МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное

учреждениевысшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт ЭнергетическийКафедра Автоматизация теплоэнергетических процессовСпециальность Автоматизация технологических

процессов и производств (в теплоэнергетике)

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВАКурсовая работа

по дисциплине «Проектирование автоматизированныхсистем»

ФЮРА.421000.018 ПЗ

Выполнил:студент гр. 6281 _____________ _________ Р.А. Лисьих

подпись дата

Проверил:

доцент каф. АТП ______________ В.В. Медведевдоцент кафедры АТП подпись

______________ дата

Томск 2012

2

Содержание С.

Введение…………………………………………………………………….. 31 Системный анализ объекта автоматизации………………………………

4

2 Выбор структуры автоматической системырегулирования………….

6

3 Проектирование функциональной схемы АСР…………………………..

10

4 Выбор технических средств и составление заказной спецификации приборов и средств автоматизации…………………………………….…..

12

5 Проектирование принципиальной схемы АСР………………………… 166 Проектирование монтажной схемы АСР………………………………… 187 Выбор проводов, кабелей и труб электрических и трубных проводок...

20

8 Конструкторская разработка АСР……………………………………….. 229 Выбор и расчет регулирующего органа…………………………………..

25

Заключение…………………………………………………………………… 28Список использованных источников………………………………………. 29Приложение А Заказная спецификация приборов и средств автоматизации……………………………………………………………….. 30

Графический материал:

ФЮРА.421000.018 С2 Система автоматического

регулирования

расхода топлива. Схема функциональная.

ФЮРА.421000.018 С4 Система автоматического

регулирования 3

расхода топлива. Схема монтажная.

ФЮРА.421000.018 Э3 Система автоматического

регулирования

расхода топлива. Схема принципиальная

электрическая.

ФЮРА.421000.018 КД Система автоматического

регулирования

расхода топлива. Общий вид щита

автоматизации.

ФЮРА.421000.018 СБ Узел крепления сужающего

устройства.

Сборочный чертеж.

4

Введение

Автоматическое управление  технологическими

процессами – это совокупность действий, направленных

на поддержание или улучшение функционирования

управляемого объекта без непосредственного участия

человека в соответствии с заданной целью управления.

Автоматическое управление широко применяется во многих

технических системах для выполнения операций, не

осуществимых человеком в связи с необходимостью

переработки большого количества информации в

ограниченное время, для повышения производительности

труда, качества и точности регулирования, освобождения

человека от управления системами, функционирующими в

условиях относительной недоступности или опасных для

здоровья.

Целью данной курсовой работы является разработка

системы автоматического регулирования расхода топлива с

корректирующим регулятором.

В рамках проекта необходимо выполнить:

- выбор структуры автоматической системы

регулирования (АСР);

- проектирование функциональной схемы АСР;

- выбор технических средств АСР;

5

- составление заказной спецификации приборов и

средств автоматизации;

- проектирование принципиальной схемы АСР;

- выбор проводов, кабелей и импульсных труб

проводок щита и внешних проводок;

- конструкторскую разработку АСР;

- выбор и расчет регулирующего органа.

6

1 Системный анализ объекта регулирования

В качестве объекта регулирования в данной курсовой

работе рассматривается топливный тракт барабанного

котельного агрегата.

Барабанный стационарный однокорпусный котёл ТГМ-94

ТКЗ с естественной циркуляцией, с промежуточным

перегревом пара рассчитан на сжигание природного газа

или мазута. Для блока 150 МВт данный котел рассчитан на

паропроизводительность 500 т/ч, давление 14 МПа,

первичный перегрев 5700С, промежуточный перегрев 570 0

С, температуру горячего воздуха 286 0С. Температура

уходящих газов: при работе на мазуте 1410С, на газе

1300С, КПД на мазуте 91,2%; на газе 91,4 %. Котел имеет

П-образную компоновку и оборудован 28 газомазутными

вихревыми горелками. Мазут распыляется механическими

форсунками. Номинальная производительность одной

горелки составляет по мазуту 2,4 т/ч при нормальных

условиях.

