Температурная компенсация обеспечивается при равенстве температур контролируемой и эталонной жидкостей, которое достигается размещением сосуда с эталонной жидкостью в сосуде с контролируемой жидкостью, где он омывается контролируемой жидкостью.
Первичный преобразователь выполняется проточным и погруженным.
Измерение плотности с помощью радиоактивного излучения основано на зависимости степени ослабления потока излучения от плотности контролируемой среды. В качестве источника излучения используется радиоактивный цезий - 137, лучи которого проходят через контролируемую среду и регистрируются приёмником излучения.
Для измерения концентрацию газовой смеси в трубопроводе наиболее подходящим методом является термохимический.
Возможные методы и средства контроля основных технологических параметров приведены в приложении /2/.
2.3 Выбор технических средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика
Нормальное функционирование любого /3/ технологического процесса невозможно без контроля его параметров. В системах автоматизации для этих целей используются датчики, работающие в комплекте с вторичными приборами.
Канал технологического контроля имеет первичное измерительное устройство, контролирующее технологический параметр и преобразующее его в удобную для дистанционной передачи форму линии связи (передачи сигнала), и вторичный показывающий, сигнализирующий или записывающий прибор.
При выборе технических средств автоматизации учитываются конкретные условия процесса измерения, необходимая точность и экономическая эффективность. Выбор основан на стремлении к применению однотипных средств автоматизации и предпочтительно унифицированных систем, характеризуемых простотой сочетания, взаимозаменяемостью и простотой компоновки на местах управления. Использование однотипной аппаратуры дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации, обеспечении запасными частями.
Проанализировав все методы контроля температуры, я делаю вывод, что наиболее подходящим методом является измерение температуры термопреобразователем сопротивления с НСХ 50М. Их использование является наиболее целесообразным, так как они предназначены для измерения температуры неагрессивных и агрессивных газообразных и жидких сред; производится контроль требуемого диапазона температур. Кроме того, они имеют следующие достоинства:
_ термометры могут применятся для длительного измерения температуры;
_ изменяется в зависимости от температуры практически линейно;
_ высокая точность;
_ дистанционная передача информации;
_ невысокая стоимость датчика.
В качестве вторичного прибора для всех точек контроля температуры я выбираю аналоговый показывающий и регистрирующий прибор Диск-250.
Аналоговые вторичные приборы получили широкое распространение из-за простоты в эксплуатации, относительной дешевизны, достаточной точности, многофункциональности. Регистрирующие аналоговые вторичные приборы также используются в системах хозрасчетного учета, отчетности, при наладках системы автоматического регулирования, для фиксации быстроизменяющихся параметров.
Избыточное давление контролируется при помощи измерительного преобразователя избыточного давления типа «Сапфир-22ДИ» 2160. Вторичный прибор - Диск 250-(2131) (показывающий, регистрирующий и сигнализирующий).
Ведется контроль расхода воды, которые поступают в аппараты, устанавливается диафрагма ДКС-300 и датчик разности давления Метран 49-ДД 9420. Его показания не зависят от параметров контролируемой среды (вязкость, температура, плотность, химический состав); он обладает высоким быстродействием, имеет линейную шкалу и значительный диапазон измерения. В качестве вторичных используются прибор, - одноканальный показывающий регистрирующий прибор Диск 250-(2131).
Концентрация контролируется термохимическим методом преобразователь МГЛ-19М-3, сигнал которого поступает на показывающий, регистрирующий и сигнализирующий вторичный прибор типа Диск 250-(1121).
3. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Главными задачами проектирования функциональной схемы контроля процесса очистки промышленных стоков являются получение информации о состоянии технологического процесса и оборудования, контроль и регистрация параметров процесса и состояния оборудования.
На схеме автоматизации технологического контроля, представленной на листе 1, осуществлен контроль температуры, давления, расхода и уровня, а также концентрация.
Температура контролируется в всех точках термо преобразователем сопротивлением (1а-4а), пределы измерения -40…180 °С,
Предназначен для измерения агрессивных сред,
Верхний предел измерения 180 0С
Градуировки 50М
Основная погрешность ±0,5 %
Давление воды, подаваемого в аппараты, контролируется при помощи измерительного преобразователя избыточного давления типа «Сапфир-22ДИ» 2140 (5а), верхний предел измерения 15МПа, предел допускаемой основной погрешности ± 0,5 %. Происходит преобразование значения избыточного давления в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Вторичный прибор - Диск 250 (5б). Основная погрешность этого прибора составляет ± 0,5 %.
