Дипломный проект специальность 15. 02. 07 Автоматизация технологических процессов и производств
 Скачать 1.18 Mb.
|
Наладка приборов для измерения давления, разрежения и расходаВ объем наладки приборов для измерения давления, разрежения и расхода входят: лабораторная поверка; проверка монтажа комплекта приборов и импульсных линий; проверка монтажа электрических соединительных линий; опробование дистанционной электрической передачи; включение приборов в работу; проверка показаний приборов; устранение неисправностей приборов. В объем лабораторной поверки входит: внешний осмотр; ревизия прибора; проверка сопротивления изоляции токоведущих частей; определение основной погрешности и вариации показаний; определение погрешности сигнализирующих устройств. В объем ревизии дополнительно к указанному входит заполнение разделительной жидкостью колокольных дифманометров. Перед заполнением из колокольного дифманометра нужно вывернуть винты и ввернуть на их место винты-пробки с прокладками, прилагаемыми к дифманометру. Колокольный дифманометр заполняется сухим трансформаторным маслом по уровню указателя, а при его отсутствии — по уровню отверстия для пробки. Определение основной погрешности и вариации показаний приборов производится путем сравнения их показаний с показаниями образцовых приборов или с помощью грузопоршневых манометров и мановакуумметров. Проверку взаимозаменяемых первичных приборов производят одним из двух способов: давление (входной сигнал), соответствующее проверяемому значению, устанавливают по образцовому прибору OП1, отсчет выходного сигнала производят по образцовому прибору ОП2; расчетное значение выходного сигнала, соответствующее проверяемому значению давления (входного сигнала), устанавливают по образцовому прибору ОП2, отсчет действительного значения измеряемого давления производят по образцовому прибору ОП1. Проверку вторичных приборов производят следующим способом: указатель проверяемого прибора путем изменения входного сигнала взаимной индуктивности или постоянного тока устанавливают на проверяемую отметку шкалы, действительное значение входного сигнала отсчитывают по образцовому прибору и сравнивают его с расчетным значением. Если первичные приборы работают в комплекте с индивидуальными вторичными приборами, допускается производить комплектную проверку первичных и вторичных приборов. Допустимая относительная погрешность комплекта равняется среднему квадратическому из допустимых относительных погрешностей первичного и вторичного приборов. Проверка манометров с предельным давлением до 0,25 МПа включительно производится при помощи сжатого воздуха, воздушного пресса или насоса, сильфонной установки. Указанные источники давления должны обеспечивать достаточно плавное изменение давления, необходимое для проверки манометров. Для проверки манометров с верхним пределом до 0,4 МПа включительно возможно применение автоматических задатчиков давления. Манометры с верхним пределом измерений свыше 0,25 МПа в зависимости от класса точности проверяются при помощи грузопоршневых манометров или по образцовым манометрам с использованием поршневых винтовых прессов. Для заполнения прессов используют сухое трансформаторное масло, а при давлениях более 60 МПа — касторовое масло или техническое рафинированное масло первого сорта. Для электроконтактных манометров проверка срабатывания контактных устройств производится на рабочих уставках. Проверка манометрической и вакуумметрической частей шкалы мановакуум метра производится раздельно. Отсчеты показаний приборов классов точности 1; 1,5 и 2,5 производят не менее чем при пяти значениях давления, класса точности 4 — не менее чем при трех значениях давления, в том числе при атмосферном давлении и при давлении, равном верхнему пределу измерений. Значения давления должны быть распределены достаточно равномерно в пределах всей шкалы. Число проверяемых отметок мановакуумметров отдельно для каждой части шкалы распределяется пропорционально длине соответствующей части шкалы. При проверке мановакуумметров классов точности 1,5; 2,5; 4 с верхним пределом измерений избыточного давления более 0,5 МПа, класса точности 1 — более 0,9 МПа показания по вакуумметрической части шкалы не отсчитывают, а проверяют только движение стрелки