, составляют большую группу абсорбционных оптических методов. При поглощении света атомы и молекулы поглощающих веществ переходят в новое, энергетически возбужденное состояние. Эта приобретенная избыточная энергия атомов и молекул в одних случаях расходуется на повышение поступательной, вращательной или колебательной энергии, в других – выделяется в виде вторичноно излучения или расходуется на фотохимические реакции. В зависимости от вида поглощающих частиц и способа трансформирования избыточной энергии возбуждения различают следующие анализы:

1. Атомно-абсорбционный анализ, основанный на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ.

2. Молекулярный абсорбционный анализ, т.е. анализ по поглощению света молекулами анализируемого вещества и ионами в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра (спектрофотометрия, фотокалориметрия, ИК-спектроскопия).

3. Анализ по поглощению и рассеянию световой энергии взвешенными частицами анализируемого вещества (нефелометрия и турбодиметрия).

4. Люминесцентный (флюорометрический) анализ, основанный на измерении излучения, возникающего в результате выделения избытка энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

Средства измерений лабораторного спектрального анализа пищевых продуктов

 

Внедрение спектрального анализа как одного из наиболее перспективных инструментальных методов контроля качества пищевых продуктов базируется на применении достаточно сложной измерительной аппаратуры. Она состоит из совокупности источников световой энергии, фотометрических устройств и преобразователей, а также электронной, микропроцессорной и вычислительной техники.

Главными задачами спектрального анализа являются формирование спектров пищевых продуктов, идентификация и расшифровка спектров, запись значений контролируемых компонентов, характеризующих пищевую ценность продукта.

В последнее время анализаторы качества оснащаются микропроцессорной и вычислительной техникой, которая в автоматическом режиме идентифицирует, записывает, расшифровывает спектры и выдает результаты анализа в цифровой идентификации.

Экспресс-анализаторы и автоматический контроль качества

пищевых продуктов

Специализация прибора на выполнение одной операции перестала быть непременной особенностью промышленного анализатора качества. Преимущество имеют более сложные анализаторы, которые могут решать ряд задач контроля при небольшой перенастройке или смены градуировки основной аппаратуры, например, спектрофотометры с программным переходом на разные длины волн; фотометры, настраивающиеся путем смены фильтров на контроль разных продуктов; влагомеры с фиксированными градуировками для разных объектов. Все большее применение имеют анализаторы с микропроцессорами, микроконтроллерами и микро-ЭВМ.

Промышленные анализаторы должны отвечать основным требованиям:

1) экономическая эффективность – достаточно быстрая окупаемость анализатора, его установки и эксплуатации;

2) надежность – большое время наработки на отказ;

3) простота эксплуатации и ремонта, возможность метрологического обслуживания, взаимозаменяемость частей и устройств, максимальное применение стандартных и агрегатированных конструкций, схем, элементов;

4) системный подход: во всех случаях предпочтительна установка не отдельных контрольных приборов, а разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), включающих в себя измерительные преобразователи, устройства сбора, обработки и передачи информации, устройства принятия управляющих решений и исполнительных воздействий с целью поддержания на должном уровне качественных характеристик пищевых продуктов; системный подход предусматривает внедрение автоматизированных комплексов управления качеством продукции пищевых производств в целом на уровне предприятий и объединений.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

Классификация спектральных анализаторов качества.

  Классификация спектральных анализаторов по характерным конструктивным оформлениям оптических и измерительных схем еще не внедрена, поэтому применяем наиболее употребительный вариант классификации.

По способу исследования необходимых спектральных участков различают дисперсионные и недисперсионные анализаторы. В первых диспергирующим элементом служит устройство с высокой разрешающей способностью – призма или решетка, во вторых – стеклянный, жидкостный или интерференционный светофильтр.

По числу оптических пучков анализаторы делятся на одно- и двухлучевые. В однолучевых приборах в пучок света попеременно помещают эталон и анализируемое вещество, в двухлучевых – два отдельных пучка света падают на образец и эталон одновременно.

По приемникам излучения и связанным с ними независимым электронным каналам усиления сигнала приборы делятся на одно-, двух- и многоканальные. Однолучевые приборы могут быть только одноканальные, двухлучевые могут иметь как один, так и два электрических канала. Двухлучевые приборы разделяются на одно- и двухволновые, в зависимости от числа длин волн (одной или разных) излучения, падающих на эталон и образец. Для специальных целей конструируются многоволновые приборы, которые могут быть как одно-, так и многоканальными.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Просматривая все выше рассмотренные вопросы нельзя не отметить, что ни один производственный процесс не может обойтись без контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, без  необходимости располагать объективной и достоверной информацией, сведениях,  характеристиках и состояниях протекающих процессов. Полученные с их помощью данные обеспечивают высокое качество и надежность выпускаемой продукции.

Только благодаря внедрению новых автоматизированных систем экспресс-анализа качества сырья, которые позволят упорядочить приемку сырья от поставщиков, стимулирует повышение качества поступающего в переработку сырья, обеспечат важнейшую информацию по контролю сырья для автоматических систем управления предприятий. Внедрению широкого комплекса приборов и средств автоматизации для контроля состава и свойств продукции и полуфабрикатов на базе современных перспективных информационно-измерительных методов, управления качеством на основе автоматического контроля, разработке теоретических основ и методов измерения и количественной оценки качества продукции. Исследования и внедрения принципов оптимизации процессов производства и создания автоматизированных систем оптимизации технико-экономических показателей позволит получить качественную продукцию которая будет безопасной ее для

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

 Из всего этого можно сделать вывод:

1 Необходимо располагать объективной и достовер­ной информацией, сведениями о характеристиках и состояниях протекаю­щих процессов для управления любыми производственными процессами. Эти данные невозможно получить без использования контрольно-измерительных при­боров и средств автоматизации.

2.Невозможно обеспечить высокое качество и надежность выпускаемой про­дукции, без средств измерений.

3.Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) представляет собой совокупность приборов и средств автоматизации, предназначенных для получения, обработки и использования информация.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

МГУТУ.220301.402.000.ПЗ

Список использованных источников:

1.     В.В. Шувалов Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1991.

2.     Скалярский Э.И. Пневмоэлектронные комплексы в системах управления химико-технологическими процессами. М.: Химия, 1987.

3.     Техническое описание и инструкция по эксплуатации термометров термоэлектрических ТХК-529.

4.     Техническое описание и инструкция по эксплуатации приборов КС3 с пневматическим пропорционально – интегральным регулирующим устройством.

5.     Техническое описание и инструкция по эксплуатации исполнительных устройств ипа ПОУ-7

Федеральное агентство по образованию РФ Московский Государственный Университет Технологии и Управления Филиал в ГОУ ВПО МГУТУ в г. Мелеузе _____________________________________________________________________________ Кафедра информационных тех

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу