Операции рафинации жиров осуществляются в изменяющихся условиях температуры, давления, массы, скорости, уровня и т. д. Точное соблюдение заданных параметров обеспечивает наилучшие результаты работы: повышение выходов готовой продукции, улучшение ее качества, увеличение производительности оборудования, уменьшение энергетических затрат. Следовательно, необходимо постоянно контролировать параметры, при которых проводятся производственные процессы. Для контроля за ходом технологических процессов оборудование снабжается необходимым комплектом контрольно-измерительных приборов. Приборы контроля и управления постоянно модернизируются и совершенствуются, показания их становятся более точными, а регулирование - более оперативным и т. д.
Ниже приводится описание принципа работы некоторых приборов контроля и регулирования, которые часто применяют в рафинационных цехах.
Термометры. Температура измеряется термометрами, принцип действия которых основан на свойстве тел увеличиваться в объеме - расширяться при нагревании.
Стеклянный термометр представляет собой очень тонкую стеклянную трубку, заканчивающуюся внизу небольшим баллончиком. Трубка и баллончик заполнены чаще всего ртутью или спиртом. Запаянная трубка находится в защитном футляре - стеклянном и металлическом - и прикреплена к отградуированной реечке (шкале) с делениями, указывающими температуру. Термометр (баллон) опускают в среду, температуру которой измеряют. Жидкость в термометре нагревается, расширяется, поднимается по тонкой трубке вверх и на шкале отмечается температура.
Манометрический термометр представляет собой термобаллон (опускаемый в среду, температура которой измеряется) с соединительной очень тонкой диаметром 0,2-0,5 мм (капиллярной) трубкой. Трубка соединяет баллон с пружиной. При повышении температуры газ или жидкость, которыми заполнены баллон и капиллярная трубка, нагреваются, давление их повышается и через трубку передается пружине. Она начинает раскручиваться и перемещает рычаг, который ведет за собой стрелку. Отклоняясь под влиянием давления стрелка перемещается вдоль градуированной на градусы шкалы и показывает температуру среды.
На конце стрелки можно поместить самопишущее перо, которое записывает на разлинованной диаграмме показания термометра. Бумажная диаграмма насаживается на диск, соединенный с часовым механизмом. Благодаря этому можно определить температуру, которая была в аппарате в любое время суток. Такой термометр называется регистрирующим.
Регулятор температуры. Один из типов регулятора температуры прямого действия, применяемый в рафинационных цехах, состоит из термобаллона, который опускается в рабочую среду, капиллярной трубки, соединяющей баллон с регулирующей системой, и клапана.
При нагревании жидкости или газа, заполняющих баллон, объем их увеличивается. Так как они находятся в замкнутой системе, поэтому увеличение объема сопровождается повышением давления в баллоне, капиллярной трубке и в верхней части регулирующей системы. Когда это давление превысит уровень, заданный программой, то находящийся внутри регулирующей системы сильфон (пружинящий механизм) сожмется. Он начнет толкать вниз шток с находящимися на нем золотниками. Золотники перекроют частично или полностью проход пара через клапан к нагревающим элементам. Вследствие этого температура в рабочей среде и соответственно в баллоне снизится, давление, создаваемое в регулирующей системе уменьшится и тогда под действием пружины шток и золотники поднимутся вверх и откроют нормальный проход пара через клапан. Поступление пара увеличится, и соответственно повысится температура.
Манометры и вакуумметры. Давление измеряют манометрами, разрежение - вакуумметрами.
Трубчатый манометр служит для измерения в закрытом аппарате давления выше атмосферного. В корпусе манометра, обычно цилиндрической формы и закрытого с лицевой стороны смотровым стеклом, помещена запаянная с одного конца изогнутая трубка-пружина. Открытый конец трубки соединен с сосудом, в котором измеряется давление, при помощи патрубка. Давление вещества, находящегося в сосуде, передается на трубку через ее открытый конец. Под влиянием давления трубка - пружина стремится выпрямиться, притом тем в большей мере, чем выше давление.
Запаянный конец трубки-пружины через ползунок, поводок и шибер передает давление на зубчатый сектор, соединенный с указывающей стрелкой. Отклоняясь под влиянием давления, стрелка показывает на градуированной шкале величину отклонения. Каждое отклонение соответствует определенному давлению.
