Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор методов и средств измерения влажности твердых веществ 12
1.1 Основные виды связи влаги с твердым материалом 12
1.2 Величины, характеризующие содержание влаги в твердых материалах 19
1.3 Современные методы измерения влажности твердого вещества у і 20
1.3.2 Оптические методы 24
1.3.3 Радиоактивный метод 26
1.3.4 Метод ядерного магнитного резонанса 27
1.3.5 Кондуктометрический метод 30
1.3.6 Емкостный метод 33
1.3.7 Метод СВЧ 36
1.4 Обзор технологического процесса переработки зерна в муку 3 8
1.5 Обзор существующих влагомеров и анализ их свойств 41
1.6 Выбор и обоснование метода измерения влажности зерна и зерновой продукции 43
Выводы 45
Глава 2. Моделирование емкостных первичных преобразователей для определения влажности и измерительных схем 46
2.1 Зависимость составляющих комплексного тока от геометрического расположения исследуемого вещества в измерительной ячейке 46
2.2 Влияние конструкции емкостного первичного преобразователя на характеристики влагомера 50
2.3 Моделирование схемы измерения проводимости емко стного преобразователя 57
2.3.1 Разработка измерительной схемы с применением резонансного метода 59
2.3.2 Теория работы схем с применением трансформаторных мостов с тесной индуктивной связью 63
2.3.3 Моделирование измерительной схемы влагомера с применением трансформаторного измерительного моста 69
Выводы 75
Глава 3. Разработка конструктивного исполнения емкостныхпервичных преобразователей и их экспериментальные исследования 76
3.1 Разработка конструкций емкостного первичного преобразователя влажности зерна и зерновой продукции 76
3.1.1 Разработка конструкции 3-х электродного емкостного первичного преобразователя 78
3.1.2 Разработка конструкции 4-х электродного емкостного первичного преобразователя 82
3.2 Сравнение характеристик 3-х и 4-х электродных емко стных первичных преобразователей 83
3.3 Разработка принципиальной электрической схемы влагомера 90
3.4 Способы учета и компенсации активного сопротивления датчика 95
Выводы 103
Глава 4. Влагомер зерна и зерновой продукции 104
4.1 Динамика процесса изменения плотности зерновой массы 104
4.2 Практическая реализация поточного влагомера зерна и зерновой продукции 107
4.3 Разработка методов калибровки влагомера в технологическом процессе 109
4.4 Сравнение разработанного влагомера с аналогами и
методом измерения влажности, предусмотренным ГОСТ 114
Выводы 119
Заключение 120
Литература
- Величины, характеризующие содержание влаги в твердых материалах
- Влияние конструкции емкостного первичного преобразователя на характеристики влагомера
- Разработка конструкции 3-х электродного емкостного первичного преобразователя
- Практическая реализация поточного влагомера зерна и зерновой продукции
Введение к работе
В технологическом процессе переработки зерна в муку одним из основных факторов, влияющим на качественные и количественные показатели, является влажность зерна перед помолом [32,33]. Изменение влажности зерна на 0,1% от оптимального значения уменьшает выход муки высшего сорта на 0,8%, первого - 0,5%, второго 1%, что приводит к потере дохода: например, мельница производительностью ЮОт/сутки терпит убыток в 1 400 000 руб. в год. Поэтому владельцы мельниц заинтересованы в оптимизации процесса переработки зерна с помощью современной техники. Для подготовки зерна к помолу проводится гидротермическая обработка зерна (ГТО), где необходимо измерить влажность зерновой массы и добавить рассчитанное количество воды для получения определенной влажности зерна. По этой причине идет непрерывное развитие технических средств контроля влажности зерна в технологической линии мельниц. Таким образом, создание поточного прибора контроля влажности зерновой продукции является актуальной задачей.
На рынке поточных влагомеров преобладают изделия западных стран, такие как УіЬгопе!(Германия)[12], Acvatron АУРА(Швейцария) и другие[9-14]. Однако, многие подобные приборы имеют существенный недостаток -снижение точности контроля за счет повышения систематической составляющей погрешности, которое происходит из-за высокой засоряемости датчика вследствие размещения электродов непосредственно в зерновом потоке. Для устранения систематической составляющей погрешности контроля периодически останавливают технологический процесс и производят чистку датчика влажности.
