Проект автоматизации парового котлоагрегата КЕ-10/14
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
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.
.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/ø8/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.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
|
2l
|
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
|
a
|
4.25 *10-3 К-1
|
Рисунок 1 - Принципиальная компенсационная
измерительная схема автоматического потенциометра.
Rк - контрольный резистор;м - медное сопротивление;пр
- сопротивление реохорда;ип - сопротивление нагрузки ИСП;н - резистор для
установления начального значения шкалы;б - балластный резистор;п - резистор для
установления диапазона измерения;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;1 - номинальное
значение силы тока в нижней ветви
измерительной схемы прибора
Ом;
. Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:
; (2.2)
Ом.
Производим проверку правильности определения RПР:
мВ.
. Определим сопротивление контрольного резистора RК:
; (2.3)
Ом;
. Определим сопротивление резистора Rб:
; (2.4)
Ом;
5. Найдём сопротивление медного резистора Rм:
(2.5)
где:
мВ;
. Определим значение сопротивления резистора RН:
; (2.6)
Ом;
. Определим значение сопротивления резистора Rbd;
; (2.7)
Ом.
. 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 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 Dl = 0,025 м)
|
l
|
0,25 м
|
3. Диаметр трубки ротаметра
в месте нулевого деления шкалы
|
D0
|
0,0171 м
|
4. Объём поплавка
|
V
|
3,075×10-6 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
|
m30
|
0,52×10-3 Па×с
|
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
Dl - 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
|
Определим вес поплавка в измеряемой среде:
,
G=0,191 - 3,075·10-6·778,5·9,81=0,16752 Н.
(2.13)
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;- 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)
. Определим значение величины Q в :
Таблица 6 - Расчетные данные
0 4,268 1,042 11,01
1,2060,434
|
|
|
|
|
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%).
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.
Расчет геометрических размеров поплавка
.1 Расчет веса поплавка
Найдем вес поплавка по формуле
(2.19)
.
.2 Найдем объем, высверловки м3
(2.20)
.
.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.
. 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.