«O’lchash usullari va vositalari» fanidan Mustaqil ish «Sathni o‘lchash zamonaviy usullari va asboblari» Sathni o‘lchash zamonaviy usullari va asboblari. Sanoatning ko‘pgina sohalarida texnologik jarayonlarni boshqarish sath o‘zgarishlari bilan bog‘liq. Ishlab chiqarishni avtomatlashtirishning zamonaviy tizimlari xarajatlarni baholash, zararlarning oldini olish, ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarishni qulaylashtirish, xom ashyodan foydalanish samaradorligini oshirish imkonini beradigan stattik va axborot ma’lumotlarini talab etadi. Ushbu axborotga doimo o‘sib turuvchi ehtiyoj nazorat tizimida oddiy signalizatorlarni emas, balki nazoratni uzluksiz ta’minlovchi vositalarni qo‘llash zaruriyatiga olib keladi. Sathni uzluksiz nazorat qilishning asosiy usullari Suyuq va sochiluvchan materiallarning sathini uzluksiz nazorat qilish asbobi turli jismoniy tamoyillar va qlchash usullarini qo‘llab yaratiladi (8.1 – jadval). Pepperl+Fuchs firmasi keng nomenklaturadagi o‘lchash qurilmalari va mos vositalarni bog‘lashni taklif etadi. Unifikatsiyalashgan chiqish toki ishorasi 4...20 mA.с. li ikki o‘tkazgichli raqamli kommunikatsion sanoat interfeysli HART, PROFIBUS-PA va Foundation Fieldbus kabi, 0 klassdagi portlash xavfli hududlarda o‘rnatish uchun ularning modifikatsiyalari, shuningdek o‘lchash asboblari asosidagi yakunlangan yechimlar, nazoratchilar, boshqarish qurilmali va qo‘shimcha jihozli bog‘lanish vositali sath o‘lchagichlar taklif etilmoqda Sathni o‘lchashning gidrostatik usuli Sathni o‘lchashning mazkur usuli suyuqlikka rezervuar tubida ko‘rsatadigan gidrostatik bosimni aniqlashga asoslangan. Rezervuar tubidagi gidrostatik bosim (p) o‘lchash asbobi ustidagi suyuqlik ustuni balandligidan (h) va suyuqlik zichligiga bog‘liq: p=ρgh, mos holda h=p/ρg, bu erda g=9,81 m/c2 (bu faqat qo‘zg‘almas suyuqliklar uchun o‘rinli). Pezorezistivli tenzodatchik (yoki bosimni o‘rtacha qiladigan modda bilan to‘ldirilmagan sig‘imli keramik o‘lchash o‘zgartirgich) o‘lchanayotgan suyuqlik bilan bosimni o‘rtacha hosil qiluvchi modda va zanglamaydigan po‘latdan yasalgan izolyasiyalovchi membrana orqali bog‘langan. Tenzodatchikning chiquvchi ishorasi (signal) suyuqlik sathiga mos keladigan ishoraga shakllantiruvchi bilano‘zgartiriladi Ko‘pik, cho‘kindi, suyuqlikning elektrik xususiyatining o‘zgarishi va rezervuar shakli gidrostatik usulni amalga oshirishda natijalar o‘zgarishiga ta’sir ko‘rsatmaydi. Gidrostatik usulning asosiy afzalliklari: – aniqlik; – ifloslangan suyuqliklar uchun qo‘llaniladi; – usulni amalga oshirish qo‘zg‘aluvchan mexanizmlarni qo‘llashni taxmin qilmaydi; – mos jihozlar murakkab texnik ko‘rsatishga muxtoj emas. Kamchiliklari: – suyuqlik harakati bosim o‘zgarishini keltirib chiqaradi va o‘lchashdagi xatolikka olib keladi (hisoblash tekisligiga nisbatan bosim suyuqlik oqimi tezligiga oqibatda Bernulli qonuniga bog‘liq); – atmosfera bosimi kompensatsiyalashgan bo‘lishi kerak; –suyuqlik zichligining o‘zgarishi o‘lchashdagi xatolikga sabab bo‘lishimumkin. Pepperl+Fuchs, firmasining mahsuloti misolida sath nazoratining gidrostatik vositasini ko‘ramiz, bunda hozirgi vaqtda LGC seriyadagi o‘lchash