Проект автоматизации парового котлоагрегата КЕ-10/14
Разработка функциональной схемы автоматизации парового котлоагрегата КЕ-10/14 с выбором средства автоматизации. Выполнение расчета шкалы ротаметра и определение параметров сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2012 |
| Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1 Описание технологического процесса и выбор оборудования
- 1.1 Автоматизация процесса
- 1.2 Выбор средств автоматизации
- 1.2.1 Описание преобразователей давления измерительных АИР-20/М2
- 1.2.2 Описание термобреобразователей измерительных ТСПУ-205
- 1.2.3 Описание датчика-реле уровня РОС-301
- 1.2.4 Описание датчика-реле давления РД-1600
- 1.2.5 Описание бесконтактных индуктивных датчиков положения BERO M30 DC
- 1.2.6 Описание кислородомера стационарного ИКТС-11
- 1.2.7 Описание манометров показывающих МП3-У и ДМ 8010
- 1.2.8 Описание напоромера НМП-100
- 1.2.9 Описание термометров биметаллических показывающих ТБ
- 1.2.10 Описание контроллера ICP-DAS WinPAC-8441
- 1.2.11 Описание модуля ввода аналоговых сигналов I-8017HW
- 1.2.12 Описание модуля ввода дискретных сигналов I-8053PW
- 1.2.13 Описание модуля вывода дискретных сигналов I-8057W
- 1.2.14 Описание регистрирующего прибора Диск-250
- 2 расчетная часть
- 2.1 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенцирометра
- 2.2 Расчет шкалы ротаметра
- Заключение
- Библиографический список
Введение
Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке).Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
1 Описание технологического процесса и выбор оборудования
1.1 Автоматизация процесса.
Котёл КЕ-10/14 состоит из нескольких основных частей, перечисленных ниже:
- бункер топлива;
- система подачи топлива на топочное полотно:
- топка котла;
- система экранных и конвективных труб;
- барабаны котла.
Так же имеются другие узлы, агрегаты, механизмы и трубопроводы:
- вентилятор дутьевой;
- вентилятор возврата уноса;
- дымосос;
- трубопроводы воды;
- трубопроводы пара;
- газовоздухопроводы;
- запорная и регулирующая арматура.
Топливо из бункера (1) с помощью забрасывателей (4.1) и (4.2) подаётся на вращающееся топочное полотно обратного хода (6). Топочное полотно движется вдоль котла. Горение топлива происходит непосредственно на топочном полотне.
Горение поддерживается нагнетанием воздуха под решётку топочного полотна с помощью дутьевого вентилятора (2). Несгоревшие частицы топлива улавливаются и возвращаются на дожигание с помощью вентилятора возврата уноса (8).
Газы, образующиеся в процессе сгорания топлива, удаляются из топки котла с помощью дымососа (3).
Вода нагревается в экранных трубах котла и подается в барабан (7). В барабане происходит отделение пара от воды. Полученный пар используется для технологических нужд и нужд горячего водоснабжения.
Основными параметрами работы котла являются:
- давление под решёткой, измеряемое датчиком давления аналоговым поз. 6а;
- разрежение в топке котла, измеряемое датчиком давления аналоговым поз. 5а;
- уровень воды в барабане котла, измеряемый датчиком уровня аналоговым поз. 1a;
- давление пара в барабане котла, измеряемое датчиком давления аналоговым поз. 3а.
1.2 Выбор средств автоматизации
При выборе наиболее предпочтительного варианта технических средств автоматизации, учитываются основные требования: технологические и системные:
К техническим требованиям относятся:
- вид и величина измеряемого параметра;
- характер измеряемой и окружающей среды;
- место установки датчиков и исполнительных механизмов.
К системным требованиям относятся:
- степень функционального развития (многофункциональность, комплектность поставки);
- вид потребляемой энергии, энергетические характеристики (напряжение, потребляемая мощность);
- унификация входных и выходных сигналов;
- метрологические характеристики (класс точности, предел измерения параметра и др.)
Также при выборе технических средств необходимо ориентироваться на их серийность, по возможности стремиться применять однотипные средства государственной системы приборов (ГСП), входящих в состав локальных систем автоматического контроля, регулирования и управления.
