Автоматизация процесса управления системой закрытого горячего водоснабжения и отопления

Принцип действия прибора основан на изменении скорости распространения ультразвукового сигнала в движущейся среде в зависимости от значения составляющей скорости этой среды в направлении распространения ультразвукового сигнала. [5].
Нижний предел измерения равен нулю. Температура контролируемой жидкости от -60 до +120 градусов, давление не более 6 МПа, скорость не менее 0,3 см/с. Расходомер имеет частотный выход и 2 выхода постоянного тока от 0 до 5 мА на нагрузку не более 2,5 кОм. Погрешность измерения в режиме измерения расхода по токовому выходу не более 1%, по частотному выходу не более 0,5%, в режиме измерения количества -0,3%.
В комплект расходомера входят измерительно-управляющий прибор и два пьезодатчика. Первичным преобразователем ультразвукового расходомера является отрезок трубы, на котором под углом к ее оси установлены два пьезоэлектрических датчика.
В нашем случае, используем Метран-305 ПР, внешний вид которого представлен на рисунке 2.5.2.
Применяется в нефтедобывающей промышленности – измерение расхода газа и пара.
Параметры:
давление измеряемой среды до 20 МПа;
измеряемые среды: газ, пар;
диапазон температур измеряемой среды от 1 до 150 градусов;
избыточное давление измеряемой среды до 20 МПа;
диаметр условного прохода присоединяемого трубопровода 50, 100 мм;
пределы измерений расхода от 0,4 до 200 м3/ч;
динамический диапазон 1:100;
выходные сигналы:
импульсный;
3-х-строчный ЖКИ (опция).
предел относительной погрешности измерений объема до +/- 1,0%;
питание от источника постоянного тока стабилизированным напряжением от 16 до 36 В;
самодиагностика;
Межповерочный интервал – 3 года.

Рисунок 2.5.2 – Внешний вид Метрана-305 ПР
Основные элементы конструкции преобразователя приведены на рисунке 2.5.3.

Рисунок 2.5.3 – Общий вид преобразователя
Проточная часть преобразователя (1) представляет собой полый цилиндр специальной конструкции, в котором установлены тело обтекания (2), термодатчик и пъезопреобразователи.
Для увеличения срока службы преобразователя и минимизации отложений проточная часть изготовлена из нержавеющей стали и обработана по высокому классу чистоты поверхности.
Для проведения периодической поверки тело обтекания сделано съемным.
Электронный блок преобразователя размещен в отдельном корпусе (3), соединенном с проточной частью трубчатым кронштейном (4). В корпусе размещены электронная плата и колодка (5). На колодке размещены два светодиода (6) для индикации работы и самодиагностики преобразователя, перемычка (7) для выбора цены импульса преобразователя, винты (8) для крепления проводов, соединяющих преобразователь с источником питания и вторичным прибором. Контакты «+» и «-» предназначены для осуществления имитационной поверки преобразователя. На контакт 3 выведен сигнал из контрольной точки платы.
На боковой стороне корпуса располагается кабельный ввод (9).
Корпус электронного блока закрыт крышками, уплотнение которых производится резиновыми кольцами, что обеспечивает герметичность корпуса.
ЖКИ (при наличии) размещается под стеклом крышки электронного блока.
Соединение электронной платы с пьезоэлементами осуществляется проводами, проходящими внутри трубчатого кронштейна.



2.2.4 Регулирующий элемент (промышленный контроллер)

В качестве регулирующего элемента был выбран промышленный контроллер Микроконт-Р2. Контроллер осуществляет сбор информации с первичных датчиков состояния объекта управления, измерение входных непрерывных сигналов постоянного тока и напряжения, логическую обработку информации по программе, заданной пользователем, формирование сигналов управления объектом, обмен информации по стандартным промышленным интерфейсам.
На базе контроллера программно можно реализовать необходимый (выбранный) закон регулирования (от позиционного до ПИД) и выбрать параметры настроек.

2.2.5 Исполнительный механизм (сервомотор)

В качестве исполнительного механизма для данной схемы был выбран сервопривод серии RF HC-SF52. Сервопривод HC-SF52 может использоваться в различных отраслях промышленности и выполнять следующие задачи:
упаковка;
высокоточное перемещение разнообразных частей и деталей на сборочной линии;
обеспечение перемещения рабочих органов роботов и манипуляторов;
перемотка чувствительных к силе натяжения материалов;
подвод исполнительных механизмов к обрабатываемой детали, а также во многих других процессах и системах, где требуются позиционирование с высокой точностью, поддержание момента с высокой точностью, поддержание скорости с высокой точностью.
Сервопривод HC-SF52 состоит из высокомоментного синхронного двигателя с фотоимпульсным датчиком положения ротора, высокоточного редуктора, электромагнитной муфты и электромагнитного тормоза (в моделях с тормозом). [4].
Такой серводвигатель работает совместно с сервоусилителем. Внешнийвидкорпусасервоприводисервоусилителяприведен на рисунке 2.5.4

