Учебное пособие 2216

Воронежский государственный технический университет

Voronezh state technical University

Канд. техн. наук, доцент В.И. Акимов, канд. техн. наук, доцент

Ph. D in Engineering, associate professor V. I. Akimov,

А.В. Полуказаков, студент С. Л. Удодова

Ph. D in Engineering, associate professor A. V. Polukazakov,

Россия, г. Воронеж, Е-mail: PAV_75@mail.ru

student S. L. Udodova

Russia, Voronezh, Е-mail: PAV_75@mail.ru

ВЫПУСК № 1 (15), 2019

ISSN 2618-7167

Основные режимы работы

путём деления частоты F0

опорного кварце-

частотомера ЭСЧ

вого генератора в Kq раз, т.е.

Режим «F» предназначен для измере-

TИЗМ Kq F0 .

(2)

ния частоты fX. В этом режиме входной сиг-

нал подаётся на вход А ЭСЧ и служит для

Пример

реализации

работы вирту-

формирования счётных импульсов с перио-

ального ЭСЧ

в этом режиме представ-

дом СИ. Время измерения TИЗМ задаётся дис-

лен на рис. 4.

кретно переключателем «Время измерения»

Рис. 3 - Работа виртуального ЭСЧ в режиме

Рис. 4 - Работа виртуального ЭСЧ в режиме

FA при времени измерения ТИЗМ = 1 с

ТБ для меток времени τМВ = 1 µс

Режим «T» предназначен для измере-

где UП, UC – амплитуды помехи и сигнала

ния периода TX 1 f X сигнала.

В этом ре-

соответственно.

жиме входной сигнал подаётся на вход Б

Режим «T 10». Повышение точности

ЭСЧ и служит для формирования сигнала с

измерения режима T осуществляется за счёт

периодом TИЗМ = TХ. Счётные импульсы с

увеличения времени измерения TИЗМ в 10 раз,

периодом СИ формируются путём умноже-

т.е. измеряется не один период частоты fX , а

ния в m раз либо деления в Kq раз частоты

10периодов. Это достигается путём деления

частоты fX , поданной на вход Б делителем с

опорного кварцевого генератора F0 . Значе-

коэффициентом деления Kq =10. В описании

ние СИ определяется положением переклю-

чателя «Метки времени». В ЭСЧ Ч3-33 пере-

прибора Ч3-33 этот делитель называется

«Умножителем периода».

ключатель «Метки времени» совмещён с пе-

Следует иметь в виду, что при перехо-

реключателем «Время

измерения». В этом

де к режиму «T10» из режима «T» положе-

режиме на результат

измерения

оказывает

ние десятичной точки остаётся неизменным,

влияние внешняя помеха, поступающая вме-

а перемещаются все декады на один разряд

сте с сигналом на вход Б. Для уменьшения

влево. Чтобы получить истинное значение

влияния такой помехи на работу временного

измеренного периода частоты fX следует за-

селектора на входе канала Б предусмотрено

фиксированный результат на цифровом от-

включение НЧ фильтра.

счётном устройстве разделить на 10 (перене-

При коэффициенте подавления 40 дБ

сти мысленно десятичную точку на разряд

относительная погрешность измерения воз-

влево). Пример реализации работы вирту-

растает на величину

ального ЭСЧ в этом режиме представлен на

П U П

UС

(3)

рис. 4.

Рис. 5 - Работа виртуального ЭСЧ в режиме FA/ FБ

Счётные импульсы для измерения ин-

Таким образом, при положении пере-

тервала TX формируется из частоты опорного

ключателя

«Время измерения»

–

10 с.

генератора F0 аналогично режиму «T» и их

время измерения увеличивается в 6 раз и

длительность определяется положением пе-

равняется 1 минуте. Только в этом случае

реключателя «Метки времени».

