Функциональная схема системы автоматического контроля и сигнализации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Техническая схема объекта

1.1 Принципиальная схема парового котла типа ПК - 41

1.2 Система подачи топлива

1.3 Технологические параметры

2. Анализ выпускаемых измерительных устройств температуры, давления, расход

2.1 Измерительные устройства температуры

2.2 Измерительные устройства давления

2.3 Измерительные устройства расхода

3. Функциональная схема системы автоматического контроля и сигнализации

4. Метрологическое обоснование выбора измерительных систем

4.1 Измерительная система температуры

4.2 Измерительная система давления

5. Расчет первичных преобразователей измерения расход

5.1 Расчет СУ для измерения расхода перегретого пара

5.2 Расчет погрешности измерения расхода перегретого пара

5.3 Расчет СУ для измерения расхода питательной воды

5.4 Расчет погрешности измерения расхода питательной воды

Заключение

Список использованных источников

Приложение

паровой котел сигнализация контроль



Введение

Решение задач автоматизации теплоэнергетических процессов требует умения и навыков разработки современных систем контроля технологических параметров.

Целью данного курсового проекта является приобретение таких навыков.

В рамках проекта произведён анализ выпускаемых измерительных устройств расхода, температуры и давления, выбраны измерительные системы, необходимые для получения и обработки информации о работе котла указанного в индивидуальном задании и произведен метрологическое обоснование данного выбора. Также произведён расчёт первичных преобразователей измерения. В качестве технических средств получения и преобразования измерительной информации и вторичных приборов проекте использованы средства автоматизации Государственной системы вторичных приборов. Количество вторичных приборов, устанавливаемых на щитах, ограничено минимальным набором, обеспечивающим выполнение требуемых функций (измерение, регистрация, сигнализация и т.д.)



1. Технические схемы объекта

1.1 Принципиальная схема парового котла ПК - 41

Паровой котел ПК-41 первый отечественный агрегат СКД (сверхкритического давления), спроектирован для работы на сернистом мазуте и природном газе. Паровой котел построен ПМЗ в 1962 г. Температура уходящих газов х_ух = 144 °С, к.п.д. котла ? =92,2 %.

На рис. 1 и 2 изображены продольный разрез, схема пароводяного тракта.

Рисунок 1 - Продольный разрез парового котла ПК - 41.

Компоновка котла П--образная двухкорпусная симметричная. ЭБТ выполнена выносной и установлена в конвективной шахте после вторичного перегревателя. Топка двухкамерная с пережимом; восемь вихревых газомазутных горелок в каждом корпусе производительностью 4,5 т/ч каждая размещены на фронтовой и задней стенках в один ряд. Над топкой расположены две ступени горизонтального ширмового перегревателя. В конвективной шахте, последовательно по ходу газов установлены КПВД, два пакета КПНД, ЗБТТ и экономайзер.

Пароводяной тракт разделен на четыре самостоятельно регулируемых потока, по два в каждом корпусе. Движение среды по пароводяному тракту следующее. Вода из экономайзера поступает в НРЧ, которая выполнена из одноходовых вертикальных подъемных панелей с необогреваемыми опускными трубами. Панели фронтовой, боковых и задней стенок НРЧ включены последовательно. Из НРЧ среда по дается в ЗБТ, а затем в подъемные одноходовые вертикальные панели СРЧ с необогреваемыми опускными трубами, последовательно расположенные на задней и боковых стёнах топки.

Из боковых экранов среда поступает в ШПIВД, который состоит из двух групп ширм - средних и крайних, вколоченных по ходу пара последовательно.

Рисунок 2 - Схема пароводяного тракта парового котла ПК - 41.

После ШПIВД среда направляется в ВРЧ, со стоящую из потолочного экрана и экранов поворотной камеры, а затем в ППТО, из которого по ступает в фронтовой экран СРЧи далее в ШПIIВД. Последним по ходу среды включен одноступенчатый КПВД, установленный в верхней части конвективной шахты.

Вторичный перегрев пара осуществляется в двух последовательно включенныхпакетах КПНД, расположенных в конвективной шахте после КПВД. Встроенная задвижка и растопочный сепаратор размещены между фронтовым экраном СРЧ и ШПIIВД.