Автоматические системы регулирования расхода

топлива предназначены для обеспечения потребителя

требуемым количеством пара заданного качества

(давления). Нарушение теплового баланса котла

происходит за счет внутренних и внешних возмущений. К

внутренним относятся возмущения, связанные с

7

самопроизвольными изменениями характеристик топлива

(теплоты сгорания) и его расхода, связанных с

колебаниями давления мазута, изменением характеристик

регулирующей трубопроводной арматуры (запаздывание,

«залипание» штока регулирующего клапана, люфты). К

внешним возмущениям относятся возмущения, связанные с

количеством потребляемого пара. В этом случае

паропроизводительность котла не будет соответствовать

количеству потребляемого пара. Показателем этого

несоответствия является изменение давления пара в

какой-либо точке парового тракта.

Таким образом, АСР (автоматическая система

регулирования) расхода топлива должна выполнять две

функции: компенсировать внутренние и внешние возмущения

с помощью одного управляющего воздействия - расхода

топлива.

АСР расхода топлива должна обеспечить

1) устойчивую работу системы (отсутствие

автоколебаний) и ограниченную частоту включения

регулирующего органа, которая при постоянной нагрузке

не должна превышать шести включений в минуту;

2) поддержание в регулирующем режиме работы котла

давления пара перед турбиной или в главной паровой

магистрали с отклонением не более ±2% номинального;

8

3) поддержание в базовом режиме работы котла

расхода пара с отклонением не более ±3% заданного.

9

2 Выбор структуры автоматической системы

регулирования

Рассмотрим типовые структурные схемы АСР расхода

топлива:

1 Одноконтурная АСР расхода топлива.

На рисунке 2.1 изображена одноконтурная АСР расхода

топлива.

Рисунок 2.1 – Одноконтурная АСР расхода топлива:

К достоинствам одноконтурной АСР можно отнести:

- простота реализации системы;

- эффективность подавления внутренних возмущений.

К недостаткам одноконтурной АСР можно отнести:

- поддержание давления пара на заданном уровне у

барабана котла, а не у потребителя пара;

- возможность перераспределения нагрузки между

параллельно работающими котлами.

10

2 АСР расхода топлива с корректирующим регулятором.

На рисунке 2.2 изображена одноконтурная АСР расхода

топлива.

К достоинство АСР расхода топлива с корректирующим

регулятором можно отнести:

- подавление внутренних и внешних возмущений.

К недостаткам АСР расхода топлива с корректирующим

регулятором можно отнести:

- в переходных режимах не обеспечивается требуемое

качество регулирования по причине значительной

инерционности импульса по давлению в барабане котла.

Рисунок 2.2 – АСР расхода топлива с корректирующим

регулятором:

11

Как правило, автоматическая система регулированиястроится по каскадной схеме со стабилизирующим(внутренним) и корректирующим (внешним) регуляторами. Вкаскадных АСР контур стабилизации предназначен дляподавления внутренних возмущений путем воздействия назадание стабилизирующего регулятора. Корректирующийрегулятор предназначен для подавления внешнихвозмущений путем воздействия на заданиестабилизирующего регулятора. В этом случае в АСРрасхода топлива осуществляется принцип регулирования понагрузке.

3 Трехимпульсная АСР расхода топлива

Традиционным решением для управления подсистемой

расхода топлива для газомазутных котлов является

каскадная система, в которой расход топлива задается в

соответствии с требуемым расходом пара и корректируется

по давлению пара в барабане котла, и по давлению

острого пара (трехимпульсная АСР расхода топлива

представлена на рисунке 2.3).

Рисунок 2.3 – Трехимпульсная АСР расхода топлива

12

Выбираем в качестве АСР расхода топлива трехимпульсную АСР расхода топлива, структурная схема, которой представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Структурная схема трехимпульсной АСРрасхода топлива:

Для значительного снижения инерционности системы на

стабилизирующий регулятор (РС) подаются импульс по

теплу (Q), который складывается на сумматоре (С) из

производной от импульса по давлению, поступающего с

13

дифференциатора (Ди) и импульса по расходу,

поступающего с измерительного прибора расхода (ИП2).

Сигналом задания стабилизирующего регулятора (РС)

является выходной сигнал корректирующего регулятора

(РК). Он будет изменяться до тех пор, пока давление в

паровой магистрали (Рпм) не будет равно заданному.

В режиме регулирования работы котла внутренние

возмущения устраняются стабилизирующим регулятором

расхода топлива посредством воздействия на регулирующий

орган расхода топлива. Внешние возмущения устраняются

корректирующим регулятором (РК), посредством

воздействия на задание стабилизирующего регулятора

(РС).

14

3 Проектирование функциональной схемы АСР расхода

топлива

Функциональная схема предназначена для того, что

показать функции отдельных элементов и устройств.