отсчёт цифрового индикатора соответ-

Режим самоконтроля имеет три по-

ствует единице измерения «об/мин». Отсчёт

зиции: «10 МГц», «1 МГц» и «100 кГц».

надо производить без учёта положения деся-

В режиме самоконтроля сигналы с пе-

тичной точки. Измерять количество оборо-

риодом TX и СИ формируются из сигнала ча-

тов в рассматриваемом режиме при других

стоты F0 опорного кварцевого генератора.

значениях переключателя «Время измере-

Сигнал с периодом TX формируется анало-

ния» не допускается.

гично режиму «F», т.е. определяется поло-

Режим непрерывного счёта. В этом

жением переключателя «Время измерения».

случае сигнал формируется из частоты

При самоконтроле частоты «10 МГц» счёт-

опорного кварцевого генератора F0 , автома-

ные импульсы с периодом СЧ формируются

тически открывается временной селектор,

на выходе умножителя частоты с коэффици-

пропускает счётные импульсы, закрытие

ентом умножения m=10.

временного селектора определяется внеш-

Следует иметь в виду, что при времени

ним сигналом.

измерения TИЗМ =10 с цифровой индикатор

Предельная

погрешность

составляет

ЦОУ высветит не 10... МГц, 0...0 МГц, по-

N = 1 счётный импульс. Относительная

скольку в этом случае ёмкости ЦОУ недо-

погрешность

дискретности, таким

обра-

статочно. При самоконтроле частоты «1

зом, равна:

МГц» счётные метки нормируются на выхо-

N

1

СИ

.

(4)

де кварцевого генератора, а при контроле

частоты «100 кГц» этот сигнал дополнитель-

N

N

TИЗМ

но делится на 10.

Алгоритм (3.4) в соответствии с рисун-

Режим «об/мин» предназначен для из-

ком 15 можно записать в уточнённом виде:

мерения частоты оборотов двигателей (при

T

наличии соответствующего датчика). Этот

N Entir

ИЗМ

,

(5)

СИ

режим аналогичен режиму «F» и добавляется

только дополнительный делитель с коэффи-

где Entir означает «целая часть».

циентом деления Kq=6.

Расчёт погрешности измерения в раз-

личных режимах работы ЭСЧ.

В режиме «А-Б» погрешность измере-

В режиме

«F»

Kq

;

r

1

,

ния зависит от положения переключателей «

T

», « » в каналах А и Б и положения пере-

T

X

СИ

ИЗМ

F0

FX

ключателей « », « » в каналах А и Б поло-

следовательно

погрешность

дискретности,

жение переключателя «Метки времени».

составляющая

основную

долю

общей

по-

Погрешность измерения длительности

грешности измерения,

определяется соглас-

импульса « » в режиме «А-Б» равна:

но (6):

FF

СИ

1

,

(6)

И

МВ

(10)

FX TИЗМ

И

TИЗМ

где TИЗМ определяется положением переклю-

Погрешность измерения периода TИ:

чателя «Время измерения».

МВ .

В режиме «T» частота FX

измеряется

TИ

(11)

косвенным методом FX

1 TX , т.к. TX изме-

T

ряется с меньшей погрешностью.

Погреш-

И

Обеспечение

рассмотренных режимов

ность измерения частоты в режиме «T» мож-

работы виртуальной модели ЭСЧ обеспечи-

но оценить:

валось программной разработкой двух иден-

СИ

FT

FX

МВ ,

(7)

тичных генераторов, блоком коммутации и

TИЗМ

дополнительным

информационным

ресур-

сом, позволяющим изучать структурные

где МВ определяется положением переклю-

схемы реального ЭСЧ в основных режимах

чателя «Метки времени».

его функционирования. Общий вид инфор-

Для режима «T 10» погрешность дис-

мационной программы виртуальной системы

кретности:

FX

МВ

0.1F

.

