Автоматизация сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы "Вакаяма"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Республики Беларусь

МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

КАФЕДРА “Автоматизации технологических процессов и производств”

Курсовая работа по дисциплине

«Метрология, технические измерения отрасли и сертификация приборов»

по специализации 1-53 01 01

«Автоматизация технологических процессов и производств»

АВТОМАТИЗАЦИЯ СУШИЛЬНО-ШИРИЛЬНОЙ-СТАБИЛИЗАЦИОННОЙ МАШИНЫ ФИРМЫ «ВАКАЯМА»

Выполнил студент группы АТПЗС-141 Ламинский К.Г.
Руководитель к.т.н., доцент Пелевин В.Ф.

Могилев 2016



Содержание

Введение
1. Описание технологического процесса
2. Описание функциональной схемы автоматизации
3. Выбор и обоснование выбора приборов и средств измерений
3.1 Средства измерения температуры
3.2 Средства измерения уровня
3.3 Средства измерения давления
3.4 Средства измерения расхода
3.5 Средства измерения скорости Заключение Список литературы Спецификация приборов 24



Введение

Управление любым технологическим процессом или объектом в форме ручного или автоматического воздействия возможно лишь при наличии измерительной информации об отдельных параметрах (электрических, механических и др.), характеризующих процесс или состояние объекта. Измерение параметров осуществляется с помощью самых разнообразных технологических средств, обладающих нормированными метрологическими свойствами.

Средства измерения играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особенно автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

В промышленности широко применяются общепромышленные приборы и средства автоматизации для измерения и автоматического регулирования температуры, давления, уровня и др., а также специальные приборы - влагомеры, газоанализаторы, датчики гранулометрического состава.

Разработано большое количество систем технологического контроля и автоматики, которые рекомендованы в качестве типовых, например, системы для свеклосахарного производства, хлебопечения, спиртового производства и др.

В настоящее время широко применяются системы контроля на базе использования приборных пультов и щитов различного типа. Распространены приборные щиты и пульты, на которых приборы, а также аппаратура контроля и автоматики располагаются группами, объединенных единством контролируемых и регулируемых параметров.

Целью курсового проекта является автоматизация сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы «Вакаяма».

Задачей курсового проекта является выбор средств автоматического контроля и средств автоматизации технологического процесса.



1. Описание технологического процесса

Объектом автоматизации является сушильно-ширильная-стабилизационная машина фирмы «Вакаяма», включающая в себя: раскатное устройство поз. 01, лотковый компенсатор поз. 02, 2-х вальная 10-ти тонная плюсовка поз. 03, входное поле поз. 04, сушильная камера поз. 05, выходное поле поз. 06, накатное устройство поз. 07.

С раскатного устройства поз. 01 ткань поступает на лотковый компенсатор поз. 02. Затем ткань поступает в двухвальную десятитонную плюсовку поз. 03, где происходит пропитка ткани аппретом. В ванне плюсовки поддерживается постоянный уровень аппрета (50±2,5 %). Для равномерного отжатия аппрета давление прижима вала регулируется в диапазоне 0,35±0,015 МПа. Затем ткань снова поступает в двухвальную десятитонную плюсовку поз. 04, где происходит пропитка ткани аппретом. В ванне плюсовки поддерживается постоянный уровень аппрета (50±2,5 %). Для равномерного отжатия аппрета давление прижима вала регулируется в диапазоне 0,35±0,015 МПа.

После двухвальной десятитонной плюсовки ткань поступает на входное поле 05 сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы «Вакаяма», где происходит накалывание ткани на иглы цепного транспортера.

Далее ткань поступает в сушильно-ширильную-стабилизационную часть машины поз. 06, где она приобретает необходимую прочность аппретирования (удержание аппрета на ткани) и плотность. Это достигается растягиванием ткани по ширине и длине, что осуществляется следующим образом: кромки ткани накалываются на иглы цепей транспортёра и разводятся на определённую ширину. В таком положении ткань фиксируется в подогреваемых камерах сушильно-ширильной машины. Сушильно-ширильная стабилизационная часть машины поз. 06 состоит из семи камер, в каждой из которых осуществляется контроль и регулирование температуры. Система автоматического регулирования температуры аналогична системе в плюсовках. Сушка в данной сушилке осуществляется с помощью циркуляции горячего воздуха. Вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию воздуха, установлены по обеим сторонам сушильно-ширильной стабилизационной части машины поз. 06. Следует отметить, что неравномерно подаваемый воздух по ширине, а также разные температуры по ширине приведут в дальнейшем к неравномерности нанесения аппрета.

