Способ измерения количества молока в потоке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к животноводству, в частности к измерению количества молока на доильных установках молокоприемных пунктов молокоперерабатывающих заводов. Способ включает предварительные измерения и ввод в блок управления постоянных значений времени открытия t_oткр и закрытия t_закр клапана-отсекателя, среднего значения потока молока Q_cp при переходном процессе в период закрытия клапана-отсекателя t_закр при завершении процесса опорожнения и величины измерительной камеры V₀, причем количество молока, прошедшего за один цикл, определяется в формуле: где V - объем молока, проходящий за одно включение молочного насоса, л. Устройство для осуществления способа содержит измерительную камеру с входным патрубком, в нижней части которой расположены выходной патрубок с электромагнитным клапаном-отсекателем, который связан с молочным насосом, датчики верхнего и нижнего уровней, размещенные в измерительной камере, микропроцессорный блок управления с блоком цифровой индикации. В результате применения электромагнитного клапана-отсекателя исключаются перетечки молока при остановке молочного насоса, происходит четкое разделение процессов заполнения и опорожнения измерительной емкости устройства, повышается точность измерения количества молока. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к измерению количества молока, может быть использовано на молокоприемных пунктах и молокоперерабатывающих заводах при приемке молока.

Известны различные способы и устройства для измерения количества молока (а.с. СССР 1277444, MKИ⁷ A 01 J 7/00, 1984 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ группового учета молока на доильных установках, включающий циклическую подачу молока в измерительную камеру, выработку сигнала в момент достижения поверхностью молока верхнего уровня и включение этим сигналом молочного насоса и выведение последним молока из измерительной камеры, выработку сигнала в момент достижения поверхностью молока нижнего уровня и отключение этим сигналом молочного насоса, регистрацию времени работы и пауз молочного насоса, времени срабатывания и отключения молочного насоса, времени достижения номинального числа оборотов молочным насосом и времени остановки последнего с последующим вычислением выведенного объема молока и суммирование этих объемов за время доения, а также устройство для реализации данного способа, содержащее измерительную камеру с входными и выходными патрубками, молочный насос на одном валу с электродвигателем, блок запуска электродвигателя, датчики верхнего и нижнего уровней молока, вычислительный блок с блоком индикации (а.с. СССР 1717022, А 01 J 7/00).

Недостатками прототипа являются существенные погрешности измерения, так как после отключения молочного насоса молоко некоторое время продолжает протекать по выходному патрубку вследствие инерционности потока.

Задачей изобретения является повышение точности измерения количества молока при непрерывном потоке поступающего молока.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается точность измерения молока в непрерывном потоке путем четкого разделения процессов заполнения и опорожнения измерительной емкости, а также исключения перетечек молока.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе измерения количества молока в потоке, включающем подачу молока в измерительную камеру, выработку сигнала в момент достижения поверхностью молока заданного верхнего уровня для включения молочного насоса, опорожнение последним измерительной камеры, выработку в момент достижения поверхностью молока заданного нижнего уровня сигнала для выключения молочного насоса, измерение времени заполнения до момента достижения верхнего уровня и времени опорожнения до момента достижения нижнего уровня с последующим вычислением прокачанного объема молока за одно включение молочного насоса, суммирование этих объемов за все время измерения и индикацию итоговой величины, в момент достижения поверхностью молока верхнего уровня вырабатывают сигнал для открытия клапана-отсекателя, установленного на выходном патрубке перед молочным насосом и в момент достижения поверхностью молока нижнего уровня вырабатывают сигнал для закрытия клапана-отсекателя, а также при вычислении объема молока, прошедшего за одно включение молочного насоса, учитывают постоянные значения времени открытия и закрытия клапана-отсекателя и величину среднего значения потока молока в выходном патрубке при переходном процессе за время закрытия клапана-отсекателя при завершении процесса опорожнения, одновременно определяют объем молока, перекачанного молочным насосом за одно его включение, при непрерывном поступлении молока в измерительную камеру из соотношения: где V - объем молока, проходящий за одно включение молочного насоса, л; V₀ - вместимость измерительной камеры, л; t_оп - продолжительность опорожнения измерительной камеры, с; t_зап - продолжительность заполнения измерительной камеры, с; t_откр - время открытия клапана-отсекателя, с; t_закр - время закрытия клапана-отсекателя, с;
Q_cp - среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе в период закрытия клапана-отсекателя t_закр при завершении процесса опорожнения, л/с, затем в конце приемки определяют общее количество молока путем суммирования этих объемов.