Для создания высокоточного прибора контроля влажности крайне важным является вопрос выбора датчика, его принципов действия, конструкции.
Существует множество методов и средств измерения влажности сыпучего вещества: оптических, СВЧ, кондуктометрических, методов ядерного магнитного резонанса и других. Электроемкостной метод привлекает к себе внимание относительной простотой реализуемости, малыми габаритами, низкой стоимостью в сочетании с высокими метрологическими характеристиками, широкими возможностями совершенствования. Однако данный метод имеет ряд недостатков, связанных с влиянием на результат измерения факторов, таких как тангенс угла потерь, плотность, температура и др[22]. Таким образом, при реализации метода возникает задача устранения или сведения к минимуму погрешностей, связанных с влиянием указанных факторов. Задача может быть решена за счет применения многоэлектродных емкостных первичных преобразователей (ЕПП), у которых электроды крепятся на стенки трубы самотека и не препятствуют зерновому потоку.
Цель работы - разработка поточного прибора контроля влажности зерновой продукции на основе многоэлектродных емкостных преобразователей, обеспечивающих устранение систематической погрешности, вызываемой засо-ряемостью датчика.
Основные задачи исследования.
1. Формирование набора требований к прибору контроля влажности зерновой продукции, работающего в технологической линии переработки зерна.
2. Исследование основных характеристик емкостных первичных преобразователей, основанных на 2-х, 3-х и 4-х электродных системах, и их пригодности для измерения влажности сыпучих продуктов.
3. Разработка метода измерения влажности зерновой массы, функционально связанной с проводимостью ЕПП, содержащего контролируемое вещество.
4. Определение функциональной зависимости характеристик емкостного преобразователя, содержащего контролируемое вещество, от влажности этого вещества.
5. Разработка методов калибровки прибора контроля влажности зерновой продукции в технологической линии переработки зерна. Научная новизна работы заключается в следующем.
1. Предложена конструкция емкостного преобразователя, обладающая метрологическими преимуществами по сравнению с существующими аналогами.
2. Предложен новый метод уравновешивания двухплечевого моста, основанный на учете сдвига фаз между опорным и измерительным сигналами с помощью управляемого фазовращателя.
3. Предложена и аналитически исследована модель, основанная на электрической схеме замещения, учитывающая электрическую связь контролируемого вещества с общей точкой измерительной цепи.
Методика исследований.
При выполнении работы применялись как теоретические, так и экспериментальные методы исследования, которые могли способствовать решению поставленных задач. Теоретические исследования проводились путем построения модели, основанной на электрической схеме замещения, допускающей аналитическое и численное решение. На всех этапах работы производилось сопоставление теоретических и экспериментальных результатов.
Практическая ценность.
Емкостные приборы контроля, построенные на базе многоэлектродных емкостных первичных преобразователей и разработанного метода измерения проводимости датчика, основанного на учете сдвига фаз между опорным и измерительным сигналами, позволяют проводить контроль влажности зерновой продукции в технологической линии переработки зерна с погрешностью 0,5 % по абсолютной величина в диапазоне 10 - 20% влажности.
Разработанный емкостной преобразователь подвержен засорению в меньшей степени, так как не имеет электродов, размещенных внутри зернового потока.
Предложенные приборы контроля влажности могут быть использованы не только для зерновой продукции, но и в случае предварительной настройки и калибровки, для аналогичных сыпучих веществ, таких как песок, грунт и др.
Реализация научно-технических результатов.
В результате проведенных исследований были разработаны и введены в эксплуатацию несколько приборов контроля влажности зерновой продукции, работающие в лабораторных условиях и в технологическом процессе на зерноперерабатывающих предприятиях г.Бийска и г. Барнаула.
Публикации. По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 9 печатных работ, из них 1 патент на изобретение и 8 статей.
Структура работы.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 112 наименований.
