Курсовой проект - Расходомер постоянного перепада давления

Подождите немного. Документ загружается.

Московский Государственный Открытый Университет

Факультет информатики и радиоэлектроники

Кафедра УИТС

Курсовая работа

по Техническим средствам автоматизации и управления

Выполнила:

Специальность: 210100

Шифр:

Преподаватель: Егоров В.С.

2007

Задание 1

Выбрать по справочной литературе необходимые приборы для реализации

информационной цепи датчик – преобразователь контрольно-измерительный прибор и

управляющей цепи регулятор – преобразователь (если необходим) – исполнительный

механизм – регулирующий орган. Дать краткое описание приборов и их параметров.

Приборы в цепи должны иметь согласованные параметры входные - и выходные

сигналы, соответствовать уровню технологического параметра (информационная цепь) и

мощности, требуемой для перемещения регулирующего органа в цепи управления.

Если мощность выходного сигнала датчика или его преобразователя позволяет, то этот

сигнал можно одновременно подать на вход контрольно-измерительного прибора (КИП) и

регулятора. В обратном случае для подачи на вход регулятора информации о текущей

величине регулируемого параметра необходимо установить отдельный датчик (например,

двойную термопару). Обратить внимание на класс точности используемых в

информационной цепи приборов и диапазон шкалы контрольно-измерительного прибора.

Номинальная величина технологического параметра должна находиться в последней

трети диапазона шкалы контрольно-измерительного прибора.

Дано:

1. Технологический параметр и условие – Расход воздуха, среда жидкая, Ду=80 мм

2. Величина параметра – 350 м

\ч

3. Регулирующий орган – Регулирующий клапан

4. Техническая характеристика рег.органа – Давление сети 0,6 МПа.

5. Требование к цепи приборов – Приборы пневматические

Расходомер постоянного перепада давления

(Ротаметр пневматический типа РП)

Ротаметры с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой

показаний выпускают четырёх типов: типа РП для измерения расхода жидкостей,

нейтральных к стали 12Х18Н9Т, типа РПФ для измерения расхода агрессивных

жидкостей, нейтральных к фторопласту-4, типа РПО с паровым обогревом для измерения

расхода кристаллизующихся жидкостей, нейтральных к стали 10Х17Н13М2Т, типа РПФ-

И, которые являются индикаторами и применяются для контроля расхода агрессивных

жидкостей, нейтральных к фторопласту-4. Все эти 4 типа приборов предназначены для

измерения расхода жидкости и преобразования его в дифференцированный выходной

сигнал 0,02 - 0,1 МПа, подоваемый на вторичный прибор.

Ротаметр с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний

состоит из двух основных частей - ротаметрической и пневматической. Ротаметрическая

часть прибора представляет собой прямоточную трубу, в которой находятся мерительный

конус и, перемещающийся под воздействием измеряемого потока, поплавок с

хвостовиком, направленным вверх и имеющим дополнительное центрирующее

устройство.

К корпусу ротаметрической части крепят пневмоголовку, обеспечивающую

местные показания и преобразование высоты положения поплавка в пневматический

сигнал, который поступает к вторичному прибору.

Преобразование высоты положения поплавка в пневматический сигнал

осуществляется с помощью магнитопневматического преобразователя. При перемещении

сдвоенных магнитов 5,

встроенных в хвостовик поплавка, изменяется положение находящегося в пневмоголовке

следящего магнита 4 и жёстко связанной с ним заслонки сопла 3. Изменение зазора между

соплом и заслонкой вызывает изменение давления в пневмоусилителе 2. Усиленный по

мощности сигнал поступает на выход прибора и в стакан 7. Вследствие этого, сильфон 8

сжимается или разжимается, перемещая шток 6, с закреплённым на его конце соплом 3.

Перемещение будет происходить до тех пор, пока следящий магнит с заслонкой не займёт

первоначальное положение относительно сдвоенных магнитов. Перемещение штока 6 с

помощью кинематической передачи преобразуется во вращательное движение стрелки,

шкала местных показаний - 100%-ная равномерная. Выходное давление и давление

питания контролируются по манометрам 1.

При перемещении поплавка из нижнего положения, соответствующего отсутствию

расхода, в верхнее положение, соответствующее верхнему пределу измерения, давление

на выходе прибора изменяется от 20 до 100 кПа.

Кроме соблюдения общих требований к месту расположения приборов, фланцевым

соединением и т. п., следует учитывать, что ротаметры должны устанавливаться на

трубопроводах, не подверженных вибрации, так как возможно повреждение рота

метрической части и возникновение дополнительных погрешностей. Следует

предусмотреть обводную линию (байпас) с запорными вентилями для возможного

отключения прибора без перекрытия потока жидкости в трубопроводе. Направление

потока среды должно быть таким, чтобы она входила в вертикальный патрубок и

выходила из горизонтального (ротаметры РЭ) и снизу вверх (ротаметры РС, РП, РПО).