(8)

представлен на Рис. 6, а структурная схема

F

для режима «А – Б» на Рис. 7. Виды сигна-

T 10

X

МВ

лов универсальных генераторов представлен

M

на Рис. 8.

В режиме «А/Б» погрешность дискрет-

На основании алгоритмов (1) – (10)

ности определяется в общем виде как:

была

разработана

информационная

n

fБ

1

,

(9)

программа на языке высокого уровня

Kq f А

n Kq

Имметатора (виртуальной модели) реального

прибора Ч3 – 33 с возможностью

где n – отношение частоты fА к fБ ; Kq – ко-

исследования,

изучения

и приобретением

практических

навыков

эксплуата

ции в

эффициент деления частоты fБ. Для ЭСЧ Ч3-

33 Кq=1.

реальных условиях.

Рис. 6 - Общий вид виртуального

комплекса Ч3 - 33 в режиме выбора

структурной схемы реального

частотомера

Рис. 7 - Структурная схема ЭСЧ в режиме «Об. мин»

ВЫПУСК № 1 (15), 2019

ISSN 2618-7167

Отбор проб проводился в разное время

изводительности по выпускаемому асфаль-

работы двух смесителей: в начале запуска

тобетону: 25 тонн в час и производительно-

(май месяц), в летний сезон (июнь) и осен-

сти вентиляторов — дымососов: 20000 м3/ч.

ний (сентябрь); с двух разных установок: ра-

Обогрев сырья был газовым.

ботающей с мокрой очисткой и без мокрой

Седиментационный анализ последней

очистки, на первой – смеситель Д – 508 – 2,

фракции ситового анализа с размером частиц

на второй - Д – 117 – 2К. Смеситель Д – 508

менее 50 мкм проводился с помощью кате-

– 2 оборудован четырьмя циклонами СДК –

тометра КМ-6.

ЦН

- 33 (1 ступень очистки) и циклоном

Результаты ситивого анализа получен-

промывателем – СИОТ (2 ступень очистки),

ные в мае (I) представлены фракциями от

смеситель ДС – 117 – 2К четырьмя циклона-

менее 50 мкм до более 630 мкм (табл. 1 и 4),

ми СДК – ЦН - 33 [1].

установлено при этом, что преобладают ча-

В результатах анализа обозначено: I, II стицы размером от 100 мкм и менее (более

и Ш — время отбора проб май, июнь и сен-

60%).

тябрь, соответственно, для смесителя Д-508-

На

основе анализа седиментационной

2,

для смесителя Д

— 1172К –

кривой оседания (рис. 1, табл. 2) рассчиты-

IV(сентябрь).

вается содержание фракций менее 50мкм

Оба смесителя имели одинаковые про-

(табл. 1).

Таблица 1.

Дисперсный состав пыли (1), фракция <50мкм

№ п/п

Выделенные фракции, мкм

Содержание фракций, масс %

1

50-20

13,59-18,3

2

20-15

12,62-19,2

3

15-10

42,72-25

4

10-5

20,39-22,5

5

5-2

7,76-9,95

6

2-1

2,92-5,05

Таблица 2.

Кинетика оседания частиц пыли (1), задержанных мокрым пылеуловителем

Время оседания, мин

Показания катетометра, z, мм

z, мм

0,17

10,80

0

0,50

10,80

0

1

10,82

0,02

2

10,84

0,04

3

10,88

0,08

4

10,89

0,09

5

10,92

0,12

8

11,01

0,21

10

11,06

0,26

15

11,15

0,35

20

11,24

0,44

25

11,31

0,51

30

11,37

0,57

60

11,57

0,77

120

11,68

0,88

180

11,75

0,95

240

11,80

1,00

1440 (сут)

11,93

1,13

№№ п/п

Выделенные фракции, мкм

Содержание фракции, % масс

1

15-10

6,08

2

10-5

21,75

3

5-2

40,00

4

2-1

30,43

5

<1

1,24

На основе

анализа седиментацион-

ций < 50 мкм) представлены в табл. 5. На ос-

ной кривой оседания (рис. 2) рассчиты-

нове анализа седиментационной кривой осе-

валось

содержание фракций

уловленных

дания (рис. 3)

рассчитывалось

содержание

мокрым пылеуловителем (табл. 3). Пофракций.

