диплом. Волжский шинный завод открылся в 1964 году и уже через три года был поставлен на проектную мощность в 3 млн покрышек в год
 Скачать 89.75 Kb.
|
 Введение Волжский шинный завод открылся в 1964 году и уже через три года был поставлен на проектную мощность в 3 млн покрышек в год. С течением времени расширялся ассортимент выпускаемой продукции, и улучшалось качество покрышек, что способствовало повышению их ходовых характеристик и увеличению срока их эксплуатации. Особым моментом в истории деятельности завода стало освоение технологии производства радиальных шин. В 1992 году предприятие получило новое название и новый торговый знак - «Волтайр». Сегодня эта марка зарегистрирована в 30 странах. Предприятие работает с установленной мощностью – 10 тыс. шин в день. Это резина для сельскохозяйственных, производственных и дорожно-ремонтных машин, легковушек, грузовиков, троллейбусов и автобусов. Завод продолжает также выпускать мото- и велопокрышки. 17 технологий этого предприятия имеют специальные патенты. На заводе разработано 80 моделей и размеров покрышек, как радиальных, так и бескамерных. 25 из этих моделей – работа исключительно инженеров самого предприятия, еще 18 моделей создано совместно с другими проектно-инженерными организациями. Предприятие выпускает: сельскохозяйственные шины, легковые шины, легко грузовые шины, индустриальные шины. Вулканизатор ФВ-75 «Festo» настроен на производство тракторных шин. Радиальная тракторная шина, благодаря размеру 650/75R32 и норме слойности, используется на комбайнах и другой технике похожего типа. Главная особенность – низкое эрозийное воздействие на грунт, как главный критерий при выборе автошин для поливочной машины трактора и другой вспомогательной сельхозтехники, что достигается шириной протектора, щадящим влиянием на грунт рисунка протектора и более мягким составом резины. Вместе с тем, эти шины имеют высокий уровень сцепления с грунтом, гарантирующий нужную управляемость трактора. Для определения уровня автоматизации предприятия стоит вспомнить какие бывают уровни автоматизации. Существуют три уровня автоматизации: Частичная автоматизация (начальная) - обеспечивает автоматизацию рабочего цикла машин или использование автомата в автономном режиме, автоматизируется работа отдельных машин и механизмов (в первую очередь автоматизируются основные технологические операции). Комплексная - это уровень автоматизации производства, при котoром весь комплекс операций производств. процесса, включая транспортирование и контроль продукции, осуществляется системой автоматических машин и технологических агрегатов по заранее заданным программам и режимам с помощью различных автоматических устройств, объединённых общей системой управления. Это может быть единый взаимосвязанный комплекс (участок, цех, завод, комбинат, электростанция, птицефабрика и т. п.), в котором предусмотрена комплексная автоматизация операций производственного процесса. Полная - высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления. Широко используются компьютерно-интегрированные автоматизированные системы (CIM-Computer Integrated Manufacturing), (TIA- Totally Integrated Automation), позволяющие унифицировать получение, передачу, использование информации о производстве на всех уровнях с целью получения максимальной эффективности производства. Создаются автоматические участки, цеха, заводы с широким использованием микро процессорной техники и компьютеров, которые объединены информационными сетями. На предприятии имеет место комплексный уровень автоматизации производства, при котором весь комплекс операций производственного процесса, включая транспортирование и контроль продукции, осуществляется системой автоматических машин и технологических агрегатов по заранее заданным программам и режимам с помощью различных автоматических устройств, объединённых общей системой управления. Целью дипломного проекта является модернизация системы управления процессом вулканизации промышленных покрышек путем замены устаревших средств автоматизации на более новые в соответствии требованиям процесса, что позволит улучшить качество выпускаемой продукции и снизить затраты на производственный процесс. 