в сторону этой части шкалы при сообщении прибору вакуумметрического давления в пределах от 0 до 0,05 МПа. Проверку производят при плавном повышении, а затем и при плавном понижении давления. При давлении, равном верхнему пределу намерений, делают выдержку в течение 5 мин (образцовый прибор на это время отключают). Выдержку мановакуумметров производят под давлением, равным наибольшему значению верхнего предела измерений. При проверке вакуумметров с верхним пределом измерений 0,1 МПа необходимо зафиксировать величину атмосферного давления, выдержку под разрежением производят при вакууме, равном 0,9 — 0,95 атмосферного давления, при этом значении вакуума проверяется верхний предел измерений. Проверку основной погрешности путем сравнения показаний с образцовыми приборами производят одним из двух способов: давление, соответствующее проверяемой точке шкалы прибора, устанавливают по образцовому прибору, отсчет показаний производят по шкале поверяемого прибора; указатель поверяемого прибора путем изменения давления устанавливают на проверяемую отметку шкалы, соответствующее давление отсчитывают по образцовому прибору. Действительное значение показаний образцового прибора определяют согласно данным, приведенным в свидетельстве. Промежуточные значения находят путем интерполяции. Установку стрелки образцового манометра или вакуумметра производят при легком постукивании по нему. При проверке с помощью образцового грузопоршневого манометра отсчет по шкале поверяемого прибора производят при погружении штока в колонку на глубину не менее 2/3 своей длины и при его вращении. Показания поверяемого прибора рекомендуется определять без постукивания по корпусу прибора. Смещение стрелки манометра при легком постукивании по нему не должно превышать половины допустимой погрешности. Отсчет показаний при проверке производят с точностью 0,1 — 0,2 цены деления. Проверка дифманометров-перепадомеров производится сравнением их показаний с показаниями образцовых приборов. Способ подачи перепада давления аналогичен описанному при проверке манометров. Для создания перепадов давления свыше 0,25 МПа применяют воздушный компрессор. Большее давление подводят через плюсовый вентиль. При проверке уравнительный вентиль закрыт, а минусовый открыт и соединен с атмосферой. Проверку установки указателя прибора на нулевую отметку шкалы производят при перепаде давления, равном нулю, при открытом уравнительном вентиле дифманометра. Основная погрешность определяется не менее чем в пяти отметках, равномерно расположенных по шкале, при прямом и обратном ходах. Проверка производится одним из двух способов: указатель поверяемого прибора путем изменения перепада давления устанавливают на проверяемую отметку шкалы, действительное значение перепада давления отсчитывают по образцовому прибору; расчетное значение перепада давления устанавливают по образцовому прибору, отсчет показаний производят по шкале поверяемого прибора. Прибор соответствует своему классу точности, если погрешность ни в одной из проверяемых отметок шкалы не превышает допустимого значения. При нулевом значении входного сигнала погрешность не должна превышать половины допустимого значения. Регулировка сильфонных дифманометров заключается в регулировке кинематической передачи, выполняемой согласно заводской инструкции. Основную погрешность тягонапоромеров определяют так же, как и для дифманометров-перепадомеров. Регулировка стрелочных мембранных приборов состоит в регулировке кинематической передачи. Проверка дифманометров-расходомеров производится методом сравнения показаний дифманометров с показаниями образцовых приборов. Погрешность прибора определяют при значениях расхода, равных 0; 30; 40; 50; 60; 70 и 100 % верхнего предела измерений или близких к ним, для прямого и обратного ходов. При проверке монтажа электрических соединительных линий обращают внимание на правильность подключения электрических проводок к первичным и вторичным приборам, на состояние их изоляции и на надежность присоединения штепсельных разъемов. Расчет сужающего устройства Для измерения расхода применяются расходомеры постоянного и переменного перепада. Комплект приборов, предназначенных для измерения расхода по перепаду давления, состоит из сужающего