Глава 10. Вимірювання технологічних параметрів 147

10.1. Основні поняття вимірювальної техніки. Вимірюванням називають порівняння вимірюваної величини з деяким її значенням, прийнятим за одиницю. Вимірювальні прилади призначені для прямого або непрямого порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання і визначення отриманого результату по відліковому пристрою, який може бути таким, що показує або самописним. Вимірювальні прилади забезпечуються також додатковими пристроями для автоматичного регулювання, сигналізації і дистанційної передачі свідчень на відстань. 147

10.2. Вимірювання температур 149

10.3. Вимірювання тиску 154

10.3.3. Електричні манометри і вакуметри 156

10.4. Вимірювання рівня 157

10.5. Вимірювання витрат і кількості 162

10.5.2. Витратоміри постійного перепаду тиску. 163

10.5.6. Автоматичні дозатори сипких матеріалів 165

10.6. Вимірники кінематичних показників 165

10.6.4. Вимірювання кінематичних показників прокату 170

10. 7. Вимірники технологічних навантажень 172

10.8. Вимірники показників геометрії прокату 179

10.8.3. Вимірювання довжини прокату і труб 183

ЛІТЕРАТУРА 160

ВСТУП

Механізація та автоматизація діючого виробництва можуть забезпечити істотне підвищення його ефективності. Однак найбільший ефект досягається, якщо нове виробництво із самого початку створюється як механізоване та автоматизоване.

Важливою умовою досягнення цілей механізації та автоматизації виробництва є надійність застосовуваних технічних засобів.

Під надійністю технічного пристрою розуміють його властивість зберігати працездатність, тобто придатність для використання по призначенню, у заданих умовах використання, технічного обслуговування, збереження і транспортування. Недостатня надійність технічних засобів механізації й автоматизації спричиняє підвищення витрат на їхнє технічне обслуговування, приведе до простоїв і аварій на виробництві. В результаті механізація й автоматизація виявляються недостатньо ефективними або взагалі недоцільними. Необхідна надійність технічних засобів механізації й автоматизації досягається здійсненням спеціальних дій у процесі їхньої розробки, виготовлення й експлуатації.

Для механізації і автоматизації виробництва характерні спільність кінцевої мети, а також ряд технічних, економічних, організаційних і соціальних проблем, що виникають при їхньому здійсненні. У той же час безпосередні цілі, наукові основи, інженерні методи, а також технічні засоби механізації і автоматизації виробничих операцій істотно різні. Це робить автоматизацію виробництва предметом самостійного розгляду [5].

Управління являє собою необхідний компонент цілеспрямованої діяльності. У складі системи будь-якої природи, у якій здійснюється управління, розрізняють керовану частину, або об'єкт управління, і керуючу частину. Як керована, так і керуюча частина системи, можуть являти собою технічний устрій, систему взаємодіючих технічних пристроїв або систему взаємодіючих людей і технічних пристроїв.

Управління називається автоматичним, якщо воно здійснюється автоматичними устроями, і автоматизованим, якщо воно здійснюється при органічній взаємодії людей і автоматичних устроїв.

Автоматичне управління знаходить застосування для відносно простих технічних об'єктів. Сукупність спільно функціонуючого об'єкта управління й автоматичного керуючого устрою називають системою автоматичного управління (САУ).

Історія і перспективи розвитку.

Основою розвитку автоматизації виробництва є автоматика – галузь науки і техніки, що охоплює теорію і принципи побудови автоматичних пристроїв і систем, призначених для управління технічними об'єктами.

