Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Контроль состава и качества материалов


Контроль состава и качества материалов

На заводах промышленности строительных материалов применяют различные приборы для определения состава и качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Принцип действия промышленных измерителей качественных показателей основан на измерении физико-химических величин, характеризующих состав и качество материалов.

Измерители качественных показателей по виду измеряемой величины можно подразделить на следующие основные группы: газоанализаторы, определяющие содержание какого-либо газа в газовой смеси; измерители плотности продукта; измерители цветности и прозрачности жидкости и газа; измерители концентрации водородных ионов, определяющие кислотность или щелочность растворов; измерители вязкости.

Газоанализаторы. Приборы для качественного анализа газов называют газоанализаторами. Различают лабораторные и автоматические газоанализаторы. Первые из них применяют для контрольных измерений, а вторые — для непрерывного анализа газов в промышленных установках.

Переносные лабораторные газоанализаторы обладают большой точностью измерения, благодаря чему их широко используют при испытаниях и наладке работы промышленных установок, а также для поверки автоматических газоанализаторов в эксплуатации.

Автоматические газоанализаторы, являющиеся техническими приборами, выпускают показывающие, самопишущие с дистанционной передачей показаний.

По принципу действия анализаторы могут быть химические я физические. Принцип действия химических газоанализаторов основан на учете изменения объема в результате поглощения одной или нескольких составных частей газовой смеси каким-либо веществом, вступающим в. химические соединения с анализируемым компонентом газовой смеси.

В физических газоанализаторах для анализа газовой смеси используют такое физическое свойство газовой смеси, которое изменяется при изменении содержания определенного компонента. Таким свойством может быть любая физическая величина, характеризующая газовую смесь (плотность, теплопроводность, теплота сгорания, коэффициент преломления и т. д.).

Термоиндуктометрические газоанализаторы. Газоанализаторы, основанные на измерении теплопроводности анализируемой газовой смеси, в зависимости от концентрации анализируемого компонента называют термоиндуктометрическими. При этом сравнивают физическую величину — теплопроводность исследуемого газа и воздуха.

Если принять теплопроводность воздуха за 1,0, то можно определить значения относительных теплопроводностей других газов. Для кислорода этот показатель равен 1,02, азота — 0,996, углекис- » лого газа —0,605, окиси углерода — 0,960, водорода — 7,15.

При определении содержания в анализируемом газе двуокиси углерода С02 учитывают отличие его теплопроводности от теплопроводности воздуха. Очищенный от механических примесей газ подают в газовую камеру, в которой находятся две платиновые нити, нагреваемые проходящим под ним током.

Температура и электрическое сопротивление нагреваемой током нити зависят от теплопроводности среды, окружающей нагретый проводник. Если теплопроводность одного из компонентов газовой смеси значительно отличается от соответствующих показателей остальных компонентов, то изменение теплопроводности газовой смеси практически будет определяться изменением содержания в газе этого компонента.

Более простой схемой подобных газоанализаторов является неравновесный измерительный мост постоянного тока. Два плеча которого и помещены в рабочие газовые камеры, через которые протекает анализируемая смесь, а два других “i и Rs — в сравнительные камеры, заполненные воздухом. Каждые из четырех плеч моста представляет собой электрическое сопротивление, изготовленное из платиновой проволоки.. Проволока нагревается протекающим по ней электрическим током. При пропускании через рабочие газовые камеры анализируемой смеси, теплопроводность которой изменяется соответственно содержанию анализируемого компонента, электрическое сопротивление плеч, помещенных в эти камеры, меняется и в диагонали моста возникает ток, пропорциональный концентрации компонента.

Рис. 1. Схемы приборов для контроля и качества материалов и их условные изображения в функциональных схемах:
а — термоиндуктометрический газоанализатор; б — магнитный газоанализатор; в — пьезометрический плотномер; г — измеритель прозрачности

В комплект газоанализатора входит преобразователь, стабилизированный источник питания, вторичный прибор (электронный потенциометр) и регулятор расхода анализируемого газа.

При пропускании через рабочие камеры воздуха мостовая схема должна находиться в равновесии, что обеспечивается соответствующим передвижением нуль-реохорда. При пропускании через те же камеры газа с каким-либо содержанием углекислого газа теплопроводность газовой смеси будет отличаться от теплопроводности воздуха. При этом условия теплоотдачи от платиновых плеч R2 и R4 изменяются, что изменяет их температуры, а значит, и сопротивления. В результате в измерительной схеме появится’ ток, величина которого пропорциональна количеству анализируемого компонента в газовой смеси.

Магнитный газоанализатор. При нахождении смеси газов в магнитном поле молекулы отдельных компонентов смеси взаимодействуют с полем, вследствие чего молекулы кислорода будут притягиваться к магниту, т. е. кислород обладает положительной магнитной восприимчивостью (является так называемым парамагнитным пазом).