В первой камере сушильно-ширильной стабилизационной части машины поз. 06 поддерживается температура на постоянном уровне (95±5 єС). В остальных шести камерах сушильно-ширильной-стабилизационной части машины поз. 06 поддерживается температура на постоянном уровне (177,5±2,5 єС). Далее ткань поступает на выходное поле машины поз. 07, а затем наматывается на навой при помощи накатного устройства поз. 08.



2. Описание функциональной схемы автоматизации

Схема автоматизации процесса сушки на сушильно-ширильной-стабилизационной машине фирмы «Вакаяма» предусматривает автоматическое управление процессом, поддержание в процессе заданной температуры, уровня всех составляющих.

Функциональная схема автоматизации представлена в графической части, лист 1.

С раскатного устройства поз. 01 ткань поступает на лотковый компенсатор поз. 02. Затем ткань поступает в плюсовку поз. 03, где происходит первая пропитка ткани аппретом. В ванне плюсовки 03 поддерживается постоянный уровень аппрета (50±2,5 %). Уровень в ванне плюсовки поз. 03 измеряется волноводным радарным уровнемером Метран-5301 (п. 9а). Выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 9б)для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. 9в) и обеспечивая технологическую световую сигнализацию HL1.

В ванне плюсовки поз. 03 поддерживается температура аппрета на постоянном уровне (27,5±2,5 єС). Температура аппрета в ванне плюсовки поз. 03 измеряется термометром сопротивления типа ТСП-1199 (п. 13а). Выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 9б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. 13в) и обеспечивая технологическую световую сигнализацию HL3.

Для равномерного отжатия аппрета давление прижима вала регулируется как слева, так и справа в диапазоне 0,35±0,015 МПа. Измерение давления как слева, так и справа осуществляется при помощи двух датчиков давления APC-2000ALW (п. 1а, п. 2а), выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 1б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. 1в, п. 1г).

Из первой плюсовки поз. 03 ткань поступает во вторую плюсовку поз. 04, в которой имеется аналогичный контур регулирования уровня красителя и температуры. Здесь также происходит отжатие аппрета при помощи прижимного устройства.

В ванне плюсовки поз. 04 поддерживается постоянный уровень аппрета (50±2,5 %). Уровень в ванне плюсовки поз. 04 измеряется волноводным радарным уровнемером Метран-5301 (п. 10а). Выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 9б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. 9г) и обеспечивая технологическую световую сигнализацию HL2.

В ванне плюсовки поз. 04 поддерживается температура аппрета на постоянном уровне (27,5±2,5 єС). Температура аппрета в ванне плюсовки поз. 04 измеряется термометром сопротивления типа ТСП-1199 (п. 14а). Выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (поз. 13б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. 13г) и обеспечивая технологическую световую сигнализацию HL4.

Для равномерного отжатия аппрета давление прижима вала регулируется как слева, так и справа в диапазоне 0,35±0,015 МПа. Измерение давления как слева, так и справа осуществляется при помощи двух датчиков давления APC-2000ALW (п. 5а, п. 6а), выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 5б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (п. в, п. 5г).

После двухвальных плюсовок ткань поступает на входное поле поз. 05 сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы «Вакаяма», где происходит накалывание ткани на иглы цепного транспортера.

На направляющий вал входного поля машины устанавливается тахогенератор TDP 0,2LS (п. 22а), выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 19б) для контроля. Это необходимо для того, чтобы контролировать время нахождения ткани в камерах сушильно-ширильной-стабилизационной рамы.

Далее ткань поступает в сушильно-ширильную-стабилизационную часть машины поз. 06, где она приобретает необходимую прочность аппретирования (удержание аппрета на ткани) и плотность. Это достигается растягиванием ткани по ширине и длине, что осуществляется следующим образом: кромки ткани накалываются на иглы цепей транспортёра и разводятся на определённую ширину. В таком положении ткань фиксируется в подогреваемых камерах сушильно-ширильной машины. Сушильно-ширильную стабилизационную часть машины поз. 06 состоит из семи камер, в каждой из которых осуществляется контроль и регулирование температуры. Система автоматического регулирования температуры аналогична системе в плюсовках. Сушка в данной сушилке осуществляется с помощью циркуляции горячего воздуха. Вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию воздуха, установлены по обеим сторонам сушильно-ширильной стабилизационной части машины поз. 06. Следует отметить, что неравномерно подаваемый воздух по ширине, а также разные температуры по ширине приведут в дальнейшем к неравномерности нанесения аппрета.