Руководствуясь этим требованиям, датчики и преобразователи, выбраны, преимущественно, промышленной группы «Метран», так как промышленной группой «Метран» поставляется практически все оборудование нижнего уровня систем автоматизации необходимое для измерения и поддержания основных параметров в заданных пределах. В качестве вторичных показывающих, регистрирующих и регулирующих приборов выбраны приборы ДИСК-250.
1.2.1 Описание преобразователей давления измерительных АИР-20/М2
В системе используются преобразователи давления серии ДИ, ДИВ, ДД.
Преобразователи предназначены для непрерывного преобразования величины избыточного давления (ДИ), давления-разрежения(ДИВ), разности давлений(ДД) в унифицированный выходной токовый сигнал.
Функциональные и конструктивные особенности:
- число выходных сигналов - один 4…20 мА или два 4…20 мА и 0…5 мА одновременно;
- линейная зависимость преобразования измеряемого параметра;
- возможность изменения единицы измерения с кПа или МПа на кгс/см2;
- светодиодный индикатор, крышка с окном;
- подстроечный резистор для корректировки диапазона;
- степень защиты IP65;
- защита от обратной полярности питающего напряжения.
Основные характеристики:
- класс точности 1,5;
- напряжение питания 24 В;
- сопротивление нагрузки 250 Ом;
- потребляемая мощность 0,7 Вт;
- средняя наработка на отказ 125000 ч;
- средний срок службы 12 лет;
- гарантийный срок эксплуатации 2 года;
- межповерочный интервал 5 лет.
Для измерения параметров процесса в системе используются следующие преобразователи давления:
- уровень воды в барабане котла поз. 1а - датчик разности давлений АИР-20/М2/ДД/410/02G/А3И2/t1070/C05/0…6,3кПа/10MПа/42/С/К1+/БР/ГП/ ТУ 4212-064-13282997-05;
- давление пара в барабане котла поз. 3а - датчик избыточного давления АИР-20/М2/ДИ/189/02/А2И2/t1070/C05/0…1,6МПа/42/GPS/К1+/ГП/ ТУ 4212-064-13282997-05;
- разрежение в топке котла поз. 5а - датчик давления-разрежения АИР-20/М2/ДИВ/315/13G/А2И2/t1070/C05/-0,3…0,3кПа/42/GPS/К1+/ГП/ ТУ 4212-064-13282997-05;
- давление воздуха под решетку поз. 6а - датчик избыточного давления АИР-20/М2/ДИ/121/12V/А2И2/t1070/C05/0…2,5кПа/42/GPS/К1+/ГП/ ТУ 4212-064-13282997-05.
1.2.2 Описание термобреобразователей измерительных ТСПУ-205
ТСПУ- термометр сопротивления платиновый, с унифицированным выходным сигналом.
Термопреобразователи предназначены для преобразования температуры различных сред в унифицированный выходной токовый сигнал.
Функциональные и конструктивные особенности:
- измерительный преобразователь встроен в клеммную головку первичного преобразователя;
- выходной сигнал 4…20 мА;
- несколько вариантов конструктивного исполнения арматуры;
- степень защиты IP54;
- климатическое исполнение С2: от минус 50 до 70°C.
Основные характеристики:
- диапазон преобразования измеряемого параметра 0…400°C;
- условное давление 16 МПа;
- номинальная статическая характеристика 100П;
- класс точности 0,25;
- напряжение питания 18…36 В;
- потребляемая мощность 0,8 ВА;
- гарантийный срок эксплуатации 2 года;
- межповерочный интервал 2 года.
Для измерения температуры уходящих газов поз. 8а используется термопреобразователь ТСПУ-205/100П/0…+4000С/2/630мм/o8/ГП/ ТУ 4227-003-13282997-01.
1.2.3 Описание датчика-реле уровня РОС-301
Датчик-реле уровня предназначен для контроля уровней электропроводных жидкостей по трем независимым каналам реле.
Функциональные и конструктивные особенности:
- состоит из передающего преобразователя ППР-03 и трех датчиков;
- материал электрода - сталь 12Х18Н10Т.
Основные характеристики:
- релейный выходной сигнал, ток 0,1…2,5 А, напряжение 12…250 В, частота 50 Гц;
- рабочее избыточное давление контролируемой среды до 2,5 МПа;
- температура контролируемой среды до 250°C;
- удельная электрическая проводимость среды не менее 0,015 См/м;
- работа от сети переменного тока, напряжение питания 220В, частота 50 Гц;
- потребляемая мощность 12 ВА.