устройства, устанавливаемого в трубопроводе, и из дифманометра, измеряющего перепад давления в сужающем устройстве. При наличии дистанционной передачи показаний, в комплект приборов, кроме перечисленных выше, входят вторичные приборы, служащие для показания, записи и суммирования расхода. При измерении расхода методом переменного перепада применяются конденсационные и разделительные сосуды, отстойники, воздухосборники, контрольные сосуды, запорные и продувочные вентили; установка того или иного вспомогательного устройства определяется характером и состоянием измеряемого вещества, схемой измерения и взаимным расположением сужающего устройства и дифманометра. Сужающее устройство представляет собой прибор, образующий местное сужение в трубопроводе, в котором при протекании потока жидкости, газа или пара вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую скорость потока в суженном сечении повышается, в результате чего в сужающем устройстве создается перепад давления, пропорционального квадрату расхода вещества, проходящего через сужающее устройство, при постоянной площади отверстия истечения. Перепад давления измеряется дифманометрами, градуированными в единицах расхода вещества или в единицах перепада давления. Дифманометры, служащие для измерения расхода по методу переменного перепада, выпускаются жидкостные и пружинные. Произведем расчет диаметра нормальной диафрагмы (сталь 1Х18Н9Т) для измерения расхода среды по исходным данным; выполнить расчёт средней квадратической погрешности измерения. 1.1.1 Исходные данные ( вариант 25) Измеряемой средой для данного варианта будет являться вода, а материал, из которого изготовлен трубопровод – углеродистая качественная сталь (Ст 20). Таблица 1 – Исходные данные
1.2 Определение недостающих данных для расчета 1.2.1 Плотность пара в рабочих условиях Используя исходные данные, а именно: значения Р1, t1, по таблице 2 [1], определяем плотность пара в рабочих условиях:  = 942,86 кг/м³.1.2.2 Определение поправочного множителя на тепловое расширение материала трубопровода Учитывая, что материал, из которого изготовлен трубопровод (ТП) – Ст20, t1 = 120°С, по рисунку 9 [1] определяем значение поправочного множителя на тепловое расширение материала трубопровода  : = 1,00057.1.2.3 Определение внутреннего диаметра ТП при рабочей температуре Значение внутреннего диаметра ТП при рабочей температуре определяем по формуле:  , (1) мм.1.2.4 Динамическая вязкость пара в рабочих условиях Используя исходные данные, а именно: значения Р1, t1, по рисунку 3 [1] определяем динамическую вязкость пара µ в рабочих условиях: µ = 24,35·10-6 кг·с/м2. 1.3 Выбор сужающего устройства (СУ) и дифференциального манометра (ДМ) 1.3.1 Выбор СУ Из пункта 1.2.3 видно, что D < 400 мм, поэтому в качестве СУ выбираем камерную диафрагму, изготовленную из Ст 1Х18Н9Т и устанавливаемую во фланцах с фланцевым отбором импульса давлений. 1.3.2 Определение предельного перепада давления (∆Pн) ДМ ∆Pн выбирается из следующих двух стандартных рядов: 1. ∆Pн = 10,16,25,40,63,100,160,250,400,630,1000 и так далее, [кгс/м²]; 2. ∆Pн = 0,4;0,63;1,0;1,6;2,5;4,0;6,3 и так далее, [кгс/см²]. Выбираем ∆Pн = 0,63 кгс/см² или 0,63·  кгс/м².1.3.3 Определение верхнего предела измерения ДМ Верхний предельный расход среды Qпр выбирается по Qmax так, чтобы Qпр находилось в ряде: Qпр = а·  ,где а – стандартное число, равное 1;1,25;1,6;2,0;2,5;3,2;4,5;6,3;8,0; n – целое положительное или отрицательное число или нуль. Получаем: Qпр = 125·  кг/ч.1.3.4 Определение вспомогательной величины   Значение m·α определяем по формуле:  , (2) .1.3.5 Определение приближенного значения модуля m Приближенное значение модуля m определяем при помощи рисунка 15 [1]: m = 0,19. 1.3.6 Определение среднего поправочного множителя на расширение среды ξср Пользуясь рисунком 8 [1], можно определить ξср. Перед этим необхо-димо найти значение  по формуле: , (3) .Для воды εср=1. 1.3.7 Определение вспомогательной величины  Так как измеряемая среда вода, то значение  , (4)будет равно значению m·α, а следовательно m·α0=0,102. 1.3.8 Определение числа Рейнольдса Пользуясь формулой (5), определим число Рейнольдса:  , (5) Пользуясь таблицами 2 и 3, определим минимальное и граничное значения числа Рейнольдса. Таблица 2 – Значения Remin для диафрагмы в зависимости от значения m