zondlari va bir qator Barcon (PPC-M20, LHC- M20, PPC-M10, LHC-M40) umumiy savdo rusumi ostida gidrostatik bosim datchiklari taklif etilmoqda. LGC sath o‘lchash uchun gidrostatik zondlar LGC seriyali darajadagi problar toza suv, ichimlik suvi va chiqindi suv miqdorini o‘lchash uchun gidrostatik bosim sezgichlardir Shartli belgilanishlar: h – suyuqlik sathi balandligi; p – umumiy bosim (gidrostatik+ atmosfera); ρ – o‘lchanayotgan muhit zichligi; g – erkin tushish tezlanishi; pgidr – gidrostatik bosim; patm – atmosferabosimi. Zondning keramik o‘lchash elementi “quruq” bo‘ladi, ya’ni bosim bevosita datchikning mustahkam keramik diafragmasiga ta’sir etadi va maksimum 0,005 mm.ga uning ko‘chishini keltirib chiqaradi. Suyuqlik sirtiga ta’sir etuvchi atmosfera bosimining ta’siri keramik diafragmaning orqa tomonidagi bosimni kompensatsiyalash uchun maxsus naycha qo‘yish orqali bartaraf etiladi (8.2 – rasm). Bosim ta’siri ostida diafragmalar ko‘chishini keltirib chiqargan sig‘im o‘zgarishini keramik o‘lchash elementi aniqlaydi. Datchikning elektron qismi ularni bosimning joriy qiymatiga proportsional ishoraga aylantirib berib, bu o‘lchanayotgan muhit sathi kattaligi bilan chiziqli bog‘liqlik bilan bog‘langan. 8.3 – rasmda LGC seriyadagi sathning gidrostatik zondini montaj qilish misoli taqdim etilgan. Quyidagi holatlarni ta’kidlash zarur: o zond kabelining yonlama ko‘chishi o‘lchashda xatolikni keltirib chiqarishi mumkin, shuning uchun zondni suyuqlik harakati va turbulent oqimlar bo‘lmagan joyda o‘rnatish yoki ichki diametri 23 mm. dan yuqori bo‘lgan yo‘naltiruvchi naychani qo‘llash zarur; o kabel oxiri quruq xonada yoki mos taqsimlovchi qobiqda joylashishi kerak; o himoya qalpoqchasi o‘lchash elementlarining mexanik talofatlanishini ogohlantirish uchun atalgan. Sathning ultratovushli datchiklari Eng oddiy hollarda UTT datchigi rezervuarning yuqori nuqtasida joylashadi, muhit sathi rezervuar balandligi va datchik hamda muhit sirti orasidagi masofalar o‘rtasidagi farq kabi hisoblanadi (umumiy holda tuzatish kiritish zarur, bunda datchikni haqiqiy o‘rnatgan balandligi va rezervuar balandligi o‘rtasidagi farq hisobga olinadi). Bu masofa o‘lchanadigan vaqt bo‘yicha hisoblanib, bunda ultratovushli impulsga datchikdan nazorat qilinayotgan muhitgacha va orqaga qaytadigan o‘tish yo‘li zarur bo‘ladi (8.4 – rasm). h = htot – ½vst bu yerda vs –mazkur muhitda ultratovushli signalning tarqalish tezligi Muhitning kimyoviy va fizik xususiyatlari UTT-usulida olingan o‘lchashlar natijasiga ta’sir etmaydi, shuning uchun tajovuzkor, abraziv, yopishqoq va yelimli moddalar sathini o‘lchashda muammosiz bo‘ladi. Ammo ultratovushning tarqalish tezligi uning tarqalish muhitida havo haroratiga ta’sir ko‘rsatishini esda tutish zarur. Sathni uzluksiz o‘lchash uchun LMC seriyadagi мagnitli cho‘ktiriladigan zondlar Magnitli cho‘ktiriladigan zondlarni qo‘llashga asoslangan sathni uzluksiz o‘lchash usulining asosiy printsipini LMC8S3- G6S-I-Ex immersion zond ishlashi misolida ko‘ramiz (8.11 – rasm). Zond po‘kagida o‘rnatilgan doimiy magnit yo‘naltiruvchi quvurda o‘rnatilgan germetiklangan magnit bilan boshqariladigan kontaktlarning ishlab ketishini