В верхней части функциональной схемы располагаем

технологический объект, выполненный упрощенно в

условных обозначениях, первичные преобразователи

измеряемых технологических параметров и запорная

арматура. В нижней части функциональной схемы

показываем преобразователи, регулирующие устройства и

другие технические средства автоматизации,

установленные на щите.

Функциональная схема АСР расхода топлива

представлена на листе ФЮРА.421000.018 С2.

На функциональной схеме АСР расхода топлива

выделены измерительные каналы (1-3, 5) и канал

управления (4). Измерительные каналы (1-3) реализуют

фиксирование и преобразование значений технологических

параметров (ТП), таких как давление пара в барабане

котла, давление пара в паровой магистрали и расход пара

в паровой магистрали соответственно.

В каналах 1, 2 при помощи измерительных

преобразователей избыточного давления (1а,2а)

фиксируется значение ТП (давление), преобразовывается в15

унифицированный сигнал и передается в канал управления

(4). В измерительном канале 3 (расход пара) на сужающем

устройстве (3а) создается перепад давления,

фиксирующийся измерительным преобразователем перепада

давления (3б), преобразуется в унифицированный сигнал и

передается в канал управления (4).

Канал управления представляет собой контур (4а-4б-

4в-4г), реализующий как автоматическое, так и ручное

управление расходом топлива. Микропроцессорный

контроллер (4а) собирает информацию с измерительных

каналов (1-3) и вырабатывает сигнал управления

исполнительным механизмом (4в), который в свою очередь

воздействует на регулирующий орган (4г). Блок ручного

управления (4б) предназначен для смены режимов

управления (автоматическое\ручное) и для осуществления

ручного режима управления. Измерительный канал 5, в

составе которого находиться преобразователь положения

исполнительного механизма (5а), служит для

дистанционного указания положения выходного вала

исполнительного механизма, имеющего индуктивный или

реостатный датчик.

16

4 Выбор технических средств и составление

заказной спецификации

4.1 Измерение давления

При выборе измерительных преобразователей

избыточного давления в барабане котла и в паровой

магистрали были проанализированы несколько моделей

преобразователей, таких как Метран 43-ДИ; Сапфир-22-ДИ

и МПЭ-МИ. Наработка на отказ составляет 270000 часов,

250000 часов и 180000 часов соответственно; класс

точности составляет 0,25, 0,25 и 0,5 соответственно. В

результате анализа технических характеристик и цены

преобразователей в целях обеспечения требуемой

надежности, класса точности и экономии выбираем

измерительный преобразователь Метран-43-Вн-ДИ,

модель 3163, ПГ «Метран» г.Челябинск, как наиболее

экономичный вариант. Измерительный преобразователь

выбираем по предельному значению измеряемого давления,

для этой модели предельное значение равно 16 МПа.

Измерительный преобразователь имеет унифицированный

выходной сигнал 4…20 мА.

4.2 Измерение расхода

Измерение расхода осуществляется по перепаду

давления. В трубопровод устанавливается сужающее17

устройство (СУ) и по разности давления до и после СУ

определяется расход. Для установки сопла требуются

более короткие прямолинейные участки трубопровода, по

сравнению с другими первичными преобразователями

расхода. Разность давления определяется с помощью

измерительного преобразователя разности давлений с

унифицированным выходным токовым сигналом. Надежность и

точность данной структуры высока за счет того, что

преобразователь разности давлений можно расположить в

месте с меньшей вибрационной и тепловой нагрузкой.

В качестве сужающего устройства для измерения

расхода перегретого пара на трубопроводах с давлением

Р ≥ 10 МПа рекомендуется устанавливать стандартные

сопла.

При выборе измерительных преобразователей разности

давления были проанализированы несколько моделей

преобразователей, таких как Сапфир-22М-ДД, модель

2450; Метран-43-Вн-ДД, модель 3494 и JUMO

dTRANS p02, модель 40.4385. Средняя наработка на отказ

данных моделей составляет 150000 часов, класс точности

составляет 0.25, ценовой диапазон составляет от 8000 до

40000 рублей. В результате анализа технических

характеристик и цены преобразователей в целях

обеспечения надежности и экономии выбираем18

измерительный преобразователь Метран-43-Вн-ДД,

модель 3494, ПГ «Метран» г.Челябинск. Измерительный

преобразователь выбираем по предельному значению

измеряемого давления, для этой модели предельное

значение составляет 16 МПа.