1 Характеристика объекта автоматизации и выбор параметров управления Описание технологического процесса с краткой характеристикой технологического оборудования Вулканизация имеет ключевое значение в процессе производства покрышек. Процесс вулканизации предназначен для взаимодействия каучуков с вулканизирующим реагентом, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях. Вулканизующими агентами могут являться: сера, пероксиды, оксиды металлов, соединения аминного типа и др. Для повышения скорости вулканизации используют различные катализаторы-ускорители. Форматор-вулканизатор «ФВ-75, Festo» представлен на функциональной схеме автоматизации. Он состоит из паровой камеры(1), цилиндра управления диафрагмой (2), механизма съема покрышки, бортового кольца(3), диафрагмы(4), крышки паровой камеры(5), поршни(6). Основой, форматора является станина, выполненная сварной из толстолистовой стали. Станина представляет собой простую и технологическую конструкцию, несущую на себе все остальные узлы машины. На верхней плите станины устанавливается паровая камера, в которой помещается прессформа для вулканизации покрышек. Паровая камера состоит из основания(2) и крышки(1). Основание камеры крепится на верхней плоскости станины, крышка камеры крепится к траверсе. Цилиндрическая часть паровой камеры закрыта кожухом с теплоизоляцией, сферическая часть–только теплоизоляцией. Нижняя половина прессформы крепится к основанию камеры, верхняя половины размещается в крышке камеры и крепится к планшайбе. Для возможности крепления верхней половины прессформы к планшайбе в днище камеры имеется 6 круглых, закрывающихся крышками, люков, открывающих доступ к крепежным болтам верхней полуформы. Вертикальное перемещение планшайбы для установки разных по высоте прессформ осуществляется вручную, при помощи размещенного в паровой камере, зубчатого зацепления. Основными свойствами объекта управления являются самовыравнивание, ёмкость и запаздывание. У вулканизатора присутствует самовыравнивание на стоке, так как при увеличении подачи формующего пара, увеличивается температура и давление в диафрагме. С увеличением давления в диафрагме открывается спускные клапаны. В результате давление стабилизируется. Объект имеет чистое запаздывание, после выполнения задания вулканизатор выдерживает время под вакуумом для того чтобы вышли остаточные примеси (воздух). Только после этого паровая камера перестаёт работать. Объект имеет ёмкость, так как при регулировании давлении в диафрагме последняя изменяется значительно быстрее, чем температура. Объект является многоёмкостным т.к. 1) изменение выходной величины передается постепенно от одной емкости к другим. 2) Объект обладает самовыравниванием на стоке, так как при увеличении подачи формующего пара , увеличивается расход Процесс протекает следующим образом: Как только покрышка оказывается в Форматоре-вулканизаторе запускается автоматический процесс вулканизации: Правильно надетая на диафрагму покрышка с помощью автоматического устройства включает электродвигатель форматора-вулканизатора, который через электродвигатель начинает смыкать половины паровой камеры. При некотором смыкании верхней и нижней половин камеры с помощью конечного выключателя закрываются клапаны линии вакуума, и эта линия отключается от диафрагмы. К мембране клапана, установленного на линии подачи формующего пара в диафрагму, подаётся воздух, и включается реле времени. После попадания формующего пара в полость диафрагмы форматора-вулканизатора срабатывает задержка по времени для прогрева диафрагмы. Клапан в линии сбора формующего пара закрывается. При дальнейшем закрытии паровой камеры откроется клапан на линии подачи воздуха, для обдува пресс-форм и покрышки. Не закрыв полностью паровую камеру, двигатель форматора-вулканизатора останавливается, при этом клапан подачи формующего пара закрывается. Одновременно диафрагма через клапан сбора формующего пара сообщается с линией выпуска формующего пара. Давление снимают для того, чтобы дать возможность диафрагме и покрышке занять правильное положение. Через некоторое время, включенное при останове паровых камер реле времени включит электрический двигатель привода форматора-вулканизатора, и паровые камеры будут продолжать закрываться. Вновь откроется клапан и произойдёт повторный обдув пресс-форм. При дальнейшем закрытии паровой камеры прекратится подача формующего пара в диафрагму, и диафрагма сообщится с линией сброса формующего пара. Таким образом, предотвращается сильное раздутие покрышки и попадание протектора в стык полуформ. Перед полным закрытием паровой камеры прекращается обдув пресс-формы. В момент достижения оптимального натяга в соединении половин камеры электрический двигатель привода форматора-вулканизатора останавливается (с помощью конечного выключателя). При этом закрывается клапан на линии сброса охлаждающей воды, который оставался