1.2 Система топливоподачи

На рис. 2 представлена технологическая схема подготовки к сжиганию мазута при механическом распыливании.

В порядке подготовки мазута к сжиганию осуществляется ряд процессов, таких как: обезвоживание путем подогрева все- го мазута в баке 1, отстаивания, дренажа и испарения влаги; удаления посторонних твердых включений пропуском мазута через грубые 2, а затем тонкие 5 механические фильтры; подогрев мазута паром в подогревателе 4 для уменьшения вязкости до необходимого уровня; компрессии мазута до требуемого распылом значения.

Обычно применяют двухступенчатую подачу мазута: в пер вой ступени подача, при давлении около 1 МПа, осуществляется насосами низкого давления 3, во второй ступени насосы высокого давления б создают давление 3,5--4,5 МПа, при котором происходит распыл мазута в форсунках. Постоянное давление в мазутопроводе каждого котла поддерживается автоматически регулятором давления "после себя" 7. Измерение расхода мазута на котел производится после регулятора давления.



Рисунок 3 - Схема снабжения парового котла мазутом.

1.3 Технологические параметры

Перечень контролируемых технологических параметров и технологических сред объекта автоматизации, местоположение точек контроля технологических параметров и технических средств автоматизации, функции, выполняемые техническими средствами автоматизации, определяют в соответствии с выпиской из нормативной документации по объему оснащения паровых котлов средствами контроля и сигнализации.

Наличие знака "+" в той или иной графе (табл.1) означает выполнение соответствующей функции измерения, регистрации или вычисления технико-экономических показателей (ТЭП). Наличие знака "v" или знака "^" в графе "Сигнализация" означает выполнение функции сигнализации при достижении технологическим параметром заданного значении выше или ниже его номинальной величины.

Наименование функции "Постоянно" означает измерение технологического параметра с помощью индивидуального измерительного прибора. Наименование функции "По требованию" означает измерение технологического параметр путем подключения первичного преобразователя к измерительному прибору с помощью переключателя. Наименование функции "Сигнализация" означает автоматическую подачу светового сигнала. Наименование функции "Регистрация" означает автоматическую запись мгновенного значения технологического параметра, его усредненной за заданный интервал времени величины или величины отклонения параметра от заданного значения. Запись выполняется на диаграммной ленте или диаграммном диске самопишущих приборов, а в информационно-измерительных системах - на бланках.

Таблица 1 - Точки контроля и значения контролируемых параметров.

№	Местоположение, параметр	Форма представления информации	Значение параметра
		БЩУ	МЩУ	По месту
		Постоянно	По требованию	Сигнализация	Регистрация	ТЭП	По требованию
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Температура питательной воды, °С				+	+			265
2	Температура пара перед встроенной задвижкой (ВЗ), °С	+			+	+			440
3	Температура металла коллекторов пароперегревателя, °С				+				555
4	Температура свежего пара, °С	+			+	+			565
5	Температура вторичного перегретого пара	+			+	+			570
6	Температура воздуха перед дутьевыми вентиляторами (ДВ), °С				+	+			30
7	Температура воздуха перед регенеративным воздухоподогревателем (РВП), °С		+			+			30
8	Температура воздуха за ВП, °С		+			+			322
9	Температура газов в поворотной камере		+		+				981
10	Температура газов за РВП, °С		+		+	+			144
11	Температура подшипников дымососа, °С		+						80
12	Температура мазута, °С		+						140
13	Температура газов перед РВП, °С		+						391
14	Давление питательной воды в магистрали, МПа	+				+			29
15	Давление пара до ВЗ, МПа	+				+			27
16	Давление пара за промежуточным перегревателем, МПа		+			+			3,9
17	Давление свежего пара, МПа	+			+	+			25
18	Разрежение вверху топки, кПа	+							-0,3
19	Давление мазута до регулирующего клапана, МПа								4
20	Давление мазута после регулирующего клапана, МПа								3,5
21	Расход питательной воды на котел (по каждому потоку), т/ч	+			+	+			254
22	Расход свежего пара по каждому паропроводу, т/ч	+			+	+			231
23	Расход топлива, т/ч	+			+	+			71,7
24	Содержание кислорода в дымовых газах, %	+			+	+			5,4
25	Давление воздуха за ДВ, кПа						+		3,3
26	Давление воздуха за ВП, кПа						+		2,3
27	Разрежение перед дымососом, кПа						+		-4
28	Разряжение перед РВП, кПа						+		3,3
29	Разряжение за первой ступенью парогенератора, кПа						+		-1,5
30	Давление перед горелками по вторичному воздуху, кПа							+	2,2
31	Давление мазута перед каждой горелкой, МПа							+	3