Ротаметры устанавливаются строго в вертикальном положении во избежание

закливания поплавка или штока, возможно дальше от побудителей расхода.

Ротаметр с пневматической дистанционной передачей данных:

а) - схема магнитопневматического преобразователя; б) - внешний вид

Преобразователь пневматический разности давлений ДПП-2-11

Назначение

Прибор предназначен для выдачи информации в виде стандартного

пневматического сигнала о перепаде давления, о расходе неагрессивных жидкостей и

газов, об уровне жидкости в системах контроля и управления технологическими

процессами со взрывоопасными условиями. Приборы относятся к изделиям ГСП и

эксплуатируются совместно со вторичными регистраторами и регуляторами,

работающими от стандартного сигнала 20-100 КПа. Преобразователи ДПП-2 широко

применяются в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической

промышленности, в энергетике и ряде других отраслей.

Основные технические характеристики

Модель прибора ДПП-2-11 ДПП-2-12 ДПП-2-13 ДПП-2-14 ДПП-2-15

Предельное давление (МПа) 16,0 16,0 2,5 40 40

Пределы измерения (КПа) 100-630 16-63 4-10 100-630 16-63

Погрешность измерения (%)

0,5; 1,0;

1,5

0,5; 1,0;

1,5

0,5; 1,0;

1,5

0,5; 1,0;

1,5

0,5; 1,0;

1,5

Выходной сигнал

от 20 до 100 КПа, передаётся по линии связи на

расстояние до 300 м

Климатическое исполнение (для температуры

окружающего воздуха)

УХЛ2 (от минус 50 до плюс 70 °С)

Т (от минус 10 до плюс 70 °С)

Питание прибора

сжатый воздух 140±14 КПа,

расход воздуха — до 5 л/мин.

Масса (кг) 8,0 8,0 15,0 8,0 8,0

ДПП-2 является аналогом ранее выпускаемых приборов:13ДД11 — преобразователь

измерительный разности давления пневматический.

Показывающий пневматический регулятор МС43

N Показывающий пневматический регулятор МС43 обладает высокой надежностью и

используется для регулирования основных технологических параметров таких, как:

температура, давление, расход и уровень жидкости.

Наряду с механизмом регулирования в его корпус могут быть встроены различные

элементы для измерения конкретных технологических параметров, что делает модель

МС43 дешевым, компактным, автономным прибором, который обеспечивает

регулирование и отображение значений технологи-ческих параметров.

Корпус регулятора является водо- и пыленепроницаемым и обладает высокой

прочностью, а указательная стрелка и деления шкалы хорошо видны даже на расстоянии.

NОсновные характеристикиN

NN •NПределы измеренийN

NNNNNNNNNN -N температура: -75...300°С;N

NNNNNNNNNN -N избыточное давление: -100кПа...206МПа.N

NNNNNNNNNN -N абсолютное давление: 0...241 кПа;N

NNNNNNNNNN -N разность давлений: 0...350 кПа.

NN •NРеализуемые типы регуляторовN

NNNNNNNNNN -N двухпозиционный,N

NNNNNNNNNN -N П, ПИ, ПД, ПИД, ВАТСН+ПИД,N

NNNNNNNNNNNN Nкоэффициент усиления: 4...400%;

NNNNNNNNNNN N постоянная времени интегрирования:0,01...50 мин;N

NNNNNNNNNNN N постоянная времени дифференцирования: 0,05...50 мин;N

NNNNNNNNNNN N гистерезис: 2...100%.

NN •NВыходы

NNNNNNNNNN -N индикатор:стрелочный (L = 156 мм);

NNNNNNNNNN -N пневматический:20...100 кПаN

NN •NТочностьN

NNNNNNNNNN -N с температурным элементом: ± 0,75% шкалы или ± 0,3 °С;N

NNNNNNNNNN -N с элементом давления: 0,5...2% шкалы;N

NNNNNNNNNN -N с элементом перепада давления: ± 0,75% шкалы.

NN •NУстановка сигнала задания: местная, дистанционная.N

NN •NМонтаж: настенный, щитовой, на трубе 2".N

NNN•NКонструктивное исполнение:N

NNNNNNNNNN -N пылевлагозащищенное (IP67)N

NNNNNNNNNN -N искробезопасное (EExiaIICT4)N

NNNNNNNNNN -N взрывонепроницаемое (EExdIICT6)

Регулирующий клапан типа 251-1 с пневматически приводом

типа 271

Исполнительный орган для автоматизации технологических процессов при

высоких технологических требованиях

Принцип работы

Поток через клапан направляется по стрелке на корпусе клапана. При этом

положение конуса определяет площадь свободного сечения протока. При высоких

давлениях/перепадах давления на конусе, при которых перестановочное усилие привода

оказывается недостаточным, предусмотрено исполнение с компенсацией давления

сверлением конуса.