открытым от предыдущего цикла. Одновременно через этот клапан паровая камера сообщается с линией сброса конденсата. Открывается клапан на линии подачи греющего пара в диафрагму. Открывается клапан и пропускает сжатый воздух от регулятора температуры к мембране регулирующего клапана на линии пара в паровую камеру. Этот регулятор регулирует температуру в паровой камере. После непродолжительного прогрева покрышки изнутри на линии закрывается клапан циркуляции перегретой воды и открывается клапан на линии её подачи. По окончании вулканизации воздух с мембраной клапана сбрасывается в атмосферу и клапан закрывается. Открываются клапана на линиях подачи и сброса охлаждающей воды. Открывается клапан, и начинается охлаждение пресс-форм. Клапан сбрасывает, отключая выход паровой камеры от конденсатоотводчика и подсоединяя его к линии сброса охлаждающей воды. Как только паровая камера начнёт открываться, с помощью клапана диафрагма сообщается с линией вакуума. На этом вулканизация покрышки заканчивается. Для обеспечения безопасной работы в схеме автоматизации предусмотрены реле давления, не позволяющее открыть паровую камеру, если камера и диафрагма находятся под давлением. Если во время закрытия паровой камеры требуется остановить электро-привод двигателя форматора-вулканизатора, необходимо нажать на предохранительную скобу и паровая камера откроется полностью. Для обеспечения безопасности оборудование снабжено фотодатчиком, который выдаёт сигнал при попадании физического тела в рабочую зону форматора-вулканизатора. 1.2 Определение основных показателей эффективности процесса и целей управления Показателями эффективности являются: качество конечного продукта, производительность, экономические затраты. Качество конечного продукта (грузовой покрышки) на выходе из вулканизатора характеризуется физико-химическими, геометрическими, механическими свойствами готового изделия. К ним относится: отсутствие недопустимых эффектов типа нарушения сплошности резин, соответствие свойств и структуры контрольным резинам. Производительность – количество выпущенных грузовых покрышек за смену. Экономические затраты – расход воды, расход исходного материала, расход электро-энергии, расход пара. Цели управления: Поддержание качества продукции на заданном уровне при соблюдении параметров вулканизации, повышение производительности, то есть увеличение объема сваренных покрышек за смену и снижение экономических затрат на процесс вулканизации, при условии, что процесс будет безаварийным и безопасным для обслуживающего персонала. Поддержка заданного числа выпускаемой продукции за смену. 1.3 Выбор регулируемых параметров и каналов внесения регулирующих воздействий При выборе регулируемых параметров нужно проанализировать влияние всех режимных и входных параметров, а также влияние параметров вносящих возмущающие воздействия. На процесс влияют следующие параметры: -расход в линии охлаждённой воды, поступающей в камеру форматора-вулканизатора влияет на качество варки покрышки -расход в линии перегретой воды, поступающей в диафрагму влияет на значение температуры в камере вулканизатора -расход на линии вакуума на выходе из диафрагмы -давление в линии пара, поступающего в камеру влияет на качество изготавливаемой продукции -давление в линии охлаждённой воды, поступающей в камеру -температура в паровой камере влияет на качество процесса вулканизации -температура в пресс-форме влияет на качество процесса вулканизации -температура поступающего пара влияет на качество готовой покрышки -температура перегретой воды влияет на качество процесса вулканизации Возмущающими параметрами являются: время выдержки, температура и давление в пресс-форме. Кроме того, влияют режимные параметры: -температура в форматоре вулканизаторе влияет на качество процесса вулканизации -давление в диафрагме влияет на качество изготавливаемой продукции -длительность процесса влияет на качество изготавливаемой продукции Если каналов внесения регулирующего воздействия несколько, то выбор осуществляется: -по возмущению (с наибольшим) -по быстродействию (наибольшее) -по стоимости 1) Из всех возможных регулирующих воздействий выбирают поток вещества или энергии, подаваемый в объект или отводимый из него, у которого минимальное изменение вызывает максимальное изменение регулируемой величины, то есть коэффициент усиления по выбранному каналу должен быть максимальным. Следовательно, по данному каналу можно обеспечить наиболее точное регулирование. 2) Диапазон допустимого изменения управляющего сигнала должен быть достаточен для полной компенсации максимально возможных возмущений, возникающих в данном процессе, то есть должен быть обеспечен запас по мощности управления в данном канале. 3) Выбранный канал должен иметь благоприятные динамические свойства, то есть запаздывание. Исходя из анализа, влияющих параметров на процесс было выявлено, что регулированию будет подлежать: САР температуры вулканизации в паровой камере путем изменения подачи пара 1 ступени в паровую камеру. САР расхода охлаждённой воды путем изменения положения клапана. CАУ процесса вулканизации в соответствии с технологической картой 1.4 Выбор контролируемых и сигнализирующих параметров При выборе контролируемых параметров нужно получить максимальную информацию об объекте. Контролю подлежат следующие параметры: Все регулируемые параметры: давление и температура в диафрагме. Параметры входные вносящие возмущение - температура подаваемой охлаждающей воды, температура и давление подаваемого пара. Нерегулируемые режимные параметры: длительность процесса вулканизации. Параметры, которые могут вызвать аварию на объекте: давление и температура в диафрагме. Параметры для подсчета экономических затрат - расход электроэнергии, расход воды, расход технологического пара. Сигнализации подлежат параметры, которые могут нарушить привести к аварии или нарушить ход технологического во время производства. При выборе параметров нужно провести анализ объекта на пожаро-взрыво-безопасность. Сигнализации будут подлежать те параметры, при изменении которых может возникнуть нарушение технологического процесса или аварийная ситуация в объекте. Сигнализации будут подлежать: повышение температуры в форматоре вулканизаторе, повышение давления в диафрагме. Изменение температуры и давления сигнализируют для получение данных о параметрах, приводящих к аварийной ситуации на производстве. Чтобы данный технологический процесс проходил в безаварийном режиме. 1.5 Выбор мероприятий по защите и блокировке Устройства защиты служат для предотвращения аварийной ситуации, которая может возникнуть по ходу течения технологического процесса. В случае нарушения нормального режима эти устройства воздействуют на управляемый объект таким образом, чтобы предаварийное состояние не перешло в аварийное. При повышении давления выше нормы в паровой камере, средства защиты должны прекратить подачу вулканизирующего пара в паровую камеру -Если температура в паровой камере выше нормы, средства защиты должны прекратить подачу греющего пара в паровую камеру -Если давление в диафрагме выше нормы, то средства защиты должны прекратить подачу формующего пара в диафрагму -Если температура в диафрагме выше нормы, то средства защиты должны прекратить подачу формующего пара в диафрагму Отсечные клапаны устанавливают для предотвращения самопроизвольного движения механизмов с гидравлическим приводом при подаче и сливе жидкостей. -Если температура в паровой камере выше нормы, средства защиты должны прекратить подачу горячего пара в паровую камеру. -Если давление в диафрагме становится выше нормы, то средства защиты должны прекратить подачу формующего пара в диафрагму. Устройства автоматической блокировки должны предотвращать неправильный пуск и остановку машин и агрегатов, а также исключать возможность проведения последующей операции, если не выполнена предыдущая. Вулканизационный пресс оборудуется системой блокировки, исключающей возможность раскрытия машины при наличии давления в паровой камере или в диафрагме. Система предохранения паровой камеры срабатывает в случае разрыва диафрагмы и при повышении давления выше предельного. Стандартом предусматривается тепловая изоляция камер, причём изоляция не должна впитывать влагу во избежание коррозии. Линия разъёма камер должна быть спроектирована так, чтобы исключить попадание прямых струй остатков пара на рабочее место во время открытия пресса. Блокирующие устройства предотвращают начало любой операции, если не закончена предыдущая, с помощью конечных выключателей и реле давления. Средства автоматической блокировки предназначены для предотвращения неправильного запуска технологического процесса. Открыть линию подачи воздуха для обдувки пресс форм (15 сек) Закрыть форматор-вулканизатор 1) Открыть линию подачи формующего пара в диафрагму (15 мин) 2) Открыть линию подачи пара в диафрагму, для поддержания постоянного давления 3) Открыть линию подачи вулканизирующего пара в паровую камеру (15 мин) 4) Открыть линию слива конденсата из паровой камеры (3 мин) 5) Сбросить давление в вулканизаторе 6) Открыть форматор-вулканизатор 7) Открыть линию подачи воды в поршень для подъема цилиндра управления диафрагмой 8) Открыть линию подачи воды в механизм отрыва покрышки и вытащить её из форматора-вулканизатора 9) Открыть линию слива воды из поршни 10) Открыть линию слива воды из механизма отрыва покрышки 11) Открыть линию подачи воды в цилиндр управления диафрагмой(3 мин) 12) Открыть линию слива воды из цилиндра управления диафрагмой (3 мин) 13) Открыть линию подачи воды в диафрагму (3 мин) 14) Открыть линию слива воды из диафрагмы (3 мин) 2 Анализ и выбор системы управления 2.1 Выбор типа системы управления и способа резервирования Существуют два типа системы управления: Местная, в которой управляющую систему располагают рядом с объектом управления. При местном управлении работу объекта обычно наряду с автоматическими устройствами обеспечивает человек, проводя вручную часть технологических операций. Централизованная, в которой управляющая система вынесена за пределы объекта регулирования в специальном помещении (операторской, диспетчерском пункте). В централизованной системе управление всеми технологическими операциями ведется дистанционно. В данном дипломном проекте, будет использована местная система управления, так как управляющая система располагается рядом с объектом управления, и часть работы объекта будет обеспечивать человек. По цели управления системы управления подразделяются на стабилизирующие и оптимизирующие. В стабилизирующих системах целью управления является поддержание параметров в постоянном, заданном значении. Стабилизирующие системы управления полностью оправдывают себя при управлении вспомогательными процессами, показатель эффективности которых следует поддерживать постоянным для наилучшего ведения основного процесса. Для управления сложными нестационарными объектами целесообразно применять управляющие системы, способные находить для разных ситуаций в объекте оптимальные значения параметров. В оптимизирующих системах управления показатель эффективности поддерживают на оптимальном (максимальном или минимальном) значении при соблюдении ограничивающих условий. Показатель эффективности оптимизирующих систем называют критерием оптимальности. Параметр конечного продукта, выступающий в качестве критерия оптимальности, характеризует процесс только с одной, наиболее важной стороны. Однако при решении только этой задачи полная эффективность процесса может оказаться невысокой. Для процесса вулканизации покрышек в форматоре-вулканизаторе будет выбрана стабилизирующая система управления, так как этот процесс является вспомогательным, а объект является стационарным. В зависимости от числа иерархических уровней, процесс относится к одноуровневой системе, так как в нем используется только один уровень управления, каждый из которых выполняет свои функции. Существуют также многоуровневые системы, которые имеют несколько уровней управления. По методу управления системы можно разделить на два больших класса: обыкновенные и самонастраивающиеся системы. Процесс вулканизации относится к самонастраивающейся системе, так как при изменении внешних условий или характеристик объекта, происходит автоматическое изменение управляющего воздействия. Обыкновенные системы управления относятся к разряду простых, не изменяющих свою структуру в процессе управления. Они наиболее разработаны и широко применяются в литейных и термических цехах. Для обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств или возможностей, требуемых функций с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких элементов используется резервирования. Резервирование — метод повышения характеристик надёжности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей, дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы. Методы резервирования могут быть классифицированы по следующим признакам: -по масштабу (общее, раздельное); -по моменту включения запасных элементов (постоянное, с замещением). Общим называется резервирование, при котором заменяется весь отказавший объект или система. Раздельным называется резервирование, при котором в системе заменяется только отказавший элемент. При постоянном резервировании запасной элемент всё время подключён к основному и работает параллельно с ним. Достоинство: простота схемы включения и отсутствие перерывов в работе. Недостатки: так как запасной элемент постоянно работает, то у него меньший ресурс надёжности. При резервировании замещением запасной элемент включается в работу только когда основной элемент отказывает. Достоинства: у запасного элемента сохраняется большой ресурс надёжности, так как он не нагружен во время работы основного элемента. Недостатки: наличие перерывов в работе системы, так как происходит поиск и замена отказавшего элемента. Для реализации резервирования системы управления процессом вулканизации применяется раздельное резервирование. 2.2Выбор средств автоматизации Для регулирования физических параметров в технологическом процессе, а также в системах управления технологическим процессом, необходимы средства автоматизации, которые выбираются по определенным параметрам и подключаются по определённым ветвям. Существуют 3 ветви: -Электрическая ветвь -Пневматическая ветвь -Комбинированная ветвь. Электрическая ветвь характеризуется высокой чувствительностью, точностью, быстродействием, возможностью передачи данных на большие расстояния. Приборы этой ветви обеспечивают возможность практически всегда иметь связь с ПК, что очень важно при функционировании автоматической системы регулирования и управления. Электрическая ветвь совершенствуется на базе новых схем и элементов, что приводит к уменьшению габаритов и массы приборов, повышению быстродействию и надёжности. Эта ветвь используется не во всех взрывоопасных и агрессивных средах. Пневматическая ветвь используется во взрывоопасных и агрессивных средах, при наличии высокой влаги, температуры и давления. Структура ветви позволяет реализовать любые сложные системы регулирования и управления. Недостатками приборов пневматической ветви являются ограниченная протяженность каналов связи, нельзя передавать информацию о технологическом процессе на дальние расстояния, малое быстродействие. Комбинированная ветвь используется в системах, где нужна высокая точность, быстродействие и работа в агрессивных средах. В этой ветви присутствуют приборы как с электрическим сигналом, так и с пневматическим. Здесь же необходимо наличие преобразователя, который будет преобразовывать электрический сигнал в пневматический для стабильной работы системы. Для измерения физических параметров в системах автоматического регулирования и управления выбираются первичные преобразователи и датчики Для измерения температуры используются: Термопреобразователи сопротивления, принцип работы которых на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников в зависимости от температуры. Эти датчики изготавливаются из меди и платины. Достоинствами их являются малые размеры, из-за которых можно измерять температуру в труднодоступных местах. Недостатком является тем что, они применяются при не высоких температурах/ Термоэлектрические преобразователи (термопары), которые представляют собой спай двух проводников, обладающих разной проводимостью. К их достоинствам относят простоту изготовления, малую теплоёмкость. К их недостаткам можно отнести малую величину термо-ЭДС при низких температурах, и из-за этого появляются проблемы с точностью измерения В данном дипломном проекте, для измерения температуры в паровой камере будет использоваться первичный преобразователь термопара ОВЕН ДТПК045М-0110.120. от российской фирмы «ОВЕН» , потому что, этот преобразователь обладает большой вероятностью безотказной работы; имеет большой срок службы, устойчивость к высоким температурам. Эту термопару необходимо выбрать, потому что она подходит по диапазону измерению, проста в установке и по эксплуатационным свойствам, которая характеризуется: 1)Наличием выходного унифицированного сигнала по току от 4 до 20 mA 2)Диапазоном измерения, которое составляет от минус 40 до плюс 600°С 3)Напряжением питания, которое составляет 24…36В Для измерения давления используются: 1)Ёмкостные датчики, которые представляют собой два плоских электрода с зазором. Электрод сделан мембранной, на которую давит измеряемое давление. Они применяются для измерения малого давления. Эти датчики очень стойки к скачкам температуры, к вибрациям и хорошо защищены от химической и агрессивной среды. -Преимущество: Используются для измерения низких давлений и вакуума; прочная конструкция. -Недостатки: Полностью электронный; ёмкостные пластины могут слипаться в процессе эксплуатации. 2)Индуктивные датчики, которые представляют собой пластину, на которой расположена катушка и проводящая мембрана. При воздействии давления мембрана изгибается, и меняется сопротивление катушки. Преобразователь преобразует это изменение в сигнал тока. -Преимущество: Высокая чувствительность -Недостатки: Ограничены упругими элементами; Более грубые по сравнению с датчиками магнетосопротивления. 3)Тензорезисторы, которые представляют собой мембрану, на которой расположен полупроводник. При деформации, тензорезистор меняет свое сопротивление, на мембрану действует усилие, происходит её изгиб и вместе с ней изгибаются тензорезисторы. Они более подходят для замера малого давления, веса, силы нажатия. В данном проекте для измерения давления в паровой камере будет использоваться тензорезисторный датчик давления ОВЕН ПД100И-ДИ1,0-115-0,5-2 от российской фирмы «Овен», который: 1)Предназначен для измерения и преобразования измеренного значения давления в выходной унифицированный сигнал по току от 4 до 20 mA 2) Измеряет избыточное давление, абсолютное, давление-разряжение, разности давления и гидростатического давления 3) Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, газовые смеси 4) Диапазон измерения давления от 0 до 100 МПа. 5) Напряжение питания: 24В 6) Диапазон температуры окружающей среды от тропических (с высоким уровнем температуры и влажности), до северных (-450С) Преобразователь также устойчив к высоким температурам и подходит по выходному сигналу. Методы измерения расхода и их особенности: Объёмный метод измерения расхода. Суть метода основана на измерении объема вытесненной жидкости в соответствующих камерах, устанавливаемых в водопровод. Замеры исчисляются в количестве циклов вытесненной жидкости. Метод может быть действительным при давлении в трубе до 10 МПа, температуры среды, не превышающей 150 градусов по Цельсию, и диаметре трубопровода в 1,5-30 см. Преимущества: -получение стабильных точных показателей. Недостатки: -не подходит для сред, содержащих твердые частицы (нужно устанавливать фильтры для их задержания); -погрешность показателей растет в процессе износа деталей расходометра. Погрешность - не более 0,5-1%. Метод переменного перепада давления. Данная методика основана на сужении (дросселировании) жидкостного или парового потока внутри трубопровода, которое позволяет увеличить его скорость и одновременно снизить потенциальную его энергию. Это приводит к возникновнию перепада давления в точке дросселирования. Расходометром измеряется перепад давления по отношению к скорости потока и, в конечном итоге, расход. Преимущества: -простота установки измеряющего устройства; -возможность измерять расход в широком диапазоне значений; -доступность применения метода на трубопроводах различного диаметра; -проведение замеров при больших показателях температуры; -можно пользоваться методом при измерении расхода агрессивных жидкостей и газов. Недостатки: -между перепадом давлений и расходом существует квадратичная зависимость, что ограничивает диапазон измерений; -на гидравлическом сопротивлении, возникающем при перепаде давления в трубопроводе, требуются большие затраты энергии. Погрешность - в пределах 1,5-2,5%. Метод постоянного перепада давления. Данный метод измерений основан на том, как воспринимается напор в трубопроводе в зависимости от расхода среды в нем. Измерения проводятся посредством помещения в трубопровод чувствительного элемента, который будет перемещаться вместе со средой. Так, к примеру, работают ротаметры. Преимущества: -можно осуществлять измерения расходов среды в широком диапазоне показателей давления в трубопроводе; -потери давления минимальны. Недостатки: -подходит только для видимого отсчета расхода; -не может использоваться в трубопроводах при больших показателях вибрации. Погрешность - от 0,5% до 2,5%. Электромагнитный метод измерения расхода. В основе данного измерительного метода лежит закон электромагнитной индукции. Измерение зависит от взаимодействия электропроводной жидкости в трубопроводе с магнитным полем. Преимущества: -позволяет проводить измерения очень оперативно; -можно осуществлять измерение расхода в радиоактивных жидкостях, агрессивных средах, сиропах, пульпах и пр.; -большой диапазон измерений; -отсутствуют гидравлические потери на приборе; -стабильность получаемых показаний. Недостатки: -для измерений можно использовать электроды только из определенных материалов (либо защищенные талановыми или платиновыми покрытиями), чтобы избежать поляризации; -обязательное применение компенсирующей цепи или использование источника постоянного тока для точности измерений; -необходимость экранировки измерительных приборов. Погрешность - от 0,5% до 1,0% В данном дипломном проекте, для измерения расхода используют метод переменного перепада давления на базе сужающего устройства диафрагмы ДКС. Камерная диафрагма устанавливают во фланцах трубопровода и используют при условном давлении в трубопроводе. Могут использоваться при измерении расхода жидкостей, газа, пара. На методе переменного перепада давления. Для измерения расхода охлаждающей воды была выбрана диафрагма ДКС 0.6 - 50 МПА. Датчик давления Овен ПД200-ДД, который предназначен для непрерывного измерения давления в трубопроводе и преобразования его в унифицированный токовый сигнал 4…20 мА. Концевой выключатель это электромеханическое устройство, которое подаёт управляющий сигнал при передвижении исполнительно механизма в крайнее или фиксированное положение. Виды концевых выключателей: Все концевые выключатели можно разделить на три основные группы: Механические. Срабатывают при механическом воздействии на рычаг или колесико, при этом контакты выключателя размыкаются или замыкаются, подавая или предупредительный сигнал, или же управляющий. Бесконтактные. Это бесконтактная разновидность концевого выключателя, который срабатывает при приближении любого металлического предмета или другого предмета, на который настроена его коммутация. Магнитные. Как видно из названия, это устройство приводится в действие если приблизить к нему на определённое расстояние магнит. В данной установки используются бесконтактные конечные выключатели серии ВКБ-02 поскольку в противовес традиционным, бесконтактные выключатели отличаются гораздо большей надежностью. Характеристики ВКБ-02: Диаметр корпуса, мм 12 Расстояние срабатывания, мм 2,0 Для регулирования физических параметров в системах автоматического регулирования и управления технологическим процессом, используются контроллеры, которые делятся на: -Промышленный контроллер: это управляющие устройство, которое применяется в промышленности и других отраслях автоматизации технологических процессов. Примером является контроллеры REGUL -Программируемый логический контроллер (ПЛК): это промышленный контроллер, оптимизированный для выполнения логических операций. Примером является контроллер ПЛК 150, ADAM-5000, I-7000 SMH2010, TREI-5B-04, S-1200, Festo. Если сравнивать контроллеры, то стоит обратить внимание на цену, быстродействие, количество аналоговых и дискретных входов/выходов, производителя, и показатели эффективности. «ОВЕН» ПЛК 160» является более оптимальным для данной установки поскольку является более компактным по сравнению с другими, а также не нуждается в дополнительных интерфейсах связи и программируется в удобной среде CoDeSys. В данном дипломном проекте для управления всеми технологическими операцими будет использоваться микроконтроллер «ОВЕН» ПЛК 160», который обладает 16 дискретными входами и 12 выходами, 8 аналоговыми входами и 4 аналоговыми выходами. Для программирования не нуждается в дополнительных интерфейсах связи. Не нуждается в дополнительных составных модулях. Аналоговые выходы могут быть По току от 4 до 20 мА. По напряжению от 0 до10 В. Универсальные - программно переключаемые ток\напряжение Функциональные характеристики: -Контроллер поддерживает 5 языков программирования -Мощные вычислительные ресурсы и большой объем памяти -Наличие дискретных и аналоговых входов/выходов на борту контроллера -Наличие последовательных портов (RS-232, RS-485) на борту контроллера -Наличие порта Ethernet для включения в локальные или глобальные сети верхнего уровня. -Поддержка протоколов обмена Modbus (RTU, ASCII), ОВЕН, DCON. -Возможность работы напрямую с портами контроллера, что позволяет подключать внешние устройства с нестандартными протоколами. -Контроллер имеет встроенные часы, что позволяет создавать системы управления с учетом реального времени. -Встроенный аккумулятор, позволяющий организовать ряд дополнительных сервисных функций: возможность кратковременного пережидания пропадания питания, перевод выходных элементов в безопасное состояние. Данный контроллер программируется в среде CoDeSys v.2.3.x, которая максимально соответствует стандарту МЭК 61131: Лицевая панель для данного контроллера это ИП320, предназначенная для отображения значений параметров и оперативного управления, а также ведения архива событий или значений. Данную панель выпускает российская фирма «Овен» Характеристики: Работа в сети RS-485 и RS-232 в режиме Master, Slave Совместимость с контроллерами различных компаний-производителей Поддержка универсального протокола Modbus RTU Монохромный графический ЖК дисплей с разрешением 192×64 пикселя и с подсветкой. Чтение и редактирование значений параметров и передача их в сеть. Защита с помощью пароля от несанкционированного изменения значений параметров и перехода на другой экран. Напряжение питания – 24 В постоянного ток. |