2. Анализ выпускаемых измерительных устройств температуры, давления, расхода

2.1 Измерительные устройства температуры

Первичные преобразователи.

При измерении температуры в качестве первичных преобразователей используют термопреобразователи сопротивления (ТПС) и термоэлектрические преобразователи (ТЭП).

Принцип действия стандартных ТПС основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры.

Таблица 2 - Допускаемые погрешности технических ТПС

Тип ТПС	Класс допуска	Допускаемая погрешность, ±?t, ?С	Диапазон измерений, ?С
ТСП	А	0,15 +2·10-3·t	0 - 1000
	В	0,30 +5·10-3·t	0 - 1000
ТСМ	В	0,25 +3,5·10-3·t	-50 - 200
	С	0,50 +6,5·10-3·t	-50 - 200
ТСН	С	0,3 +8·10-3·t	-60 - 180

Принцип действия ТЭП основан на термоэлектрическом эффекте, который заключается в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, вследствие разности температур двух сред.

Таблица 3 - Допускаемые погрешности технических ТЭП

НСХ	Класс допуска	Допускаемая погрешность, ±?t, ?С	Диапазон измерений, ?С
S(ПП)	2	1,5 0,0025·t	0 - 600 600 - 1600
	1	1 1 - 0,003·(t-1100)	0 - 1000 1100 - 1600
K(ХА)	2	2,5 0,0075·t 1,5	-40 - 333,7 333,7 - 1300 -40 - 375
	1	0,004·t	375 - 1300
L(ХК)	2	2,5 0,7 - 0,005 ·t	-40 - 300 300 - 800

Измерительные приборы

Приборы регистрирующие ДИСК 250М, предназначены для измерения и регистрации физической величины, преобразованной в сигналы термопар, термометров сопротивления или унифицированный сигнал.

§ Входные сигналы: - от термопар ПП(S), ХА(К),ХК(L); - от термопреобразователей сопротивления 50П, 100П, 50М, 100М; - напряжения: 0-50 мВ, 0-100 мВ и 0-10 В, 0-5 В; - тока 0-5 мА и 4-20 мА;

§ Погрешность основная: ±0,5% от нормирующего значения по показаниям и преобразованию;

§ Быстродействие: 5 или 16 с;

§ Токовый выходной сигнал: 4-20 мА (нагрузка до 500 Ом);

§ Напряжение питания: 24 В, 50 Гц;

РМТ - 69 предназначен для измерения, регистрации и контроля температуры и других неэлектрических величин, преобразованных в электрические сигналы силы и напряжения постоянного тока или активное сопротивление.

§ Входные сигналы: - от термопар ПП(S), ХА(К),ХК(L); - от термопреобразователей сопротивления 50П, 100П, 50М, 100М; - напряжения: 0-75 мВ, 0-100 мВ и 0-10 В; - тока 0-5 мА, 0-20 мА и 4-20 мА;

§ Погрешность основная: ±0,5%;

§ Токовый выходной сигнал: 4-20 мА (нагрузка до 500 Ом);

§ Напряжение питания: 220 В, 50 Гц;



2.2 Измерительные устройства давления

Интеллектуальные датчики давления серии Метран-150 предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа в унифицированный токовый выходной сигнал и цифровой сигнал на базе HART-протокола.

Датчик Rosemount 3051 обеспечивает измерение перепада давлений, избыточного, абсолютного давлений с верхними пределами измерений в высокотемпературных процессах.