Для контроля НАУ и ВАУ в барабане котла поз. 2а, 2б и 2в используется датчик-реле уровня РОС-301-6-Т3-(0,43;0,63) ТУ 25-2408.0009-88.
1.2.4 Описание датчика-реле давления РД-1600
Датчик-реле давления предназначен для сигнализации предельного давления в барабане котла.
Функциональные и конструктивные особенности:
- контролируемая среда: газ, жидкость;
- одна или две независимые плавно регулируемые уставки;
- нагрузка - активно-индуктивная;
- степень защиты IP54;
- климатическое исполнение С2: от минус 50 до 70°C.
Основные характеристики:
- диапазон уставок от минус 90 до 1600 кПа;
- предел допускаемой основной погрешности срабатывания - 1% от верхнего предела диапазона уставок;
- регулируемая зона возврата не более 10% от верхнего предела диапазона уставок.
Для сигнализации предельного давления пара в барабане поз. 4а используется датчик-реле давления РД-1600-I-М20-1000-В-3-2000 ТУ4218-010-36897690-2004.
1.2.5 Описание бесконтактных индуктивных датчиков положения BERO M30 DC
Датчики бесконтактные индуктивные положения предназначены для бесконтактного контроля положения (приближения, нахождения в зоне) металлических объектов.
Функциональные и конструктивные особенности:
- материал корпуса - никелированная латунь;
- установка в металл - заподлицо;
- встроенный светодиод индикации желтого цвета;
- степень защиты IP68.
Основные характеристики:
- дальность срабатывания 10 мм;
- рабочее напряжение 15…34 В постоянного тока.
Для контроля целостности ремней забрасываетелей поз. 11а, 12а используются датчики Siemens BERO M30 DC 24V.
1.2.6 Описание кислородомера стационарного ИКТС-11
Кислородомер стационарный предназначен для непрерывного измерения содержания кислорода и других газов (CO, NO) в уходящих газах топливосжигающих установок с передачей в виде унифицированного выходного токового сигнала и по интерфейсу RS-485.
Функциональные и конструктивные особенности:
- вывод результатов измерения и информации о режимах работы прибора на ЖК-дисплей;
- стандартный интерфейс RS-485 для передачи данных к интеллектуальным устройствам;
- длина погружного пробоотборного зонда до 2000 мм.
Основные характеристики:
- диапазон измерения содержания O2 - 0…21% объема;
- температура газовой пробы 25…800°C;
- относительная влажность пробы до 100%;
- содержание пыли в пробе не более 10г/м3;
- содержание SO2 до 3000 мг/м3;
- давление от минус 0,04 кПа до 0,1 кПа;
- работа от сети переменного тока, напряжение 220 В, частота 50 Гц;
- гарантийный срок эксплуатации 12 месяцев.
Для измерения содержания O2 и CO в уходящих газах поз. 7а используется кислородомер стационарный ИКТС-11 с блоком отбора пробы 0,3 м.
1.2.7 Описание манометров показывающих МП3-У и ДМ 8010
Манометры МП3-У предназначены для измерения избыточного давления неагрессивных, некристаллизующихся по отношению к медным сплавам жидкостей, пара и газа, в том числе кислорода.
Функциональные и конструктивные особенности:
- материал корпуса - сталь, алюминиевый сплав, стекло;
- диаметр корпуса 100 мм (250 мм для манометра ДМ 8010);
- степень защиты IP54;
- климатическое исполнение У2, диапазон рабочих температур от минус 50 до 60°C.
Основные характеристики:
- широкий диапазон верхних предельных значений измеряемого параметра;
- класс точности 1,5;
- средний срок службы 10 лет;
- межповерочный интервал 1 год.
Для измерения и индикации давления используются следующие показывающие манометры:
- давление питательной воды поз. 20а - манометр показывающий МП3-У, 0…25кгс/см2, У2, IP53, ЦСМ;
- давление пара в барабане котла поз. 22а - манометр показывающий ДМ 8010 ТУ 4212-001-42368375-01;
- давление пара на выходе из котла поз. 25а - манометр показывающий МП3-У, 0…16кгс/см2, У2, IP53, ЦСМ;
1.2.8 Описание напоромера НМП-100
Напоромер предназначен для измерения избыточного давления воздуха и неагрессивных газов.