Для ликвидации негативного воздействия на

чувствительный элемент измерительного преобразователь

со стороны измеряемой среды между первичным

преобразователем и измерительным преобразователем

устанавливают различные специальные сосуды. В данном

случае выбираем конденсационный сосуд, устанавливаемый

при измерении расхода пара СК-40-1-А, предельно

допустимое давление 40 МПа.

4.3 Регулирующее устройство

При выборе микропроцессорных контроллеров в

качестве регулирующего устройства были проанализированы

несколько моделей контроллеров, таких как МИК-51,

Ремиконт Р-130ISa и SIMATIC S7-200. Предел допускаемой

основной приведенной погрешности измерения входного

параметра и формирования выходного параметра составляет

0,2, 0,4 и 0,1% соответственно. В результате анализа

технических характеристик контроллеров выбираем в

качестве регулирующего устройства компактный

19

малоканальный многофункциональный микропроцессорный

контроллер МИК-51, так как его предел допускаемой

приведенной погрешности меньше, чем у Ремиконт Р-130ISa

и обеспечивает качественное регулирование, а также цена

его много меньше цены SIMATIC S7-200.

4.4 Средства оперативного управления

Блок ручного управления и усилитель мощности

выбираем того же производителя, что и микропроцессорный

контроллер, так как их совместное применение

обеспечивает высококачественное функционирование АСР и

упрощает процесс заказа и обслуживания. Таким образом

выбираем в качестве блока ручного управления БРУ-10, а

в качестве усилителя – пускатель бесконтактный

реверсивный ПБР-21.

4.5 Указатель положения

В качестве дистанционного указателя положения

выходного вала исполнительного механизма (ИМ)

используется преобразователь положения механизма.

Сигнал с ИМ, оснащенного индуктивным или реостатным

датчиком, преобразуется при помощи преобразователя

положения механизма типа ППМ-1, того же производителя,

что и средства оперативного управления, что

20

обеспечивает высококачественное функционирование АСР и

упрощает процесс заказа и обслуживания. Информация о

положении выходного вала ИМ передается для отображается

на БРУ-10.

4.6 Исполнительный механизм

Исполнительный механизм выбираем исходя из вида

регулирующего органа и крутящего момента.

Максимальный крутящий момент Мmax = 6,89 Dу – 338 = 6,89 80 – 338 = 213,2 Н м,

где Dу - условный диаметр трубопровода, мм.

При выборе учитывалось условие

МН > Мmax,

где МН – номинальный крутящий момент на выходном валу

ИМ, Н м.

Выбираем ИМ типа PrimAR-М-250/25-0,25-99.

В итоге выбран механизм исполнительный электрический

однооборотный PrimAR-М-250/25-0,25-99.

Выбранные технические средства внесены в заказную

спецификацию, представленную в приложении А.

21

5 Проектирование принципиальной электрической схемы

АСР расхода топлива

Принципиальная электрическая схема определяет

полный состав ТС, аппаратов и устройств, а также связей

между ними, действие которых обеспечивает решение задач

управления, регулирования, защиты, измерения и

сигнализации.

Принципиальная электрическая схема АСР расхода

топлива представлена на листе ФЮРА.421000.018 Э3.

Обозначение устройств на принципиальной

электрической схеме представлено в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Обозначение устройств на принципиальной схеме