Таблица 4 - Технические характеристики датчиков давления

Наименование	Метран 150	Rosemount 3051S_Т
Тип прибора	Интеллектуальный датчик давления	Преобразователь давления измерительный
Диапазон температур рабочей среды, ?С	-40…149	-40…149
Диапазон измерения	0 - 68 МПа	0 - 69 МПа
Выходной сигнал	4 - 20 мА HART-протокол 0 - 5 мА	4 - 20 мА 0,8 - 3,2; 1 - 5 В HART-протокол протокол Foundation Fieldbus протокол Profibus
Основная погрешность, %	0,075;	0,055

2.3 Измерительные устройства расхода

Для измерения расхода жидкости, газа и пара в теплоэнергетике чаще всего используются расходомеры переменного перепада давления, в состав которых могут входить стандартные сужающие устройства (диафрагмы, сопла, трубы и сопла Вентури) и нестандартные (сопло "четверть круга"), конденсационные или разделительные сосуды, промежуточные преобразователи и показывающие или самопишущие приборы.

Принцип действия расходомеров основан на зависимости расхода от перепада давления, создаваемого первичным преобразователем расхода, установленным в трубопроводе.

Таблица 5 - Технические характеристики датчиков расхода

Наименование	Rosemount 3051SFC	Сапфир-22-ДД
Диапазон измерения, кПа	До 10 МПа	40; 63; 100; 160; 250
Выходной сигнал	4 - 20 мА HART-протокол / 7,8 В	0-5 мА, 0-20 мА 4-20 мА
Напряжение питания ,В	7,8	24
Основная погрешность, %	0,7	± 0.25 ± 0.5

Для преобразования сигналов и питания преобразователей применяются блоки преобразования и питания: БПС-24, БПС-90, 4БП36. БПС-24П обеспечивает получение линейной зависимости между измеряемым параметром и выходным унифицированным сигналом. Блок БПС-24К обеспечивает линеаризацию статической характеристики дифманометров при измерении расхода.



3. Функциональная схема системы контроля и сигнализации

Измерительная информация о ходе технологического процесса и о состоянии оборудования на ТЭС содержит в основном сведения о теплотехнических величинах, измеренных приборами или измерительными системами. Процесс измерения теплотехнических величин и совокупность средств, осуществляющих эти измерения, носят название теплотехнического контроля. Функциональная схема автоматизации парового котла отражает характер и объём теплотехнического контроля котлоагрегата.

Функциональная схема автоматизации включает в себя:

· технологическую схему объекта автоматизации;

· датчики, преобразователи, вторичные приборы и другие средства автоматизации;

· щиты, машины централизованного контроля, ИВК;

· линии связи между техническими средствами автоматизации;

· необходимые пояснения к схеме;

· основную надпись.

Технологическое оборудование на функциональной схеме изображается в соответствии с ГОСТ 21.403-80 в виде контуров, упрощённых до такой степени, которая позволяет показать как взаимосвязь отдельных частей технологической цепи, так и принцип её действия, а также взаимодействие с датчиками и другими техническими средствами системы автоматизации.

На технологических трубопроводах показаны только те вентили, задвижки, заслонки, клапаны и другая регулирующая и запорная арматура, которая непосредственно участвует в работе системы автоматизации или необходима для определения относительного расположения отборных устройств и первичных измерительных преобразователей.

Датчики, преобразователи, приборы и вспомогательную арматуру изображают на схемах автоматизации в соответствии с ГОСТ 21.404-85. отборные устройства для постоянно подключенных приборов изображаются сплошными линиями толщиной 0.2-0.3 мм, соединяющими изображение технологического оборудования или трубопроводов в местах присоединения отборных устройств с условными обозначениями первичных измерительных преобразователей или вспомогательных приборов.

На функциональных схемах автоматизации линии связи изображают сплошными тонкими линиями. Если линии связи в системе автоматизации пересекаются, ответвляются или сливаются с функциональным воздействием, то в месте соприкосновения или не пересечения линий связи изображается точка.

Для того чтобы сложная функциональная схема не была загромождена, применяется адресный метод. То есть линии связи разрываются, обрывы выводятся на свободное поле чертежа. Обрывы одной и той же линии связи нумеруются одинаковыми цифрами.

В низшей части чертежа функциональной схемы автоматизации прямоугольниками условно изображают щиты, пульты, включая поставляемые комплектно с технологическим оборудованием.

