Тема: Разработка измерительной схемы преобразователя влажности для твердых и сыпучих материалов (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

Факультет «ЭЛЕКТРОНИКА И АВТОМАТИКА»

Кафедра «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»

На правах рукописи

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Для получения степени бакалвра по направлению

5521600-«Метрология, стандартизация и сертификация»

ТЕМА: РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВЛАЖНОСТИ ДЛЯ ТВЕРДЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Заведующий кафедрой проф.

Руководитель выпускной работы проф.

Консультант по БЖД доц.

Консультант по экономической части

Выпускник

Ташкент 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...	4
ГЛАВА 1. СУШЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ТВЕРДЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ………………………………………………	7
1.1.  Роль измерение влажности при контроле качества материалов …..…	7
1.2.  Методы измерения влажности твердых и сыпучих материалов……..	11
1.3. Особенности емкостных измерительных преобразователей влажности ……………………………………………………………………	20
ГЛАВА 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕ­НИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ…………………………	30
2.1. Разработка новых измерительных схем для преобразователей влажности твердых и сыпучих материалов, описание измерительные схемы преобразователя………………………………………………………	30
2.2 Изучение основных характеристик емкостного датчика измерения влажности. Принцип действия емкостного преобразователя……………..	34
2.3. Зарубежный опыт в области влагометрии сельскохозяйственных материалов……………………………………………………………………	37
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………………………..	50
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………..	59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………	64
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………..	66

Введение

.

Измерение влажности промежуточных и конечных продуктов технологических процессов на предприятиях Узбекистанской области является важной задачей. Решение этой задачи повышает объемы и качество выпускаемой продукции, снижает затраты на транспортировку и переработку, исключает участие человека в контроле и управлении влажностью продуктов переработки и способствует внедрению систем автоматизации технологических процессов и производств. Анализ потребности во влагомерах на предприятиях области выявил, что существует необходимость измерения влажности продуктов обогащения на горно-обогатительных фабриках, сыпучих смесей, дозируемых в металлургические процессы, углей, строительных сыпучих материалов и др. Необходим точный метод измерения влажности, который в ряде случаев заменит классический весовой метод определения влажности, и методы, которые дадут возможность измерять влажность смесей экспрессным способом, поскольку многие сыпучие материалы в момент измерения находятся в движении, на потоке.

 Отсутствие приборов, измеряющих влажность, не говорит о том, что этих приборов вовсе нет или они настолько дороги, что предприятие не может их приобрести. Это показатель того, что разрабатываемые и выпускаемые отечественной промышленностью приборы не обладают техническими характеристиками, которые требуются для получения точного изменения при определенных промышленных условиях использования влагомера. Нет универсальных измерителей влажности для различных по компонентному и гранулометрическому составу сыпучих материалов. В каждом конкретном случае приходится настраивать, «приспосабливать» прибор, что вызывает определенные трудности.

Особенно сложной задачей является измерение влажности сыпучих материалов. Сложность ее определяется многообразием сыпучих материалов, их различными изменяющимися в процессе измерения физико-химическими свойствами, а также многообразием форм связи жидкости с твердым веществом и постоянно меняющимися в процессе измерения формами этой связи [1].

На многих комбинатах по переработке зерна имеются современные технологические линии. При технологической переработке зерна, начиная с его хранения, влажность является одним из основных показателей эффективности технологической переработки.

До настоящего времени во многих зерноприемных хранилищах и зерно-перерабатывающих предприятиях контроль влажности зерна и продуктов его переработки осуществляется методом сушки, за исключением тех немногочисленных случаев, где применяется зарубежная техника. Такое состояние делает задачу контроля влажности зерна и зернопродуктов особо актуальной и злободневной.

Развитие средств измерения влажности должно идти по пути широкого использования современной микроэлектронной базы. Микропроцессоры (МП) открывают новые возможности для совершенствования измерительных приборов. Они позволяют упрощать аналоговые части приборов, уменьшать неисключенные погрешности за счет использования автоматической коррекции по эталонным сигналам и мерам физических величин, исключать дополнительные погрешности от влияния условий измерения и колебаний параметров окружающей среды.