Рисунок 2.5.4 – Корпус сервопривода HC-SF52 с сервоусилителем
Технические характеристики сервопривода HC-SF52 приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Технические характеристики HC-SF52
Наименования характеристики Параметры характеристики 1 2 Пиковая мощность (серводвигатель + сервоусилитель) (кВА) 1,0 Номинальная мощность (Вт) 0,5 Номинальный момент (Нм) 2,39 Максимальный момент (Нм) 7,16 Номинальная скорость вращения (об/мин) 2000 Максимальная скорость вращения (об/мин) 3000 Окончание таблицы 2.3 1 2 Допустимая кратковременная скорость вращения (об/мин) 3450 Мгновенная мощность (кВт/с) 8,7 Номинальный ток (А) 3,2 Максимальный ток (А) 9,6 Момент инерции (с тормозом) J (10-4 кг м2) 6,6 (8,3) Рекомендованное отношение момента инерции нагрузки В 15 раз превосходит момент инерции мотора Конструкция Закрытое исполнение, не вентилируемый (степень защиты IP65) Температура При работе: 0-40 °C (без замораживания). Хранение: -15-70 °C (без замораживания). Влажность При работе: 80% (без конденсата). Хранение: 90% (без конденсата). Ограничения Исключать воздействие прямого солнечного света, окисляющего газа. Исключать наличие горючего газа, масляного тумана, пыли. Высота над уровнем моря/вибрации 1000 м или ниже/ осевая: 9,8 м/с2 (1 g), радиальная: 24,5 м/с2 (2,5 g) Вес (кг) 5
Размеры корпуса сервопривода HC-SF52 приведены на рисунке 2.5.5.

Рисунок 2.5.5 – размеры корпуса сервопривода HC-SF52



2.2.6 Регулирующий орган (отсекающий клапан)

Отсечной клапан предназначены для автоматического открытия или перекрытия потока жидких и газообразных сред в соответствии с управляющим сигналом. Клапан отсечной регулирующий с электроприводом приведен на рисунке 2.5.6.

Рисунок 2.5.6 – Клапан отсечной регулирующий с электроприводом
В качестве привода могут использоваться электропривода как зарубежного производства (AUMA, Drehmo – от самой простой комплектации без встроенных пускателей, до приводов управляемых аналоговым сигналом или по цифровому интерфейсу с блоком Matic; SIEMENS типа «Sipos», Rotork), так и отечественного производства типа «МЭПК» или «ЭПР», а также любой другой привод. Клапаны с электроприводами могут изготавливаться как в общепромышленном исполнении, так и во взрывозащитном варианте.
Технические характеристики клапана приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Технические характеристики клапана
Наименования характеристики Параметры характеристики 1 2 Диапазон исполнения по температуре регулируемой среды от минус 60 до плюс 450 градусов Диапазон исполнения по температуре окружающей среды от минус 60 до плюс 70 градусов Условное давление Ру, МПа 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0 Условный проход Ду, мм 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 Материал корпуса сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т Материал дроссельной пары 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т Класс герметичности В, С, А – по специальному заказу. (ГОСТ 9544-93)


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бобков А.С. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности / А.С. Бобков. – М.: Химия, 2016. – 400 с.
Бушуев С.Д. Автоматика и автоматизация производственных процессов / С.Д. Бушуев, В.С. Михайлов. – М.: Высшая школа, 2016. – 232 с.
Двойнишников В.А. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок / В.А. Двойнишников.– М.: Машиностроение, 2017. – 264 с.
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов / А.С. Клюев.– М.: Энергия, 2017, – 464 с.
Павло, И.И. Котельные установки и тепловые сети / И.И. Павлов, М.Н. Фёдоров. – М.: Стройиздат, 2017. – 232 с.
Петелин Д.П. Автоматизация технологических процессов в текстильной промышленности / Д.П. Петелин. – М.: Лёгкая индустрия, 2073. – 320 с.
Прокофьев А.П. Экономика, организация и планирование в химической промышленности / А.П. Прокофьев. – М.: Химия, 2016. – 311 с.
Сергеев А.В. Справочное учебное пособие для персонала котельных / А.В. Сергеев. – СПБ.: ДЕАН, м. – 320 с.
Файерштейн Л. М. Справочник по автоматизации котельных / Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Гохбойм Г. Г. – М.: Энергия, 2017. – 344 с.
Шавров А.И. Автоматика / А.И. Шавров. – М.: Колос, 2017. – 259 с.
Щербаков В.С. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде MATLAB и SIMULINK / В.С. Щербаков, А.А. Руппель, В.А. Глушец. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2016. – 160 с.
Чекрыжов С. Автоматизация типовых процессов химических производств Учебное пособие. - Кохтла-Ярве: 2017. - 151 стр.
Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов основных химических производств СПб, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), 2018 г. - 134 с.
Рукин В.Л., Коробейникова У.Ю. Системы управления химико-технологическими процессами СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2017. - 136 с.
Дятлова Е.П., Сафонова М.Р. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами ЦБП
Ремизова О.А., Рудакова И.В. Системы управления химико-технологическими процессами
Лапшенков Г.И., Полоцкий Л. М - Автоматизация производственных процессов в химической промышленностиТехнические средства и лабораторные работы. - Изд. 3-е, перераб. и доп.— М.: Химия, 2017. - 288 с: ил. ISBN 5-7245-0007-8
Миронов В.М., Беляев В.М. Основы автоматизированного проектирования химических производств Учебное пособие для студентов очного и заочного обучения по специальности 170500 – «Машины и аппараты химических производств». – Томск, ТПУ, 2015. – 169 с.
Бельдеева Л.Н. Технологические измерения на предприятиях химической промышленности. В 2-х частях Учебное пособие /Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. -. Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2073. - (73+76) с











2