Причем среднее значение потока молока Q_cp в выходном патрубке при переходном процессе за время закрытия клапана-отсекателя t_закр, при завершении процесса опорожнения определяют как среднее значение функции Q(t) (см. фиг. 3. ), характеризующей изменение потока молока во времени в выходном патрубке с момента получения сигнала на закрытие клапана-отсекателя до его полного закрытия, т.е. за период _закр:

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предложено устройство для осуществления способа измерения количества молока в потоке при приемке на молокоприемных пунктах и молокозаводах, содержащее измерительную камеру с входным патрубком, в нижней части которой расположен выходной патрубок, который связан с молочным насосом, датчики верхнего и нижнего уровней, размещенные в измерительной камере, блок задания, микропроцессорный блок управления с блоком цифровой индикации, при этом датчики верхнего и нижнего уровней присоединены соответственно к первому и второму входам блока управления, а второй выход соединен с блоком цифровой индикации. Причем устройство снабжено электромагнитным клапаном-отсекателем, установленным на выходном патрубке перед молочным насосом, причем первый выход блока управления связан с входом блока запуска, управляющего работой молочного насоса и клапана-отсекателя, а также блоком задания времени открытия и закрытия клапана-отсекателя и среднего значения потока при переходном процессе, выходы которого соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами блока управления, и блоком задания величины объема измерительной камеры, а выход блока задания величины измерительной камеры соединен с шестым входом блока управления.

В результате применения клапана-отсекателя исключаются перетечки молока при остановке молочного насоса, происходит четкое разделение процессов заполнения и опорожнения измерительной емкости устройства.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 схематически изображено устройство для измерения количества молока. На фиг.2 - блок-схема алгоритма работы микропроцессорного блока управления. На фиг.3 изображен график определения среднего значения потока молока в выходном патрубке Q_cp при переходном процессе (когда поток молока меняется от начального значения О_вых до нуля) за время закрытия клапана-отсекателя t_закр при завершении процесса опорожнения.

Устройство для осуществления способа измерения количества молока содержит входной патрубок 1, измерительную емкость 2, выходной патрубок 3, молочный насос откачки 4 и нормально закрытый электромагнитный клапан-отсекатель 5, установленный между емкостью 2 и насосом 4. В измерительной камере расположены датчики верхнего 6 и нижнего уровня 7, подключенные соответственно к первому и второму входам микропроцессорного блока управления 8. К третьему входу блока управления 8 подключен выход блока 9 задания времени открытия клапана-отсекателя 5 t_откр, к четвертому входу - выход блока 9 задания времени закрытия клапана-отсекателя 5 t_закр, а к пятому входу - выход блока 9 задания среднего значения потока Q_cp при переходном процессе (когда поток молока меняется от начального значения Q_вых до нуля). Шестой вход блока управления 8 соединен с выходом блока 10 задания вместимости измерительной камеры 2 ₀. Первый выход блока управления 8 соединен с входом блока запуска 11, управляющего работой клапана-отсекателя 5 и молочного насоса 4. Второй выход блока управления 8 соединен с блоком цифровой индикации 12 для отображения измеренного объема молока.

Способ измерения количества молока в потоке осуществляют следующим образом.

Предварительно в блок управления 8 вводят постоянные значения времени открытия t_откр и закрытия t_закр клапана-отсекателя 5, среднего значения потока молока Q_cp в выходном патрубке 3 при переходном процессе за время закрытия клапана-отсекателя 5 t_закр при завершении процесса опорожнения и величины измерительной камеры 2 V₀.