следующие анализы проводились по та-

Дисперсный состав пыли табл. 6 пока-

кой же схеме и их результаты приво-

зывает наличие в основном (47,5%) пыли с

дятся

ниже.

В таблице 4

представлены

размером частиц 5-15 мкм. Полученные дан-

результаты ситового анализа пыли из ПУ

ные согласуются с результатами экспери-

смесителя Д – 508 – 2, приведенные в июне.

мента, проведенными на том же пылеулав-

Фракции размером менее 100 мкм составля-

ливателе в мае. Результаты июньского экс-

ют 70% (по массовой доле). Результаты се-

перимента на мокрой ступени ПУ смесителя

диментации мелкодисперсной

пыли (фрак-

Д-508-2 представлены в таблице 7 и 8.

Таблица 4.

Ситовый анализ пыли циклона (2)

Размер

Масса

Масса

Масса

Средняя масса

Массовые

частиц, мкм

фракции, qi, г

фракции, qi, г

фракции, qi, г

фракции, qi, г

доли, %

>630

1,30

1,040

1,70

1,47

1,48

630-400

3,70

3,70

4,35

3,90

3,92

400-315

0,12

1,35

0,32

0,60

0,60

315-200

10,50

9,24

11,80

10,51

10,58

200-160

6,60

6,50

7,45

6,8/5

6,89

160-100

15,50

16,10

17,40

16.33

16,44

100-50

33,70

33,70

36,22

34.54

34,77

>50

28,54

27,20

19,86

25.14

25,32

99,96

99,01

99,10

99.34

100

Таблица 5.

Кинетика оседания частиц пыли (II), фракции <50мкм

Время оседания, мин

Показания катетометра z, мм

z, мм

1

2

3

0,17

11,00

0

0,50

11,20

0,20

1

11,30

0,30

2

11,53

0,53

3

11,57

0,67

4

11,78

0,78

5

11,84

0,84

8

11,95

0,95

10

11,98

0,98

15

12,04

1,04

20

12,07

1,07

Продолжение таблицы 5.

1

2

3

30

12,09

1,09

60

12,12

1,12

120

12,17

1,17

180

12,19

1,19

№№ п/п

Выделенные фракции, мкм

Содержание фракции, % масс

1

50-20

18,3

2

20-15

19,2

3

15-10

25,0

4

10-5

22,5

5

<5

15,0

На основе анализа

седиментационной

ставлены результаты эксперимента на ПУ

кривой оседания (рис. 4) рассчитывалось со-

смесителя Д-508-2, полученные в сентябре.

держание фракций.

На основе анализа седиментационной

Дисперсный состав пыли (табл. 8) под-

кривой (рис. 5) рассчитывается содержание

тверждает результаты полученные в мае на

фракций. Дисперсный состав пыли сентябрь-

мокрой ступени очистка выбросов, в частно-

ского эксперимента на ПУ смесителя Д-508-

сти, превышение доли частиц пыли от 10

2 показывает увеличение содержания частиц

мкм и менее над более крупными также за-

размером менее 15 мкм (табл. 11).

фиксировано в июне. В таблице 9 и 10 пред-

Таблица 7.