В первой главе приведен обзор технологического процесса переработки зерна в муку. Обосновано применение технических средств измерения влажности зерновой массы в процессе ГТО. Описаны лабораторные средства измерения влажности зерна, показаны недостатки метода ГОСТ и методов разрушающих зерно.
Приведены и подробно разобраны методы и средства измерения влажности твердого вещества, показаны достоинства и недостатки. Описана ситуация на рынке поточных влагомеров.
В результате анализа существующих методов и средств измерения влажности был сделан выбор в пользу электроемкостного метода вследствие относительной простоты реализации, низкой стоимости в сочетании с высокими метрологическими характеристиками, широкими возможностями совершенствования.
Исходя из результатов анализа, полученных в первой главе, были сформулированы требования к разрабатываемому прибору контроля влажности зерновой продукции.
Во второй главе исследовалась зависимость составляющих комплексного тока от геометрического расположения исследуемого вещества в измерительной ячейке. Показано преимущество измерения реактивной составляющей комплексного тока вследствие меньшей зависимости на него геометрического расположения контролируемого вещества в емкостном преобразователе. Разработана и аналитически исследована модель, основанная на электрической схеме замещения. Показано, что разработанная модель устраняет влияние электрической связи контролируемого вещества с общей точкой измерительной цепи.
В третей главе разработана функциональная схеме влагомера, учитывающая влияние активных потерь в емкостном преобразователе с контролируемым веществом. Схема основана на трансформаторном измерительном мосте, обладающим возможностями измерения сверхмалых емкостей (до 10" 17 Ф). Преимуществом трансформаторных измерительных мостов является низкая чувствительная к сетевым помехам.
Разработаны конструкции 3-х и 4-х электродных емкостных преобразователей. Проведено сравнение метрологических характеристик различных конструкций емкостных преобразователей, показано преимущество 4-х электродного варианта. Разработана принципиальная электрическая схема прибо pa контроля влажности. Исследовался вопрос учета и компенсации активного сопротивления ЕПП.
Четвертая глава посвящена разработанному прибору контроля влажности зерновой продукции «Поток». Приведены основные характеристики прибора и функциональные возможности. Описаны методы настройки прибора, калибровки в статическом режиме и в технологическом процессе. Проведены сравнительные испытания разработанного прибора с аналогами и методом определения влажности ГОСТ.
Положения, выносимые па защиту.
1. Метод уравновешивания двуплечевого моста, основанный на учете сдвига фаз между опорным и измерительным сигналами, с помощью управляемого фазовращателя
2. Модель, основанная на электрической схеме замещения, учитывающая электрическую связь контролируемого вещества с общей точкой измерительной цепи.
3. Конструкция емкостного преобразователя, включающая в себя основной и дополнительный потенциальные электроды, измерительный и охранный электроды.
Величины, характеризующие содержание влаги в твердых материалах
Классификация известных методов измерения влажности приведена в работах [6,55,84]. Все многообразие существующих методов определения влажности традиционно разделяют на прямые и косвенные. В прямых методах производится непосредственное разделение материала на сухое вещество и влагу, и измерение массы образца до и после ее удаления. В косвенных методах измеряется величина, функционально связанная с влажностью материала. Косвенные методы требуют предварительной калибровки с целью установления зависимости между влажностью материала и измеряемой физической величиной.
В связи с организацией систем автоматического управления в технологических процессах, в которых измерение влажности является информативным параметром для управляющего устройства, задача оперативного нераз-рушающего контроля влажности является до сих пор актуальной. Поэтому так же можно разделить все методы измерения влажности на разрушающие и неразрушающие исследуемый материал.
Наибольшее распространение получили измерители влажности, в основе работы которых лежит прямой термогравиметрический метод. Его сущность заключается в том, что образец материала, заранее взвешенный на лабораторных или технических весах с максимально возможной степенью точности, высушивают в специальной печи или сушильном шкафу. Высушивание продолжается до достижения равновесного состояния с окружающей средой; это равновесие условно считается равнозначным полному удалению влаги из образца. По разности веса образца испытуемого материала до и после высушивания определяется его влажность.
