close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1807 bogomolova a.v osnovi avtomatizacii metallurgicheskogo proizvodstva a.v. bogomolova

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
Институт транспорта, машиностроения и металлургии
Кафедра металлургии
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению контрольной работы по дисциплине
«Основы автоматизации металлургического производства»
для студентов металлургических специальностей заочной
формы обучсчия
Павлодар
УДК 669.01:65.011.56(07)
ББК 34.3-5-05
Б 74
Рекомендовано научно-методическим советом ПГУ им.
С. Торайгырова
Рецензент:
кандидат технических наук, доцент Суюндиков М.М.
Богомолов А.В.
Основы автоматизации металлургического производства.
Методические указания. - Павлодар, 2004
В методических указаниях приводятся рекомендации по
выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы
автоматизации металлургического производства», показаны цели
выполнения работы, приведены варианты заданий, образец
выполнения. Для облегчения подготовки к экзамену приведено
содержание дисциплины.
Методические указания разработаны в соответствии с
программой курса «Основы автоматизации металлургического
производства», с учетом требований ГОСО РК 3.07.196 - 2001
специальности «Металлургия черных и цветных металлов».
Для студентов заочной формы обучения специальностей:
240140«Металлургия черных и цветных металлов»,
240140 «Металлургия черных металлов»,
240740 «Металлургия цветных металлов».
Богомолов А.В., 2004
Павлодарский государственный университет им.С. Торайгырова,
2004
Содержание
Введение
4
1 Содержание дисциплины
S
2 Варианты заданий контрольных работ
8
3 Рекомендации по выполнению контрольной работы
9
4 Образец выполнения контрольной работы
1]
4.1 Общие сведения о структуре транспортно-управляющих
устройств
1]
4.2 Жидкостные стеклянные термометры
14
4.3 Дифференциальные манометры
16
5 Вопросы для подготовки к экзамену
22
Литература
25
3
Введение
Вопросы
автоматического
контроля
и
управления
производственными процессами черной и цветной металлургии
имеют большое значение в профессиональной деятельности
инженера-металлурга.
Курс
«Основы
автоматизации
металлургического производства», согласно требований ГОСО РК
3.07.196 —2001, входит в государственный компонент учебного плана
специальностей: 240140«Металлургия черных и цветных металлов»,
240140 «Металлургия черных металлов», 240740 «Металлургия
цветных металлов».
Студенты заочной формы обучения на базе среднего
образования изучают данную дисциплину в восьмом семестре, на базе
высшего образования - в третьем семестре. По курсу предусмотрено
выполнение студентами контрольной работы и сдача экзамена.
Изучение
дисциплины
предусматривает
ознакомление
студентов с основами теории автоматического регулирования и
управления, контрольно-измерительными приборами и средствами
автоматизации, а также с работой автоматизированных систем
управления технологическими процессами на предприятиях черной и
цветной металлургии.
Основное внимание при изучении дисциплины следует уделить
методам и приборам измерения температуры, давления и разрежения,
уровня и расхода, количества, плотности и т.п.
Настоящее пособие разработано с целью помочь студентам
заочной формы обучения в самостоятельном успешном изучении
курса «Основы автоматизации металлургического производства».
4
1 Содержание дисциплины
Содержание дисциплины студенты заочной формы обучения
осваивают в основном в результате самостоятельной работы с научнотехнической и справочной литературой.
Главной целью изучения дисциплины является приобретение
будущими специалистами теоретических знаний о средствах
автоматизации металлургического производства, изучение их
компоновки и структуры, характеристик, требований; а также
контрольно-измерительных
приборов,
используемых
в
металлургическом производстве. Содержание дисциплины разбито на
темы.
Тема 1 Введение. Значение автоматизации производства.
Качественная и количественная оценка состояния автоматизации в
металлургии. Задачи автоматизации производственных процессов.
Тенденции развития автоматизации металлургического производства.
Общие сведения о системах автоматизации технологических
комплексов, машин и агрегатов металлургического производства.
Структура систем автоматики. Объекты автоматического управления
в металлургии. Роль автоматизации производственных процессов в
условиях интенсификации технологических процессов, повышения
единичных мощностей и производительности машин и агрегатов.
Использование вычислительной техники для автоматизации
производства.
