контрольная. Контрольная работа по Автоматизир систем обслужив объектов н и г. Учебнометодическое пособие по выполнению контрольной работы по курсу Автоматизированные системы обслуживания объектов нефти и газа
 Скачать 377.5 Kb.
|
|
Филиал ГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Октябрьском КАФЕДРА РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по выполнению контрольной работы по курсу «Автоматизированные системы обслуживания объектов нефти и газа» г. Октябрьский, 2015 Общие указания Студенты выполняют одну контрольную домашнюю работу, состоящую из двух частей: теоретической и практической. При изложении материала и проведении необходимых расчетов нужно обосновывать правильность выбора исходных данных и методик, давать ссылки на используемые при этом литературные источники. Контрольная работа выполняется в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к оформлению курсовых заданий. Контрольная работа выполняется машинописным или рукописным способом на одной стороне листа белой бумаги формата А4. Шрифт – TimesNewRoman, кегль – 14; межстрочный интервал – 1,5. Выравнивание текста по ширине страницы, используя перенос слов. Размер полей, не менее: правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее – 20 мм, левое – 30 мм. Контрольные работы, выполненные небрежно, с нарушением предъявляемых требований и не соответствующие заданному варианту, не зачитываются. Структурные элементы контрольной работы: - титульный лист; - содержание; - введение; - основная часть (теоретическая и практическая); - заключение; - список использованных источников. Основная часть: 1) Теоретическая часть. Вариант задания выбирается по последней цифре зачетной книжки. Объем ответа на каждый вопрос 3-5 стр.
2) Практическая часть. Вариант задачи выбирается по предпоследней цифре зачетной книжки. Решение: Измерение температуры 1 Термометры расширения действуют на основании способности жидкости изменять свой объем, а твердых тел – размер при изменении температуры. Жидкостный термометр расширения состоит из резервуара, заполненного жидкостью (ртуть, спирт), капиллярной трубки и шкалы. Объем жидкости в зависимости от температуры определяется по формуле V = V0 [ 1+ αV (Т– Т0)] (1) где V и V0 – объемы жидкости при температурах Т и Т0, м3; αV - коэффициент объемного расширения, 1/K. Дилатометрический термометр расширения действует на основании использования теплового линейного расширения твердых тел (стержней, пластинок, спиралей). Линейные размеры стержня в зависимости от температуры определяются по формуле l = l0 [1 +α l (Т – Т0)] (2) где l и l0 – линейные размеры при температуре t и t0, м; α l - коэффициент линейного расширения, 1/К. Перемещение стержня с большим коэффициентом линейного расширения передается через рычажную передачу указательной стрелке. Относительное перемещение стрелки  l, вызванное изменением температуры, находят по формулеl= k l0 αe Т, (3)где k – отношение плеч рычага; l0 – начальная длина стержня, м; Т - изменение температуры, К.2 Манометрический термометр состоит из чувствительного элемента – термобаллона, погруженного в измерительную среду, капиллярной трубки и трубчато-пружинного манометра. Все элементы соединены герметично, вследствие чего внутренняя полость термометра представляет собой замкнутое пространство, заполненное газом или жидкостью. При нагревании термобаллона в системе создается давление, которое вызывает перемещение механизма указателя. В газовых термометрах термобаллон заполнен азотом, аргоном или гелием, и зависимость давления от температуры определяется по формуле: Р = Р0 [ 1+ αV (Т – Т0)] (4) где Р, Р0 – давление газа при температурах Т и Т0, Па; α V - коэффициент объемного расширения газа, 1/К. 3 Термоэлектрический преобразователь (термопара) работает на основании возникновения термо-ЭДС в цепи, состоящей из двух разнородных проводников при наличии разности температур t и t0 соединений их концов. Одно из соединений термопары (холодный спай) находится в среде с постоянной температурой, а другое (горячий спай) – в измерительной среде. Зависимость Е = f (t,t0) , близка к линейной и определяется материалами проводников термоэлектрической цепи. Для расчетов используются градуировочные таблицы значений Е= f (t,t0) при t0=0оС, которые приведены в приложении А. Обычно измерения проводят в окружающей среде, температура которой отличается от 0оС, поэтому необходимо вводить поправку на температуру холодных спаев. Её можно рассчитать по формуле: tист = tи + k(tх – t0)], (5) где tист и tи – истинное и измеренное значение температуры, оС; tх и t0 - температура холодных спаев при измерении и градуировке (t0 = 0оС); k - поправочный коэффициент, значение которого приведено в приложении А. Термопара работает в комплекте со вторичными приборами: милливольтметром и потенциометром. Напряжение на выводах милливольтметра связано с термо-ЭДС соотношением Et  U = (6)1 + Rвн / RV где Rвн – сопротивление измерительной цепи (термопары, соединительных проводов, контактов и т.