Основные характеристики:
- диапазон измерения давления 0…2,5 кПа;
- класс точности 1,5;
- климатическое исполнение У3 - рабочая температура от минус 50 до 60°C, относительная влажность до 98% при 35С°;
- межповерочный интервал 1 год;
- масса не более 0,6 кг.
Для измерения и индикации давления воздуха под решеткой поз 23а используется напоромер НМП-100-М1-2,5кПа-1,5-У3 ТУ 25-7305.016-90.
1.2.9 Описание термометров биметаллических показывающих ТБ
Термометры биметаллические ТБ предназначены для измерения температуры в системах тепло-, водоснабжения, газовых средах и универсального использования.
Функциональные и конструктивные особенности:
- алюминиевый корпус диаметром 100 мм, стекло - техническое;
- степень защиты IP54;
- климатическое исполнение У2, диапазон рабочих температур от минус 50 до 60°C.
Основные характеристики:
- широкий диапазон верхних предельных значений измеряемого параметра;
- класс точности 1,5;
- средний срок службы 10 лет;
- межповерочный интервал 1 год.
Для измерения и индикации температуры используются следующие показывающие термометры:
- температура питательной воды поз. 21а - термометр биметаллический показывающий ТБ-100-5-0…100-40-1,5-М20х1,5;
- температура пара на выходе из котла поз. 26а - термометр биметаллический показывающий ТБ-100-5-0…200-100-1,5-М20х1,5.
1.2.10 Описание контроллера ICP-DAS WinPAC-8441
Контроллер ICP-DAS WinPAC-8441 является центральным звеном системы и предназначен для выполнения функций сбора данных, их обработки, реализации логики управления процессом, формирования и передачи управляющих воздействий к механизмам, архивации параметров процесса и формирования аварийных сообщений процесса.
ICP DAS WP-8441 - новое поколение программируемых логических контролеров, оснащенных центральным процессором PXA270 CPU, операционной системой Windows CE.NET 5.0, различными коммуникационными интерфейсами (VGA, USB, Ethernet, RS-232/485) и 4-мя слотами для установки высокопроизводительных параллельных модулей ввода-вывода серии I-8000 или серийных последовательных модулей серии I-8700.
Контроллеры данной серии обладают многими преимуществами:
- малый размер ядра процессора;
- высокая скорость загрузки;
- низкоуровневое управление прерываниями.
Использование ОС Windows CE.NET 5.0 позволяет контролерам серии WP-8441 исполнять PC-ориентированное ПО, например, Visual Basic.NET, Visual C#, Embedded Visual C++, SCADA-программы и т.д. Таким образом, WP-8441 сочетает в себе лучшие свойства традиционных ПЛК и Windows-совместимых компьютеров.
Характеристики аппаратного обеспечения:
- высокопроизводительный модуль ЦПУ PXA270 520 МГц;
- встроенный VGA-интерфейс (800x600, 640x480);
- широкие возможности расширения;
- встроенный Flash-диск емкостью 31 Mбайт;
- оперативная память 128 Мбайт;
- 2 сторожевых таймера;
- 2 модуля памяти SRAM 512 кбайт (резервное питание от батареи);
- 2 Ethernet-порта, 4 COM-порта RS-232/RS-485;
- канал резервного питания;
- щитовой монтаж или монтаж на DIN-рейку;
- эксплуатация в диапазоне температур от минус 25 до 75°C.
Характеристики программного обеспечения:
- операционная система Windows CE.NET 5.0;
- удаленное обслуживание посредством Ethernet;
- встроенный OPC-сервер Quicker:
OPC-сервер и SCADA-обеспечение;
локальные и удаленные модули ввода-вывода (связь по RS-232/485 или Ethernet);
библиотеки для eVC, C# и VB.NET;
поддержка протоколов Modbus и DCON.
1.2.11 Описание модуля ввода аналоговых сигналов I-8017HW
Модуль предназначен для ввода аналоговых сигналов процесса в контроллер.