Тема 2 Общие сведения о системах измерения и контрольноизмерительных приборах. Государственная система промышленных
приборов и средств автоматизации (ГСП). Основные понятия о
метрологии, погрешностях измерения и измерительных приборах,
измерительных каналах в автоматизированных системах управления
технологическими процессами. Общие технические требования к
средствам измерения параметров технологического процесса.
Государственная система промышленных приборов и средств
автоматизации, используемых в металлургическом производстве.
Основные системы промышленной автоматики. Задачи, решаемые
системами
управления.
Экономическая
и
социальная
целесообразность автоматизации выбранного объекта.
Тема 3 Методы, технические средства и системы для измерения
температуры. Первичные преобразователи, используемые для
измерения температуры. Конструкция и принцип действия
5
термоэлектрических
преобразователей,
термопреобразователей
сопротивления. Пирометры излучения. Жидкостные стеклянные
термометры. Манометрические термометры. Термопары. Особенности
эксплуатации и монтажа приборов для измерения температуры.
Статические
характеристики
первичных
преобразователей,
используемых для измерения температуры. Фотоэлектрические
пирометры.
Тема 4 Методы и приборы для измерения давления и
разрежения. Жидкостные манометры. Пружинные манометры.
Приборы давления с устройством дистанционной передачи показаний.
Ферродинамическая
система
приборов.
Приборы
со
стандартизованным токовым и пневматическим выходным сигналом.
Эксплуатация приборов давления. Отборные устройства для
измерения давления и разрежения. Применение жидкостных и
мембранных разделителей. Виды разделительных жидкостей.
Тема 5 Методы и приборы для измерения уровня и расхода
(объемного и массового, газов и жидкостей, сыпучих и твердых
материалов и веществ), влажности, состава и качества веществ.
Тахометрические счетчики количества. Расходомеры обтекания.
Измерение расхода методом переменного перепада давления.
Сужающие устройства: диафрагмы, сопла, трубы Вентури.
Дифференциальные
манометры. Колокольные и кольцевые
дифманометры.
Сильфонные,
мембранные
и
поплавковые
дифманометры.
Дополнительные
устройства
манометров.
Индукционные расходомеры. Особенности эксплуатации приборов
для измерения уровня и расхода. Специальные сужающие устройства.
Схемы соединительных линий для измерения расхода. Ротаметры.
Приборы для измерения и регулирования уровня: поплавковые и
буйковые уровнемеры. Электронные приборы для измерения уровня
сыпучих и жидких сред.
Приборы для определения физико-химических свойств: РНметры, газоанализаторы, концентратомеры, тензодатчики.
Тема б Основные понятия о схемах а в т о м а т и з а ц и и . Методы
построения схем автоматизации. Состав и краткое содержание
нормативно-технической документации по п р и н ц и п а м и методам
построения схем автоматизации. Основные определения и понятия
т е о п и м а в т о м а т и ч е с к о г о управления. Основные законы регулирования
н о г м у щ е н и ю , комбинированный). Обратная связь.
6
Статические и астатические системы. Способы стабилизации систем.
Принципы построения и примеры использования оптимальных,
экстремальных,
самонастраивающихся
систем.
Динамические
свойства систем автоматического регулирования. Основные критерии
устойчивости. Коррекция систем автоматического регулирования.
Тема 7 Основные элементы измерительных и автоматических
устройств. Электрические аппараты защиты и управления в цепях
напряжением до 1000 В. Методы построения принципиальных
электрических схем управления электроприводом. Разработка
принципиальных
схем
управления
поточно-транспортными
системами, конвейерами, мельницами, прокатными станами.
Автоматизация
поточно-транспортных
систем.
Определение
автоматизированных
систем
управления.
Понятия
об
информационном, математическом, программном, организационном и
техническом обеспечении автоматизированных систем управления.
7
2 Варианты заданий контрольных работ
1 вариант
1 Объекты автоматизации металлургического производства.
2 Особенности эксплуатации и монтажа приборов для
измерения температуры.
3 Термопары. Устройство, назначение, принцип действия,
применение.
2 вариант
1 Тенденции развития автоматизации металлургического
производства.
2 Особенности эксплуатации приборов для измерения уровня и
расхода.
3 Методы измерения давления и разрежения.
3 вариант
1 Структура систем автоматики. Обратная связь. Статические и
астатические системы
2
Эксплуатация приборов давления.
3 Конструкции и принцип действия потенциометров и мостов.
4 вариант
1 Общие сведения о системах измерения и контрольно­
измерительных приборах.