д.), Ом; RV - внутреннее сопротивление вольтметра, Ом. 4 Термопреобразователи сопротивления служат для преобразования температуры в параметр электрической цепи (сопротивление). Они бывают металлические проволочные и полупроводниковые. Металлические проволочные термосопротивления характеризуются следующими зависимостями сопротивления от температуры: платиновые (ТСП) в диапазоне от 0о до 650оС Rt = Ro (1+ α 1 t + α2 t2), (7) где α 1 = 3,97 10-3 1/C температурные коэффициенты α 2 = -5,85 10-7 1/C2 сопротивления медные (ТСМ) в диапазоне от -50оС до 180оС Rt = Ro (1+ α t t) (8)где α t = 4,26 10-3 1/Cо. Сопротивление Ro градуируют при 0оС. В Приложении Б показаны основные данные термосопротивлений. Термосопротивления работают в комплекте со вторичными приборами: логометрами и измерительными мостами. Схема уравновешенного моста приведена на рисунке 1. В одно из плеч моста включено термосопротивление. Питание от источника напряжения GB подключено к одной из диагоналей моста, в другую включен измерительный прибор. Если мост уравновешен, то ток в измерительной диагонали равен нулю. Условие равновесия моста определяется по формуле R2Rt = R1R3 (9)  Рисунок 1 – Схема уравновешенного мостаПринцип измерения температуры состоит в том, что при изменении сопротивления Rt с помощью переменного резистора R3 добиваются равновесия моста. Указатель шкалы связан с подвижным контактом переменного резистора R3 (шкала отградуирована в оС). Измерение давления 1 Жидкостные манометры. В жидкостных манометрах используется принцип сообщающихся сосудов. Действие их основано на уравновешивании измеряемого давления силой тяжести столба жидкости. Для U-образного двухтрубного манометра давление определяется по разности уровней жидкости в трубах, в которые подаются атмосферное и абсолютное давления (или разность давлений) Ризб = gh (10) P = P1 – P2 = qh, (11)где - плотность заполняющей трубки жидкости, кг/м3 q - ускорение силы тяжести, м/с2.  Рисунок 2 – Жидкостный манометр2 Деформационные манометры действуют по принципу преобразования давления в перемещение упругого элемента. В зависимости от типа применяемых элементов различают мембранные, сильфонные, трубчато-пружинные манометры.  1 – мембрана; 2 - рычаг; 3 – стрелка; 4 – шкала Рисунок 3 – Деформационный манометр (мембранный) Максимальное перемещение центра мембраны max, мм под действием давления (рисунок 3) определяется по формуле: PD4  max = 0,17 (12)16 EG h3 где ЕG – модуль упругости, Па; D - диаметр мембраны, мм; h - толщина мембраны, мм; Р – давление, Па. Максимальное допустимое механическое напряжение на мембране max ,Па определяется по формуле PD2  max= 0,75 (13) 4h2 3 Электрические преобразователи давления действуют по принципу преобразования давления в электрический сигнал. К таким преобразователям относятся пьезоэлектрические, тензометрические, емкостные. В пьезоэлектрических преобразователях используется явление возникновения напряжения на гранях кристаллов при воздействии на них механического усилия или давления. Напряжение U, В на гранях пьезокристаллов определяется по формуле 1012 К Р S  U = (14)Cвх/ n + Co где К- пьезоэлектрическая постоянная, Кл/н ( для кварца К = 2,2 10-12 Кл/н); S – площадь поверхности кристалла, м2 Свх – емкость измерительной цепи, пФ; Со – емкость кристалла, пФ; n - число пластинок кристалла; Р - давление, Па. Емкость Со, пФ пьезокристалла определяется по формуле: 8,9 S   С0 = (15)h где - относительная диэлектрическая проницаемость для кварца = 4,5); h - толщина кристалла, м; S - площадь пластины, м2.В тензометрических преобразователях давления используется явление изменения сопротивления металлических проволочных и полупроводниковых резисторов при их деформации. Обычно тензометрические датчики наклеивают на упругие элементы (например, мембраны) преобразователей давления и включают в мостовые измерительные схемы. Относительное изменение сопротивления R линейно зависит от изменения длины l и определяется по формуле R Кq l Кq F = = (16) R lS EG |