На соответствующем трубопроводе (7а, 6а) устанавливается диафрагма ДКС-300 и датчик разности давления Метран 49 ДД 9420, класс точности 1, верхний предел измерения 8 м3/ч, унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи (0 - 5, 0 - 20 мА). Сигналы с трубопроводов поступают на вторичный прибор - Диск 250 (6б-7б).
Контроль уровня в ёмкостях ведется волновым уровнемером серии 3300 поз 9а-11а и вторичного прибора типа Альфолог 100 поз 11б диапазон измерения 0 - 2,5 м.
Концентрация контролируется рН метром РН-4120 поз 8а,8б. Относительная погрешность ± 0.05%.
4. РАССЧИТАТЬ СУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ
1) Наибольший измеряемый массовый расход (кг/ч) 772000
2) Наименьший измеряемый массовый расход (кг/ч) 240000
3) Избыточное давление измеряемой среды (кг/см2) - 5
4) Температура измеряемой среды (в гр. Цельсия) 75
5) Внутренний диаметр трубопровода при 20°С (мм) 300
6) Материал трубопровода сталь 20
7) Абсолютная шероховатость трубопровода 0,15 мм
8) Тип сужающего устройства: диафрагма камерная с угловым способом отбора давления.
Местное сопротивление на участке установки сужающее устройства
9) До сужающего устройства на расстоянии 16,5 м находится вентиль
10) Тип дифманометра - мембранный
11) После сужающего устройства на расстоянии 2,4 м - тройник.
Расчёт
Из таблиц: ас=11,1 вс=7,7 сс=3,4
г=10^-6(ас +10^-3*t* вс -10^-6* сс)
г=10^-6(11.1+10^-3*100*7.7-10^-6*100*3.4) = 0.000012
Дt = Д20(1+ г(t-20))=Д20*Кt
Дt = 300(1+.000012(10-20)) = 300.288 (мм)
Барометрическое давление
Рбар = 103 кПа = 103000 Па =1.03 (кг*с/смІ)
Рабс = Рбар + Ризб Рбар = 1.03+5 = 6.03 (кг*с/смІ)
м = 28.5*10^-6(кг*с/мІ)
с воды сt =959,3 + (965,3-959,3/100-90)*(6,03-1)=962,318 кг/мі
Предварительно выбирается предельный расход по дифманометру из ряда цифр.
По условию наибольший измеряемый массовый расход 772000кг/ч следовательно предельный расход - 800000кг/ч (Qм пр).
Наименьший измеряемый массовый расход 240000кг/ч следовательно предельный расход - 250000 кг/ч (Qм мин).
Для массового расхода
с1= Qм пред/0,01252 ДІt *vРt
C1=800000\0,1252*300,288І*v962,318 = 22,843
Определение номинального перепада давления по дифманометру (?Рн), потери давления (РН) и относительной площади отверстия сужающего устройства (Модуля СУ) (m).
m=0,2 ?PН=2,5 кг*с/смІ, Рн=2,8 кг*с/смІ
Определение критерия Рейнолдса (Rc), коэффициентов л, Е, m, окончательно.
Remin=0,0361*Qm min/Д*м
Remin= 0,0361* 250000/300,288*28,5*10^-6 =1054543,194
Remax=0,0361*Qм пред/Д*м
Remax=800000/300,288*28,5*10^-6 =3374538,221
Определяем гидравлическую гладкость трубопровода.
К*10^4/Д=0,15*10^4/300,288=5? 3,9*10^3 (е^-14,2*vm)
для m>0,13
Неравенство соблюдается, значит, трубопровод считается гидравлически гладким.
Определяем крит. Re
Т.к. 0,05?m?0,2> Remin доп=5000
Т.к. Re min>Re доп, неравенство соблюдается.
Определим вспомогательную величину.
mл= c/v?Pн mл=22,843/v2,5*10^4=0,144
Для диафрагмы с угловым способом отбора давления.
лу=1*(0,5959 + 0,0312*0,2^1,05 - 0,184*0,2^4 + 0,0029 * 0,2^1,25*(10^6/3374538,221)^0,75/v1-0,2І=0,614
Определяем вспомогательное число.
F1= m1 л1 е1 е1=1 F=0,2*0,614=0,1228
Определим погрешность найденных коэффициентов.
д1=((F1/c/v?Pн) -1)*100%?0,2%
д1=((0,1228/22,843/v2,5*10^4)- 1)*100%=-15%
т.к. | д1| >0,2%, то процесс нахождения m продолжаем.