При разработке функциональных схем автоматизации и выборе технических средств необходимо учитывать особенности технологического процесса, условия пожара и взрывоопасности, агрессивность и токсичность окружающей среды, параметры и физико-химические свойства технологических сред, расстояние от мест установки датчиков, отборных и приёмных устройств до постов контроля, требуемую точность и быстродействие средств автоматизации.

Функциональная схема АСР питания, разработанная в курсовой работе, представлена на ФЮРА.421000.009 C2.



4. Метрологическое обоснование выбора измерительных систем

4.1 Измерительная система температуры

Измеряемая температура t=981 С. В качестве первичного преобразователя можно использовать термоэлектрический преобразователь или термоэлектрический преобразователь сопротивления. Альтернативные измерительные установки (ИУ) приведены в табл.

Таблица 6 - Характеристики альтернативных измерительных установок

Номер ИУ	1	2
Наименование СИ	Тип СИ	Допуск. погреш. %	Тип СИ	Допуск. погреш. %
Первичный преобразователь	ТХА Метран-231-06	0,0075·t	ТПП Метран-211-01	0,0025·t
Линия связи	М	0,15	П	0,003
Вторичный преобразователь	Диск- 250	0,5	РМТ-69	0,5

Определяем предельную погрешность измерения температуры ИУ №1. Допустимое отклонение (погрешность) ТЭП типа ТХА Метран-231-06 для второго класса допуска равно:

С.

Допускаемое отклонение ЭДС в паре между жилами компенсационных проводов марки М составляет:

.



Для ТЭП с НСХ ХА и компенсационным проводом марки М коэффициент преобразования:

.

Тогда абсолютная погрешность компенсационных проводов , выраженная в С, будет равна:

а относительная погрешность

Если диапазон измерения нормирующего преобразователя составляет от t_и=600С до t_к=1100 С, то для НСХ ХА диапазон измерения, выраженный в мВ:

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности показаний нормирующего преобразователя равен:

где г_п - допускаемая погрешность вторичного прибора



Это составляет:

Предельная относительная погрешность показаний ИУ №1 равна:

Это соответствует:

Определяем предельную погрешность измерения температуры ИУ №1. Допустимое отклонение (погрешность) ТЭП типа ТПП Метран-211-01 для второго класса допуска равно:

С.

Допускаемое отклонение ЭДС в паре между жилами компенсационных проводов марки М составляет:

.



Для ТЭП с НСХ ПП и компенсационным проводом марки М коэффициент преобразования:

.

Тогда абсолютная погрешность компенсационных проводов, выраженная в С, будет равна:

а относительная погрешность

Если диапазон измерения нормирующего преобразователя составляет от t_и=600С до t_к=1100 С, то для НСХ ПП диапазон измерения, выраженный в мВ:

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности показаний нормирующего преобразователя равен:

где г_п - допускаемая погрешность вторичного прибора



Это составляет:

Предельная относительная погрешность показаний ИУ №1 равна:

Это соответствует:

Таблица 7 - Результаты расчета предельной абсолютной погрешности показаний ИУ температуры газов в поворотной камере 981 С.

Номер ИУ	Типы СИ, входящих в ИУ	tИСС	Интервал показаний температуры, С
1	ТХА Метран-231-06 + М + Диск 250	8,93	972,07989,93
2	ТПП Метран-211-01 + ПП + РМТ-69	3,63	974,37984,63

Вывод: согласно табл.7, по метрологическим показателям наилучшим является ИУ №2. Предельная погрешность ИУ №1 незначительно отличается от погрешности ИУ №2. Однако СИ, входящие в ИУ №1 дешевле и более надежны в эксплуатации. Поэтому в проекте используем измерительную установку №1.