Если на конце указывающей стрелки манометра поместить самопишущее перо, то оно будет записывать на разлинованной бумажной диаграмме- давление, зарегистрированное манометром. Бумажная диаграмма в свою очередь помещается на вращающийся диск или барабан, которые соединяются с часовым механизмом. Благодаря такому устройству на диаграмме записывается линия, которая регистрирует давление в сосуде круглые сутки. Такой манометр называют регистрирующим.
Трубчатый вакуумметр служит для измерения разрежения в замкнутом пространстве. Он показывает давление ниже атмосферного. Его устройство и принцип действия такие же, как и манометров этого типа. Градуированная шкала вакуумметра обычно показывает величину разрежения (в мм. рт. ст.).
Ртутный вакуумметр применяют для измерения давления в аппаратах с очень глубоким разрежением.
Вакуумметр представляет собой тонкую двухколенную стеклянную трубку, заполненную ртутью и закрепленную на деревянном штативе с градуированной шкалой. Один конец трубки запаян, а второй открыт. Открытый конец соединяется гибкой трубкой с сосудом, в котором измеряется давление. Остаточное давление, имеющееся в аппарате, через открытый конец трубки передается на ртуть. В результате она вытесняется из левой части трубки в правую. Разность уровней ртути в правой и левой трубках и выражает остаточное давление в аппарате (в мм рт. ст.).
Регуляторы уровня. Для автоматического регулирования уровня жидкости в различных баках используют регуляторы прямого действия и дистанционные.
Поплавковый регулятор уровня прямого действия простейшего типа устроен следующим образом. В резервуаре, в который по трубе непрерывно поступает, а по трубе отводится жидкость, постоянный уровень на определенной отметке поддерживается поплавковым регулятором. Если уровень жидкости снижается, то поплавок начинает опускаться и через коромысло и тягу 6 поднимает шток и таким образом увеличивает проход жидкости через вентиль. Как только поплавок дойдет до своего нормального уровня, шток также займет расчетное положение; поступление и расход жидкости будут уравновешены.
Пневматический регулятор уровня по принципу действия основан на том, что давление столба жидкости в резервуаре уравновешивается давлением сжатого воздуха, подаваемого в регулятор от специального компрессора. Датчик регулятора уровня пневматического действия состоит из измерительного узла, соединенного с резервуаром, в котором регулируется уровень жидкости, и пневматического реле, соединенного с пневматическим вентилем на трубопроводе, по которому жидкость подается в резервуар, и с воздушным компрессором.
Столб жидкости, находящийся в резервуаре, оказывает давление на мембрану; оно тем больше, чем выше уровень жидкости. Когда уровень жидкости в резервуаре соответствует заданному, давление, передаваемое мембраной на коромысло, уравновешивается давлением, создаваемым сильфоном (пружинящим механизмом). При повышении уровня жидкости в резервуаре и, следовательно, давления, оказываемого на мембрану, последняя выгибается книзу, оказывает более сильное давление на коромысло, которое при этом начинает вращаться вокруг опоры по часовой стрелке.
Заслонка приближается к соплу и частично перекрывает выход из него воздуха. В результате этого давление в пневматическом реле повышается, подвижная диафрагма смещается влево, клапан перекрывает свободный выход воздуха через канал и увеличивает подачу воздуха в линию дистанционной передачи к пневматическому вентилю подачи жидкости, который сокращает поступление материала в резервуар.
Одновременно воздух поступает в сильфон, который с повышением давления начинает вращать коромысло против часовой стрелки. Так продолжается до тех пор, пока усилие вращения диафрагмы по часовой стрелке и сильфона - против часовой стрелки - не уравновесят друг друга. Это произойдет в момент, когда уровень жидкости будет соответствовать заданному. Датчики пневматических регуляторов уровня обычно монтируются на боковой поверхности резервуара.
Расходомеры. Их применяют для учета расхода вещества - масла, раствора щелочи, воды и т. д. при внутрицеховых перемещениях. Поплавковый расходомер, или ротаметр, показывает расход материала в зависимости от перемещения поплавка, помещенного в поток. Его рабочая часть состоит из корпуса, соединенного с трубопроводам, по которому проходит материал.