Перші промислові устрої: копіювальні верстати (середина XVIII с.); створений І. І. Ползуновим поплавковий пристрій для підтримки рівня води в казані парової машини (1765 р.); запатентований англійським механіком Дж. Уаттом відцентровий пристрій для підтримки швидкості парової машини (1784 р.); побудоване французьким ткачем Ж. М. Жаккаром пристосування до ткацького верстата для вироблення тканин з великим візерунком (1808 р.). Копіювальні верстати і машина Жаккара ґрунтувалися на принципі управління з розімкненим ланцюгом впливів або принципі розімкненого керування, а регулятори Ползунова й Уатта – на принципі управління з замкненим ланцюгом впливів або принципу замкненого керування. Ці принципи дотепер є основними принципами дії автоматичних систем. Розвитком принципу розімкненого управління з'явився запропонований французьким вченим Ж. В. Понселе принцип управління по збурюванню (1830 р.), заснований на безпосередньому обліку зміни навантаження об'єкта управління. В регуляторах Ползунова та Уатта замкнене керування здійснювалося у функції відхилення керованої величини від заданого значення ( управління по відхиленню ). Німецький електротехнік Е.В. Сіменс(1845 р.) розвив принцип управління по відхиленню, запропонувавши здійснювати керування у функції швидкості зміни відхилення (управління по похідній відхилення).

Перші автоматичні регулятори діяли за рахунок енергії керованого об'єкта (пряме регулювання). Після винаходу К. Фарко (Франція) підсилювача – гідравлічного сервомотору (1873 р.) – почалося застосування автоматичних регуляторів, що використовують для регулювання енергію стороннього джерела (непряме регулювання). Це істотно збагатило можливості автоматичних регуляторів.

Для початкового етапу застосування автоматичних пристроїв були характерні пристрої механічної дії. Розвиток електротехніки розширив сферу застосування і технічну базу автоматичних пристроїв. Винахід російським електротехніком П. Л. Шилінгом електричного реле (1832 р.) створило передумови для застосування релейних методів автоматичного управління.

Широке поширення автоматичних пристроїв у промисловості призвело до розвитку теорії автоматичного регулювання. ЇЇ основи були закладені в роботах великого англійського фізика Дж. К. Максвела «Про регулятори» (1868 р.) і російського вченого І. О. Вишнеградського «Про загальну теорію регуляторів» (1876 р.) та «Про регулятори прямої дії» (1877 р.). Значний внесок у розвиток теорії автоматичного регулювання внесли роботи словацького вченого А. Стодоли (1893 р.).

У 1934 р. І. М. Вознесенським запропонований новий принцип управління– принцип автономності, що забезпечує при використанні декількох керуючих пристроїв для управління величинами одного об'єкта вплив кожного з них тільки на одну з керованих величин. Трохи пізніше Г. В. Щипанов запропонував принцип інваріантості, що дозволяє цілком усувати вплив збурювання на керовану величину.

У 1921 р. з'явилася перша система телемеханіки і почалося застосування автоматичного управління на відстані. У 30-і роки XX с. народилася радіоелектроніка, що стала основою для поширення електронних автоматичних пристроїв. Створення електронних цифрових обчислювальних машин «ЕНІАК» (США, 1946 р.) та «МЕСМ»( СРСР, 1950 р.) стало передумовою для поширення автоматичних пристроїв і систем на базі цифрової обчислювальної техніки і апаратури дискретної дії, що мають принципово нові можливості.

На основі теорії автоматичного регулювання у даний час розвивається загальна теорія автоматичного управління, що створює передумови для розширення застосування автоматичних систем оптимального управління, а також автоматичних, що пристосовуються (адаптивних), систем, здатних, накопичуючи в процесі управління інформацію про керований об'єкт, поліпшувати якість управління.

Широке поширення мають мікропроцесори як технічний засіб автоматики. Застосування мікропроцесорів дозволяє створювати малогабаритні локальні автоматичні системи, що мають велику гнучкість і сполучаються просто з ЕОМ більш високого рівня ієрархії.

Великий внесок у створення основ сучасної теорії автоматичного управління внесли російські і радянські вчені А. М. Ляпунов, Л. І. Мандельштам, М. М. Крилов, М. М. Боголюбов, А. М. Колмогоров, А. А. Андронов. Розвиток сучасної теорії автоматичного управління значною мірою зобов'язано роботам радянських вчених Б. Н. Петрова, Л. С. Понтрягіна, А. М. Летова, Н. Н. Красовського, М. А. Айзермана, А. А. Фельдбаума, Я. 3. Ципкіна, В. В. Солодовнікова.