Sorszám: H_000593

A cikk szerzőjének a neve: Dr. Ruska, László

Cikk címe: A műgyanta mennyiségének folyamatos mérése és önműködő szabályozása.

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1967. 1-2. sz. 271 – 307 old. Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1967

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcs szavak: műgyanta, folyamat szabályozás, forgácslap gyártás, folyamatos mérési technika, műszerfejlesztés

Kivonat:

A forgácslap-gyártás technológiájának fejlődésével kapcsolatos kutatások a termék-előállítás optimális gazdaságossági feltételeinek feltárására irányulnak, ebből adódóan: egyrészről olyan gépegységek (gépsorok) kialakítására, melyek segítségével a különböző gyártási eljárások finomíthatók, másrészről olyan mérő és szabályozó rendszerek szerkesztésére, melyekkel lehetővé válik a legfontosabb gyártási paraméterek folyamatos ellenőrzése, valamint biztosítható az egyes technológiai folyamatok távirányítása, távvezérlése, továbbá azoknak önműködő szabályozása, esetleg automatikus programozása.

Ebben az alapvető célkitűzésben kívánt intézetünk előrehaladni azáltal, hogy a korábbi években a kötőanyag-bekeverési-művelet gyártásközi ellenőrzésének és szabályozásának vizsgálatához egy laborméretű gépsort, majd az egyes paraméterek folyamatos indítására és önműködő szabályozására alkalmas berendezéseket készített el.

Az eddigi kutatások során laboratóriumi szinten megvalósítottuk: 1. a szárítóból kilépő forgács nedvességtartalmának, valamint 2. a keverőgépbe adagolt forgács mennyiségének folyamatos mérését és önműködő szabályozását, továbbá 3. a keverőgépbe adagolt kötőanyag állandó gyanta hőmérséklet melletti távindikálását.

Soron következő feladatul a kötőanyag-mennyiség hőmérséklet-változásától függetlenített távméréseknek, illetve önműködő szabályozásának megoldását tűztük ki.

A Faipari Kutató Intézet a forgácslap-gyártás kötőanyag bekeverési művelete műszerezési és automatizálási problémáinak céljából a korábbi kutatási évek során egy labor méretű gépsort, majd az egyes paraméterek (forgácsnedvesség, forgácsmennyiség) folyamatos indikálására és önműködő szabályozására alkalmas berendezéseket készített el.

A feladat a keverőgépbe adagolt kötőanyag-mennyiség műszeres indikálásának és önműködő szabályozásának megoldása volt.

A vonatkozó, irodalomból ismert mérési, illetve szabályozástechnikai eljárások lényegüket tekintve a mechanikus és az elektromos jelátalakítás elvére épülnek.

A jelen célkitűzésben megállapított feladat végrehajtására a mechanikus érzékelési módszerek nem alkalmazhatók, tekintve, hogy az áramló kötőanyag a mérőelem kritikus pontjain könnyen lerakódik, miáltal az átalakító funkcionálása akadályozottá válik.

A lerakódás veszélye lényegesen kisebb az elektromos rendszerű mérő átalakító típusoknál, melyek közül elsősorban a kalormetrikus, az indukciós és az ultrahanggal működő rendszereket kell kiemelnünk.

Intézeti szinten ultrahanggal működő mérő- és szabályozó-berendezés kivitelezésére nem láttunk lehetőséget, ezért kutatásainkat a kalorimetrikus és az induktív eljárások kidolgozása irányában mélyítettük el. A két metódus elméleti feldolgozását és a vonatkozó kísérleteket egyidejűleg folytattuk.

Az induktív mérési módszerrel kapcsolatos vizsgálatok során megállapítottuk, hogy az előírt, specifikus követelmények biztosításához hármas kompenzáció szükséges: a zavarójel feszültség, a folyadék hőmérsékleti változásának és pH-ingadozásának kikompenzálása. Ismerve azonban a többszörös belső és külső kompenzáció megoldásának technikai akadályait, egy indukciós elven működő gyantamennyiség-mérő megépítését nem tartottuk célszerűnek.

A kalorimetrikus mérési eljárások feldolgozásával kapcsolatos előkísérletekkel – melyeket termisztoros és volframszálas mérő-átalakítókkal folytattuk le – az áramlási sebesség és a mérőelem elektromos ellenállása között kezdetben nem sikerült egyértelmű kapcsolatot felállítani, tekintve, hogy a folyadék hőmérséklet-változásának az elektromos ellenállásra gyakorolt hatása nem volt kellőképpen tisztázva. A mérésadatok megengedhetetlen mértékű szórásának okait a mérési elv hiányosságaiban kerestük. Feltételeztük, hogy a mérőellenálláson gyantalerakódás következik be, mely körülmény értelemszerűen a hőátadás-viszonyok megváltozásához, ezen keresztül a mért jellemző tendenciózus eltolódásához vezet.