Парамагнитные свойства кислорода зависят от температуры; так, при нагревании магнитная восприимчивость уменьшается. Это явление положено в основу конструкции магнитных газоанализаторов на содержание кислорода.

Измерительное устройство газоанализатора имеет вид кольцевой камеры с поперечной перемычкой, на которой расположены две нагревательные обмотки. Обе оци включены в схему моста постоянного тока, причем одна из обмоток расположена в поле постоянного магнита NS.

Анализируемая газовая смесь проходит по входному патрубку. Молекулы кислорода под действием магнитного поля втягиваются в поперечную трубку. При нагреве обмотки R3 магнитные свойства кислорода изменятся и в поперечной трубке образуется поток газа, направленный слева направо. Газ, входящий в область магнитного поля обмотки, будет более холодным! В область же обмотки газ попадает с более высокой температурой, чем на входе в измеритель, вследствие чего левая обмотка R3 охлаждается значительно больше, чем правая. Изменение сопротивления обмоток нарушает равновесие измерительного моста. Величина разбаланса измерительного моста зависит от концентрации кислорода в анализируемой смеси.

При горизонтальном расположении канала и отсутствии в газовой смеси 02 движения газа внутри канала не происходит.

Скорость движения газа в горизонтальном положении при наличии 02 в газовой смеси определяют при помощи измерительного моста. Нагревательные обмотки, расположенные на наружной поверхности горизонтального канала, являются измерительными плечами моста; два других плеча, выполненные из манганиновой проволоки, имеют равные сопротивления.

Измерительный мост питается от источника постоянного тока, подключенного к одной из диагоналей моста. В другую диагональ моста включают электроизмерительный прибор. При движении газа левое плечо охлаждается больше, чем правое, так как оно омывается менее нагретой газовой смесью. Из-за различия температур, а следовательно, и сопротивления плеч равновесие моста нарушается^ В диагонали измерительного моста появляется ток, вызывающий отклонение стрелки или пера измерительного прибора.

Измерители плотности. В целом ряде случаев качество продукции, получаемой на предприятиях, можно характеризовать ее плотностью. Применяемые для измерения плотности приборы — плотномеры по принципу действия можно разделить на следующие группы: поплавковые, пьезометрические (гидростатические), гравитационные и радиоактивные. Поплавковые плотномеры используют для измерения плотности жидкостей. Прибор состоит из двух поплавков: один помещен в эталонную жидкость, а другой в исследуемую. Поплавки, погружаемые полностью в эталонную и исследуемую жидкости, имеют одинаковый объем и массу. Поплавки подвешивают к плечам коромысел с указывающей или регистрирующей стрелкой.

Пьезометрические плотномеры используют также для измерения плотности жидкостей. Плотность каждой из них непрерывно сравнивается с плотностью эталонной жидкости путем измерения перепада гидростатических давлений двух одинаковых по высоте столбов жидкости.

Поскольку объем контролируемой жидкости в этих приборах остается постоянным, измерением массы определяют ее плотность.

В радиоактивных плотномерах при прохождении гамма-лучей через слой какого-либо вещества интенсивность лучей уменьшается в зависимости от его плотности. С помощью радиоактивных плотномеров можно бесконтактно определить плотность как твердых веществ, так и жидких.

Рассмотрим более подробно принцип работы пьезометрического плотномера.

Если величина Н постоянна, то давление зависит только от плотности жидкости. Следовательно, измеренное давление может служить мерой плотности жидкости.

В плотномерах пьезометрического типа давление столба жидкости измеряют путем продувания через жидкость воздуха.

Принципиальная схема пьезометрического плотномера с непрерывной продувкой воздуха показана на рис. 1, е. Плотномер состоит из сосуда 1 с жидкостью, плотность которой необходимо определить, сосуда 2 с эталонной жидкостью и прибора измерителя — дифманометра.

Пьезометрические трубки, через которые продувается воздух, опущены в сосуд на глубину соответственно hi и h2. Пьезометрическая трубка 5 опущена в сосуд 5 на глубину ho. Сжать>й воздух проходит через трубку, поднимается вверх через слой исследуемой жидкости высотой h2 и уходит в атмосферу.

В большинстве случаев уровень жидкости в технологических аппаратах непрерывно меняется. Для того чтобы исключить влияние колебаний уровня жидкости на показания плотномера, применяют дополнительно пьезометрическую трубку, опущенную на некоторую глубину h2 в сосуд.

Воздух, поступающий через трубку, поднимается через слой эталонной жидкости высотой h0, попадает внутрь сосуда, а затем, проходя по трубке, поднимается через небольшой слой исследуемой жидкости в сосуде и также уходит в атмосферу.

Исходя из изложенного плотность жидкости можно определить путем измерения перепада давления воздуха, пропускаемого по двум пьезометрическим трубкам, расстояние между концами которых постоянно и не зависит от колебаний уровня в сосуде.