Функциональные и конструктивные особенности:
- модуль с параллельным интерфейсом, пластиковый корпус;
- интерфейс - локальная шина контроллера;
- гальваническая изоляция 3000 В;
- встроенные светодиоды состояния каналов;
- эксплуатация в диапазоне температур от минус 25 до 75°C при влажности от 5 до 95%.
Основные характеристики:
- количество каналов аналогового ввода - 16 каналов с общим проводом или 8 дифференциальных каналов;
- диапазон входного сигнала напряжения - ±1,25; ±2,5; ±5В; ±10В;
- диапазон входного сигнала тока - ±20мА;
- входное сопротивление при измерении напряжения - 20 кОм, при измерении тока - 125 Ом;
- АЦП с разрядностью 14 бит и частотой выборки 100 кГц;
- питание от внутренней шины контроллера 5В, потребляемая мощность 2,5Вт;
время наработки на отказ 80000 ч.
1.2.12 Описание модуля ввода дискретных сигналов I-8053PW
Модуль предназначен для ввода дискретных сигналов процесса в контроллер.
Функциональные и конструктивные особенности:
- модуль с параллельным интерфейсом, пластиковый корпус;
- интерфейс - локальная шина контроллера;
- гальваническая изоляция 3750 В;
- встроенные светодиоды состояния каналов;
- эксплуатация в диапазоне температур от минус 25 до 75°C при влажности от 5 до 95%.
Основные характеристики:
- количество каналов дискретного ввода - 16;
- входное напряжение логического «0» - (0…1)В, логической «1» - (3,5…30)В;
- входное сопротивление - 3 кОм;
- максимальная частота входного сигнала 500 Гц;
- питание от внутренней шины контроллера 5В, потребляемая мощность 0,8Вт;
- время наработки на отказ 75000 ч.
1.2.13 Описание модуля вывода дискретных сигналов I-8057W
Модуль предназначен для выдачи дискретных сигналов контроллера в процесс.
Функциональные и конструктивные особенности:
- модуль с параллельным интерфейсом, пластиковый корпус;
- интерфейс - локальная шина контроллера;
- гальваническая изоляция 3750 В;
- встроенные светодиоды состояния каналов;
- эксплуатация в диапазоне температур от минус 25 до 75°C при влажности от 5 до 95%.
Основные характеристики:
- количество каналов дискретного вывода - 16;
- коммутируемый ток - постоянный 125 мА;
- коммутируемое напряжение 30 В;
- максимальная частота выходного сигнала 10 кГц;
- питание от внутренней шины контроллера 5В, потребляемая мощность 0,8Вт;
- время наработки на отказ 80000 ч.
1.2.14 Описание регистрирующего прибора Диск-250
Регистрирующий прибор ДИСК-250.
Применяется для измерения, отображения и регистрации температуры, давления, расхода, уровня и других параметров. Управление процессом.
Особенности:
- Универсальность: измерение, регистрация, сигнализация, регулирование;
- Хорошо видимая издалека круговая шкала;
- Широкая гамма применяемых входных сигналов: термопары, термопреобразователи сопротивления, мВ, В, мА;
- Непрерывная линия регистрации на диаграммном диске;
- На передней панели расположены оси переменных резисторов для задания уставок;
- Светодиодная индикация включения прибора, обрыва датчика, состояния сигнализирующих и регулирующих устройств;
- Простота эксплуатации и ремонта.
Выбор осуществляется следующим образом:
Все выбранные средства автоматизации и их метрологические характеристики представлены в заказной спецификации на приборы (Приложение А).
2. Расчетная часть
2.1 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенцирометра
Таблица 1 - Исходные данные
|
Наименование |
Обозначение |
Значение |
|
|
1. Шкала прибора |
0-750 0С |
||
|
2. Градуировка температуры свободных концов термометра |
ХК |
||
|
3. Расчетное значение температуры свободных концов термометра |
t0 |
20 0C |
|
|
4. Возможное значение температуры свободных концов термометра |
tI0 |
35 0C |
|
|
5. Начальное значение шкалы |
E(tн, t0) |
0 мВ |
|
|
6. Конечное значение шкалы |
E(tк, t0) |
57,080 мВ |
|
|
7. Диапазон измерений |
EД |
57,080 мВ |
|
|
8. Нормированное номинальное сопротивление реохорда |
RН.Р. |
90 Ом |
|
|
9. Нерабочие участки реохорда |
2 |
0,05 |
|
|
10. Нормированное номинальное значение падения напряжения на резисторе RК |
UК |
1019 мВ |
|
|
11. Выходное напряжение ИПС - 148П |
UИ.П. |
5 В |
|
|
12. Номинальное значение силы тока в цепи ИПС - 148П |
I0 |
5 мА |
|
|
13. Сопротивление нагрузки ИПС - 148П |
RИ.П. |
1000 Ом |
|
|
14. Номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы прибора |
I1 |
3 мА |
|
|
15. Номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы прибора |
I2 |
2 мА |
|
|
16. Температурный коэффициент электрического сопротивления меди |
4.25 *10-3 К-1 |
Рисунок 1 - Принципиальная компенсационная измерительная схема автоматического потенциометра.