В первой камере сушильно-ширильнойстабилизационной части машины поз. 06 поддерживается температура на постоянном уровне (95±5 єС). Температура в первой камере сушильно-ширильной стабилизационной части машины поз. 06 измеряется термометром сопротивления типа ТСП-1199 (п. 15а). Выходной электрический сигнал с которого поступает на ИР «Сосна-002» (п. 13б) для контроля и регистрации, где он обрабатывается и в соответствии с заданным законом регулирования выдает сигнал для управления исполнительным механизмом клапана T-SYDFN (поз. 13д).

В остальных шести камерах сушильно-ширильной-стабилизационной части машины поз. 06 поддерживается температура на постоянном уровне (180±5 єС). Температура в камерах два, три, четыре, пять, шесть, семь сушильно-ширильной-стабилизационной части машины поз. 06 измеряется термометром сопротивления типа ТСП-1199 (п. 19а, п. 20а, п. 21а, п. 26а, п. 27а, п. 28а), выходные электрические сигналы с которых поступают на ИР «Сосна-002» (п. 19б, п. 26б) для контроля и регистрации, где они обрабатываются и в соответствии с заданным законом регулирования выдают сигнал для управления исполнительным механизмом клапанов T-SYDFN (п. 19в, п. 19г, п. 19д, п. 26в, п. 26г, п. 26д).

Расход пара контролируется теплоконтроллером ТЭКОН-19 (п. 32в), сигнал на который приходит из термометра сопротивления типа ТСП-1199 (п. 33а), датчика давления APC-2000ALW (п. 34а) и измерительного комплекта, состоящего из диафрагмы ДК 1,6-100 (п. 32а) и датчика разности давления APR-2000ALW (п.32б).

Далее ткань поступает на выходное поле машины поз. 07, а затем или наматывается на навой при помощи накатного устройства поз. 08.

В ручном режиме включение и отключение электродвигателей осуществляется нажатием кнопок (п. 35б … п. 41б).



3. Выбор и обоснование выбора приборов и средств измерений

Приборы и средства автоматизации выбираются с учётом сложности объекта и его пожаро- и взрывоопасности, агрессивности и токсичности окружающей среды, вида измеряемого технологического параметра и физико-химических свойств среды, дальности передачи сигналов от датчиков и исполнительных устройств до пунктов управления, требуемой точности и быстродействия, допускаемой погрешности измерительных приборов, места установки устройства, требований правил установки электрооборудования. При этом необходимо иметь в виду, что предпочтение следует отдавать однотипным, централизованным и серийно-выпускаемым приборам. Это значительно упростит поставку, а затем и эксплуатацию систем автоматизации. автоматизация сушильный ширильный стабилизационный

В проекте были выбраны электрические приборы, так как они достаточно надёжны, обладают высокой точностью, быстродействием и легко согласуются с ЭВМ и микропроцессорной техникой, так как многие из них имеют интерфейсный выход. Так как процесс не является пожаро - и взрывоопасным, то датчики выбраны в стандартном исполнении ив качестве исполнительных устройств были выбраны электромагнитные клапаны. Все приборы, использованные в данном процессе, способны выдавать унифицированный сигнал, поэтому использование дополнительных преобразователей не требуется.

3.1 Средства измерения температуры

Для измерения температуры в ванне плюсовки поз. 03, 04, камерах сушильно-ширильной стабилизационный рамы поз. 06 и в трубопроводе подачи пара 2 используем термометр сопротивлений платиновый ТСП-1199 (п. 13а, п. 14а, п. 15а, п. 19а, п. 20а, п. 21а, п. 26а, п. 27а, п. 28а, п. 33а), который предназначен для изменения температуры.