При непрерывной подаче молока происходит заполнение измерительной камеры 2. Микропроцессорный блок управления 8 начинает отсчет времени заполнения измерительной камеры 2 t_зап, с момента срабатывания датчика нижнего уровня 7 до срабатывания датчика верхнего уровня 6. После срабатывания датчика верхнего уровня 6 включают молочный насос 4 и одновременно открывают клапан-отсекатель 5, и начинают отсчет времени опорожнения измерительной камеры 2 t_оп. Молочный насос 4 через выходной патрубок 3 и открытый клапан-отсекатель 5 производит опорожнение измерительной камеры 2. После срабатывания датчика нижнего уровня 7 заканчивают отсчет времени t_оп, и вырабатывают сигнал в блоке запуска 11, закрывают клалан-отсекатель 5 и отключают молочный насос 4. Одновременно определяют объем молока, перекачанный за одно включение молочного насоса 4, при непрерывном поступлении молока в измерительную камеру из соотношения:

где V - объем молока, проходящий за одно включение молочного насоса, л;
V₀ - вместимость измерительной камеры, л;
t_оп - продолжительность опорожнения измерительной камеры, с;
t_зап - продолжительность заполнения измерительной камеры, с;
t_откр - время открытия клапана-отсекателя, с;
t_закр - время закрытия клапана-отсекателя, с;
Q_cp - среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе в период t_закр при завершении процесса опорожнения, л/с.

Затем выводят на блок индикации 12 сообщение об измеренном объеме молока. В следующем цикле "заполнение-опорожнение" весь процесс измерения количества молока повторяют. По окончании приемки молока блоком индикации 12 выводится сообщение о суммарном зарегистрированном объеме молока.

Устройство для реализации данного способа работает следующим образом.

Для каждого устройства определяют и проводят задание объема измерительной камеры 2 V₀, времени открытия t_откр и закрытия t_закр клапана-отсекателя 5 и среднего значения потока молока Q_cp в выходном патрубке 3 при переходном процессе в период t_закр при завершении процесса опорожнения. Перед началом приемки, согласно алгоритму управления, задается значение зарегистрированного количества молока V=0 л. При приемке молоко непрерывным потоком начинает поступать через входной патрубок 1 в измерительную камеру 2 и начинает накапливаться в ней. При поступлении сигнала о срабатывании датчика нижнего уровня 7 на первом входе блока управления 8 начинается отсчет времени заполнения емкости t_зап до срабатывания датчика верхнего уровня 6. При получении сигнала срабатывания датчика верхнего уровня 6 блок управления 8 дает сигнал по первому выходу на вход блока запуска 11 для открытия клапана-отсекателя 5 и на включение молочного насоса откачки 4. Обязательным условием работы устройства является то, что насос 4 должен иметь большую производительность чем поток молока на входе, то есть должно выполняться условие Q_вых>Q_вх. При этом уровень молока в измерительной камере 2 устройства начинает понижаться. Одновременно с этим начинается отсчет времени опорожнения t_оп с момента отключения датчика верхнего уровня 6 до срабатывания датчика нижнего уровня 7. При срабатывании датчика нижнего уровня 7 блок управления 8 подает сигнал блоку 11 на закрытие клапана-отсекателя 5 и на отключение молочного насоса 4. После этого в блоке управления 8 вычисляется объем молока, перекачанного молочным насосом за один цикл, из соотношения:

где V - объем молока, проходящий за одно включение молочного наcoca, л;
V₀ - вместимость измерительной камеры, л;
t_оп - продолжительность опорожнения измерительной камеры, с;
t_зап - продолжительность заполнения измерительной камеры, с;
t_откр - время открытия клапана-отсекателя, с;
t_закр - время закрытия клапана-отсекателя, с;
Q_cp - среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе в период t_закр при завершении процесса опорожнения, л/с.

Причем значения времени открытия t_откр и времени закрытия клапана-отсекателя t_закр, объема измерительной камеры V₀ и среднего значения потока молока при переходном процессе Q_cp определяются экспериментально, и являются постоянными величинами для каждого образца данного устройства.

Суммарный зарегистрированный объем молока определяют по формуле:
П_кi=П_нi+V_i,
где П_кi - зарегистрированный суммарный объем молока после i-го цикла регистрации, л;
П_нi - зарегистрированный суммарный объем молока до i-го цикла регистрации, л;
V_i - объем молока, перекачанного за i-ый цикл.