Регулирующие клапаны могут быть оснащены делителями потока St I или St III.

Схема локальной САУ

Регулирующий клапан типа

251

Расходомер постоянного перепада

давления (Ротометр пневматический

типа РП)

Пневматический

привод типа 271

Показывающий

пневматический

регулятор МС43

Преобразователь

пневматический разности

давлений ДПП-2-11

Диаметр условного прохода

от 15 до 200 мм

Условное давление

от 16 до 400 МПа

Температура

от -250 до +550

С (-420…1020

С)

Поз.

обозна-

чение

Обозначение Наименование Кол. Примечание

1 FT

Расходометр постоянного перепада

давления

2 FE

Преобразователь пневматический

разности давлений ДПП-2-11 1

3 FIC

Показывающий пневматический

регулятор МС43 1

4 Пневматический привод 271 1

5 Регулирующий клапан типа 251 1

Подпись и датаПодпись и дата

Инв.№ подл.

Разработал Токарева О.П.

Регулировка расхода воздуха

Схема функциональная

лист

Проверил Егоров В.С.

Изм Лист № докум Подпись Дата

Приборы

местные

Щит

управления

FIC

Задание 2

Выбор двигателя, расчет редуктора и построение характеристик двигателя.

А) Для двигателя постоянного тока;

В) Для асинхронного двигателя.

Для каждого типа двигателя выполнить следующее:

1. В соответствии с вариантом выбрать из таблиц исходные данные для нагрузки:



нм

-Наибольшая скорость вращения исполнительного вала;



нм

-Амплитуда ускорения исполнительного вала;

нс -Статический момент на исполнительном валу;

-Момент инерции нагрузки;

Принять: КПД одной ступени редуктора=0,97;

Для ДПТ коэффициент перегрузки по току = 4;

Момент инерции тахогенератора = 10

-7

кг*м

Прочие данные, необходимые для расчета выбрать самостоятельно

Параметры ДПТ определяются по последней цифре шифра, а асинхронного по

предпоследней..

2.По результатам предварительного расчета выбрать типоразмер двигателя

3. Рассчитать редуктор для ДПТ. Для АД принять, что момент инерции редуктора

= 0.25 от момента инерции якоря.

4.Проверить выбор двигателя и, если необходимо, выбрать более мощный.

5.Построить семейство механических и регулировочных характеристик.

6.Для ДПТ рассчитать усилитель мощности.

1. Выбор типоразмера, расчет редуктора и построение

характеристик двигателя постоянного тока.

1.1. Выбор типоразмера ДПТ Выбираем параметры ДПТ в

соответствии с заданным вариантом, например:

= 0,69 (р/c)- Наибольшая скорость вращения исполнительного вала;

= 2,07 (р/c

)- Амплитуда ускорения исполнительного вала;

= 52,1 Н/м - Статистический момент на исполнительном валу;

= 15,2 (кг*м

) - Момент инерции нагрузки;

η = 0,97 - КПД первой ступени редуктора;

α = 4 - Допустимый коэффициент перегрузки ДПТ.

Требуемую мощность на валу оценим по соотношению:

треб

=(2*J

*ε

+М

)*ω

Получим - Р

треб

= (2*15,2*2,07+52,1)*0,67=79,37 (Вт).

Выберем ближайший типоразмер ДПТ с номинальной мощностью Р

>Р

треб

=175Вт.

Данному условию удовлетворяет двигатель типа СЛ-569. Из справочных данных

выпишем для выбранного двигателя следующие номинальные значения:

= 175 Вт - номинальная мощность двигателя

= 110 В - номинальное напряжение якоря

= 2 А - номинальный ток якоря

= 377 р/c - номинальная скорость якоря

= 265*10

-6

кг*м

- момент инерции якоря

= 3,6 Ом - сопротивление якоря

d = 10 мм - диаметр вала двигателя

Рассчитаем номинальный момент, коэффициент противоЭДС обмотки якоря, момент

потерь на валу и параметры якорной цепи двигателя.

Номинальный полезный момент двигателя,

n =

/ ω

= 175 /377 =464*10

-3

Н*м

Коэффициент противоЭДС обмотки якоря:

С = (U

- I

* r

)/ ω

С = (110-2*3,6)/377 = 272*10

-3

В*с

Момент потерь на валу двигателя:

=[I

*(U

-I

)-P

/ω

= (2*(110-2*3,6)-175)/377=81,2*10

-3

Н*м

Момент с учетом потерь М



= С* I

= 544*10

-3

Н*м

Максимальное напряжение усилителя мощности U

ум

и добавочный резистор R

доб

ограничивающий ток якоря при пуске, определяются путем совместного решения

уравнений якорной цепи для пускового и номинального режимов:

уммах

= α * I

* (R

доб

)

уммах

= I

доб