Принцип действия заключен в изменении сопротивления чувствительного элемента при изменении температуры. Выходной унифицированный токовый сигнал в диапазоне от 4 до 20 мА; рабочий диапазон измеряемых температур: 0...+600°С; номинальная статическая характеристика: 100П; 4-х проводная схема соединения внутренних проводников обеспечивает значительно более точные измерения, за счёт того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления; допускаемое отклонение сопротивления от номинального значения - 0,1 %.

Чувствительные элементы термометров сопротивления представляют собой тонкую медную или платиновую проволоку, намотанную бифилярно на специальный слюдяной, фарфоровый или пластмассовый каркас. Для предохранения от внешних воздействий чувствительные элементы заключают в металлическую трубку с литой головкой, в которой смонтированы выводы концов обмотки для их подключения к соединительным проводам (рисунок 1).

1 - серебряная лента; 2 - платиновая проволока; 3 - слюдяная пластинка; 4 - подводящие серебряные провода; 5 - фарфоровые бусы; 6 -пластмассовая головка; 7 - тонкостенная защитная трубка; 8 - защитный чехол.

Рисунок 1 - Термометр сопротивления платиновый и его габаритные размеры:

Достоинствами термометра сопротивления является высокая точность измерения до 0,00013 (обычно в производстве используются термометры с точностью ±0,5°С), возможность исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3- или 4-проводной схемы измерений, практически линейная характеристика.

К недостаткам можно отнести относительно малый диапазон измерений по сравнению с термопарами, также требуется дополнительный источник питания для задания тока через датчик.

В качестве вторичного прибора используем измеритель-регулятор «Сосна-002», изображенный на рисунке 2 (п. 13б, п. 19б, п. 26б).

Прибор предназначен для многоканального преобразования сигналов термопреобразователей сопротивления, термоэлектрических преобразователей или измерительных преобразователей с унифицированными токовыми выходными сигналами в значении измеряемой величины; регулирования параметров контролируемого объекта (температуры, давления, расход, уровень и др.). Входной унифицированный токовый сигнал в диапазоне от 4 до 20 мА; погрешность измерений +0,1%.

Рисунок 2 - Измеритель-регулятор «Сосна-002»

Измеритель-регулятор «Сосна-002» имеет от 1 до 6 независимых каналов измерения и регулирования, что позволяет подключить одновременно несколько первичных приборов, сэкономить на количестве приборов и место расположения на щите. На рисунке 3 изображены габаритные размеры измеритель-регулятора «Сосна-002».

К достоинствам измеритель-регулятора можно отнести возможность подключения к ПК через интерфейсы RS-232 или RS-485, также можно установить к измеритель-регулятору архивную память и использовать его в качестве программного регулятора, надёжный и простой в использовании.

К недостаткам можно отнести отсутствие одновременного показания нескольких контролируемых параметров, также в случае выхода прибора из строя прекратится контроль и регулирование всех подключенных к нему приборов.

Рисунок 3 - Габаритные размеры измеритель-регулятора «Сосна-002»

В качестве исполнительного механизма использован клапан нержавеющий электромагнитный фланцевый T-SYDFN (13в, п. 13г, п. 13д, п. 19в, п. 19г, п. 19д, п. 26в, п. 26г, п. 26д).

Клапан (рис. 4) предназначен для ограничения проходящего вещества через трубопровод. Принцип действия основан на изменении положения регулирующего органа. Напряжение питания 24 В; активная мощность катушки 6 Вт; рабочее давление от 0,1 до 1,6 МПа.



Рисунок 4 - клапан нержавеющий электромагнитный фланцевый T-SYDFN

Клапан имеет достаточно быстрое время срабатывания: открытие - 0,4 секунды, а закрытие - 1 секунда, что позволяет существенно уменьшить время выхода параметров на заданные значения.

К достоинствам можно отнести надежность, высокое качество исполнения, дешевизну, продолжительный срок службы, коррозионную устойчивость, широкий диапазон рабочих давлений, пропускных способностей и проходных сечений, ручное управление по запросу, взаимозаменяемость катушек переменного и постоянного тока.

Недостатком является невозможность работы с агрессивными жидкостями, имеет только 2 рабочих положения.

3.2 Средства измерения уровня

Для измерения уровня в ванне плюсовки поз. 03, 04 используем волноводный радарный уровнемер Метран-3501 (рис. 5) (п. 9а, п. 10а).