Блок управления 8 выводит со второго выхода информацию о суммарном объеме перекачанного молока П_кi на блок цифровой индикации 12. Одновременно начинается обработка следующего цикла измерений с отсчета времени заполнения измерительной камеры 2 t_зап. По окончании приемки молока блоком 12 индикации отображается информация о всем объеме молока, перекачанном молочным насосом 4.

Конкретный пример выполнения способа измерения количества молока в потоке.

Измеряют объем измерительной камеры (V₀=10 л), из технической характеристики электромагнитного клапана-отсекателя находят продолжительность его открытия (t_откр=0,3 с) и закрытия t_закр=0,5 с), определяют среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе в период t_закр при завершении процесса опорожнения (Q_cp=4 л/с). Регистрируют продолжительность заполнения (t_зап= 9 с) и опорожнения (t_оп=5 с) измерительной камеры. Объем молока, прокачанный за одно включение молочного насоса, определяют по формулам:
а) без учета влияния величин t_откр, t_закр, Q_cp:

б) по формуле, предложенной в способе:

Ошибка измерения составляет:
т

Формула изобретения

1. Способ измерения количества молока в потоке, включающий подачу молока в измерительную камеру, выработку сигнала в момент достижения поверхностью молока заданного верхнего уровня для включения молочного насоса, опорожнение последним измерительной камеры, выработку в момент достижения поверхностью молока заданного нижнего уровня сигнала для выключения молочного насоса, измерение времени заполнения до момента достижения верхнего уровня и времени опорожнения до момента достижения нижнего уровня с последующим вычислением прокачанного объема молока за одно включение молочного насоса, суммирование этих объемов за все время измерения и индикацию итоговой величины, отличающийся тем, что в момент достижения поверхностью молока верхнего уровня вырабатывают сигнал для открытия клапана-отсекателя, установленного на выходном патрубке перед молочным насосом, и в момент достижения поверхностью молока нижнего уровня вырабатывают сигнал для закрытия клапана-отсекателя, а также при вычислении объема молока, прошедшего за одно включение молочного насоса, учитывают постоянные значения времени открытия и закрытия клапана-отсекателя и величину среднего значения потока молока в выходном патрубке при переходном процессе за время закрытия клапана-отсекателя при завершении процесса опорожнения, одновременно определяют объем молока, перекачанного молочным насосом за одно его включение при непрерывном поступлении молока в измерительную камеру из соотношения

где V- объем молока, проходящий за одно включение молочного насоса, л;
V₀ - вместимость измерительной камеры, л;
t_оп - продолжительность опорожнения измерительной камеры, с;
t_зап - продолжительность заполнения измерительной камеры, с;
t_oткp - время открытия клапана-отсекателя, с;
t_закр - время закрытия клапана-отсекателя, с;
Q_cp - среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе в период закрытия клапана-отсекателя t_закр при завершении процесса опорожнения, л/с,
затем в конце приемки определяют общее количество молока путем суммирования этих объемов, причем среднее значение потока молока в выходном патрубке при переходном процессе за время закрытия клапана-отсекателя при завершении процесса опорожнения определяют как среднее значение некоторой функции Q(t), характеризующей изменение потока молока во времени в выходном патрубке с момента получения сигнала на закрытие клапана-отсекателя до его полного закрытия, т.е. за период t_закр

2. Устройство для измерения количества молока в потоке, содержащее измерительную камеру с входным патрубком, в нижней части которой расположен выходной патрубок, который связан с молочным насосом, датчики верхнего и нижнего уровней, размещенные в измерительной камере, микропроцессорный блок управления с блоком цифровой индикации, при этом датчики верхнего и нижнего уровней присоединены соответственно к первому и второму входам блока управления, а второй выход соединен с блоком цифровой индикации, отличающееся тем, что устройство снабжено электромагнитным клапаном-отсекателем, установленным на выходном патрубке перед молочным насосом, причем первый выход блока управления связан с входом блока запуска, управляющего работой молочного насоса и клапана-отсекателя, а также блоком задания времени открытия и закрытия клапана-отсекателя и среднего значения потока при переходном процессе, выходы которого соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами блока управления, и блоком задания величины объема измерительной камеры, а выход блока задания величины измерительной камеры соединен с шестым входом блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3