Rк - контрольный резистор;
Rм - медное сопротивление;
Rпр - сопротивление реохорда;
Rип - сопротивление нагрузки ИСП;
Rн - резистор для установления начального значения шкалы;
Rб - балластный резистор;
Rп - резистор для установления диапазона измерения;
R1 и R1 - резистор в цепи ПС для ограничения и регулирования
рабочего тока;
НИ - нуль индикатор;
1. Определим сопротивление резистора RП:
Ом; (2.1)
где Rн.р - нормированное сопротивление реохорда;
Ед - диапазон измерения прибора;
I1 - номинальное значение силы тока в нижней ветви
измерительной схемы прибора
Ом;
2. Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:
; (2.2)
Ом.
Производим проверку правильности определения RПР:
мВ.
3. Определим сопротивление контрольного резистора RК:
; (2.3)
Ом;
4. Определим сопротивление резистора Rб:
; (2.4)
Ом;
5. Найдём сопротивление медного резистора Rм:
(2.5)
где:
мВ;
Ом
6. Определим значение сопротивления резистора RН:
; (2.6)
Ом;
7. Определим значение сопротивления резистора Rbd;
; (2.7)
Ом.
8. Определим сопротивление резистора R1 по формуле:
; (2.8)
Ом;
9. Определим изменения показания потенциометра для конечного значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от до по формуле:
(2.9)
Мы рассчитали сопротивления измерительной схемы автоматического потенциометра и определили измерение показаний потенциометра для конечного значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от t0 до t 0.
2.2 Расчет шкалы ротаметра
Таблица 2 - Исходные данные
|
Наименование |
Обозначение |
Значение |
|
|
1. Конусность трубки ротаметра |
k |
0,01 |
|
|
2. Длина шкалы ротаметра (шкала имеет 11-ть оцифрованных делений с градацией l = 0,025 м) |
l |
0,25 м |
|
|
3. Диаметр трубки ротаметра в месте нулевого деления шкалы |
D0 |
0,0171 м |
|
|
4. Объём поплавка |
V |
3,07510-6 м3 |
|
|
5. Диаметр миделя поплавка |
d |
0,0164 м |
|
|
6. Материал поплавка |
Сталь Х18H9Т |
-- |
|
|
7. Вес поплавка |
G0 |
0,191 Н |
|
|
8. Измеряемая среда |
СН3OH |
Спирт метиловый |
|
|
9. Температура измеряемой среды |
t0 |
300 |
|
|
10. Плотность среды (при t0 = 200) |
778,5 кг/м3 |
||
|
11. Динамическая вязкость вещества |
30 |
0,5210-3 Пас |
Описание ротаметра
Ротаметр является расходомером постоянного перепада давлений. Так же к ним относятся поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее применение имеют ротаметры и поплавковые расходомеры, шкалы которых практически равномерны. Их можно использовать для измерения малых расходов, так как потери давления в них незначительны и не зависят от расхода. Ротаметры и поплавковые расходомеры имеют большой диапазон измерения (Qmax/Qmin = 10:1).
1 Определяем диаметр трубки ротаметра D10 в месте усиления шкалы для максимального расхода Qmax по формуле:
, (м). (2.10)
м.
2 Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D0 до сечения диаметром d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:
, (м). (2.11)
м.