Поскольку проба может быть взвешена до и после сушки с высокой точностью (некоторые стандарты предусматривают это взвешивание с точностью до 0,0001 г), метод сушки является одним из наиболее точных, и поэтому его широкое применение в стандартах не случайно. Однако, применяя метод высушивания пробы, следует иметь в виду, что многие твердые материалы могут содержать летучие вещества, потеря которых в процессе удаления влаги может исказить представление о действительной влажности материалов. Поэтому каждым стандартом на каждый конкретный материал регламентируется режим сушки, метод высушивания, применяемые сушильные устройства, продолжительность сушки и температура, при которой могут и должен высушиваться данный конкретный материал.
Термогравиметрический метод подразделяется по способу удаления из образца влаги: вакуумно-тепловой; воздушно-тепловой и прямого нагрева.
Из прямых методов определения влажности зерна и зерновых продуктов стандартизированными являются вакуумно-тепловой [107] как образцовый и воздушно-тепловой [109] как лабораторный.
Установка вакуумно-тепловая образцовая (УВТО) предназначена для точного измерения влажности зерна и зернопродуктов, а также для поверки и градуировки различных измерителей влажности. Диапазон измерения влажности 5...45%; предел допускаемой абсолютной погрешности ±0,1%. Время выхода установки на рабочий режим не более 20 мин, мощность 1500 Вт; масса 125 кг. Время измерения составляет не менее 40 мин.
Воздушно-тепловой метод положен в основу работы сушильных электрических шкафов, сушильных камер, предназначенных для сушки зерно-продуктов при определении влажности в лабораторных условиях.
Метод выполнения измерения (МВИ) влажности регламентирован ГОСТ[109], которыми предусматриваются измельчение продукта до определенного гранулометрического состава; высушивание навески определенной массы в специальных бюксах при заданных температуре и времени сушки, охлаждение с использованием влагопоглощающих веществ, взвешивание и вычисление влажности.
Абсолютная погрешность результатов определения влажности воздушно-тепловым методом по сравнению с образцовым вакуумно-тепловым для различных культур составляет ±0,5...0,8%.
Примером прямого нагрева может служить способ, используемый в настоящее время в лабораторных влагомерах экспресс-анализа, измерения влажности с помощью инфракрасных лучей [65,6,55,84]. Данный способ позволяет значительно сократить время измерения по сравнению с сушкой в обычных сушильных шкафах. В некоторых случаях это время сокращается в десятки, а иногда и в сотни раз.
В результате объединения сушильного шкафа и весов отпадает необходимость предварительного взвешивания и охлаждения продукта в эксикаторе. Все это позволяет производить измерения в течение 5-20 мин и обеспечивает возможный предел допускаемой погрешности анализатора ±0,2...0,35%[84].
В качестве инфракрасного излучателя используются ТЭНы или галоге-новые лампы. Определяют начальную массу образца, в процессе сушки непрерывно контролируют его текущую массу, определяют момент, когда из образца удалена вся влага, определяют массу сухого образца и по формуле (1.4) вычисляют влажность образца.
Влияние конструкции емкостного первичного преобразователя на характеристики влагомера
Двухэлектродные преобразователи представляют собой пару электродов, в электрическом поле которых размещен контролируемый материал. В общем случае свойства преобразователя зависят как от размеров, конфигурации и взаимного расположения электродов, так и от формы, свойств контролируемого материала и его расположения по отношению к электродам.
Двухэлектродные преобразователи представлены плоскопараллельным конденсатором и коаксиальным типом датчика, в котором один из электродов располагается внутри измерительного сосуда, а второй - является его стенками. Последний чаще применяется разработчиками поточных влагомеров и использован в таких приборах как VibroNet[96], Acvatron MYFA, Wille[94] и другие. Недостатками двухэлектродных ЕПП являются: нестабильность их паразитной емкости, связанная с изменением температуры изолятора, на котором крепятся электроды; влияние плотности материала между электродами[48]; чувствительность к оседанию на рабочих частях ЕПП грязи, пыли и мучной массы, все время присутствующая в зернопроводе; нестабильность краевой емкости.