Прибор предназначен для измерения уровня жидкости. Принцип действия основан на излучении радиоволн с периодически меняющейся частотой в направлении поверхности контролируемой среды, отраженная от поверхности контролируемой среды радиоволна попадает в приемник радиоволнового уровнемера, в результате взаимодействия излученного сигнала и сигнала, отраженного поверхностью контролируемой среды, в приемнике уровнемера выделяется сигнал с частотой, пропорциональной дальности до поверхности, этот сигнал обрабатывается в унифицированный токовый сигнал в диапазоне от 4 до 20 мА. Погрешность измерения составляет ± 0,03%; диапазон измерения от 0,1 до 50 м.

Рисунок 5 - Волноводный радарный уровнемер Метран-3501

Уровень жидкости измеряется короткими радарными импульсами, которые передаются от антенны, находящейся в верхней части резервуара, по направлению к этой жидкости. Когда импульс радара достигает поверхности среды, часть энергии отражается обратно в уровнемер. Разница во времени между переданным и отраженным импульсом пропорциональна расстоянию, на основе которого рассчитывается уровень. Используемая технология обработки сигнала обеспечивает высокоэффективное подавление ложных отражений, а также помех, связанных с волнением поверхности измеряемого продукта и загрязнениями антенны. Таким образом, можно с высокой точностью вычислить расстояние до продукта и уровень продукта в резервуаре.

Габаритные размеры указаны на рисунке 6.



Рисунок 6 - Габаритные размеры волноводного радарного уровнемера Метран-3501.

В качестве вторичного прибора используем измеритель-регулятор «Сосна-002» (п. 9б).

В качестве исполнительного механизма использован клапан нержавеющий электромагнитный фланцевый T-SYDFN (п. 9в, п. 9г).

3.3 Средства измерения давления

Для измерения давления на валах плюсовки поз. 03, 04 и в трубопроводе подачи пара 2 используется датчик избыточного давления APC-2000ALW (рис.7) (п. 1а, п. 2а, п. 5а, п. 6а, п. 34а). Выходной унифицированный сигнал от 4 до 20 мА, предел допускаемой приведённой погрешности ± 0,075 %, измеряемое давление 0 ч 7 МПа.

Преобразователи предназначены для измерения избыточного давления, вакуумметрического давления, а также абсолютного давления газа, пара и жидкости. Измерительным элементом является пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, встроенная в приёмник давления, который отделён от измеряемой среды разделительной мембраной и заполнен специальной манометрической жидкостью.



Рисунок 7 - Внешний вид, габаритные размеры преобразователей APС-2000/ALW

Диапазон рабочих температур окружающего воздуха от минус 40 °С до плюс 85 °С, диапазон температур рабочей среды - от минус 60 °С до плюс 120 °С (без разделителей), свыше 120 °С - измерение с использованием мембранных разделителей, радиатора или импульсной трубки, время реакции на бросок давления, не более 0,5 с, дополнительное электронное демпфирование (0 - 30) с., цифровой HART - протокол (стандарт Bell 202), напряжение питания: 24 В (номинал.); от 12 до 36 В (пост.ток);

Преобразователи не выходят из строя при коротком замыкании или обрыве выходной цепи преобразователя, а также при подаче напряжения питания обратной полярности.

Электрический сигнал с измерительной головки, пропорциональный значению измеряемого давления и температуры, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и преобразуется в цифровую форму. В цифровом виде он передаётся через опто-электрическую гальваническую развязку на основную плату. Микропроцессор основной платы считывает измеренные значения и, используя встроенный алгоритм расчёта, вычисляет на их основании точное значение давления и температуры. Вычисленное значение переменной процесса индицируется на встроенном LCD индикаторе. Цифровое значение измеренного давления преобразуется в аналоговый сигнал от 4 до 20 мA в зависимости от установленной конфигурации. Встроенный модем BELL202 и интегрированный коммуникационный шлюз HART rev5, обеспечивают обмен с преобразователем при помощи конвертера, подключенного к компьютеру класса PC с ответствующим программным обеспечением или при помощи коммуникатора. На выходе преобразователя установлен помехоподавляющий фильтр и элементы защиты от перенапряжения. Блок-схема преобразователя представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Блок-схемапреобразователя

Преобразователи оснащены LCD индикатором с LED подсветкой, обеспечивающим одновременную индикацию двух переменных процесса и их единиц измерения. Электроника основной платы преобразователей размещена в корпусе. Конструкция этого корпуса обеспечивает поворот индикатора на ±180° с шагом 90°. Кнопки, расположенные под закручиваемой крышкой индикатора, обеспечивают возможность оператору производить локальные изменения ряда установок преобразователя. Индикатор LCD можно конфигурировать в зависимости от необходимости. Опции индикатора можно изменять в локальном MENU при помощи кнопок, коммуникатора или программного обеспечения на PC. В случае необходимости индикатор можно отключить. Эта функция доступна только с помощью коммуникатора или программного обеспечения на PC. Подсветку индикатора можно включить, убрав перемычку на плате электроники, доступную после снятия индикатора, как и при смене положения индикатора.