4.2 Измерительная система давления

Измеряемое давление пара до ВЗ Р=27 МПа. Предел измерения вторичного прибора 040 МПа. Преобразователи Метран 150 или Rosemount 3051S_T. Альтернативные ИУ приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Характеристики альтернативных измерительных установок

Номер ИУ	1	2
Наименование СИ	Тип СИ	Допускаемая погрешность, %	Тип СИ	Допускаемая погрешность, %
Первичный преобразователь	Метран 150	0,075	Rosemount 3051S_T	0,055
Вторичный прибор	Диск 250М	0,5	РМТ-69	0,5

Определяем предельную погрешность измерения давления ИС №1. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности первичного преобразователя типа Метран 150, с пределом измерения 0-68 МПа равен:

,

Относительная предельная погрешность измерения Р =27 МПа:

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерительного прибора типа Диск-250М:

,



Тогда

Предельная относительная погрешность показаний для ИУ № 1:

Тогда

Определяем предельную погрешность измерения давления ИС №2.

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности первичного преобразователя типа Rosemount 3051S_T, с пределом измерения 0 - 69 МПа равен:

.

Относительная предельная погрешность измерения Р =27 МПа:

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерительного прибора типа РМТ-69:



,

Тогда

Предельная относительная погрешность показаний для ИУ № 1:

Тогда

Таблица 9 - Результаты расчета предельной абсолютной погрешности показаний ИУ давления пара до ВЗ (Р=27 МПа)

Номер ИУ	Типы СИ, входящих в ИУ	ИУ, МПА	Интервал показаний давления, МПа
1	Метран 150 + Диск 250М	0,34	26,6627,34
2	Rosemount 3051S_T +РМТ-69	0,34	26,6627,34

Вывод: согласно табл.9, предельная абсолютная погрешность измерительной установки №1 такая же что и у измерительной установки №2. Однако, по метрологическим показателям прибор Rosemount 3051S_T лучше, чем Метран 150, и учитывая важность более точного измерения данного параметра, в проекте используем измерительную установку №2.



5. Расчет первичных преобразователей измерения расхода

5.1 Расчет СУ для измерения расхода перегретого пара

1. Исходные данные:

Измеряемая среда - перегретый пар.

Наибольший измеряемый массовый расход:

Избыточное давление среды: .

Температура измеряемой среды: ?С.

Внутренний диаметр трубопровода: .

Материал трубопровода: 15Х1М1Ф.

2. Определение недостающих для расчета данных.

Средний измеряемый массовый расход:

Абсолютное давление измеряемой давление:

Безвозвратная потеря давления принимается 1% от :

Плотность пара в рабочих условиях: с=76,016 кг/м³.

Динамическая вязкость пара в рабочих условиях: Па•с.

Показатель адиабаты: .



Внутренний диаметр трубопровода:

где - средний коэффициент линейного расширения материала трубопровода

3. Выбор СУ и дифманометра

Тип СУ - сопло камерное, так как Р1и>10 МПа. СКН-320-175.

Материал сопла - сталь 1Х18Н10Т.

Тип вторичного прибора - Диск 250М.

Верхний предел измерения вторичного прибора - Q_вп= 250 т/ч.

4. Определение номинального перепада давления дифманометра

Допустимая потеря давления при расходе, равном :

.

Вспомогательная величина :

Предельный номинальный перепад давления дифманометра (определяем по номограмме приложения 7 [1]):

Приближенное значение m (определяем по номограмме приложения 7 [1]):

5. Определение числа Рейнольдса:

Число Рейнольдса Re:

Минимальное число Рейнольдса, для m=0,37 равно Так как число Рейнольдса то расчет продолжается.

Необходимая длина прямого участка перед соплом определяется по зависимости: L₁/D₂₀=f(задвижка, m=0,37)=16, то

6. Определение параметров СУ

Вспомогательная величина :

Коэффициент расширения для сопла :

Поправочный множитель на шероховатость, при :



Коэффициент расхода сопла, :

Вспомогательная величина:

Относительная площадь отверстия:

Коэффициент расширения сопла для :



Проверка условия

Так как условие выполняется, то значение m₁ и считаем окончательным.

Поправочный множитель на тепловое расширение материала сопла для материала сопла 1Х18Н10Т по табл. 26 [1] принимаем :

Диаметр отверстия сопла при температуре 20 ?С:

7. Проверка расчета

Расход соответствующий наибольшему перепаду давления

Относительная погрешность расчета расхода:

Полученное значение не должно отличать от выбранного Qвп больше чем на ±0.2%, т.е. погрешность расчёта .

Действительное значение безвозвратной потери давления для сопла:



МПа.

