- •Расчёт сужающего устройства.
- •Расчёт и выбор регулирующего органа.
- •Расчёт и выбор электрических исполнительных механизмов эим.
- •Выбор пневматического мим.
- •Расчет пим.
- •Выбор проводов и кабелей.
- •7. Выбор регулятора
- •7.1 Основы выбора закона регулирования
- •7.2 Динамический расчет сар
- •Выбор регулятора
- •Динамический расчет сар
- •Принципиальные электрические схемы питания
Введение
Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.
Проектами наиболее сложных производств, особенно в чёрной металлургии, нефтепереработке, химии и нефтехимии, на объектах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях промышленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических процессов.
Средства автоматизации применяются также на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения в системах кондиционирования воздуха, дымоудаления, энергоснабжения.
Автоматизация технологического процесса в деревообработке, является также перспективной. Например, автоматизация сушильной камеры, где качество изделия зависит от точного и своевременного регулирования основных параметров.
Задание на курсовое проектирование
Дана лесосушильная камера периодического действия, загружаемая материалом, который перемещается вилочным погрузчиком. Процесс сушки в ней протекает переодично.
Для расчёта САР регулируемым параметром служит температура сушильного агента давление пара.
Статические и динамические характеристики объекта автоматизации
Объект автоматизации |
Канал регулирования |
t0 мин |
Т1 мин |
Т2 мин |
К0 |
Эжекционно-реверсивная |
Температура сушильного агента -давление пара |
2,2 |
9,0 |
- |
370С/МПа |
Для заданного объекта необходимо:
Разработать функциональную схему автоматизации, выбрать приборы и средства автоматизации, составить спецификации на приборы и средства автоматизации.
Произвести инженерный расчёт системы автоматического регулирования для заданного параметра.
Разработать принципиальную схему автоматического регулирования для заданного параметра
Разработать общий вид щита
Разработать принципиальную схему питания с расчётом и выбором аппаратов управления и защиты.
Функциональная схема автоматизации
При проектировании систем автоматизации технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности все технические решения по автоматизации станков, агрегатов или отдельных участков технологического процесса отображается на схемах автоматизации.
Схемы автоматизации являются основным техническим документом, который определяет структуру и функциональные связи между технологическим процессом, приборами, средствами контроля и управления и отражает характер автоматизации технологических процессов.
При разработке схем автоматизации технологических процессов необходимо решить следующие основные задачи:
сбор и первичная обработка информации;
представление информации диспетчеру;
контроль отклонений технологических параметров;
автоматическое и дистанционное управление;
Расчёт сужающего устройства.
Данные для расчета сужающего устройства.
Внутренний диаметр трубопровода D20, мм |
150 |
Абсолютное давление p, МПа |
0,784 |
Массовый максимальный расход пара, Qм max, кг/ч |
7000 |
Материал диафрагмы |
12Х18Н10Т |
До диафрагмы имеется |
Смешив. потоки |
Материал трубопровода |
20х18Н13 |
Температура пара t, °C |
200 |
Средний расход пара Qср(0,5¸0,7)Qм. max = 0,68Qм. max, кг/ч |
4760 |
Минимальный расход Qmin=(0,25¸0,33)Qм = 0,31 Qм кг/ч |
2170 |
Допустимая потеря давления р`п.д..= (0,05¸0,1)р = 0,085 р, кПа |
67 |
Расчёт плотности перегретого пара по таблице представленной в методическом пособии:
2. Динамическая вязкость пара:
Поправочный множитель на расширение металла Кt:
Кt = 1,0029
Внутренний диаметр трубопровода: D = D20 • Кt = 150 • 1,0029 = 150,435 мм
В зависимости от максимального контролируемого расхода пара Qм max выбирается ближайшее большее число из чисел ряда Qпр:
Qм max = 7000 Þ Qпр = 8000 кг/ч
Выбранное число является верхним пределом измерения по шкале дифманометра-расходомера или измерительного прибора:
Определяем расчётную допустимую потерю давления:
р`п.д.= 0,085 × 0,784 =0,067 МПа = 67 кПа
Определим вспомогательную величину:
По вычисленному значению С и заданной величине рп.д найдём по номограмме искомое значение Dрн и приближённое значение m:
Dрн = 100 кПа
m = 0,25
Рассчитаем число Рейнольдса и проверим условие , если оно выполняется, то расчёт можно продолжить.