Конструкция преобразователей обеспечивает подключение отдельно скомпенсированных головок, имеющих собственную память параметров, к отдельно скомпенсированным основным платам без ухудшения параметров работы всего преобразователя. Это позволяет унифицировать продукцию и облегчить сервис на объектах. Электроника головки гальванически изолирована от измерительной линии. Благодаря этому уменьшена зависимость измерений от помех и улучшена безопасность работы в искро- и огнеопасных условиях.

Память головки содержит 8 банков характеристик по давлению, которые могут (в зависимости от заводских установок) содержать параметры, описывающие применение этой головки для различных диапазонов давлений и/или температур. Можно в зависимости от потребности выбрать для работы необходимый банк памяти параметров.

Преобразователи контролируют работу своих функциональных элементов и правильность пересчета и в случае ошибки информирует, индицируя на экране LED индикатора сообщение, а также устанавливая в токовой петле аварийный ток (в зависимости от установок). Основные блоки преобразователя - это: измерительная головка, в которой сигнал по давлению преобразуется в электрический и блок электроники, преобразующий сигнал с головки в унифицированный выходной сигнал.

К достоинствам можно отнести широкий диапазон измерения, простоту монтажа, возможность установки «нуля», надежность и долгий срок службы, возможность установки с жидкими и газовыми средами.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость, сложную конструкцию и следовательно ремонт.

В качестве вторичного прибора используем измеритель-регулятор «Сосна-002» (п. 1б, п. 5б).

В качестве исполнительного механизма использован клапан регулирующий КР 25ч945нж односедельный с электроприводом типа ST (рис. 9) (п. 1в, п. 1г, п. 5в, п. 5г).

Клапан предназначен для автоматического управления технологическими процессами различных производств с целью непрерывного регулирования параметров рабочей среды (расход, давление и т.д.), а также для работы в качестве запорных устройств.

Входной унифицированный сигнал от 4 до 20 мА. Рабочее давление до 1,6 МПа, температура рабочей среды от - 15 °С до + 300 °С, температура окружающей среды от - 15 °С до + 50 °С. Напряжение питания 220В.

Рисунок 9 - Клапан регулирующий КР 25ч945нж

3.4 Средства измерения расхода

Для измерения учета расхода пара в трубопроводе подачи пара используют теплоконтроллер ТЭКОН-19 (рис.10) (п. 32в) и подключенных к нему термометра сопротивления ТСП-1199 (п. 33а), датчика избыточного давления APC-2000/ALW (п. 34а) и измерительного комплекта для измерения расхода пара, состоящего из диафрагмы ДК 1,6-100 (рис. 11) (п. 32а) и датчика разности давлений APR-2000/ALW(п. 32б).

Теплоконтроллер ТЭКОН-19 основан на измерении выходных сигналов первичных ИП, преобразовании их в соответствующие физические величины и последующем расчёте расхода, объема, массы энергоносителя по измеренным значениям, а также количества тепловой и электрической энергии.

ТЭКОН-19 выполняет расчеты следующими методами:

-расход, объем и массу энергоносителей методом переменного перепада давления в соответствии с ГОСТ 8.586.5-2005 «Измерение расхода и количества жидкостей и с помощью стандартных сужающих устройств. Методика выполнения измерений» по измеренным сигналам ИП давления, перепада давления на сужающем устройстве(СУ) и температуры.

-расход, объем и массу энергоносителей по измеренным сигналам ИП расхода давления и температуры.

-количество тепловой энергии, произведённой или потребленной в элементе системы теплоснабжения по результатам определения массы, температуры и давления энергоносителя.