Обозначение

Наименование устройства

А1,А2 Измерительный преобразователь избыточногодавления типа Метран-43-ДИ

А3 Измерительный преобразователь разностидавлений типа Метран–43–ДД

А4 Микропроцессорный контроллер типа МИК-51

А5 Блок ручного управления типа БРУ-10

А6 Пускатель бесконтактный, реверсивный типа ПБР-21

А7 Исполнительный механизм типа PrimAR-М-

22

250/25-0,25-99К

А8 Преобразователь положения механизма типа ППМ–1

Получение информации о значениях параметров

технологического процесса происходит при помощи

измерительных преобразователей избыточного давления

типа Метран-43-ДИ (А1,А2) и измерительных

преобразователей разности давлений типа Метран-43-ДД

(А3). С выходов измерительных преобразователей

унифицированные токовые сигналы 4..20 мА

поступают на аналоговые входы микропроцессорного

контроллера МИК-51 (А4), обрабатывающий данные о ходе

технологического процесса и вырабатывающий управляющее

воздействие в соответствии с запрограммированным

алгоритмом управления. Формирование импульсных сигналов

(24 В) на выходе импульсного регулятора выполняется

программно, и эти сигналы поступают на блок ручного

управления БРУ-10 (А5) через импульсный выходы

контроллера. БРУ-10 предназначен для коммутации цепей

управления и для осуществления ручного режима

управления. Затем импульсный сигнал 24 В усиливается

пусковым устройством типа ПБР-21 (А6) и поступает на

обмотку управления исполнительного механизма типа

23

PrimAR-М-250/25-0,25-99 (А7), после чего вал ИМ

начинает вращаться, изменяя положение регулирующего

органа. Дистанционный контроль положения выходного вала

исполнительного механизма осуществляется при помощи

преобразователя положения механизма ППМ-1 (А8), который

преобразует выходной сигнал с индукционного или

реостатного датчика ИМ в унифицированный токовый сигнал

4…20 мА, который в свою очередь поступает на БРУ-10 для

индикации положения выходного вала ИМ, что обеспечивает

контроль положения. [4]

Маркировка цепей на принципиальной электрической

схеме имеет функциональный признак в зависимости от их

назначения. Цепи измерения и управления маркируются

числами от 201, цепи питания – от 101.

24

6 Проектирование монтажной схемы АСР расхода

топлива

Проектирование монтажной схемы производиться в два

этапа. На первом этапе разрабатывается схема

подключения внешних проводок.

Схема подключений внешних проводок – это

комбинированная схема электрических и трубных связей

между техническими средствами автоматизации,

установленных на технологическом оборудовании, вне

щитов и на щитах.

В верхней части чертежа изображаем таблицу,

содержащую:

- наименование измеряемых параметров (в нашем случае

давление, расход);

- наименование измеряемых сред (в нашем случае это

пар);

- наименование места отбора информационного сигнала

(в нашем случае барабан котла и паровая магистраль);

- позиции ТСА, присвоенные им в соответствии с

функциональной схемой.

Под таблицей с поясняющими надписями располагаем

технические средства, установленные непосредственно на

25

технологическом оборудовании и трубопроводе.

Измерительные преобразователи Метран-43-ДИ,

Метран-43-ДД, исполнительный механизм PrimAR-М-250/25-

0,25-99 и усилитель ПБР-21 изображены в виде условных

обозначений (прямоугольников), внутри которых указаны

номера зажимов и подключения к ним жил кабеля. В нижней

части чертежа в виде условного обозначения

(прямоугольника) изображен щит автоматизации, внутри

которого показана колодка зажимов и подключения к ним

жил проводов и кабелей.

Для соединения проводов и кабелей используем

соединительную коробку КСК-8, изображаемую в виде

прямоугольника и имеющую 8 зажимов. Данную

соединительную коробку выбираем, по количеству

соединяемых линий.

В качестве запорной арматуры выбираем вентиль

игольчатый 15с54бк, с диаметром номинального прохода 10

мм.

На втором этапе рассмотрим монтажную схему

электрических проводок щита. Технические средства

изображаем упрощенно в виде прямоугольников. Над

прямоугольниками располагаем окружности, разделенные

горизонтальной чертой. Над этой чертой указываем

порядковый номер, а под чертой позицию согласно

26

функциональной схеме или позиционное обозначение. В

правой части чертежа изображаем сборки зажимов. Над

линиями, подводящимися к зажимам, указываем маркировку

участков цепей согласно принципиальной электрической

схеме.

27

7 Выбор проводов, кабелей и импульсных труб проводокщита и внешних проводок

Электрические проводки системы автоматизациивыполняют кабелями и изолированными проводами,следующими способами:

- в стальных коробах с открываемыми крышками;

- в пластмассовых и стальных защитных трубах;

- на лодках;

- на кабельных конструкциях;

- в двойных полах.

Для прокладки электропроводки кабелями выбираемспособ прокладки – в металлических защитных трубах.

Производим выбор марки кабелей для электропроводкиАСР расхода топлива. Для линий питания 220 В и 36 Ввыбираем кабели с алюминиевыми жилами типа АКВВГплощадью сечения жилы 2,5 мм2.

В качестве информационных линий, соединяющихизмерительные преобразователи, блок ручного управленияс контроллером, усилитель и преобразователь положениямеханизма с блоком ручного управления выбираем кабелятипа КВВГ площадью сечения 1 мм2.

