2. Расчётная часть

2 .1 Составление функциональной схемы сар и выбор принципиальных схем элементов её неизменяемой части

Рисунок 6 – Функциональная схема САР уровня воды

Рисунок 7 – Спецификация

Рисунок 8 – продолжение спецификации

2.2 Описание функциональной схемы разрабатываемой системы

В разработанной системе используется :

1)Шесть термопреобразователей сопротивления:

- два термопреобразователя сопротивления на водоводах подачи «условно-чистой» воды на шахтную печь (1а-1,1а-2);

- два термопреобразователя сопротивления на водоводах подачи химочищенной воды на шахтную печь (6а-1,6а-2);

- один термопреобразователь сопротивления на водоводе подачи «условно-чистой» воды на теплообменники (11а);

- один термопреобразователь сопротивления на подпиточном водоводе химочищенной воды (13а);

2)Пять преобразователей давления CERABAR M PMC41:

- два преобразователя на водоводах подачи «условно-чистой» воды на шахтную печь (2а-1,2а-2);

- два преобразователя на водоводах подачи химочищенной воды на шахтную печь (7а-1,7а-2);

- один преобразователь на подпиточном водоводе химочищенной воды (14а), подключённый первичному преобразователю расхода (15а);

3)Два гидростатических датчика уровня WATERPILOT FMX165 на приёмной камере (4а-2,9а-2);

4)Гидростатический датчик уровня DELTAPILOT S DB50,установленный на расширительном баке (16а-2);

5)Датчик-реле предельного уровня Liquiphant-M FTL51, установленный на приёмной камере (9а-1);

6) Датчик предельного уровня Liquiphant-S FDL61, установленный на приёмной камере (9а-3);

С перечисленных выше датчиков сигнал поступает на контроллер. Регулирующим воздействием в данной системе является изменение расхода воды для охлаждения шахтной печи. Изменение расхода охлаждающей воды осуществляется изменением температуры в шахте печи.

Возмущающим воздействием в этой системе будет являться изменение уровня охлаждающей воды в приёмной камере. Регулирование уровня осуществляется с помощью контроллера, на вход которого поступают данные с датчиков уровня, а с выхода выдается управляющее воздействие на насосную станцию, которая, в свою очередь, увеличивает или уменьшает объём подачи воды. В зависимости от текущего уровня охлаждающей воды, контроллер выдает управляющее воздействие: на увеличение подачи (если температура плавки больше) или на уменьшение подачи (если температура плавки меньше).

Данные от других датчиков установленных на объекте так же поступают на контроллер, с которого, в последствии, передаются на ПЭВМ, установленной в операторской станции, и служат для контроля над объектом.

В упрощенном виде функциональная схема будет выглядеть следующим образом (рисунок 9)

Рисунок 9 – упрощённая функциональная схема

2.3 Выбор измерительно- преобразовательных элементов( первичных и вторичных)- диапазон измерения, условия работы, инерционность, вопросы сглаживания с устройствами

Чтобы выбрать измерительные преобразователи конкретно для своего объекта, которым в данном случае является приёмная камера насосной станции оборотного водоснабжения шахтной печи, нужно учитывать особенности системы:

• параметры контролируемой среды;

• пределы измерения;

• допустимая погрешность для САР, определяющая класс точности датчика.

Опираясь на рабочее давление воды в системе(1,4 МПа), на возможность прямой связи с контроллером, в качестве измериельного преобразователя давления можно выбрать Метран 100 ДИ- 1160 с пределами измерений 0-4МПа.

Датчики давления Метран-100 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления- разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи, цифровой сигнал на базе HART-протокола, цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколами обмена ICP или Modbus.

Характеристики датчик избыточного давления Метран-100-ДИ модель 1160 (0-4 МПа) сведены в таблицу 4.

Характеристика	Метран-100(ДИ) модель 1160- 4 МПа
Назначение	Измерение избыточного давления жидких сред, газа, пара
Диапазон измеряемого давления:	0 - 4МПа
Температура окружающей среды	-40 - 110°С
Характеристика	Метран-100(ДИ)
Температура измеряемой среды	Не более 120°С
Предел допустимой погрешности	0.15%
Межповерочный интервал	3 года
Выходной сигнал	4 – 20 мА
Гарантийный срок	3 года

Таблица 4 - Характеристики датчика Метран-100-ДИ

Внешний вид датчика представлен на рисунке 10

Рисунок 10 – Внешний вид датчика давления Метран-100-ДИ.

Наиболее важными критериями при выборе датчика температуры, в данном случае, является: диапазон измеряемых температур и характеристика измеряемой среды. Исходя из вышеперечисленных критериев выбираем датчик ТСПТ 101 .К тому же он имеет унифицированный выходной сигнал, что дает возможность отказаться от использования преобразователя.

ТСПТ 101 предназначен для измерения температуры различных сред путем преобразования сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения систем управления без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Применяются для жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитного чехла. Термопреобразователи сопротивления ТСПТ 101 диаметром D=8 мм предназначены для использования в комплекте с защитными гильзами ЮНКЖ.

Внешний вид термопребразователя сопротивления представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 – Внешний вид термопреобразователя.

Технические характеристики

-диапазон условных давлений, МПа от 0 до 6.3 для ТСМТ(ТСПТ) 101 с диаметром рабочей части 8, 10 мм;

-время термической реакции, с

20 с - для ТС с диаметром рабочей части 8 мм;

-материал защитного чехла

С13 - сталь 10Х17Н13М2Т (диаметр рабочей части 10 мм);

-максимальная температура, °C

150°C

В качестве датчика уровня для данной системы, подойдет ультразвуковой датчик уровня Prosonic FMU41 . Основанием для его выбора послужил ряд преимуществ, которыми обладает данный датчик, таких как: идеальная адаптация к процессу, универсальность применения, наличие компактной вилки для установки в труднодоступном месте, возможность подключения к любым системам управления технологическим процессом, отсутствие в необходимости калибровки, простота и быстрота запуска, отсутствие подвижных частей, не требуется обслуживание, нет износа, большой срок службы.

Prosonic FMU41 применяется для бесконтактного измерения уровня в жидкостях, пастах и крупнозернистых сыпучих продуктах:

- с температурой от -40 °C до +150 °C - с давлением до 25 бар - с вязкостью до 10000 мм2/с - с плотностью не менее 0.5 г/см3

Функционирование прибора не зависит от потока среды, пузырьков воздуха, пены на поверхности, содержания твердых примесей или нарастания продукта. Все смачиваемые части сенсора (подключение к процессу, удлинительная труба и вилка) покрыты эмалью или синтетическим материалом, благодаря чему прибор может применяться в высокоагрессивных жидкостях.

Внешний вид датчика представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 – Внешний вид уровнемера.