Кинетика оседания частиц пыли (II), фракции <50мкм

Время

Показания катетометра z, мм

z, мм

оседания, мин

0,17

11,00

0

0,50

11,02

0,02

1

11,09

0,09

2

11,12

0,12

3

11,14

0,14

4

11,18

0,18

5

11,21

0,21

8

11,29

0,29

10

11,36

0,36

15

11,46

0,46

20

11,54

0,54

25

11,60

0,60

30

11,65

0,65

60

11,77

0,77

90

11,85

0,85

120

11,87

0,87

180

11,93

0,93

1440(сут)

12,09

1,09

№№ п/п

Выделенные фракции, мкм

Содержание фракции, % масс

1

15-10

5,5

2

10-5

41,8

3

<5

52,7

Размер

Масса

Масса

Масса

Средняя масса

Массовые

частиц, мкм

фракции, qi, г

фракции, qi, г

фракции, qi, г

фракции, qi, г

доли, %

>630

1,15

1,04

1,84

1,34

1,34

630-400

2,90

3,04

3,86

3,27

3,28

400-315

0,40

0,87

3,22

1,36

1,36

315-200

10,60

10,32

8,94

9,95

9,98

200-160

7,47

8,00

8,92

8,13

8,15

160-100

15,75

18,27

22,20

18,74

18,80

100-50

28,85

30,16

43,22

34,08

34,18

>50

32,40

28,30

7,80

22,83

22,9

99,52

100,00

100,00

99,70

100,00

Полученные результаты легли в основу

улавливающего смесителя Д -508-2 пред-

расчетов дифференциальных кривых Fr=f(r)

ставлена в табл. 14 и 15.

(Табл. 12 и 13).

На основе анализа седиментационной

Эффективность

улавливания высоко-

кривой (рис. 6) рассчитывается содержание

дисперсной пыли мокрой ступенью пыле-

фракций.

Таблица 10.

Кинетика оседания частиц пыли (3), фракции <50мкм

Время оседания,

Показания

z, мм

мин

катетометра z, мм

0,17

11,33

0

0,50

11,40

0,07

1

11,50

0,17

2

11,70

0,37

3

11,84

0,51

4

11,96

0,63

5

12,05

0,72

8

12,19

0,83

10

12,25

0,92

15

12,31

0,98

20

12,35

1,02

30

12,38

1,05

60

12,56

1,23

90

12,56

1,23

ВЫПУСК № 1 (15), 2019

ISSN 2618-7167

№№ п/п

Выделенные фракции, мкм

Содержание фракции, % масс

1

20-15

18,4

2

15-10

32,0

3

10-5

20,0

4

<5

29,6

Выделенные

Содержание

G,

rcp,

r,

F(r)= G/ r

фракции, мкм

фракции, масс, %

мг

мкм

мкм

мг/мкм

30-20

13,6

136

25

15

9

20-15

12,6

126

17,5

7,5

16,8

15-10

42,7

427

12,5

5,0

85,4

10-5

20,4

204

7,5

5,0

40,8

<5

10,7

107

2,5

5,0

21,4

Выделенные

Содержание

G,

rcp,

r,

F(r)= G/ r

фракции, мкм

фракции, масс, %

мг

мкм

мкм

мг/мкм

15-10

6,08

60

12,5

20

3

10-5

21,75

217

7,5

5,0

43,4

5-2

40,00

400

3,5

4,0

100

<2

31,67

316,7

1

2,5

126,7

Данные табл. 15 показывают незначи-

В табл. 16, 17, 18 содержатся результа-

тельное увеличение частиц размером 10-15

ты эксперимента, проведенные в сентябре на

мкм по сравнению с аналогичными июнь-

смесителе Д-117-2к, имеющего только сухую

скими результатами и соответствуют май-

очистку газов от пыли.

ским данным.

Таблица 14.

Кинетика оседания частиц пыли (3), задержанных мокрым пылеуловителем

Время оседания, мин

Показания катетометра z, мм

z,

мм

1

2

3

0,17

1,22

0

0,50

11,22

0

1

11,24

0,02

2

11,29

0,07

3

11,34

0,12

4

11,38

0,16

5

11,43

0,21

6

11,49

0,27

8

11,56

0,34

10

11,62

0,40

15

11,76

0,54