Найденная МПа не превышает МПа.

5.2 Расчет погрешности измерения расхода перегретого пара

Погрешность коэффициента расхода, из - за отклонения

где при m<0,4 .

Погрешность коэффициента расхода, из - за отклонения

где

Погрешность поправки на шероховатость трубопровода:

СКОП коэффициента расхода с учетом



% ,

Вспомогательная величина

Вспомогательная величина

Вспомогательная величина

Перепад давления среды соответствующий

СКОП перепада давления регистрирующего дифманометра:



де - приведенная погрешность планиметра (для полярного планиметра ).

- абсолютная погрешность хода диаграммы за 24 часа (±3 мм для приборов с часовым приводом и ±5 мм для приборов с пневматическим или электрическим приводом).

Квадрат СКОП абсолютного давления регистрирующего манометра:

,

где

- абсолютная погрешность диаграммы вторичного прибора,

- максимальная абсолютная погрешность измерения атмосферного давления,

СКОП определения показателя адиабаты перегретого пара:

где - максимальная абсолютная погрешность величины , равна половине единицы разряда последней значащей цифры соответствующего табличного значения i - того компонента газовой смеси.

СКОП коэффициента расширения:



Квадрат СКОП регистрирующего дифманометра:

СКОП плотности:

,

где -максимальная абсолютная погрешность плотности, =0,005.

Квадрат СКОП измерения температуры :

,

где tвп - диапазон измерения шкалы термометра, tвп=0-600 ?С,

Допускаемая погрешность термопреобразователя с НСХ ХА:

EД - диапазон измерения автоматического потенциометра,



ДЕТП - дополнительная погрешность компенсационных проводов, .

Предельная относительная погрешность термопреобразователя:

Предельная относительная погрешность термоэлектродных проводов:

Предельная относительная погрешность измерительного устройства температуры:

СКОП изменения расхода перегретого пара

Относительная предельная погрешность измерения расхода:

Расчёт произведен, верно.



5.3 Расчет СУ для измерения расхода питательной воды

1. Исходные данные:

Измеряемая среда - вода.

Наибольший измеряемый объемный расход

Температура измеряемой среды

Избыточное давление перед сужающем устройством .

Внутренний диаметр трубопровода

Материал трубопровода: сталь - 15ГС.

2. Определение недостающих параметров:

.

Безвозвратная потеря давления принимаем 1 % от :

Динамическая вязкость воды в рабочих условиях при P₁ и t₁:

Плотность воды в рабочих условиях:

Внутренний диаметр трубопровода при температуре

где - средний коэффициент линейного расширения материала трубопровода.

3. Выбор СУ и дифманометра

Тип СУ - диафрагма с угловым способом отбора.

Материал сопла - сталь 1Х18Н10Т.

Тип вторичного прибора -Диск 250М.

Верхний предел измерения вторичного прибора:

4. Определение номинального перепада давления дифманометра

Допустимая потеря давления при расходе, равном :

Вспомогательная величина :

Предельный номинальный перепад давления дифманометра (определяем по номограмме приложения 7 [1]): .

Приближенное значение m (определяем по номограмме приложения 7 [1]):

5. Определение числа Рейнольдса:

Число Рейнольдса Re:

Минимальное число Рейнольдса, для m=0,21 равно Так как число Рейнольдса то расчет продолжается.

6. Проверка длины прямых участков за и перед СУ

Необходимая длина прямого участка трубопровода перед сужающим устройством определяется по зависимости: L₁/D₂₀=f(группа колен в одной плоскости, m=0,27)=22, то:

Необходимая длина прямого участка трубопровода за сужающим устройством определяется по зависимости: L₂/D₂₀=f (задвижка, m=0,27) =14, то:

7. Определение параметров сужающего устройства

Вспомогательная величина:

Поправочный множитель на шероховатость трубопровода:



Поправочный множитель на притупление входной кромки диафрагмы:

Где

Коэффициент расхода диафрагмы:

Вспомогательная величина:

Относительное отклонение:



Так как относительное отклонение то процесс уточнения m продолжается.

Второе приближение - примем m=0,279.