Поскольку, F1<C/v?Pн, то выбираем m2=0,233
лy2=(1/v1-0,233І) * (0,5959 = 0,0312*0,233^1,05 - 0,184*0,233^4 = 0,0029*0,233^1,25)*(10^6/3374538,221)^0,75=0,62
F2=m2 л2 е2 е2=0
F2=0,233*0,62=0,14446
д2=((0,14446/22,843/v2,5*10^4) -1)*100%=-0,01%
т.к. |д2|?0,2%, то процесс нахождения m закончен.
Величины m=m2=0,233 л= лy2=0,62
е = е2=1 считаются окончательными.
Выбираем материал для изготовления диафрагмы (сужающего устройства), при температуре потока до 400°С выбирается сталь Х 17.
Определим диаметр отверстия в сужающем устройстве
d20=Дt*vm/Kt d20=300,288*v233/1,001=144,804мм
Определим минимально необходимые длины прямых участков на измерительном трубопроводе.
До СУ После СУ
ак=17,5 в=А/Д ак=0
вк=64,5 в=144804/300,288=0,48 вк=8,55
ск=4,1 ск=0,55
L1min=(17,5 + 64,5 + 0,5^4,1)*300,288=24641см=24,6м
L1=16,5м
L2 min=(0 + 8,55 + 0,5^0,55)*300,288=27726,6cм=2,8м
L2=2,4м
Проверка расчёта:
Qm=0,01252 л е (Kt)І dІ20 v?Pн*сt
Qm=0,01252*0,62*1,001І*144,804І*v2,5*10^4*962,318=799934,8172 мі/ч
д=((Qm/Qм пред)-1)*100%
д = ((799934,8172 / 800000) - 1) * 100% = -0,008% ? 0,2%.
Вывод: -0,008 < 0,2% - погрешность расчёта расхода меньше погрешности расчёта допустимых значений.
Проверка расчёта выполнена верно.
Определим действительную потерю давления:
75%, тогда рнд = 0,75*2,5 = 1,875?рн 1,875<2,8
5. МОНТАЖ ДИАФРАГМЫ ДСК-300
Монтаж приборов и средств автоматизации производится на основании технической документации, разрабатываемой проектными организациями, и проектов производства работ.
В курсовом проекте рассматривается диафрагма (переменного перепада давления) расходомер ДКС-300, которым измеряется расход воды. Метод переменного перепада давления измерения расхода основан на измерении разности давления до диафрагмы и после, пропорциональной скорости потока жидкости в трубопроводе, т. е. ее расходу. Измерительным органом диафрагма с дифманометром.
Исходя из конструктивных особенностей, расходомер ДКС-300 по способу монтажа относится к приборам, устанавливаемым непосредственно в технологические трубопроводы, расход среды в которых подлежит измерению. Эти приборы имеют простое фланцевое присоединение. Корпус расходомера оснащен двумя фланцами для присоединения его к фланцам трубопровода при помощи болтов. Герметичность соединения обеспечивается прокладкой из фторопласта.
ДКС-300 монтируется на прямолинейном участке, на расстояниях, равных не менее двадцати диаметров трубопровода после местных сопротивлений, нарушающих осе симметричное течение среды, и не менее восьми диаметров - до местных сопротивлений. Таким образом, в указанных пределах измерительного участка трубопровода не должно быть колен, угольников, задвижек, вентилей, конических вставок.
Для съема выходной величины разности давления установлены патрубки, к которым подключается дифманометр, через вентильный блок. Электрический сигнал в виде токового сигнала от 0 до 5mA передается по контрольному кабелю ко вторичному прибору, установленному на щите.
На втором листе графического материала представлена монтажная схема установки диафрагмы ДКС300 и дифманометра Метран 49-ДД 9420 на водопроводе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью достижения максимального эффекта получения качественной очистки воды в ходе выполнения курсового проектирования были выбраны наиболее оптимальные методы и средства автоматизации, обеспечивающие сбор и анализ информации о технологических параметрах и состоянии оборудования. Была разработана схема, отображающая функциональные связи между управляемым технологическим процессом и средствами автоматики, т. е. функциональная схема автоматического контроля технологических параметров процесса очистки промышленных стоков. Так же был произведен расчет номинальной статической характеристики диафрагмы ДКС-300, разработана монтажная схема его установки на водопроводе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клюев А.С. Наладка средств измерений и систем технологического контроля. - М.: Энергия. 1990. - 400с.
2. Технологический регламент процесса очистки промышленных стоков ТР - 31 - 234, 2000г.
3. Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим - заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. - М.: Высш. шк. 1989. - 465с.
4. Клюев А.С. Монтаж средств измерения и автоматизации: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат. 1988. - 488с.
5. Макаренко В.Г. Технические измерения и приборы. Методические указания к курсовому проектированию Юж. - Гос. Техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. - 27с.