Известны попытки решить задачу улучшения характеристик датчика посредством нормирование массы и объема контролируемого вещества, нормированием сдавливающего усилия [6,112,83]. Однако эти попытки усложняют конструкция датчика, а главное - не позволяют использовать такие типы ЕПП в поточных влагомерах. При условии работы датчика в потоке, коаксиальная конструкция существенно повышает засоряемость датчика, т. к. один из электродов находится непосредственно на пути зернового потока и может поспособствовать забиванию датчика.
Для совершенствования процесса измерения влажности зерна в потоке электрод, мешающий свободному прохождению зерновой массы, выносят на стенку зернопровода. Однако такое решение не позволяет исключить перечисленные выше недостатки двух электродных систем, что приводит к актуальности разработки ЕПП на основе 3-х электродной конструкции.
Трехэлектродные ЕПП имеют преимущество перед двухэлектродными, т.к. устраняют паразитный импеданс между рабочими электродами датчика, обеспечивают более высокую точность, сравнительную простоту электродных устройств, значительное уменьшение влияния поверхностной проводимости образца на результаты измерений[41].
Частным случаем 3-х электродной системы является перекрестный конденсатор.
Конструктивно такой конденсатор выполнен в виде системы, как минимум, четырех электродов расположенных на поверхности цилиндра или куба с соблюдением условия, что частичные емкости каждой пары взаимно противоположных электродов равны. Такой конденсатор представлен на рисунке 2.3.
Конструкция ЕПП, основанная на конденсаторе с перекрестной емко-стью[102-104,73], позволит улучшить метрологические параметры влагомера зерна и зерновой продукции за счет своих электростатических особенностей. Конденсаторы с перекрестной емкостью известны в области метрологии как высокостабильные емкостные элементы и используются в качестве образцовых мер малой емкости. По теореме электростатики Лэмпарда-Томсона [102-104], перекрестные емкости связаны соотношением: —-Г с е +е =1, (2.18) где Си и С24 - перекрестные емкости на единицу длинны между электродами 1 - 3 и 2 - 4 соответственно (рисунок 2.3); єо - диэлектрическая постоянная.
Если емкости Си = С24 = Сп, то формула (2.18) примет вид 2е" =1. Прологарифмировав выражение, получим, что емкость каждой пары на единицу длины будет постоянной и равна[21]:
Из выражения (2.19) видно, что при условии одинакового изменения обкладок перекрестного конденсатора Н и h (рисунок 2.3), его емкость не изменится. То есть такой конденсатор сохраняет емкость неизменной при изменении габаритных размеров обкладок вследствие температурного расширения, как самих электродов, так и диэлектрика, на который они крепятся.
Таким образом, два электрода образуют измерительный конденсатор или ЕПП, а на два других электрода подается нулевой потенциал, то есть заземляются. Заземленные электроды являются не только охранными, но и меняют рисунок поля в емкостном датчике. Так же как и у планарного преобразователями], рабочая область перекрестного конденсатора смещена к центральной ее части, где, в случае поточного режима, зерновая масса движется более равномерно и является более удобной для измерения ее электрических характеристик. Охранный электрод при введении его в рабочую область преобразователя между потенциальным и измерительным электродами уменьшает проходную емкость[10].
Разработка конструкции 3-х электродного емкостного первичного преобразователя
Для организации конструкции ЕПП должно соблюдаться условие перекрестного расположения геометрически одинаковых электродов, как показано на рисунке 2.3. Важным моментом является организация минимального зазора между электродами, при этом должна быть исключена возможность пробоя между ними. Перекрестный конденсатор может быть не только прямоугольной формы, но и в виде цилиндра. Такая форма более приемлема для создания поточного ЕПП, так как круглое сечение зернопровода меньше препятствует прохождению зерновой массы и не способствует засоряемости датчика.
Электроды крепятся на диэлектрик с внешней стороны от контролируемого вещества для устранения электрического контакта зерновой массы с рабочими элементами ЕПП. При выборе материала изолятора между электродами следует руководствоваться следующими соображениями. Диэлектрическая проницаемость и потери изолятора должны быть небольшими с тем, чтобы паразитный импеданс преобразователя был мал. Для стабилизации электрических свойств преобразователя необходимо, чтобы материал изолятора обладал малым коэффициентом линейного расширения и малым температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Выполнению этого же требования способствуют малая подверженность старению, малая способность к адсорбции различных веществ и стойкость к химическому воздействию.