3 Определяем безразмерный параметр для оцифрованных отметок шкалы:
;
;
где l - расстояние между оцифрованными делениями, 0,025; i - отметка на оцифрованной шкале;
Таблица 3 - Высота поднятия поплавка над оцифрованными сечениями.
|
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
li |
0 |
0,025 |
0,05 |
0,075 |
0,1 |
0,125 |
0,15 |
0,175 |
0,2 |
0,225 |
0,25 |
|
|
hi, м |
0,07 |
0,095 |
0,12 |
0,145 |
0,17 |
0,195 |
0,22 |
0,245 |
0,27 |
0,295 |
0,32 |
(2.12)
Таблица 4 - Значения безразмерного параметра для оцифрованных отметок шкалы.
|
а |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
4,268 |
5,793 |
7,317 |
8,841 |
10,366 |
11,89 |
13,415 |
14,939 |
16,463 |
17,988 |
19,512 |
4 Определим вес поплавка в измеряемой среде:
,
G=0,191 - 3,075·10-6·778,5·9,81=0,16752 Н. (2.13)
5 Определим кинематическую вязкость:
;
6 Определим значение безразмерной величины и значение ее десятичного логарифма
:
(2.14)
получим:
; (2.15)
7 Определим значение безразмерной величины :
Для нахождения этой величины воспользуемся графиком, который изображен на рисунке 2
Рисунок 2 - График для определения безразмерной величины
Для нахождения промежуточных значений аi воспользуемся формулой нелинейной интерпретации:
; (2.16)
где:
х - расстояние от искомой точки до нижней кривой;
- значение нижней кривой;
- значение верхней кривой;
b - расстояние между верхней и нижней кривой.
Получим:
Таблица 5 - Определение недостающих расчетных данных
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
Х |
0,078 |
0,1628 |
0,0377 |
0,0412 |
0,0412 |
0,0542 |
0,0245 |
0,0304 |
0,0127 |
0,03 |
0,01013 |
|
|
1,042 |
1,523 |
1,508 |
1,626 |
1,781 |
1,894 |
1,965 |
2,03 |
2,093 |
2,13 |
2,16 |
8. Определим значение безразмерной величины = Yi путем обратного преобразования
и занесем в таблицу.
9. Определим значение величины Q в :
так как нам известно, чему равно (примем, что , безразмерная величина).
Составим формулу:
(2.18)
10. Определим значение величины Q в :
Таблица 6 - Расчетные данные
|
, |
||||||||
|
0 |
4,268 |
1,042 |
11,01 |
1,206 |
0,434 |
|||
|
0,025 |
5,792 |
1,291 |
33,328 |
3,649 |
1,314 |
|||
|
0,05 |
7,317 |
1,508 |
32,189 |
3,525 |
1,269 |
|||
|
0,075 |
8,841 |
1,626 |
42,284 |
4,63 |
1,667 |
|||
|
0,1 |
10,366 |
1,781 |
60,416 |
6,616 |
2,382 |
|||
|
0,125 |
11,89 |
1,894 |
78,384 |
8,583 |
3,09 |
|||
|
0,15 |
13,415 |
1,965 |
92,159 |
10,091 |
3,633 |
|||
|
0,175 |
14,939 |
2,03 |
107,254 |
11,744 |
4,228 |
|||
|
0,2 |
16,463 |
2,093 |
123,791 |
13,555 |
4,88 |
|||
|
0,225 |
17,988 |
2,13 |
134,896 |
14,771 |
5,318 |
|||
|
0,25 |
19,512 |
2,16 |
144,587 |
15,832 |
5,7 |
11. Построим градуировочный график в виде зависимости , который изображен на рисунке 3:
Рисунок 3 - График зависимости
На градуировочном графике по оси X отложены оцифрованные значения шкалы принятые в процентах (диапазон шкалы от 0 до 100%).
12 Выполним чертеж поплавка ротаметра и трубки ротаметра и самого ротаметра, которые изображены на рисунке 4, 5 и 6.
Рисунок 4 - Поплавок ротаметра
Рисунок 5 - Трубка ротаметра
Рисунок 6 - Ротаметр
Устройство ротаметра со стеклянной конусной трубкой 1, которая зажата в патрубках 2 и 3, снабженных сальниками. Оба патрубка между собой связаны тягами 4 с надетыми на них ребрами 5. Эта армировка придает прибору необходимую прочность. Внутри патрубка 2 имеется седло, на которое опускается поплавок 6 при нулевом расходе жидкости или газа. Верхний патрубок 3 снабжен ограничителем хода поплавка 7. Шкала наносится непосредственно на внешней поверхности стеклянной конусной трубки. Указателем у ротаметров со стеклянной трубой служит верхняя горизонтальная плоскость поплавка.
