Разработка структурной схемы мпуж
Электрическая структурная схема изображена на рисунке 2.36. Преобразователь уровня жидкости состоит из измерительного преобразователя и вторичного преобразователя. В состав измерительного преобразователя входит – акустический волновод, концы которого помещены в акустические демпферы, акустэлектрический преобразователь, и магнитный элемент позиционирования (магнитный поплавок), формирователь импульсов токов записи, усилителя импульсов, демпферов внешних и внутренних воздействий и динамического адаптера.
В состав вторичного
преобразователя входит: арифметическо
- логическое устройство, генератор
квантующей последовательности импульсов,
дискриминатор амплитудный и
формирователь временных интервалов.
Выходные сигналы с преобразователя
уровня жидкости поступают через
контроллер на компьютер оператора.
Рисунок 2.36 – Структурная схема МПУЖ
Разработка принципиальной схемы мпуж
Схема изображена на рисунке 2.37. Принцип работы структурной схемы поясняется временными диаграммами (Рисунок 2.38) и структурной схемой (Рисунок 2.36).
Тактовый генератор реализованный на элементах DD1.4, DD1.5, резисторах R4,R5, конденсаторов C5, C6 вырабатывает серию импульсов с периодом повторения Тизмер = 3,0 мс, которая обнуляет формирователь временных интервалов (триггер - DD7.1), включает в работу силовой ключ, выполненый на транзисторе VT1, резисторах R 9- 11, конденсаторе C8 и полупроводниковом диоде VD1. с выхода силового ключа поступает в среду акустического волновода токовые импульсы возбуждения в среде волновода акустических сигналов. Через время TХ наводиться в акустэлектрическогом преобразователе импульсы ЭДС, которые поступаю на импульсный усилитель (DA1.1, R1)
С выхода усилителя сигналы поступают на амплитудный дискриминатор (DD2.1, R6, R7) и дальше поступает на формирователь временных интервалов (DD7.1). Информация о положении магнитного поплавка виде временного интервала поступает на ПК оператора, преобразовываясь через контроллер.
Рисунок 2.37 – Принципиальная схема МПУЖ
Рисунок 2.38 – Временные диаграммы МПУЖ
Расчет параметров магнитострикционного преобразователя уровня и поправок на установку
Системы контроля, построенные – на базе уровнемеров ПМП -201, обладают следующими свойствами:
в отличие от обычных систем, у которых отказ центрального блока вызовет отказ всей системы, данная система остается жизнеспособной, если работоспособна часть устройств, отвечающих за безопасность процесса;
непрерывный опрос критических уровней является также самоконтролем исправности – при отказе преобразователя, отслеживающего достижение критических уровней, вторичные приборы с релейными выходами (БК, БПК) отреагируют на это соответствующим переключением выходных контактов;
возможность модульного построения уровнемера из преобразователей, вторичных приборов разных типов;
возможность многоуровнего контроля и дублирования основных устройств и узлов (блока питания, реле БК (БПК), сигнализатора ВС);
малое энергопотребление преобразователей позволяет применять кабели с небольшим сечением проводов для связи на дальних расстояниях.
Низкая скорость в линии связи позволяет применять любые кабели, а высокое быстродействие реагирования на критические уровни достигается тем, что опрос критических уровней производится отдельно от опроса измеренных величин, и с меньшим интервалом. Из-за ограничения скорости в линии связи, время опроса измеренных величин считается вторичной задачей и выполняется значительно медленнее реагирования на критические уровни.
Для данной АЗС экономичнее использовать преобразователь контроля уровня жидкости ПМП – 201, который состоит из направляющей (труба из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т), в которой натянута проволока из магнитострикционного сплава, являющаяся звукопроводом, и размещены интегральные датчики температуры. По направляющей свободно перемещаются один или несколько кольцевых поплавков с магнитами. В верхней части направляющей находится корпус с платами обработки сигналов. Корпус имеет кабельный ввод и крышку.
Принцип действия преобразователя заключается в измерении времени пробега ультразвуковой волны, сформированной в магнитном поле поплавка при пропускании через звукопровод импульсного тока.
Преобразователь имеет маркировку взрывозащиты 1ExdIIBT3, IP66.
В зависимости от числа и типа поплавков преобразователь выполняет следующие функции):
измерение уровня жидкости;
измерение уровня жидкости и уровня раздела сред (уровня подтоварной воды);
измерения уровня и плотности жидкости;
измерение уровня, плотности жидкости и уровня раздела сред.
Все поплавки имеют по одному кольцевому магниту и располагаются магнитом вверх. При использовании нескольких поплавков, они оснащаются ограничителями, препятствующими сближению магнитов < 70 мм.
Для данного проекта с заданными параметрами резервуаров, целесообразнее использовать уровнемер длинной 3500 мм, т.к. высота резервуара 3790 мм. Т.е. труба уровнемера будет не доходить на 200 мм до дна резервуара, т.к. 5 % от объема резервуара невозможно учесть ни при контроле уровня, ни при сливе топлива насосом.
Сборочный чертеж уровнемера ПМП -201, со всеми поплавками представлен на рисунке 2.39:
Рисунок 2.39 – Сборочный чертеж уровнемера ПМП -201
Длина наружной трубы уровнемера высчитывается по формуле:
L1= L + 5 мм = 3500+5= 3505 мм.
Длина внутренней трубы равна:
L2 = L1 + 9- 6 = L + 8 мм = 3500 + 8= 3508 мм.
Длина чувствительного элемента равна:
L3 = L2- 5-6= L-3 мм. = 3500-3 =3497 мм.
Верхний и нижний неизмеряемый уровень равны:
Lвнеизмер = 200 мм;
Lннеизмер= 65,5 + 8,5= 74 мм.
Расстояния для установки датчиков температуры высчитывают по формулам:
L0 %= Lннеизмер + 13+12= 99 мм;
L30 %= 0.3 (L-200) = 0.3L -60 мм = 990 мм = 0,099 метра;
L60 %= 0.6 (L-200) = 0.6L -120 мм = 1980 мм = 0,198 метра.
Длину первой трубки рассчитываем по формуле:
Lt1= (L30 %-13) – (L0 %+13) = 0.3 L -185 мм = 865 мм = 0,0865 м.
Длину средней трубки высчитывают по формуле:
Lt2= (L60 %-13) – (L30 %+13) = 0.3 L -86 мм = 964 мм = 0,0964 м.
Длину конечной трубки высчитывают по формуле:
Lt3= L3 – (L60 %+13) = 0.4L + 104 мм = 1504 мм = 0,1504 м.