Особое внимание следует обратить на поверхностные свойства изолятора, так как зерно, подобно абразиву, разрушает материал изолятора. Малая прочность к истиранию вызывает появление на поверхности изолятора углублений, в которые может попадать как контролируемое вещество, так и посторонние примеси. И в том и в другом случае параметры преобразователя изменяются. Гидрофильность поверхности приводит к поглощению влаги, в том числе и атмосферной, что приводит к существенной нестабильности преобразователя. В той или иной степени предъявляемым требованиям удовлетворяют такие материалы, как стекло, кварц, ситалл, керамика, стеклопластики [112].
Толщина диэлектрического слоя выбирается из соображений прочности и надежности. Также толщина диэлектрика влияет на чувствительность датчика, при больших значениях толщины метрологические характеристики влагомера ухудшаются.
Наличие диэлектрического слоя между электродами и контролируемым веществом позволяет исключить короткое замыкание электродов через токо-проводящие элементы зерновой массы (мусор, металлическая стружка и др.). Величина активных потерь станет меньше, однако исключить их полностью не удастся.
Основным элементом конструкции емкостного датчика является измерительный стакан 1, встраиваемый в зернопровод, через который проходит измеряемый поток зерна. На его поверхность с наружной стороны крепятся электроды 2, согласно рисунку 3.3. Материал, из которого изготавливают стакан, выбирают с условием надежной изоляции и высокой износоустойчивости, а так же требованиями к оборудованию, применяемому в пищевой отрасли. Наиболее податливым материалом является органическое стекло, которое при термической обработке легко принимает необходимую для измерительного стакана форму. Оптимальная толщина стенок находится в пределах от 2 до 4 мм, что удовлетворяет требованиям к чувствительности и прочности ЕПП. Высота стакана 150 мм, диаметры входного и выходного отверстия выбираются в соответствии производительности линии.
Крепление ЕПП к зернопроводу осуществляется при помощи нижнего и верхнего фланцев 3(Рисунок 3.4), которые в свою очередь крепятся к фланцам зернопровода болтами. Между фланцами 3 размещается измерительный стакан 1 с электродами 2, стянутый с помощью шпилек 4.
Конструкция ЕПП проста и технологична в изготовлении, что отражается на стоимости влагомера и расходах на ремонтные и профилактические услуги.
Модель 4-х электродного ЕПП была разработана в главе 2. За основу была взята конструкция кольцевого ЕПП. Такой датчик конструктивно выполнен из набора металлических колец и колец, выполненных из диэлектрика. Набор электропроводящих и неэлектропроводящих колец, поочередно встраиваемых одно в другое согласно рисунку 3.5, представляет собой электрический конденсатор. Отличительной особенностью этого конденсатора является использование емкости, основанной на краевом эффекте, как и в случае планарного ЕПЩ73].
Выполненный из набора колец измерительный конденсатор зажимают между верхним и нижним фланцами 5 и стягивают шпильками 6. Конструкция ЕПП проста и технологична в изготовлении, что отражается на стоимости влагомера и расходах на ремонтные и профилактические работы.
Практическая реализация поточного влагомера зерна и зерновой продукции
Различают настройку прибора в статическом режиме и непосредственно в технологическом процессе. Дело в том, что насыпная плотность в этих режимах разная, потому и калибровочные коэффициенты для каждого случая отличаются друг от друга. Но методика их получения по своей сущности похожа. Различия ее состоят только в подготовке проб зерна различной влажности. В статическом режиме не составляет большого труда подготовить пробы любой влажности при помощи добавления воды или сушки зерна. В технологическом процессе такой вариант довольно сложно организовать, и на практике приходится набирать экспериментальные данные по тем образцам зерна, что приходит на переработку с зернохранилища.
Как отмечалось в 1 главе, суть метода заключается в измерении емкости ЕПП, заполненного исследуемым веществом, как параметра, связанного функционально с влажностью. Однако данная зависимость имеет нелинейный характер и требует дополнительных исследований для ее аналитического представления.
В любом случае необходимо экспериментально установить зависимость емкости первичного измерительного преобразователя от влажностью исследуемого образца, помещенного в него.
Для калибровки влагомера в случае стационарного измерения оптимальным является следующая методика сбора экспериментальных данных: - нужно подготовить необходимое количество образцов зерна (не менее трех, т.к. трех точек достаточно для задания кривой второго порядка) с влажностью, находящейся в пределах рабочего диапазона прибора. Чем больше проб с разной влажностью будет использовано при измерениях, тем более точно вычисляется функциональная зависимость; - образцы зерна необходимо поместить в герметичные емкости, в которых зерно должно отлежаться не менее 24 часов для выравнивания влажности зерновой массы; - каждую пробу нужно засыпать в ЕГШ влагомера (влагомер должен быть в соответствующем режиме, описанном выше) и записать результат измерения в относительных единицах. Каждая проба должна быть измерена не менее 4 раз (в нашем случае измерения проводились по 9 раз), что необходимо для устранения случайной ошибки из-за нестабильности плотности засыпки образцов зерна; - измерить влажность каждой пробы зерна весовым методом, приведенным в ГОСТ[107], или лабораторным влагомером с погрешностью не более 0,1%. Результаты вышеописанных измерений сводят в таблицу таким образом, что каждому измерению влажности весовым способом соответствуют несколько измерений емкостным влагомером.
В настоящей работе использовались 9 образцов зерна с влажностью от 11,4% до 19,2%о для влагомера с диапазоном измеряемой влажности от 10% до 20%.
В случае поточного прибора, влагомер приходится калибровать непосредственно в технологическом процессе, что исключает возможность подготовки проб зерна с определенной влажностью.
Конструктивно проточной датчик представляет собой встраиваемый в самотек полый цилиндр, содержащий ПИП, и устройство стабилизации насыпной плотности зерна, как показано на рисунке 4.Х. В самотёке также должно быть предусмотрено окно отбора проб зерна для измерения его характеристик, в том числе и влажности. На стадии проведения испытаний оценка влажности зерна проточным влагомером производится так же в относительных единицах измерения.
Методика сбора экспериментальных данных для калибровки влагомера, установленного в технологическом процессе: - во время отбора пробы зафиксировать показания влагомера «Поток» и время. Объем пробы должен быть достаточен для проведения лабораторного анализа его влажности; - измерить влажность отобранной пробы методом ГОСТ или лабораторным влагомером с абсолютной погрешностью не более 0,1%. Время между отбором пробы и измерением влажности пробы не должно превышать 10 мин; - записать полученные данные сводную таблицу.
Датчик влагомера «Поток» установлен перед системой увлажнения зерна Vibronet, то есть зерно после процесса очистки по самотеку проходит через датчик, где непрерывно измеряется его влажность, и далее пневмотранспортом доставляется к влагомеру VibroNet, который входит в состав системы. Такое положение датчика в техпроцессе делает возможным сравнения показаний влагомера «Поток» и влагомера фирмы Vibronet. В самотёке также предусмотрено окно отбора проб зерна для измерения его характеристик, в том числе и влажности.
Цель испытаний:
1) определение абсолютной погрешности измерений влагомера «Поток» в технологическом процессе увлажнения зерна;
2) получение сравнительных метрологических характеристик влагомера «ПОТОК» и его аналога - влагомера VibroNet.
Порядок проведения испытаний: - во время отбора пробы зафиксировать показания влагомера «Поток» и время. Объем пробы должен быть достаточен для проведения лабораторного анализа его влажности; - измерить влажность отобранной пробы методом ГОСТ или лабораторным влагомером с абсолютной погрешностью не более 0,1%. Время между отбором пробы и измерение его влажности не должно превышать 10 мин; - записать полученные данные сводную таблицу; - параллельно вести сравнения показаний влагомеров «Поток» и VibroNet:, зафиксировать показания влагомеров и время; - записать полученные данные в сводную таблицу; - рассчитать абсолютную погрешность измерения влагомера «Поток»; - сравнить метрологические характеристики влагомеров «Поток» и VibroNet (графический метод);