Характеристики выбранных проводов и кабелейпредставлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Характеристики кабелей электропроводки АСР

№ линии Марка Число жил Номинальноесечение,

Наружныйдиаметр

28

мм2 провода, мм1, 4,6,8 АКВВГ 4 2,5

13 АКВВГ 7 2,52,3,5,7,9,10,11 КВВГ 4 1 7,5

12 КВВГ 7 1 11,6

В качестве защитных труб выбраны стальные

водогазопроводные трубы ГОСТ 3262-75 легкого исполнения.

Для определения внутреннего диаметра защитной трубы

использовалась формула:

,

где - внутренний диаметр защитной трубы;

- коэффициент, зависящий от количества прокладываемых

в трубу проводов:

для одного провода;

- наружный диаметр провода.

Выбор защитных труб представлен в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Характеристики защитных труб

Номерлинии

Наружныйдиаметр

провода (), мм

k ,

мм

Внутреннийдиаметр трубы,

мм

Толщина

стенки

трубы, мм

5,7,9,11

7,5 1, 10,5 15 2,5

29

4

10 7,91,

411,06 15 2,5

12 11,61,

416,24 20 2,5

Для передачи воздействия контролируемой ирегулируемой технологической среды на чувствительныеэлементы измерительных преобразователей используемимпульсные трубные проводки.

Для измерения давления выбираем бесшовные трубы изстали 20 размером 10 2 мм по ГОСТ 8734-75.

Для измерения расхода (по перепаду давления)выбираем бесшовные трубы из стали 20 размером 14 2 ммпо ГОСТ 8734-75.

30

8 Конструкторская разработка АСР

8.1 Конструкторская разработка общего вида щита

автоматизации

Исходным материалом для выполнения этого чертежа

являются:

– функциональная схема автоматизации;

– типовые монтажные чертежи на приборы и щитовые

средства автоматизации (СА) с указанием принципов

крепления, габаритных размеров и монтажных областей;

– заказная спецификация на приборы и средства

автоматизации.

По конструктивным особенностям щиты делятся на

шкафные, шкафные малогабаритные, панельные с каркасом,

панельные плоские, панельные малогабаритные. С учетом

выбранного объема СА, который будет располагаться в

щите, выбираем щит шкафной, малогабаритный. Размеры

щита выбираем из стандартных рядов 600×400×250 мм.

На чертеже изображаем вид на фронтальную плоскость

щита и вид на внутренние плоскости щита (передняя и

левая панель) с нанесенными контурами ТС и СА; перечень

ТС и СА, расположенных на щите; таблицу надписей в

рамках.

Вид на фронтальную и внутренние плоскости щита

выполняем в масштабе 1:4. 31

На чертеже проставляем габариты щита и размеры,

координирующие установку всех ТС и СА, монтируемых на

щите. На чертеже показывают центры монтажных полей

приборов и СА, расположенных на щите.

Всем элементам щита присваиваем позиционные

номера, начиная с цифры 1 (щит) и далее в порядке

упоминания в перечне элементов. Позиционные номера

ставятся на полках линий – выносок.

8.2 Конструкторская разработка узла крепления СУ

Одним из наиболее распространенных является способ

измерения расхода пара в трубопроводах по перепаду

давления на сужающем устройстве (СУ). В качестве СУ

для измерения расхода пара применяют стандартные

диафрагмы, сопла и сопла Вентури.

При определении места установки СУ необходимо

учитывать:

- участки трубопровода до и после СУ должны быть

прямыми и цилиндрическими с круглыми сечениями;

- длина этих участков должна обеспечивать

сглаживание потоков в случае их искажения при

прохождении через закругления, колена, вентили и т.п.

- действительный внутренний диаметр трубопровода

должен быть равен диаметру, принятому для расчета СУ и

шкалы расходомера.

32

- СУ устанавливается до регулировочной задвижки

или вентиля.

В качестве СУ для измерения расхода перегретого

пара применяем сопло. Узел крепления СУ изображен на

листе ФЮРА.421000.018 СБ.

Производим расчет конструктивных размеров для узла

крепления СУ.

Расчетный диаметр отверстия сопла

Внутренний диаметр трубопровода

Привязочные размеры радиуса округления

Толщина сопла

Принимаем

Длина сопла

Размеры выходной проточки

Радиусы скругления входной части сопла33

Ширина кольцевой щели

Так как

,

То

.

Принимаем

.

Толщина стенки кольцевой камеры

Принимаем

.