В корпусе находится конический поплавок, перемещающийся внутри кольцевой выточки диафрагмы. Когда количество проходящей жидкости увеличивается, тогда поплавок поднимается кверху и поднимает вместе с собой шток. От штока отходит датчик, который передает сигнал на вторичный прибор, преобразующий положение поплавка в показатели, характеризующие количество материала, проходящего по трубопроводу.
Регулирующий клапан. При помощи клапанов этой системы регулируют давление, а также количество проходящего по трубопроводу пара, воды или другого материала. Один из таких клапанов - пневматический, мембранный, он состоит из корпуса, нижней и верхней фасонной крышек.
В корпусе запрессовано два седла, перекрываемых двумя золотниками, сидящими на штоке. Шток может перемещаться вверх и вниз. Верхняя крышка имеет сальниковое устройство, заполненное набивкой, которое обеспечивает герметичность клапана при перемещении штока. Масленка подает смазку в сальниковое устройство. На верхнюю крышку насажен фигурный бугель, а на нем в свою очередь установлены две чашки - нижняя и верхняя. Между фланцами этих чашек зажата резиновая мембрана, которая опирается на тарелку. Тарелка жестко соединена со вторым штоком и через соединительную гайку - с первым штоком.
Внутри бугеля помещена регулирующая пружина, опирающаяся своим нижним концом на опорное кольцо, а верхним - на тарелку. Предварительное натяжение пружины для приведения ее в рабочее состояние производится с помощью находящейся в верхней части бугеля втулки.
Работает регулятор под влиянием изменения давления воздуха, поступающего в клапан через патрубок. Если давление воздуха выше заданного по программе, резиновая мембрана изгибается и давит на тарелку и через нее на штоки. Они перемещаются вниз и своими золотниками перекрывают частично или полностью проход через клапан. Когда положение восстановится, т. е. когда давленые снизится до заданного уровня, под действием пружины мембрана, тарелка, штоки и золотники поднимутся кверху и займут нормальное положение, заданное по программе.
Кроме пневматических применяются также электрические регулирующие клапаны и задвижки, у которых подъем и опускание штока с золотниками осуществляются при помощи электродвигателя.
Предохранительный клапан. Назначение этого клапана - предупреждать возможность повышения давления в аппарате или трубопроводе выше расчетного. Его устанавливают на всех аппаратах, работающих под избыточным давлением или под разрежением в тех случаях, когда в них может возникнуть давление.
Действие предохранительных клапанов основано на том, что при превышении расчетного давления клапан открывается и через него из системы отводится пар, газ или жидкость. По принципу действия предохранительные клапаны бывают двух типов - рычажные и пружинные.
Рычажный клапан. В чугунном литом корпусе, закрытом крышкой, расположен золотник, который в нормальном положении плотно сидит в гнезде и закрывает проход через клапан. Золотник штоком упирается в рычаг, на конце которого закреплен груз. Масса этого груза и его положение на рычаге определяют давление, при котором клапан закрыт. Когда давление в системе превысит расчетное, золотник вместе с грузом приподнимается. В освободившийся проход устремляются пар, газ или жидкость, находящиеся в системе. Они выходят из клапана через фланец. Фланцем клапан крепится на аппарате. После того, как излишнее давление сброшено, золотник садится на место, клапан закрывается и система продолжает работать, не превышая допустимое давление.
Пружинный клапан. Предохранительный клапан этого типа состоит из корпуса с присоединительным и выпускным фланцами. Внутри корпуса помещен золотник, соединенный со штоком. На шток опирается диск, являющийся нижней опорой пружины. Верхняя опора пружины может перемещаться с помощью гайки, благодаря чему изменяется степень сжатия пружины. Изменяя Жесткость пружины и степень ее сжатия, регулируют давление, при превышении которого золотник поднимается кверху, открывая проход материала через клапан, благодаря чему сбрасывается излишнее давление.
Предохранительные клапаны должны иметь устройство для проверки исправности их действия путем принудительного открытия клапана. Грузы рычажных предохранительных клапанов должны быть прочно закреплены на рычаге так, чтобы была исключена возможность произвольной передвижки их по длине рычага. Категорически запрещается самовольно дополнять грузы предохранительных клапанов. Рычажной клапан должен быть заключен в кожух, запирающийся на замок, а пружинный опломбирован. В комплекте с предохранительным клапаном должен устанавливаться манометр.