keltirib chiqaradi. Bu kontaktlar ishlab ketganda yo‘naltiruvchi quvur ichidagi ketma-ket qo‘shilgan rezistorlar o‘rtasida qo‘shiladi; shunday qilib po‘kak ko‘chganda zondning ruhsat etuvchi qobiliyatiga bog‘liq qarshilikning umumiy qiymati uzluksiz o‘zgaradi. O‘lchash aniqligi muhitning elektr xususiyatiga, shuningdek bosim, harorat va zichlikka bog‘liq emas Zondlarning modifikatsiyalari plastik yoki zanglamaydigan po‘latdan yasalgan korpuslarda, portlashdan himoyalangan bajarilishda (portlashdan himoyalangan rusumlanishi EEx ia IIC T6), shar ko‘rinishidagi yoki silindrik po‘kaklar bilan keltiriladi. Yo‘naltiruvchi quvurning maksimal uzunligi 3 metrga yetadi. Qurilma chiqishi – 2 – o‘tkazgichli tokli (4…20 mA) yoki 3 – o‘tkazgichli potensiometrga ulash uchun (40 kOm). Zondni o‘rnatishda rezbali birikmalar G 1½ʺ yoki G 2ʺ A ishlatiladi (8.12– rasm). Rezbali birikma o‘rnida zanglamaydigan po‘lat yoki polipropilen yoki polivinilidenftorid (moy, surkov, kislota, ishqor va eritmalar ta’siriga chidamli) materiallari ishlatiladi. Magnitli cho‘ktiriladigan zondlarning asosiy texnik ma’lumotlari Ruhsat etilgan chegarasi: 8 mm. dan (12 mm, 16 mm). Nazorat qilinayotgan suyuqlikning ruhsat etilgan harorati: – 20…+120°C. Ishchi bosim: 3 bar. gacha (plastikli modifikatsiya), 16 bar. gacha (zanglamaydigan po‘latdan yasalgan modifikatsiya). O‘lchanayotgan modda zichligi: kamida 0,6 g/cm3 . Asosiy afzalliklari: – ishlash printsipi oddiy; – murakkab bo‘lmagan montaj; – hech qanday texnik xizmat ko‘rsatishga muhtoj emas; – o‘rnatish joyida rostlash talab etilmaydi. Kamchiliklari: –ko‘tarish kuchi po‘kak o‘lchamiga bog‘liq; –ishlab ketish nuqtasiga mos sathning haqiqiy holati turli zichlikdagi moddalarga turlicha; – yo‘naltiruvchi quvurning maksimal uzunligi ko‘pi bilan 3 m; – o‘lchanayotgan muhitning minimal zichligi 0,6 g/cm3 ga teng; –faqat tozalangan suyuqliklarda ishlatish mumkin. Sathni nazorat qilish usullari ba’zi manbalar ma’lumoti ularning tarqalish darajasi bo‘yicha foiz nisbatida taxminan quyidagicha baholanadi: po‘kakli – 24%, vibratsion – 21%, gidrostatik – 20%, konduktometrik – 5%, sig‘imli – 15%, signal o‘tish vaqtini o‘lchash asosida – 15%. Ko‘p hollarda suyuq materiallar sathini o‘lchashga to‘g‘ri keladi: 82% holat suyuq materiallar, qolgan 18% sochiluvchan materiallarga to‘g‘ri keladi; bunda so‘ngi yillarda signallarning o‘tish vaqtini o‘lchash usullarini (ultratovushli va yo‘naltirilgan mikroto‘lqinli nurlanish) ishlatish ulushi jadal o‘smoqda. Sathni nazorat qilish vositasi ishlab chiqarishni avtomatlashtirish tizimining (8.13 – rasm) bir qismi bo‘lib, sifati sezilarli darajada ushbu tizimlarning samaradorligini aniqlaydi. Turli fizik printsiplar asosida yaratilgan Pepperl+Fuchs firmasining sath o‘lchagichlari aniq metrologik ko‘rsatkichlari, ekspluatatsion ishonchliligi bilan tavsiflanadi, shuningdek ularni raqamli kommunikatsion sanoat tarmog‘i bilan bog‘lash imkoniyati bo‘lib, ko‘rsatkichlarni masofadan rostlashni amalga oshirish, o‘lchangan axborotlarni oldindan hisoblab ishlov berishni o‘tkazish, zamonaviy avtomatlashtirish vositalari bilan axborotli o‘zaro harakatni tashkil etish imkonini beradi.