Reгрсопла = 10,5 · 104
Определим поправочный множитель e на расширение пара по номограмме представленной в методическом пособии:
;
10. Вычисляем вспомогательную величину ma:
11. Определяем модуль m и коэффициент расхода a по величине ma:
m = 0,25
a = 0,6267
12. Определяем потерю давления на диафрагме по формуле:
Определяем по найденному значению m расчётный диаметр отверстия сужающего устройства в рабочих условиях:
По найденному размеру d с учётом коэффициента линейного расширения материала диафрагмы Kt:
Производится проверка расчёта:
Определяем погрешность расчёта:
Необходимо внести исправления в расчёт, т. к. δ > 0,2 %. Принимаем внутренний диаметр трубопровода d = 73 мм и повторяем расчёт:
Расчёт и выбор регулирующего органа.
Регулирующие органы являются основной частью регуляторов. Они предназначены для изменения расхода вещества, отводимого или подводимого к объекту регулирования. РО представляют собой переменные гидравлические сопротивления, устанавливаемые в трубопроводе. Дросселирование протекающего потока осуществляется при изменении проходного сечения дроссельного органа с помощью затвора. Регулирующие клапаны работают нормально, если пределы регулирования составляют от 10% до 90% от значения коэффициента пропускной спосоности клапана. Чем больше рабочий ход затвора, тем более плавно происходит регулирование.
Исходные данные для расчёта
Внутренний диаметр паропровода D, мм |
150 |
Абсолютное давление пара на входе р0, кПа |
690 |
Максимальный расход пара Gмакс., кг/ч |
16250 |
Длина трубопровода до РО, L1, м |
36 |
Местные сопротивления до РО: Резкие повороты (n1 поворотов под углом a) |
1 пов.-55° |
Конфузор под углом |
65 |
Минимальный расход пара Gмин, кг/ч |
10800 |
Длина паропровода после РО, L2, м |
40 |
Абсолютное давление на выходе рк, кПа |
215 |
Трубы паропровода – Сварные с коррозией | |
Давление р2 после РО: р2 = р1-(0,3¸0,4)•(р0-р) = р1-0,32(р0-р); |
536,18 |
Расчёт плотности перегретого пара по таблице представленной в методическом пособии:
ρ = 3,756 кг/м3
Динамическая вязкость пара:
Определим число Рейнольдса, отнесённое к диаметру трубопровода при Gmin . Расчёт можно продолжить при условии Rе ³ 2000.
Определим коэффициент трения l для данного Re:
Определим суммарную длину трубопровода:
Определим среднюю скорость в паропроводе при Gmax:
Определим потери давления на трение в кПа в прямых участках паропровода при Gmax:
Определяем потери давления в местных сопротивлениях при Gmax:
Определим суммарные потери давления в паропроводе без РО:
Определим суммарные потери с РО:
Определим потери давления на трение и местные сопротивления до РО:
Определяем давление пара на входе в РО р1 и на выходе р2:
Определяем критический перепад давления:
Определяем перепад давления на РО:
Определяем режим течения пара:
- критический режим
Определяем условную пропускную способность РО в зависимости от истечения пара:
Определяем расчётное значение пропускной способности, приняв значение коэффициента запаса h=1,1¸1,2:
По полученному значению выбираем РО соответствующего типа из условия:
Двухседельный регулирующий клапан средних расходов.
Определяем пропускную способность трубопроводной линии по формуле, соответствующей докритическому режиму течения:
Определяем отношение к потерям давления в регулирующем органепри Gmax:
Определяем максимальный и минимальный относительные расходы:
А). Определяем предварительное значение максимального относительного расхода пара:
Б) Определяем истинное положение qmax по графику:
В) Определяем минимальный относительный расход пара:
21. Определяем максимальные и минимальные значения коэффициента передачи РО:
для линейной характеристики:
lmax = 0,24 KPO min = 1,78
lmin = 0,15 KPO max = 2,4
для равнопроцентной характеристики:
lmax = 0,5 KPO max = 0,64
lmin = 0,38 KPO min = 0,26
Вывод: Выбираем РО с линейной пропускной характеристикой KPO = 0,74.