Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра Промышленной электроники (ПрЭ)

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ГАЗА

Отчёт по преддипломной практике

Студент гр. 367-3

Сивчук Д.Л.

«_14_»февраля2012.

Руководитель практики Руководитель практики:

от университета: Лопатин

Мишуров Александр

Владимир Иванович_________

Сергеевич________

«____» ___________ 2012 г «_14_»февраля2012.

2012

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра Промышленной электроники (ПрЭ)

УТВЕРЖДАЮ

зав. кафедрой ПрЭ

д.т.н., профессор

______ А.В. Кобзев

ЗАДАНИЕ

на дипломное проектирование студенту

группа ____факультет электронной техники

1. Тема проекта: «Устройство контроля расхода газа»

2. Срок сдачи студентом законченного проекта: ______________________

3. Назначение и область применения системы (устройства)

Устройство контроля расхода газа предназначено для измерения и учета расхода природного газа по ГОСТ 5542-87 в единицах приведенного к стандартным условиям объема.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТУ

4.1 Технические параметры:

Устройство должно осуществлять непрерывный контроль расхода природного газа, контролировать собственную работоспособность и устройства ввода-вывода данных, подавать аварийные и информационные сигналы;

• требование к количеству датчиков, обрабатываемых устройством:

– количество дискретных входов до 10;

– количество аналоговых входов до 8;

– количество дискретных выходов до 10;

– верхний предел измерения преобразователя абсолютного давления настраивается в диапазоне от 0,1 до 16,0 МПа согласно стандартному ряду;

– диапазон измерения преобразователя температуры газа составляет от –40 до +100 °С;

– обмен информацией с АСУТП по интерфейсу RS-485;

– устройство должно быть оснащено дисплеем и клавиатурой;

– электропитание устройства должно осуществляться от сети переменного тока 220 В (-15…+10%), 50 Гц;

– для повышения надежности в состав устройства должен быть включен источник бесперебойного питания (ИБП);

– напряжение постоянного тока на выходе ИБП +12 В;

– время работы системы от аккумуляторной батареи ИБП – 100 часов.

2. Конструкторские параметры:

Технические средства должны иметь исполнение, удобное для наладки и обслуживания, а также отвечать условиям эргономики.

2. Условия эксплуатации:

4.3.1 режим работы – круглосуточный, непрерывный;

4.3.2 температура окружающей среды – от -40 до +40°C;

4.3.3 влажность– 85%.

5. ПЕРЕЧЕНЬ РАЗДЕЛОВ ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ

5.1 По специальной части

5.1.1 Введение;

5.1.2 Анализ технического задания;

5.1.3 Обзор литературы;

5.1.4 Разработка структурной схемы;

5.1.5 Разработка принципиальной схемы;

5.1.6 Расчет принципиальной схемы;

5.1.7 Разработка алгоритма работы устройства;

5.1.8 Вопросы надежности;

5.1.9 Экономическая часть.

2. По технике безопасности и производственной санитарии:

   1. Организация рабочего места;

   2. Анализ опасных и вредных факторов;

   3. Требования техники безопасности к устройству;

   4. Разработка защитных элементов конструкции устройства;

   5. Инструкция по технике безопасности для оператора ЭВМ.

3. По организационно-экономической части:

   1. Технико-экономическое обоснование целесообразности проектирования устройства;

   2. Планирование комплекса работ по разработке проекта;

   3. Расчет затрат на разработку проекта;

   4. Оценка эффективности разработанного проекта.

1. ПОДЛЕЖИТ РАЗРАБОТКЕ В ПРОЕКТЕ СЛЕДУЮЩАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

6.1 Чертежи: (выполняются в соответствии с ГОСТ и ЕСКД)

1 Устройство контроля расхода газа. Схема структурная.

2 Устройство контроля расхода газа. Схема принципиальная.

3 Структурная схема канала связи с центральным пультом.

4 Блок-схема алгоритма работы программы слежения.

5 Блок-схема алгоритма работы программы управления.

6 Технико-экономическое обоснование проекта.

2. Демонстрационные иллюстрации: __________________________

Содержание

Содержание 5

1. Описание объекта управления 7

2. Разработка функциональных требований к предлагаемому устройству 8

3. Обзор известных решений 9

5. Разработка структурной схемы устройства 11

5.1 Выбор микроконтроллера 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 18

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом минерального топлива. При сгорании его образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива.

Природный газ широко применяется в качестве горючего в жилых, частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; как топливо для машин (газотопливная система автомобиля), котельных, ТЭЦ и др. Сейчас он используется в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы).

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением до 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,4 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет кинетическую энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, которая рассеивается в виде тепла.

Поэтому в настоящее время стоят следующие проблемы:

1. организации контроля над состоянием трубопровода;

2. учет и контроль расхода газа.

Применение средств современной электроники для автоматизации технологических процессов позволяет повысить эффективность управления работой систем газоснабжения, и безопасность потребителей. Обеспечивается безопасная работа систем благодаря предоставлению информации о режимах и параметрах в любой момент времени, что дает возможность оперативно реагировать на аварийные, внештатные ситуации.

Разработка устройств контроля газа позволит решить указанные выше проблемы, является актуальной.

1. Описание объекта управления

Объектом управления является трубопровод. В газопроводах рекомендуется схема установки, приведенная на рисунке 1.

Рисунок 1.1 - Структурная схема объекта управления

1 - газопровод;

2, 4 - краны до и после счетчика;

3 - счетчик;

5 - байпас;

6 - кран байпаса;

7. - два погружных кармана с заглушками под гильзы, датчика температуры корректора объема газа и образцового термометра.

8. устройство контроля газа;

Наличие вентиля 2 является обязательным. Он позволяет счетчик в случае его повреждения, облегчает ввод устройства в эксплуатацию в протяженных или сложных газопроводах.

2. Разработка функциональных требований к предлагаемому устройству

Проектируемое устройство должно непрерывно контролировать температуру газа, которая не должна быть ниже минус 40, но не более 100 °С не зависимо от условий окружающей среды.

Также параметром, который необходимо непрерывно контролировать, является давление, которое должно находиться в диапазоне от 0,1 до 16,0 МПа.

Менее значимым техническим параметром является отображение полученной информации на встроенном дисплее.

Для обеспечения безопасности трубопроводов недостаточно контролировать только вышеописанные параметры. Возможны аварийные ситуации, такие как отключение электроэнергии, отключение подачи газа, выход из строя клапанов, и т.д. Устройство контроля газа должно отслеживать и предсказывать всевозможные аварийные ситуации.

Основные функции, которые должно выполнять устройство контроля газа:

1. измерение температуры Т и абсолютного давления газа Р;

2. вычисление объема газа, приведенного в соответствии с ПР 50.2.019-96 к нормальным условиям;

3. аварийное сохранение информации о текущих параметрах при отключении питания;

4. передача информации на верхний уровень при помощи стандартного интерфейса RS485;

5. отображение информации о текущих, среднечасовых и итоговых параметрах потока газа по каждому контролируемому газопроводу на индикаторе;

6. формирование аварийных сигналов.