13 Расчет геометрических размеров поплавка
13.1 Расчет веса поплавка
Найдем вес поплавка по формуле
(2.19)
.
13.2 Найдем объем, высверловки м3
(2.20)
.
13.3 Найдем диаметр высверловки, м3
(2.21)
.
автоматизация паровой котлоагрегат ротаметр
13.4 Глубина высверловки и длина поплавка, м
(2.22)
Заключение
В результате выполнения курсового проекта была разработана функциональная схема автоматизации парового котлоагрегата КЕ-10/14 и были выбраны средства автоматизации использованные в функциональной схеме.
Выполнен расчёт шкалы ротаметра и расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра.
Библиографический список
1. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов, справочное пособие. М. «Энергия» 1980 г.
2. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы, 3 изд. перераб. и доп. , М: «Энергия» 1978 г.
3. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля /А.С.Клюев, Б.В.Глазов, М.Б. Миндин, С.А.Клюев; Под ред. А.С.Клюева. -3-е изд., перераб. и доп. - М.:Энергоатомиздат, 1991.- 432 с.: ил.
4. Зингель Т.Г. Система управления химико-технологическими процессами. Функциональные схемы автоматизации: Учебное пособие для практических занятия, курсового и дипломного проектирования для студентов химико-технологических специальностей всех форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - 212 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Техническая характеристика котлоагрегата ТП-38. Синтез системы управления. Разработка функциональной схемы автоматизации. Производстенная безопасность объекта. Расчет экономической эффективности модернизации системы управления котлоагрегатом ТП-38.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.09.2012Широкое применение схем уравновешенных и неуравновешенных мостов в измерительной технике. Исходные данные для расчета измерительной схемы автоматического потенциометра, обеспечение высокой чувствительности и линейности шкалы разрабатываемого прибора.
контрольная работа [126,5 K], добавлен 30.01.2015Технологическая характеристика объекта автоматизации – тельфера. Составление функциональной и технологической схемы системы автоматического управления. Разработка принципиальной электрической схемы. Расчёт и выбор технических средств автоматизации.
курсовая работа [248,1 K], добавлен 13.05.2012Водоснабжение котельной, принцип работы. Режимная карта парового котла ДКВр-10, процесс сжигания топлива. Характеристика двухбарабанных водотрубных реконструированных котлов. Приборы, входящие в состав системы автоматизации. Описание существующих защит.
курсовая работа [442,0 K], добавлен 18.12.2012Описание газообразования в котельной установке. Построение формальной математической модели автоматизации. Разработка структурной и функциональной схемы устройства. Программирование контролера системы управления. Текст программы на языке ASSEMBLER.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 26.06.2012Определение необходимой тепловой мощности парового котла путем его производительности при обеспечении установленных температуры и давления перегретого пара. Выбор способа шлакоудаления, расчет объемов воздуха, продуктов сгорания и неувязки котлоагрегата.
курсовая работа [464,7 K], добавлен 12.01.2011Выбор расчетных температур и способа шлакоудаления. Расчет энтальпий воздуха, объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет КПД парового котла и потерь в нем. Тепловой расчет поверхностей нагрева и топочной камеры. Определение неувязки котлоагрегата.
курсовая работа [392,1 K], добавлен 13.02.2011Технологическая характеристика объекта автоматизации. Разработка принципиальной электрической схемы управления и временной диаграммы работы схемы. Выбор средств автоматизации: датчиков уровня SL1 и SL2, выключателей, реле. Разработка щита управления.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 13.01.2011Конструкция котлоагрегата, топочной камеры, барабанов и сепарационных устройств, пароперегревателя. Тепловой расчет парового котла ПК-10. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, экономичность работы. Расчет конвективного пароперегревателя.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.03.2014Элементы рабочего процесса в котельной установке. Обоснование необходимости автоматизации технологических параметров. Система автоматического регулирования и контроля питания котла, ее монтаж и наладка. Спецификация на монтажные изделия и материалы.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 01.06.2015