-расход и количество природного газа, приведённого к стандартным условиям в соответствии с ПР 50.2.019-2006 «Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков» по измеренным сигналам ИП расхода, давления, температуры, а также введённым по каналу последовательного доступа с внешнего устройства или определенным по сигналам с ИП значениям атмосферного давления, плотности природного газа при стандартных условиях, концентрации содержащихся в газе примесей азота и углекислого газа.

-количество электроэнергии при двухтарифном учете раздельно по каждому тарифному интервалу (дневной и ночной).

Основными функциями теплоконтроллера ТЭКОН-19 является: измерение сигналов на аналоговых и дискретных входах, преобразование сигналов в физические величины; расчет математических и специфических функций учета тепла, энергии, других ресурсов; накопление, усреднение по времени, архивирование, индикация на дисплее; обмен по современным цифровым интерфейсам; защита коммерческой информации; самоконтроль и контроль оборудования узла учета. Имеет питание от встроенной батареи, аналоговые и дискретные измерительные каналы, интерфейс M-BUS для диспетчерского сбора данных, также возможность настройки на произвольную схему узла учета. Напряжение питания 220 В, температура окружающей среды от -10 °С до +50 °С, количество измерительных каналов сопротивления 4, количество измерительных каналов силы тока 3, количество измерительных каналов частоты и количества импульсов 8, период архивирования от 1 минуты до 1 года, погрешность ± 0,001 %.

К достоинствам можно отнести высокую точность измерений, долгое хранение данных, простота в обслуживании, надежный, имеет энергонезависимый режим работы.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость, сложность в ремонте, необходимость подключения большого числа датчиков, что при неточном показании или выходе из строя датчика будет погрешность измерений.

Рисунок 10 - Теплоконтроллер ТЭКОН-19.

Датчик разности давлений APR-2000/ALW предназначен для измерения разности давлений. Принцип действия основан на воздействии давления на чувствительный элемент и преобразование его в унифицированный токовый сигнал в диапазоне от 4 до 20 мА. Диапазон измерения 0-1 МПа; погрешность прибора ±0,2%.

Камерная диафрагма ДК 1,6-100 применяется для измерения расхода жидкости, пара или газа по методу переменного перепада давления в комплекте с преобразователями разности давления или дифманометрами в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Диафрагма камерная состоит из диска и корпусов кольцевых камер. Для уплотнения между плоскостью соприкосновения камер и диска вставлена прокладка. Рабочее давление до 1,6 МПа, диапазон рабочих температур от - 40 °С до + 1000 °С. Погрешность измерения 0,06%.

Принцип действия основан на законе Бернулли, который устанавливает связь между скоростью потока и давлением в нём. В трубопроводе, по которому протекает жидкое или газообразное вещество, устанавливается диафрагма, создающая местное сужение потока. Максимальное сжатие потока происходит на некотором расстоянии за диафрагмой, образующееся при этом минимальное сечение потока называют сжатым сечением. Вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается. Статическое давление потока после диафрагмы становится меньше, чем до неё. Разность этих давлений (перепад давления) тем больше, чем больше расход протекающего вещества. Разность давлений измеряется дифференциальным манометром.

Диафрагма представляет собой тонкий диск 3 с круглым отверстием, ось которого располагается по оси трубы. Передняя (входная) часть отверстия имеет цилиндрическую форму, а затем переходит в коническое расширение. Передняя кромка отверстия должна быть прямоугольной (острой) без закруглений и заусениц. На рисунке приняты следующие обозначения: Е>₂₀-- внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре 20 °С; а20 --внутренний диаметр диафрагмы при той же температуре. Выше оси показано измерение перепада давления через кольцевые камеры 1, ниже оси -- через отдельные отверстия 2.



Рисунок 11 - Стандартная диафрагма

3.5 Средства измерения скорости

Большое преимущество -- отличные скользящие свойства графита и, как следствие, большой срок службы. Избавиться от проблем при работе тахогенератора в неблагоприятных средах поможет такой тахогенератор, у которого на медную рабочую поверхность коллектора нанесена серебряная дорожка. В этом случае при любых условиях сопротивление контакта щетки и коллектора остается низким. Благодаря низкой плотности тока, ширину контакта можно сделать маленькой. Если такие тахогенераторы использовать в сочетании со специальными низко абразивными щетками Baumer Hubner CmbH, то гарантирована устойчивая работа тахогенератора в течение всего срока службы. Диапазон измерения от 40 до 10000 об/мин; погрешность прибора ±0,5.