Поправочный множитель на шероховатость трубопровода:

Поправочный множитель на притупление входной кромки диафрагмы:

Коэффициент расхода диафрагмы:

Вспомогательная величина:

Относительное отклонение:



Так как относительное отклонение то значения m₂=0,279 и считаются окончательными.

Диаметр отверстия диафрагмы при температуре 20 ?С:

8. Проверка расчета

Расход соответствующий наибольшему перепаду давления

Относительная погрешность расчета расхода:

Условие < удовлетворяется, расчет выполнен правильно.

Действительное значение безвозвратной потери давления для диафрагмы:



5.4 Расчет погрешности измерения расхода питательной воды

СКОП измерения расхода:

.

СКОП коэффициентов расхода СУ:

СКОП отклонений диаметров:

СКОП коэффициентов расхода с учетом



СКОП дифманометров:

CКОП определения плотности жидкости в рабочих условиях:

Допускаемая погрешность термопреобразователя ТПС НСХ 50П:

Класс точности нормирующего преобразователя: .

Предельная относительная погрешность измерительного устройства

.

СКОП измерения температуры регистрирующими приборами:



СКОП изменения расхода воды

Относительная предельная погрешность измерения расхода:

< 2 %.

Расчёт произведен, верно.



Заключение

В данном курсовом проекте была изучено:

1. изучена технологическая схема автоматизируемого объекта;

2. составлен перечень контролируемых параметров технологического процесса и технологического оборудования;

3. определены предельные рабочие значения контролируемых параметров;

4. выбрана структура измерительных каналов;

5. выбраны методы и технические средства получения, преобразования, передачи и представления измерительной информации;

6. решены вопросы размещения технических средств автоматизации на технологическом оборудовании, трубопроводах, по месту и на щитах;

7. согласованы параметры измерительных каналов и информацию вычислительного комплекса.



Список использованных источников

1. Волошенко А.В., Медведев В.В. Метрология и технологические измерения на ТЭС. Курсовое проектирование: Методическое пособие- Томск: Изд-во ТПУ, 1998.- 108 с.

2. Волошенко А.В., Тарабановский А.Т. Теплотехнические измерения и приборы. Курсовое проектирование.- Томск: изд-во ТПИ, 1983.- 90 с.

3. Орнатский А.П. и др. Парогенераторы сверхкритического давления.- Киев: Высшая школа, 1980.- 288 с.

4. ГОСТ 2.784-70. Обозначения условные графические. Элементы трубопроводов. М.: Изд-во стандартов, 1982.- 12 с.

5. ГОСТ 21.403-80. Обозначения условные графические в схемах. Оборудование энергетическое.- М.: изд-во стандартов, 1987.- 34 с.

6. ГОСТ 2.785-70. Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная.- М.: Изд0во стандартов, 1988- 16 с.

7. Руководящие указания по объёму технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования и технологической защиты на тепловых электростанциях.- М.: Союзтехэнерго, 1990.- 64 с.

8. ГОСТ 21.404-85. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.- М.: Изд-во стандартов, 1987- 16 с.

9. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие/А.С.Клюев, Б.В.Глазов, А.Х.Дубровский, А.А.Клюев: под ред. А.С.Клюева.- 2-е изд., перераб. и доп..- М.: Энергоатомиздат, 464 с.

10. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /В.Я.Баранов, В.А.Бек, и др.: Под ред. В.В.Черенкова.- Л.: Машиностроение, 1987.- 847 с.

11. Технические средства измерения температуры на объектах теплоэнергетики: Метод. указ. курс. и дипл. пр. спец. 210200 /Сост. А.В.Волошенко, В.В.Медведев.- Томск: изд-во ТПУ, 1995.- 26 с.

12. Технические средства измерения давления и расхода на объектах теплоэнергетики: Метод. указ. курс. и дипл. пр. спец. 210200 /Сост. А.В.Волошенко, В.В.Медведев.- Томск: изд-во ТПУ, 1995.- 36 с.

13. РД 50-2130-80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами.- М.: Изд-во стандартов, 1982.-320 с.

14. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара.- М.: Энергия, 1980.- 424 с.

15. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.- М.: Энергия, 1978.- 704 с.



Приложение А



Размещено на Allbest.ru