Таблица 3 – Значения Reгр для диафрагмы в зависимости от значения m
Получаем Remin = 10000, Reгр = 56000, а, следовательно, выполняется условие Re > Reгр. 1.3.9 Определение поправочного множителя на тепловое расширение материала диафрагмы  По рисунку 9 [1] определяем значение : = 1,0020.1.3.10 Определение диаметра отверстия диафрагмы при температуре 20°С Диаметр отверстия диафрагмы при температуре 20°С находим по формуле:  , (6) мм.1.3.11 Определение длин прямых участков ТП перед и за диафрагмой Выбираем наименьшую длину прямых участков трубопровода перед сужающим устройством – группу колен в разных плоскостях или смешивающиеся потоки. Длина прямого участка перед диафрагмой:  (7)где  - отношение определяем по рисунку 12 [1],  . мм. мм.Прямой участок перед СУ равен 1500мм. Следовательно условие выполняется   .Длина прямого участка за диафрагмой:  (8)где  - отношение определяем по рисунку 13 [1],  . мм. мм.Прямой участок после СУ равен 1500мм. Следовательно условие выполняется   .2 Проверка расчета 2.1 Определение значения расхода Qm, соответствующего наибольшему перепаду давления По формуле (9) находим Qm:  , (9)где α – коэффициент расхода (определяем по рисунку 17 [1]), α = 0,5492; dt – диаметр отверстия диафрагмы при температуре t1=120°С,  , мм. кг/ч. 2.2 Определение величины действительной (Pпд) и средне нормируемой (  ) потери давленияОпределим Pпд по формуле:  , (10)где  – определяем, используя рисунок 14 [1]; = 83 % или = 0,83.∆Pн = 0,63 атм.  кгс/м². По формуле (11) определим : , (11) кгс/м², то есть выполняется условие: Pпд < 2.3 Определение относительной ошибки расчета Находим относительную ошибку расчета ∆ по формуле:  , (12) %,то есть выполняется условие: δ < 0,2%. 3 Расчет погрешностей при измерении расхода Из формулы (9) видно, что измерение расхода есть измерение косвенное. Для косвенного измерения средняя квадратическая погрешность (СКП) опре-деляется через средне квадратические погрешности σα, σξ, σd, σρ, σ∆P, а именно:  . (13)В уравнение расхода всегда входят две группы величин, отличающиеся способом их получения. К первой группе относятся α и ξ, определяемые путем большого числа измерений, для них средне квадратические отклонения (СКО) определены. Ко второй группе относятся d, ρ, ∆P – для них известны лишь максимальные относительные погрешности(δd, δρ, δ∆P); суммирование этих величин допускают лишь при условии, что σd, σρ, σ∆P соответственно равны половине δd, δρ , δ∆P . Класс точности дифференциального манометра (ДУ) характеризует  и поэтому в выше указанном уравнении слагаемое  заменяем на  и принимаем, что величиной σd можно пренебречь, тогда получаем следующее выражение для определения погрешности измерения расхода: , (14)где σα – СКП коэффициента расхода, %; σξ – СКП поправочного множителя ξ, %; σρ – погрешность плотности измеряемой среды, %;  - СКП показаний по шкале ДМ, %. , (15)где  - СКП исходного коэффициента диафрагм (определяется по рисунку 14-8-1 [1]), = 0,615; - СКП поправочного множителя на шероховатость для диафрагм (определяется по рисунку 14-8-2 [1]), = 0; - СКП поправочного множителя на не остроту входной кромки диафрагмы (определяется по рисунку 14-8-3 [1]), = 0,187; - при Reд > Reгр – не учитывается, следовательно = 0%; - СКП, учитывающая погрешность определения погрешности αи, обусловленную отклонением действительного диаметра от номинального, %. ,  %.  %. (16)  , (17)где σρt - СКП (относительная) табличного значения плотности, %.  ,где ∆ρ – абсолютная погрешность измерения плотности, равная половине единицы разряда последней значащей цифры значения плотности, ∆ρ = 0,25 кг/м3;  %. ,где Pвп – верхний предел манометра, кгс/см2. Выбираем тип манометра ДМ–3573 с пределами измерения 0 ÷ 1 кгс/см², следовательно Pвп = 1 кгс/ см². δP – класс точности прибора, δP = 1.  %. ,где ∆t – абсолютная погрешность измерения температуры, °С. Выбрали термометр сопротивления типа ТСМ-100 с классом допуска А и приделом допустимых отклонений сопротивления  , следовательно∆t = 0,15·0,002·120=0,39°С  %. %.  , (18)где δa – основная допустимая погрешность показаний по шкале ДМ, принимаем δa = 1%.  %. Из формулы (14) получаем:  %, Таким образом,  < 2%, следовательно, расчет произведен верно. |