Для повышения точности показаний прибора в плотномере дополнительно устанавливают сосуд с эталонной жидкостью. Обычно дифманометр градуируют в единицах плотности.

Эталонную жидкость подбирают с учетом того, чтобы величина ее плотности была равна наименьшей плотности исследуемой жидкости.

Если глубина погружения h0 пьезометрической трубки в сосуде будет равна разности глубин погружения h пьезометрических трубок в сосуде, то при равенстве плотностей исследуемой и эталонной жидкости разность давления в дифманометре будет равна нулю.

Приборы для измерения влажности газов и сыпучих материалов. Для измерения влажности используют следующие методы: массовый (весовой), психрометрический и конденсационный, использующий зависимость электрических параметров влагосорби-рующих материалов от влажности.

Весовой метод применяют главным образом при лабораторном анализе. В автоматически действующих приборах используют психрометрический и конденсационный методы измерения влажности. Для автоматического непрерывного измерения влагосодержа-ния сыпучих материалов применяют методы, основанные на измерении их электропроводности и диэлектрической проницаемости.

Принцип устройства приборов для определения цветности и прозрачности основан на учете закона прямой зависимости между концентрацией раствора и его прозрачностью. В автоматических приборах используют свойство фотоэлементов — появление тока при попадании света на светочувствительную поверхность в цепи фотоэлемента, причем величина тока зависит от интенсивности света.

Приборы изготовляют с одним или двумя фотоэлементами. Лучи света от лампы через призмы, линзы и сосуды попадают отдельными пучками на два фотоэлемента. Сосуд заполняют эталонной средой, прозрачность которой известна, а сосуд — исследуемой средой. Встречные токи, возникающие под действием световых лучей обоих фотоэлементов, при одинаковой цветности и прозрачности в сосудах будут равны и взаимно компенсируются. Если же цветность или прозрачность исследуемой среды будет отличаться от эталонной, возникнет разность потенциалов в фотоэлементах, в цепи появится ток и отклонит стрелку гальванометра. (Шкала гальванометра отградуирована в процентах относительной цветности или прозрачности.)

Приборы для измерения концентрации водородных ионов рН. Концентрация водородных ионов в водных размерах кислот и щелочей может служить показателем свойств этих растворов. Для удобства подсчета концентрацию водородных ионов характеризуют отрицательным десятичным логарифмом и обозначают рН.

Принцип действий электрических измерений рН состоит в следующем. При погружении электродов в раствор на границе электрод — раствор возникают электрические потенциалы, величина которых зависит от активной концентрации водородных ионов в растворе и температуры.

Для определения величины возникающего потенциала необходим второй электрод, потенциал которого должен оставаться постоянным. Первый электрод называют измерительным, а второй сравнительным. При электрическом соединении этих электродов образуется гальванический элемент, по величине э.д. с. которого и определяют рН раствора.

Прибор состоит из измерительного устройства, в которое устанавливают электроды, и электроизмерительного прибора с усилителем, шкала которого отградуирована в измеряемых единицах рН. Запись величины рН ведется автоматическим потенциометром.

Измерение относительной влажности воздуха. Для определения относительной влажности воздуха применяют различные методы: психрометрический, гигроскопический, электролитический.

Психрометрический метод определения влажности является наиболее простым. Он основан на зависимости испарения воды от влажности воздуха. Если поместить сосуд с водой в большой объем ненасыщенного воздуха, то температура воды будет тем ниже температуры воздуха, чем меньше его относительная влажность. Эти приборы для измерения, относительной влажности называют психрометрами.

Психрометр состоит из двух термометров. Чувствительный элемент одного из термометров обвернут батистом, конец которого опущен в воду. Термометр, обвернутый батистом, называют мокрым. Второй термометр называют сухим. Показания мокрого термометра вследствие испарения воды с поверхности батиста всегда будет ниже показаний сухого. Разность показаний сухого и мокрого термометров называют психрометрической разностью. Она тем больше, чем суше воздух, т. е. чем ниже его относительная влажность. Величину относительной влажности воздуха находят с помощью психрометрических таблиц по показаниям сухого и мокрого термометров.

Гигроскопический метод основан на свойстве некоторых материалов при изменении влажности изменять свои размеры.

Наиболее распространен в нашей промышленности волосяной гигрометр. Чувствительным элементом этого прибора является обезжиренный человеческий волос, один конец которого закреплен неподвижно, а другой обвернут вокруг валика и натянут грузом. При изменении относительной влажности воздуха волос удлиняется или укорачивается, приводя в движение стрелку, которая указывает на шкале значение относительной влажности.

Электролитический метод позволяет производить измерения влажности как при положительной, так и отрицательцой температуре.

Чувствительным элементом гигрометра является калиево-натриевый или хлористо-литиевый измеритель влажности,- принцип действия которого основан на учете изменения электропроводности соли при колебаниях влажности воздуха.





Похожие статьи:
Поверка регулирующего клапана с мембранным исполнительным механизмом

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум