Báo cáo thí nghiệm: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong công nghệ sinh học - công nghệ thực phẩm

Chia sẻ: Bùi Lan | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

273
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo thí nghiệm này trình bày các kỹ thuật và thiết bị đo lường giúp sinh viên nắm chức năng, cấu tạo của các thiết bị trong nghiên cứu công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo thí nghiệm: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong công nghệ sinh học - công nghệ thực phẩm

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn máy và tự động hóa các thiết bị trong CNSH-CNTP  BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong CNSH-CNTP SVTH : Bùi Thị Lan MSSV: 20115963 Lớp : CNTP 1 – k56 I. Các thiết bị: 1. Thiết bị thanh trùng cao áp:
- Mục đích: thanh trùng các loại đồ hộp hay chai lọ nhờ đạt được nhiệt dộ thanh trùng cao ( có thể lên đén 121-125oC ). - Cấu tạo: Gồm một nồi vỏ chịu nhiệt có nắp đậy kín. Bên trong có 2 giá để chai lọ lúc thanh trùng. Có các đường cấp nước, hơi vào bên trong và đường xả hơi trong khoang, xả hơi thứ trong vỏ. Ngoài ra còn có một hệ thống đồng hồ đo nhiệt độ và áp suất bên trong để điều chỉnh hợp lý các van khí và nước bên ngoài. - Nguyên lý hoạt động: Thiết bị hoạt động được dựa trên nguyên lý khi tăng áp suất thì nhiệt độ sẽ tăng theo. Sản phẩm sau khi đặt vào trong khoang thanh trùng, đậy nắp kín vặn chặt bằng các ốc vít sẽ được cấp hơi từ từ để đạt được áp suất mong muốn. Sau đó nhiệt sẽ được cấp vào để tăng đến nhiệt độ thanh trùng. Sau thời gian thanh trùng, phải xả hơi từ từ qua van trong khi vẫn cấp khí nén vào để tránh chênh lệch áp suất quá mức gây vỡ vỏ đựng sản phẩm. Sau khi nguội sản phẩm sẽ được lấy ra. - Đo lường và điều khiển: Nồi có 1 đồng hồ đo áp suất, và 1 đồng hồ đo nhiệt độ. Các thông số được điều chỉnh thủ công nhờ các van.
2. Thiết bị ổn nhiệt có đảo trộn: - Mục đích: Làm nóng, làm đều, làm mịn và tạo màu cho sản phẩm. Ngoài ra còn bổ sung thêm gia vị trong quá trình chế biến. - Cấu tạo: Thân thiết bị gồm 2 khoang: khoang ngoài chứa nước nóng có tác dụng cấp nhiệt, khoang trong chứa sản phẩm, hệ thống động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có bơm, hệ thống van tự động, bình gia nhiệt, bình ngưng, bảng điều khiển, ống dẫn... - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào khoang nguyên liệu, cung cấp hơi đun nóng nước và bơm vào khoang cấp nhiệt. Nhờ sự trao đổi nhiệt giữa 2 khoang, nguyên liệu được làm nóng, động cơ hoạt động làm quay cánh khuấy giúp nguyên liệu được nóng đều. Nước nóng sẽ được tuần hoàn để đảm bảo cung cấp đủ nhiệt cho nguyên liệu. Nhiệt độ của nước nóng sẽ được điều chỉnh nhờ van đóng mở tự động. Tùy theo yêu cầu của từng loại nguyên liệu mà có thể cho thêm các loại gia vị khác nhau. Sau khi kết thúc quá trình, sản phẩm được đưa ra ngoài theo đường ống dẫn. Thời gian thực hiện quá trình tùy thuộc vào từng loại sản phẩm. - Đo lường và điều khiển: Nhiệt độ là thông số công nghệ chính. Qua bảng điều khiển ta thiết lập giá trị mong muốn của nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu của nhiệt độ trong nồi đo được về bộ điều khiển từ đó quyết định độ mở của van hơi (van màng). Bộ điều khiển là hàm PID tỉ lệ tích phân, vi phân với bộ chuyển đổi khí điện, dòng thành áp. Với giá trị dòng từ 4÷20 mA chuyển thành 0.2÷1 bar 3. Thiết bị cô đặc chân không:
- Mục đích: Làm giảm lượng nước trong sản phẩm, mà nhiệt độ không quá cao giữ nguyên chất lượng thành phẩm. Dùng cho những sản phẩm yêu cầu nhiệt độ chế biến không quá cao(60- 70ºC) - Cấu tạo: Gồm khoang đun nóng nguyên liệu, khoang nước ngưng, bơm chân không vòng nước, động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có phễu chất thơm, bảng điều khiển, hệ thống van và đường dẫn hơi, dẫn nước, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ… - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào trong khoang đun nóng nhờ sự chênh áp giữa áp suất chân không trong khoang và áp suất khí quyển bên ngoài, và được đảo trộn nhờ động cơ cánh khuấy. Hơi được cấp vào khoang đun nóng, làm sôi nguyên liệu dẫn tới hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ được hút sang khoang ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Để tăng hiệu suất bốc hơi ta dùng bơm hút chân không để bơm hút hơi, khí và tạo độ chân không. Để đảm bảo quá trình cô đặc thì nhiệt độ nên giữ ở khoảng 60 – 70ºC (ở -0,5 đến -0,6 at), tránh nhiệt độ quá cao khiến sản phẩm bị hút theo đường hơi. Quá trình bốc hơi sẽ làm nguyên liệu dần được cô đặc. Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử và kiểm tra độ cô đặc bằng thiết bị chuyên dùng. Có thể bổ sung các chất phụ gia qua phễu chất thơm. Nước ngưng ở bình có thước đo để ta dễ dàng kiểm tra và tháo nước để tránh tình trạng nước tràn. Khi lấy sản phẩm ra phải tiến hành ngừng cấp hơi, mở van xả áp tăng áp suất bên trong thiết bị cho cân bằng với áp suất bên ngoài, mở van ở đáy thiết bị, sản phẩm sẽ tự động chảy xuống. - Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động -Thiết bị đo và hiển thị nhiệt độ tại chỗ: nhiệt kế giãn nở nhiệt được cố định ở vỏ thiết bị, phần chân cắm vào dung dịch để ( có vỏ bảo vệ ) xác định nhiệt độ của dung dịch. Dải đo của thiêt bị từ 00 C – 1200C, thang đo là 20C. -Thiết bị đo áp suất: + Áp kế chân không: đo áp suất không bên trong buồng cô đặc, được cố định ở phía bên trên của buồng bốc. Dải đo từ -1 – 1,5bar. Thang đo 0,05 bar. + Áp kế đo áp suất của khí đốt, được lắp ở đầu tiếp giữa ống dẫn hơi và thiết bị cô đặc. - Thiết bị đo thể tích: là ống thủy tinh nối thông hai đầu với bình chứa nước ngưng, chỉ thị thể tích nước ngưng. Thang đo 5l;7.5; 10; 12.5; 15l.
4. Thanh trùng ống lồng ống: Mục đích: Thanh trùng sản phẩm ở dạng lỏng nhằm tác dụng tránh sự tiếp xúc vi khuẩn, tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Cấu tạo: hệ thống ống lồng ống gốm 2 lớp: lớp ngoài là nhiệt, lớp trong là nguyên liệu. Hệ thống bơm trục vít, bơm nước, thùng chứa nguyên liệu, thiết bị cấp hơi vào trong nước. - Thiết bị điều khiển gồm: Bảng điều khiển, 2 bộ điều khiển tự động, bộ chuyển đổi điện khí, cảm biến, đồng hồ đo nhiệt độ tại chỗ, đồng hồ đo áp suất, các van an toàn và 2 van tự động ổn định 2 nhiệt độ… Thiết bị này có 1 bộ điều chỉnh tự động để ổn định nhiệt độ thanh trùng, nhiệt độ nóng A: Nơi để bơm nguyên liệu vào B: Cảm biến mức D: Đồng hồ đo nhiệt độ nóng, nhiệt độ đầu ra của thanh trùng. G:Đồng hồ đo nhiệt độ nguội E: Bộ điều khiển nhiệt độ thanh trùng F: Bộ thanh trùng nhiệt độ ra của sản phẩm H: Bộ điều chỉnh nhiệt độ Cảm biến mức để: khi nào cạn thì không bơm nữa.
Các van sử dụng là van màng, nếu không dùng van màng thì phải sử dụng van nào đó mà có thể dễ dàng điều chỉnh độ mở. Áp suất điều khiển để tác động vào van màng này để cho nó hoạt động là 0,2- 1 bar Độ mở của van là 0-100% tuyến tính phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển. Cảm biến đo nhiệt điện trở, đưa về bộ điều khiển cũng là tín hiệu điện nhưng có bộ chuyển đổi điện- khí chuyển 4-20 mA thành 0.2- 1 bar. Bộ điều khiển tự động biến đổi ra tín hiệu điện, tín hiệu điện biến đổi ra tín hi ệu khí nén, tín hiệu khi nén đó đưa áp suất về van bắt van đó dừng ở vị trí mà theo tín hiệu điều khiển. Nguyên lý hoạt động:Dung dịch chạy trong ống nhỏ, bên ngoài khoảng không gian giữa 2 ống là tác nhân nhiệt. Nhiệt này do ta đặt. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: Thanh trùng và làm nguội. nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống lồng ống. Bao gồm 3 quá trình: trao đổi nhiệt với nước nóng ở 8 ống, lưu nhiệt, trao đổi nhiệt với nước thường ở 2 ống. Quá trình nguyên liệu chuyển động trong hệ thống này, mở van hơi cung cấp nhiệt. Sự thay đổi nhiệt giữa 2 khoang thông qua bề mặt lớp vỏ ống sẽ xảy ra. Sản phẩm thu nhiệt cho tới khi đạt độ nóng cần thiết sẽ được lấy ra ở cuối đường ống. Nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu vào thùng chứa để tiến hành làm nóng lại. Nhờ quá trình thay đổi nhiệt độ đột ngột và quá trình lưu sản phẩm trong thời gian dài ở nhiệt độ nóng nên nhiều vi sinh vật có hại, vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt. Sơ đồ nguyên lý 5.Thiết bị cô đặc màng:
- Câu tao: cua thiêt bị bao gôm 2 thung chứa, nguyên liêu và thanh phâm. Bơm ́ ̣ ̉ ́ ̀ ̀ ̣ ̀ ̉ chân không để lam giam nhiêt độ bay hơi cua san phâm, bơm pit-tông để tao ap ̀ ̉ ̣ ̉ ̉ ̉ ̣ ́ suât lớn. Môt canh tao mang găn với đông cơ. Hệ thông cac van điêu chinh quá ́ ̣ ́ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̀ ̉ trinh và cac ông thuy, binh ngưng để theo doi. ̀ ́ ́ ̉ ̀ ̃ - Nguyên tăc hoat đông: cac van điêu chinh sẽ được đong mở cho phù hợp ́ ̣ ̣ ́ ̀ ̀ ́ với yêu câu cua quá trinh. Nguyên liêu ban đâu được cho vao thung chứa, rôi ̀ ̉ ̀ ̣ ̀ ̀ ̀ ̀ được bơm pit-tông đây tới buông bay hơi với ap suât cao. Tai đây, nguyên liêu ̉ ̀ ́ ́ ̣ ̣ được tao thanh mang mong nhờ canh tao mang lam tăng diên tich bay hơi, và ̣ ̀ ̀ ̉ ́ ̣ ̀ ̀ ̣ ́ được gia nhiêt để bay hơi môt lượng hơi nước do trong thiêt bị có chân không ̣ ̣ ́ nên nhiêt độ bay hơi cua nguyên liêu giam giup quá trinh bay hơi tôt hơn. Tiêp ̣ ̉ ̣ ̉ ́ ̀ ́ ́ theo thanh phâm sẽ được bơm pit-tông đây sang ông thuy để kiêm tra, nêu đat ̀ ̉ ̉ ́ ̉ ̉ ́ ̣ yêu câu thì mở van cho vao thung chứa. Nêu không thì mở van khac để hôi lưu ̀ ̀ ̀ ́ ́ ̀ ̣ lai ban đâu. ̀ - Thiết bị có rất nhiều các cảm biến nhiệt độ và áp suất để thu được các thông số hoạt động từ đó có thể điều chỉnh quá trình cô đặc cho phù hợp. Quan trọng nhất là các bộ cảm biến có chức năng điều khiển TIC1 điều khiển lượng hơi cấp cho quá trình cô đặc từ đó điều khiển nhiệt độ quá trình cô đặc. Cảm biến tốc độ động cơ cánh tạo màng để có thể điều chỉnh tốc độ phù hợp.
6. Thiết bị thanh trùng tấm bản: - Cấu tạo: - Thùng chứa sữa. - Bơm hút sữa, đồng hồ đo áp suất, đo lưu lượng sữa. - Tấm bản được xếp khít, gần nhau tạo thành rãnh dẫn sữa. - Các khoang trao đổi nhiệt. - Van điều chỉnh sữa ra vào. - Thiết bị đồng hóa sữa. - Van điều chỉnh cấp hơi. Khu vực I: làm nóng nguyên liệu cho vào. Khu vực II: làm nóng lại. Khu vực III: làm mát nguyên liệu. Khu vực IV: làm lạnh. TI: đồng hồ đo nhiệt độ - Cảm biến điện cực: Hai thanh điện cực có độ dài khác nhau(chênh lệch khoảng 20cm), đặt cách nhau 3cm.Mục đích để giới hạn mức dung dịch trong thùng chứa,nếu dung dịch chạm đến thanh ngắn thì sẽ dòng đi qua 2 thanh, kết quả là đóng van, mức dung dịch không tăng thêm nữa.
- Nguyên tắc hoạt động: Sữa sau khi được bảo quản sẽ được chuyển vào thùng chứa sữa của thiết bị thanh trùng. Máy bơm hút sữa sẽ điều chỉnh tốc độ sữa đi vào. Sữa đi vào vào (4oC) trao đổi nhiệt với sữa nóng đi ra (78 oC) ở khoang 3. Sau khi trao đổi nhiệt xong sữa có nhiệt độ khoảng 35-40oC. Sau đó sữa sẽ được đi đồng hóa rồi quay trở lại trao đổi nhiệt với nước nóng ở khoang 4 nhiệt độ sữa là 78-80 oC, sữa sẽ được cho đi qua một đoạn đường dài để tăng thời gian thanh trùng (lưu nhiệt), rồi trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở khoang 3 nhiệt độ giảm còn 35-40 oC, sau đó trao đổi nhiệt với nước thường ở khoang 2 và nhiệt độ giảm xuống 20 oC, tiếp tục trao đổi nhiệt với nước lạnh và nhiệt độ cuối cùng sau khi thanh trùng là 4oC. - Phạm vi ứng dụng: Nhờ quá trình biến đổi nhiệt đột ngột, liên tục để tiêu diệt bớt các VSV gây hại cho sản khẩm hoặc làm hỏng sản phẩm. 7. Máy thanh trùng liên tục: 1: Cảm biến đóng mở điện từ - Mục đích: thanh trùng sản phẩm sau khi đóng chai, tiêu di ệt vàch ống lại s ự xâm nhập của vi sinh vật có hại và bảo quản sản phẩm được lâu. - Cấu tạo: gồm 2 khoang chứa nước: khoang chứa nướcnóng thanh trùng và khoang chứa nướcấm để giảm nhiệt, động cơ của băng tải sản phẩm, hệ thống vòi phun, bơm, đồng hồ chỉ nhiệt độ, áp suất. Ngoài ra còn có hệ thống đường dây dẫn, ống xả, bảng điều khiển, van xả tự động và van cấp hơi, rơle tự ngắt.
- Nguyên lý hoạt động: Sản phẩm sau khi đóng chai được đặt trên bề mặt băng tải. Quá trình diễn ra ba bước sau: 1. Thanh trùng : Nước nóng được làm nóng tới 90- 950 C bằng hơi nóng. Nước được chứa trong bồn và được bơm phun bằng máy bơm ly tâm. Quá trình được kiểm soát bằng hệ thống điều khiển. 2. Tiền làm mát. Nước nóng tầm 60 0C được phun vào sản phẩm sau bước 1, nhằm tránh làm rạn nứt thủy tinh do sự thay đổi nhiệt độ quá nhanh. Quá trình có thể điều khiển bằng tay. 3. Làm mát: Sản phẩm sau bước hai được làm mát bằng nước lạnh. - Thiết bị đo lường: - Cảm biếnđóng mởđiện từ: được dùng để ngắt mở van hơi vào khoang nước nóng theo nhiệt độ đặt trước - Đồng hồđo nhiệt độ: Đo nhiệt độ của đường nước nóng và nước ấm vào các khoang thanh trùng. - Đồng hồ đo áp suất: Đo áp suất của đường nước nóng và nước ấm vào các khoang thanh trùng. 8. Hệ thống CIP: Là hệ thông vệ sinh tây rửa cho cac thiêt bị mà không cân thao lăp thiêt bi. ́ ̉ ́ ́ ̀ ́ ́ ́ ̣ Ngoai ra hệ thông con có thể thanh tiêt trung cho cac thiêt bị khac nhờ viêc sử ̀ ́ ̀ ̣ ̀ ́ ́ ́ ̣ ̣ dung hoa chât. ́ ́ - Câu tao: hệ thông CIP (Clean in place) có câu tao gôm 3 thung chứa dung ́ ̣ ́ ́ ̣ ̀ ̀ dich: axit, kiêm và nước. Cac thung nay đêu có hệ thông ông dân nôi với may ̣ ̀ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ́ ̃ ́ ́ bơm để có thể vân chuyên 3 loai dung dich trên vao cung 1 đường ông tới cac ̣ ̉ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ ́ thiêt bị khac. Cung với hệ thông gia nhiệt cho dung dịch làm sạch và đâu phun ́ ́ ̀ ́ ̀ ̣ dung dich trong cac thiêt bi. ́ ́ ̣ - Nguyên tăc hoat đông: tuy theo hệ thông CIP, yêu câu và loai thiêt bị mà hệ ́ ̣ ̣ ̀ ́ ̀ ̣ ́ thông CIP được vân hanh khac nhau. Tuy nhiên nguyên lý chung la: khi cân vệ ́ ̣ ̀ ́ ̀ ̀ sinh cho môt thiêt bị nao đo, trước hêt, hệ thông bơm nước nóng vao để rửa sơ ̣ ́ ̀ ́ ́ ́ ̀ bộ cho thiêt bi. Sau đó hệ thông CIP sẽ lân lượt cho chay cac may bơm để ́ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ́ chuyên dung dich kiêm vao đường ông đên thiêt bị cân lam sach trong khoang ̉ ̣ ̀ ̀ ́ ́ ́ ̀ ̀ ̣ ̉ 30’. Sau đó hệ thông sẽ chuyên sang bơm nước vao để trang rửa lượng kiêm, ́ ̉ ̀ ́ ̀ tiêp theo là bơm dung dich axit vao để tay rửa, thanh trung và trung boa bớt ́ ̣ ̀ ̉ ̀ ̀ lượng kiêm dư. Cuôi cung là trang rửa nhiêu lân băng nước sach, ban đâu là ̀ ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̀ ̣ ̀
nước nong sau đó là nước lanh. Ngoai trừ nước, cac dung dich tây rửa đêu ́ ̣ ̣ ́ ̣ ̉ ̀ được hôi lưu để sử dung lai. ̀ ̣ ̣ Hệ thông CIP được dung để vệ sinh cho cac thiêt bị không thể thao ra để vệ ́ ̀ ́ ́ ́ sinh hoăc thao lăp phức tap, cac thiêt bị nhiêu đường ông, nhiêu tâm, ban như ̣ ́ ́ ̣ ́ ́ ̀ ́ ́ ̉ thiêt bị thanh trung bản mỏng. ́ ̀ Do các dung dịch tẩy rửa đều được đun nóng trước khi đưa đến các thiết bị cần làm sạch nên hệ thống có một bộ cảm biến nhiệt độ có chức năng điều khiển độ mở của van cấp hơi gia nhiệt. Bộ cảm biến chuyển tín hiệu điện sang áp suất để điều chỉnh áp suất của van màng, thay đổi độ mở van. II. Khảo sát các phần tử đo: 1.1. Bộ điều khiển tự động 1.1.1. Bộ điều khiển nhiệt độ Bộ điều khiển lập trình PLC gồm một mạch điện tử có đầu ra (output) cho ra tín hiệu tuân theo một hàm quy luật nào đó cho trước đối với đầu vào (input). Đầu ra là tín hiệu điện với cường độ dòng điện từ 4 – 20 mA. Bộ điều khiển PLC có thể thay đổi hàm quy luật, khác với bộ điều khiển PID chỉ cố định một hàm.
Sơ đồ khối bộ điều khiển lập trình: Một bộ điều khiển PLC có thể được chế tạo theo các cách: - Cấu hình cứng: các bộ phận cấu thành được làm liền 1 khối; nhỏ gọn, giá thành thấp nhưng không có khả năng mở rộng. - Cấu hình cứng (có khả năng mở rộng hạn chế): có thể thêm được một số modul tùy theo CPU. - Cấu hình modul: các bộ phận cấu thành được chế tạo riêng biệt thành các modul; một hệ thống được lắp ghép từ các modul trên nên có khả năng mở rộng cao nhưng kéo theo giá thành cao và phức tạp. Cơ bản của một bộ điều khiển cần: Bộ cấp nguồn; CPU; bộ ghép nối,tích hợp. Sơ đồ mạch điện:
Trên sơ đồ mạch: chân 6;7;8 là chân nối với nhiệt điện trở Pt100 với chân số 7 là đường riêng (+) còn chân số 6 và 8 là đường chung có thể đổi chỗ cho nhau được. Còn nếu sử dụng cặp nhiệt thì chỉ đấu vào hai chân số 7 (+) và số 6 (-). 1.1.2. Rở le đóng ngắt mạch điện Rơ le có tác dụng đóng ngắt mạch điện chính cấp điện cho thiết bị, tác động mạnh hơn, rộng hơn để đảm bảo cho rơ le của bộ điều khiển không bị ảnh hưởng do nguồn điện có cường độ lớn. Sơ đồ đấu nối của rơ le: 1.1.3. Mạch điều khiển nhiệt độ
Được thiết lập từ bộ điều khiển PLC và rơ le đóng ngắt mạch để điều khiển thiết bị đun nóng duy trì nhiệt độ của nước ở giá trị nhiệt độ đặt (80oC) Sơ đồ mạch điện: 1.2. Bộ truyền xa Với các cảm biến nhiệt độ nhiều khi cần sử dụng bộ truyền xa để truyền tín hiệu về bộ điều khiển hay hiển thị nằm ở xa so với cảm biến. Mỗi bộ truyền xa thích hợp cho một vài loại cảm biến cụ thể. Ví dụ về bộ truyền xa tìm hiểu trong thí nghiệm: Bộ truyền xa dành cho cảm biến nhiệt điện trở Pt100 với dải giá trị nhiệt độ đo: 0oC – 200oC; cường độ dòng tín hiệu ra: 4 – 20mA. Với sơ đồ đấu nối có 2 cách đấu nối để đo hiệu nhiệt độ hoặc đo nhiệt độ của đối tượng: Sơ đồ phía trên là sơ đồ dành cho đấu nối đo hiệu nhiệt độ, giữa 2 đối tượng được gắn cảm biến nhiệt độ và phía dưới là sơ đồ dành cho đo nhiệt độ của một đối tượng. 2. Thí nghiệm 2.1. Nội dung thí nghiệm - Tìm hiểu lại cấu tạo các loại cảm biến và dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất.
- Tiến hành khảo sát đo nhiệt độ của nước bằng các loại cảm biến nhiệt điện trở Pt100 và các dụng cụ: nhiệt kế thủy ngân. Nước được đun nóng bằng ấm điện thông qua nguồn điện được điều khiển bởi bộ điều khiển PLC sử dụng cảm biến điện trở Pt100. Đặt nhiệt độ cho bộ điều khiển là 80oC. Bắt đầu đun nước từ khi còn lạnh. Đọc và ghi lại nhiệt độ hiển thị trên mỗi dụng cụ đo sau mỗi 10 giây cho đến khi mạch điều khiển tự động ngắt điện lần 2. 2.2. Kết quả Sau khi ghi lại các giá trị nhiệt độ, ta vẽ đồ thị hiển thị nhiệt độ của các dụng cụ để so sánh: Trên đồ thị có 3 điểm cần chú ý là: - Lần đo thứ 58 và 82 mạch tự động ngắt khi đạt đến nhiệt độ đặt (80oC) - Lần đo thứ 77 mạch tự đống đóng điện, đun nóng nước lại do nước nguội 2.3. Nhận xét Từ đồ thị nếu lấy nhiệt điện trở Pt100 làm chuẩn thì: - Nhiệt kế giãn nở nhiệt đo được các giá trị gần kề với giá trị đúng của nước do khoảng chia thang đo dụng cụ lớn (5oC) và cấp chính xác lớn (2,5). - Nhiệt kế thủy ngân hiển thị giá trị nhiệt độ thấp hơn giá trị đúng trong giai đoạn bắt đầu đun nóng do vỏ bảo vệ nhiệt kế truyền nhiệt kém. - Nhiệt kế điện tử đo được các giá trị không đều do trong quá trình đo tay người giữ ở vị trí không ổng định. Nhiệt kế nhạy nên đo được giá trị nhiệt đọ ở gần đế gia nhiệt của ấm đun nên nhiệt độ tăng cao ở những lúc mạch điện đóng. Trên đồ thị thấy được khoảng nhiệt độ làm việc của nhiệt điện trở Pt100 theo giá trị đặt 80oC là khoảng 79,5oC – 81,5oC các giá trị sau có phần vượt qua khoảng giá trị làm việc là do quán tính nhiệt của thiết bị đun nóng và nước. Thiết bị đo áp suất: 1. Bộ đo áp suất có truyền xa: Đây là thiết bị dùng để đo áp suất có thiết bị cảm biến truyền xa. Nhãn hiệu: Px 61-3030 Giới hạn đo: -30’’Hg - +30 psi (-1,013 – 2,067 bar) Tín hiệu ra: 4 – 20 mA Nguồn cung cấp: 24V( DC) Công thức tính áp suất theo điện áp (và ngược lại) áp dụng trong trường hợp thiếu các thiết bị hiển thị 1 trong 2 giá trị cần đo: i = 4 + (P + 1,013) x 5,195 (mA) P = -1,013 + (i-4) x 0,1925 (bar)
Trong đó: i: cường độ dòng điện đo được (mA) P: áp suất đo được (bar) 2. Thiết bị đo áp suất tại chỗ: Đây là lại áp kế lò xo đàn hồi a, Chân không kế: Đơn vị đo: Kgf/cm2 Giới hạn đo: -1 – 0 (Kgf/cm2) Cấp chính xác dụng cụ (N): N= 2,5 Vậy sai số lớn nhất: ΔXmax= (N x A)/100 = (2,5 x 1)/100 = 0,025 (A: là giới hạn điều chỉnh thang đo (ở đây là 1 Kgf/cm2)) Giả sử kim đồng hồ đo chỉ: -0,6 Kgf/cm2 Khi đó giá trị thực tế sẽ là: (-0,6 – 0,025) ≤ Pthực tế ≤ (-0,6 + 0,025) -0,625 ≤ Pthực tế ≤ -0,575 (Kgf/cm2) b, Áp kế loại lớn: Đơn vị đo: Kgf/cm2 Giới hạn đo: 0 – 25 (Kgf/cm2) (A= 25 Kgf/cm2) Cấp chính xác dụng cụ: N= 1,5 Sai số lớn nhất: ΔXmax= (N x A)/100 = (1,5 x 25)/100 = 0,375 Giả sử kim đồng hồ chỉ: 10 Kgf/cm2 Khi đó giá trị thực tế sẽ là: 9,675 ≤ Pthực tế ≤ 10,375 (Kgf/cm2) III. Kết luận: Thông qua đợt thí nghiệm của môn “ Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong CNSH-CNTP” , chúng em đã hiểu hơn về các dụng cụ đo cũng như cách thức hoạt động của chúng trong các thiết bị cụ thể. Do còn nhiều thiếu sót nên em mong được sự ch ỉ bảo của th ầy, đ ể t ừ đó có thể hoàn thiện hơn kiến thức.