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование методов и приборов контроля влажности сыпучих (зерна и продуктов его переработки) материалов и разработка прибора на этой основе.

В диссертационной работе решались следующие конкретные задачи исследования:

·  анализ современного состояния методов и приборов измерения влажности твердых и сыпучих материалов;

·  исследование электрофизических характеристик зерна в зависимости от его влажности;

·  разработка математической модели процесса изменения электрического поля при взаимодействия влажным материалом;

·  исследование влияния информативных и дестабилизирующих факторов на результаты измерения влажности;

·  разработка и исследование устройство для измерения влажности зерна;

определение основных метрологических характеристик измеритель­ного устройства для измерения влажности зерна и зерновых продуктов.

ГЛАВА 1. СУШЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ТВЕРДЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

. 1.1. Роль измерение влажности при контроли качество материалов

Методы измерения влажности принято делить на прямые и косвенные. В прямых методах производится непосредственное разделение материала на сухое вещество и влагу. В косвенных методах измеряется величина, функционально связанная с влажностью материала. Косвенные методы требуют предварительной калибровки с целью установления зависимости между влажностью материала и измеряемой величиной.

Прямые методы. Наиболее распространенным методом является метод высушивания (термогидравлический), заключающийся в воздушно-тепловой сушке образца материала до достижения равновесия с окружающей средой; это равновесие условно считается равнозначным полному удалению влаги. На практике применяется высушивание до постоянного веса; чаще всего применяют так называемые ускоренные методы сушки. В первом методе сушку заканчивают, если два последовательных взвешивания исследуемого образцадают одинаковые или весьма близкие результаты. Так как скорость сушки постепенно уменьшается, предполагается, что при этом удаляется почти вся влага, содержащаяся в образце. Длительность определения этим методом составляет обычно от нескольких часов до суток и более. В ускоренных методах сушка ведется в течение определенного, значительно более короткого промежутка времени при повышенной температуре (например, стандартный метод определения влажности зерна сушкой размолотой навески при +130 градусах в течение 40 минут).

Определению влажности твердых материалов высушиванием присущи следующие методические погрешности:

а) при высушивании органических материалов наряду с потерями гигроскопической влаги происходит потеря летучих; одновременно при сушке в воздухе имеет место поглощение кислорода вследствие окисления вещества, а иногда и термическое разложение пробы;

б) прекращение сушки соответствует не полному удалению влаги, а равновесию между давлением водяных паров в материале и давлением водяных паров в воздухе;

в) удаление связанной влаги в коллоидных материалах невозможно без разрушения коллоидальной частицы и не достигается при высушивании;

г) в некоторых веществах в ходе сушки образуется водонепроницаемая корка, препятствующая дальнейшему удалению влаги.

Некоторые из указанных погрешностей можно уменьшить сушкой в вакууме при пониженной температуре или в потоке инертного газа. Однако для вакуумной сушки требуется более громоздкая и сложная аппаратура, чем для воздушно-тепловой.

При наиболее распространенном методе сушке (в сушильных шкафах) имеются погрешности, зависящие от применяемой аппаратуры и техники высушивания. Так, например, результаты определения влажности зависят от длительности сушки, от температуры и атмосферного давления, при которых протекала сушка. Температура имеет особенно большое значение при использовании ускоренных методов, когда понижение температуры сильно влияет на количество удаленной влаги. На результаты высушивания влияют также форма и размеры бюкс и сушильного шкафа, распределение температуры в сушильном шкафу, скорость движения воздуха в нем, возможность уноса пыли или мелких частиц образца и т. д. Для материалов, подвергающихся перед определением влажности измельчению, большое значение имеет убыль влаги в образце в процессе измельчения. Эта убыль особенно велика, если при размоле имеет место нагрев образца.