Phương pháp đo, kiểm tra và phân tích trong tự động hóa luyện kim

Đo và kiểm tra trong công nghệ luyện kim

Chẳng hạn khi nung thép để cán hoặc nhiệt luyện, nhiệt độ lò và nhiệt độ vật nung phải khống chế theo một chế độ nung định trước đảm bảo không xẩy ra hiện tượng nứt, cong vênh khi ở nhiệt độ thấp, không bị quá nhiệt hoặc cháy khi ở nhiệt độ cao. Trong luyện kim, sử dụng nhiều các thiết bị làm việc với chất lưu (chất lỏng, chất khí, hơi) nh− thiết bị cấp gió, cấp khí nén, cấp nhiên liệu, thiết bị làm mát, thiết bị bôi trơn…do đó việc đo và kiểm tra thường xuyên nhiệt độ, áp suất hoặc lưu lượng chất lưu cũng rất quan trọng.

Khái niệm chung

Nhiệt kế điện trở 1. Nguyên lý đo

Khi độ biến thiên của nhiệt độ ∆T (xung quanh giá trị T) nhỏ, điện trở có thể coi nh− thay đổi theo hàm tuyến tính:. Trong đó αR là hệ số nhiệt của điện trở hay còn gọi là độ nhạy nhiệt ở nhiệt độ T, xác định bởi công thức:. Chất l−ợng thiết bị đo xác định giá trị nhỏ nhất mà nó có thể đo đ−ợc. , do đó cũng xác định sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ có thể phát hiện đ−ợc:. ∆ và với những phép đo quanh điểm 0oC, vật liệu là platin thì. Thực ra, điện trở không chỉ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi do sự thay đổi điện trở suất mà còn chịu tác động của sự thay đổi kích thước hình học của nó. đối với một điện trở dây có chiều dài l và tiết diện s, hệ số nhiệt độ có dạng:. Các loại nhiệt kế điện trở. Nhiệt kế điện trở kim loại a) Vật liệu. Vì ảnh hưởng của hàm mũ đến điện trở chiếm ưu thế nên biểu thức (2.16) có thể viết lại:. Hỗn hợp bột oxyt đ−ợc trộn theo tỉ lệ thích hợp sau đó đ−ợc nén định dạng và thiêu kết ở nhiệt độ ~ 1000oC. Các dây nối kim loại đ−ợc hàn tại hai điểm trên bề mặt đã đ−ợc phủ bằng một lớp kim loại. Mặt ngoài có thể bọc bằng vỏ thuỷ tinh. Nhiệt điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nên có thể dùng để phát hiện những biến thiên nhiệt độ rất nhỏ cỡ 10-4 - 10-3K. Đầu đo có kích thước nhỏ nên có thể đo nhiệt độ tại từng điểm và nhiệt dung nhỏ nên thời gian hồi đáp bé. Tùy thuộc thành phần chế tạo, dải nhiệt độ làm việc của cảm biến nhiệt điện trở từ vài độ đến khoảng 300oC. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp a) Mạch đo dùng logomet.

Cặp nhiệt ngẫu

• Mạch đo và dụng cụ thứ cấp

Để bảo vệ các điện cực, các cặp nhiệt có vỏ bảo vệ (1) làm bằng sứ chịu nhiệt hoặc thép chịu nhiệt. Hệ thống vỏ bảo vệ phải có nhiệt dung đủ nhỏ để giảm bớt. quán tính nhiệt và vật liệu chế tạo vỏ phải có độ dẫn nhiệt không quá nhỏ nh−ng cũng không đ−ợc quá lớn. Tr−ờng hợp vỏ bằng thép, mối hàn ở đầu làm việc có thể tiếp xúc với vỏ để giảm thời gian hồi đáp. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp. Nhiệt độ cần đo đ−ợc xác định thông qua việc đo sức điện động sinh ra ở hai. đầu dây của cặp nhiệt ngẫu, do vậy muốn nâng cao độ chính xác cần phải:. + Giảm thiểu ảnh hưởng tác động của môi trường đo lên nhiệt độ đầu tự do. + Giảm thiểu sự sụt áp do có dòng điện chạy qua các phần tử của đầu đo và mạch đo. Sơ đồ mạch đo dùng milivôn kế a) Sơ đồ. Điện trở phụ Rf của milivôn kế th−ờng chế tạo bằng vật liệu có αR = 0 nên không ảnh hưởng, sự thay đổi Rv khi nhiệt độ tăng chủ yếu do sự thay đổi của điện trở khung dây Rkd (chế tạo bằng đồng αR = 4,2.10-3/oC).

Hoả kế

Hoả kế quang

Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kế quang là so sánh độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trong cùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng. Bật công tắc K để cấp điện nung nóng dây tóc bóng đèn mẫu (5), điều chỉnh biến trở Rb để độ sáng của dây tóc bóng đèn trùng với độ sáng của vật cần đo.

Các phương pháp đo nhiệt độ khác

Ngoài ra sai số của phép đo còn do ảnh h−ởng của khoảng cách đo, tuy nhiên sai số này th−ờng nhỏ. Độ nhạy nhiệt của điot hoặc tranzito mắc theo kiểu điot lớn hơn nhiều so với cặp nhiệt ngẫu nh−ng nhỏ hơn so với nhiệt điện trở.

Khái niệm chung

Lưu lượng kế đo lưu lượng theo thể tích

Lưu lượng kế điện từ

Lưu lượng kế loại này thường dùng để đo lưu lượng nhỏ, khi cần truyền kết quả đi xa người ta dùng bộ biến đổi điện kiểu biến áp vi sai (hình 4.11b), khi đó phao đ−ợc chế tạo bằng vật liệu sắt từ. Lưu lượng kế gồm ống kim loại không từ tính (3) bên trong có phủ lớp vật liệu cách điện (sơn êmay, thuỷ tinh hữu cơ) đặt giữa hai cực của một nam châm (5) sao cho trục ống vuông góc với đ−ờng sức của từ tr−ờng. Lưu lượng kế điện từ với từ trường không đổi có nhược điểm là trên các cực xuất hiện các sức điện động phụ (do phân cực) làm sai lệch kết quả đo.

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta dùng lưu lượng kế điện từ dùng nam châm điện xoay chiều, tuy nhiên từ tr−ờng xoay chiều lại làm méo tín hiệu ra.

Khái niệm và ph−ơng pháp phân tích 1. Khái niệm

Ph−ơng pháp phân tích điện

Phương pháp quang phổ định lượng

Trong công nghiệp luyện kim nhiều tr−ờng hợp phải đo một số chỉ tiêu công nghệ như độ pH, nồng độ chất điện ly, tỷ trọng, độ ẩm, mức chất lưu …Trong chương này trình bày nguyên tắc đo và thiết bị đo cơ bản dùng để đo một số chỉ tiêu công nghệ th−ờng gặp.