Площадь сечения камеры с кольцевой щелью

.

Принимаем

, .

34

9 Расчет и выбор регулирующего органа АСР расходатоплива

Регулирующий орган – это устройство,

предназначенное для изменения расхода вещества или

энергии в объекте управления. Различают дозирующие

(дозаторы, питатели, насосы, компрессоры, плужковые

сбрасыватели и др.) и дроссельные (регулирующие

клапаны, поворотные заслонки, шиберы, краны) РО.

Выполним расчет РО для регулирования расхода мазута

парового котла [1, подраздел 6.3].

Исходные данные

Среда Мазут 80

Максимальный объемный расход Qmax = 8 м3/ч

Минимальный объемный расход Qmin = 3,2

м3/ч

Перепад давлений при максимальном расходе на РО

ΔРРО = 2,5105 Па

Перепад давлений в линии при максимальном расходе

ΔРЛ = 3105 Па

Температура Т1 = 50 ºС

Плотность ρ = 0,99

г/см3

Кинематическая вязкость при 50 ºС υ = 5,9

см2/с35

Максимальная расчетная пропускная способность РО

[1, С. 276, ф. 6.8]

м3/ч.

Предварительно по [1, С. 278, табл. 6.11] выбираем

двухседельный РО, имеющий Dу = 25 мм и Кυу = 10 м3/ч >

1,2· Кυ max = 6,041 м3/ч.

Число Рейнольдса

по кривой 2 на [1, С. 277, рис. 6.22] находим

коэффициент ψ = 1,3.

Пропускная способность с учетом влияния вязкости

м3/ч < Кυу = 10 м3/ч.

Определяем

.

Уточняем

.

Уточняем перепад на РО

36

Па.

Уточняем максимальный расход через РО для принятого

значения

Кυу = 10 м3/ч

м3/ч.

Относительные значения расхода

,

.

Диапазон перемещений РО для

с линейной характеристикой [1, С. 266, рис. 6.15]

0,58 < S < 0,91;

с равнопроцентной характеристикой [1, С. 266, рис.

6.16]

0,2 < S < 0,7.

Максимальное и минимальное значение коэффициента

передачи для рабочего диапазона нагрузок

для линейной пропускной характеристики [1, С. 267,

рис. 6.19]

37

.

для равнопроцентной пропускной характеристики [1,

С. 268, рис. 6.20]

.

С учетом того, что для РО расхода жидкого топлива

предпочтительна линейная пропускная характеристика, а

также при 1,5<n<3 используется как линейная, так и

равнопроцентная пропускная характеристика, то выбираем

РО с линейной пропускной характеристикой.

38

Заключение

В курсовой работе разработана система

автоматического регулирования расхода топлива с

корректирующим регулятором.

Структурной схемой АСР расхода топлива для

проектирования, выбрана трехимпульсная АСР расхода

топлива, отличающаяся малой инерционностью и

способностью устранять внутренние и внешние возмущения

с помощью одного управляющего воздействия – изменения

расхода топлива на котел.

По данным, полученным при разработке структурной

схемы, составлена функциональная схема АСР расхода

топлива. А также произведен выбор технических средств

автоматизации.

Спроектирована принципиальная электрическая схема

АСР расхода топлива, определяющая полный состав

технических средств, аппаратов и устройств (а также

связей между ними), действие которых обеспечивает

решение задач регулирования.

Спроектирована монтажная схема, включающая в себя

схему внешних проводок (электрических и трубных).

В курсовой работе проведена конструкторская

разработка узла крепления сопла. Также проведен расчет

регулирующего органа АСР расхода топлива. По39

результатам расчета выбран РО с линейной пропускной

характеристикой.

40

Список использованных источников

1 Наладка средств автоматизации и автоматических

систем регулирования: Справочное пособие/ А.С. Клюев,

А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов; Под ред. А.С.

Клюева. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 368

с.

2 Проектирование систем автоматического контроля и

регулирования: учебное пособие/ А.В. Волошенко, Д.Б.

Горбунов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 109 с.

3 Проектирование систем автоматизации

технологических процессов: Справочное пособие/ А.С.

Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под

ред. А.С. Клюева. –2-е изд. – М.: Энергоатомиздат,

1990. – 464 с.

4 Контроллер микропроцессорный МИК-51: руководство

по эксплуатации ПРМК.421457.005 РЭ1 – «Микрол», 2011. –

98 с.

41