A kötőanyag-lerakódás teóriáját a szénellenállással lefolytatott áramlásmérési vizsgálatok eredményeként kellett elvetnünk. Megállapítást nyert, hogy a közeg hőmérsékletének ± 1 C°-kal történő megváltozása ugyanakkora ellenálás-változást idéz elő, mint az áramlási sebesség ± 15 %-os megváltozása. A mért jellemző korábban tapasztalt tendenciózus eltolódását tehát minden esetben a közeg hőmérsékletének növekedése vagy csökkenése idézte elő, amely felismerés végül is az automatikus hőmérséklet kompenzáció feltétlen szükségességének megállapításához vezetett. Az áramló kötőanyag időegységre eső mennyiségének hőmérséklet kompenzált mérésére rendelkezésre álló kalorimetrikus jelátalakító elemek között – termisztorok, wolfram-szálak, szénellenállások, termoellenállások – a termoellenállások bírnak a legkedvezőbb specifikus jellemzőkkel. A termoellenállás lineáris karakterrel bír, a névértéki azonosság még különböző típusoknál is fennáll, hiszterézise elenyésző. A kivitelezett mérőátalakító szerkezeti felépítésére vonatkozó részleteket a 2.21 fejezetben ismertettük. A kalorimetrikus áramlásmérési eljárások elméleti feldolgozásával bizonyítást nyert, hogy az áramlásba helyezett hődrót villamos vezetőképessége a folyadék sebességén és hőmérsékletén kívül az anyagjellemzőknek is függvénye. Az explicit formákban kifejezett egyenlet alakja lamináris áramlás esetén:

            S = K₁B₁w^{o᾽ 23} (t_f - t_w)

ahol S a villamos vezetőképesség, K₁ a mérőátalakító szerkezeti felépítésétől függő állandó, B₁ az anyagra jellemző koefficiens, w az áramlási sebesség, t_f a hődrót, t_w az áramló folyadék hőmérséklete. A képletben szereplő B1 a hőmérsékletnek külön is függvénye, mely tény oy módon jut kifejezésre, hogy a folyadék hőmérsékleti ingadozásának következményeként a hőelvonás intenzitása is változást szenved. A hőmérsékletváltozás hatásának automatikus kikompenzálása mellett tehát a hőelvonás-változás által okozott hibaforrásokat is ki kellett küszöbölni.

A mérési pontosságokat károsan befolyásoló zavaró-jelforrások automatikus kompenzálására a Wheatstone-híd által nyújtott lehetőségeket használtuk fel. A vonatkozó kapcsolás-technikai megoldásokat a 2.22 fejezetben ismertettük. A keverőgépbe adagolt műgyantamennyiség önműködő szabályozásánál a szabályozott jellemző mért értékeként a sebességérzékelő termo-ellenállás által előidézett ellenállás-változás, illetőleg a mérőköri elemek által átalakított, majd felerősített villamos feszültség szolgál. Az alapjel beállítása a szabályozóköri teljesítményerősítő végfokozatában történik. Hibajel esetén a szabályozott jellemző névértékre való korrigálását egy, az áramlásba helyezett szervomotorral működtetett tűszelep hajtja végre, a végfokozat áramkörébe foglalt úgynevezett rheo-differenciál relétől kapott módosító impulzusok előjele és időtartama szerint.

A szabályozókör felépítéséről, továbbá az egyes blokkokra vonatkozó közelebbi részletekről, és azoknak a szabályozása lefolyásában betöltött szerepéről a 3. fejezetben adtunk tájékoztatást.

A tervezett és kivitelezett termo-ellenállásos jelátalakítóval működő gyantamennyiség-mérő- és szabályozó berendezés bemérése során kapott eredményeket a következőkben foglaljuk össze.

1. A komplexum indikáló műszere által mutatott osztásértékek (M) és az áramló mennyiség (V₂) közötti összefüggés 5 – 7 l/ó mérési tartományban lineáris. Az összefüggést leíró egyenlet alakja:

            V₂ = 0,02 M + 4,99

2. A kötőanyag hőmérsékletének 10 – 30 C° és viszkozitásának 50 – 150 c_p tartományokon belüli ingadozásával az összmérési pontatlanság nem haladja meg a 6 l/ó névleges áramlási mennyiség ± 2 %-át.
3. A 2. pontban leírt feltételek mellett a komplexum szabályozási pontatlansága ± 1 %.
4. A beavatkozó szerv helyes munkaponti beállításával a túlszabályozás mértéke a névleges áramlási sebességnek kb. ± 1 %-a.