Датчик устанавливается непосредственно на один из валов выходного поля по центру, чтобы не было вибрации и тахогенератор не вышел из строя необходима точная его закрепление штока с валом в его центре. Крепление тахогенераторов осуществляется либо при помощи фланцев, либо с помощью лап. Возможно исполнение в комбинации с энкодером и ограничителем скорости. Благодаря своим малым габаритным размерам (рис. 13) его установка возможна даже в труднорасполагаемых местах оборудования.

Рисунок 12 - Тахогенератор TDP 0,2 LS

Рисунок 13 - Габаритные размеры тахогенератора TDP 0,2 LS

К достоинствам можно отнести помехоустойчивый сигнал, высокий срок службы, низкая стоимость, устойчивость к температурным и механическим воздействиям, простота в эксплуатации.

К недостаткам можно отнести шумный режим работы на высоких оборотах, разрушение или выход из строя подшипников на валу тахогенератора при неправильной установки датчика или большим люфтом вала оборудования.

В качестве вторичного прибора используем измеритель-регулятор «Сосна-002» (п. 19б).



Заключение

Завершающим этапом изучения курса «метрологии и технологических средств измерений» является данная курсовая работа, при создании которой потребовалось практическое применение знаний и навыков, приобретенных как на метрологической практике так на лекциях.

Задачей данной курсовой работы являлся выбор технологических средств и приборов для автоматизации технологического процесса. С последующим описанием технических характеристик, устройства и принципа работы выбранных средств автоматизации.

Очевидно, что контроль, измерение и регулирование различных технологических параметров являются неотъемлемой частью любого технологического процесса, которым необходимо уделять особое внимание т. к. выбрав верные средства автоматизации можно оптимизировать производство, что значительно позволит минимизировать затраты на изготовление выпускаемой продукции, что является немаловажным с экономической точки зрения.

При разработке проекта автоматизации сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы «Вакаяма» я использовал современные приборы, которые позволяют получить более точные значения измеряемых величин, что позволит повысить качество и снизить стоимость выпускаемой продукции. Также новейшие приборы более надежны в эксплуатации и более долговечны в работе.

Целью курсового проекта являлась автоматизация сушильно-ширильной-стабилизационной машины фирмы «Вакаяма».

Задачей курсового проекта являлся выбор средств автоматического контроля и средств автоматизации технологического процесса.



Список литературы

1. Клюев, А.С. [и др.]; Техника чтения схем автоматического и технологического контроля/ А.С. Клюев. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432с;

2. Медведева, В.С. Охрана труда и противопожарная защита в химической промышленности/ В.С. Медведева. -М.: Химия, 1989. - 288 с;

3. Полоцкий, Л.М. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации/ Л.М. Полоцкий. - М.: Химия, 1982.-296 с;

4. Черенков, В.В. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ В.В. Черенков. - Мн.: Машиностроение, 1987 - 692 с;

5. Монтаж средств измерений и автоматизации: Справочник/К. А. Алексеев [и др.]; под ред. А.С. Клюева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 488 с.

6. Техника чтение схем автоматического управления и технологического контроля / Клюев А.С. [и др.]; под ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, 376 с.

7. Наладка средств измерений и систем технологического контроля: Справочное пособие/ А.С. Клюев [и др.]; под ред. А.С. Клюева. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 400 с.

8. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / А.С. Клюев [и др.]; под ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

9. Монтаж приборов и систем автоматизации: Учеб. для сред. проф.-техн. училищ. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983. 248 с.

10. Шкатов, Е.Ф. Основы автоматизации технологических процессов химических производств/ Е.Ф. Шкатов. - М.: Химия, 1988. - 264 с;

11. Шувалов, В.В. Автоматизации производственных процессов в химических промышленности/ В.В. Шувалов. - М.: Химия, 1991. - 440 с.

12. Номенклатурный каталог «Метран» - Челябинск, 2007. - 300с;

13. Каталог продукции НПО Энергоприбор - Минск, 2009. - 376 с;

14.Межотраслевые правила по ОТ при работе в электроустановках. - Минск: 2009. - 185 с.

15. Электронный каталог продукции фирмы Метран по датчикам уровня, 2013 [ Электрон. ресурс]. - Режим доступа http://www.metrrus.ru

Размещено на Allbest.ru

...