2 Приборы со стандартизованным токовым и пневматическим
выходным сигналом.
3 Пружинные и жидкостные манометры.
5 вариант
1 Основные элементы измерительных и автоматических устройств.
2 Первичные преобразователи, используемые для измерения
температуры.
3 Приборы давления с устройством дистанционной передачи
показаний.
6 вариант
1 Системы комплексной автоматизации производственных
процессов.
2 Конструкция и принцип действия термоэлектрических
преобразователей.
8
3 Счетчики количества материала.
7 вариант
1 Основные законы регулирования.
2 Конструкция и принцип действия сужающих устройств: диафрагмы,
сопла, трубы Вентури.
3 Методы, технические средства и системы для измерения
температуры.
8 вариант
1 Элементы теории автоматических линий.
2 Пирометры излучения.
3 Методы и приборы для измерения уровня и расхода.
9 вариант
1 Методы построения схем автоматизации металлургического
производства.
2 Измерение расхода методом переменного перепада давления.
3 Средства автоматизации нагревательных устройств.
10 вариант
1 Основные понятия теории автоматического управления.
2 Манометрические термометры.
3 Приборы для определения физико-химических свойств.
3
Рекомендация по выполнению контрольной работы
Целью контрольной работы является контроль знаний студентов
дистанционного обучения, проверка качества самостоятельного
изучения и усвоения основного содержания дисциплины.
Контрольная работа должна включать выполненные задания
согласно своего варианта. Номер варианта студент выбирает
самостоятельно по номеру зачетной книжки (последняя цифра шифра
зачетной книжки является номером варианта). Контрольные работы,
выполненные не по своему варианту, не регистрируются и к проверке не
принимаются.
Общий объем контрольной работы 10-12 листов печатного
текста. Контрольная работа должна быть выполнена в строгом
соответствии со стандартом СТП СК-03-02. «Работы учебные. Общие
требования к оформлению текстового и графического материала».
Перед проверкой преподавателем и регистрацией на кафедре
9
контрольная
работа
обязательно
проходит
проверку
у
нормоконтролера на соответствие правилам оформления учебной
документации.
Контрольная работа включает в себя три задания примерно
равноценных по объему.
При выполнении первого задания студентам следует
охарактеризовать основные понятия из области автоматического
контроля,
регулирования
и
управления
процессами
металлургического производства на основе современного состояния
науки и производства. Применение современных технических
средств, в том числе и вычислительной техники, позволило создать
автоматизированные
системы
управления
технологическими
процессами и организационного управления производством в целом.
Необходимость широкого внедрения устройств автоматизации в
различных отраслях промышленности и, в частности в металлургии,
обуславливается
стремлением
обеспечить
надежность,
экономичность,
безотказность
и
удобство
управления
производственными процессами, а также улучшением условий труда
и сокращением численности дежурного персонала.
Второе и третье задание посвящено изучению контрольно­
измерительных приборов и средств автоматизации, применяющихся
на металлургических предприятиях. При выполнении этих заданий
требуется подробно описать устройство, назначение, принцип
действия, конструктивные особенности конкретного типа приборов;
методы измерения температуры, давления, расхода и т. д.,
погрешность и точность приборов, область применения, особенности
монтажа и эксплуатации в условиях металлургического производства,
представить необходимые схемы и поясняющие рисунки.
Следует учитывать, что под устройствами автоматизации
обычно имеют в виду: теплотехнический контроль, дистанционное
управление,
технологическую
сигнализацию,
автоматическое
управление, тепловую защиту, блокировку, командную сигнализацию
и связь.
Из перечисленных устройств автоматизации основное внимание
следует уделить методам измерения теплотехнических и физико­
химических величин, принципам действия, устройству и
практическому применению приборов контроля и автоматики
металлургического производства.
Рационально выбранные и правильно установленные приборы
при соответствующем обслуживании позволяют обеспечить
10
непрерывное наблюдение за процессами работы металлургических
машин и агрегатов.
Желательно при описании различных конструкций контрольно­
измерительных приборов основное внимание уделить именно тем,
которые применяются на предприятии, где работает студент заочной
формы обучения, так как это облегчит его дальнейшую деятельность в
качестве инженера-металлурга.
4 Образец выполнения контрольной работы
Задание варианта №11
1Общие сведения о структуре транспортно-управляющих
устройств.
2
Жидкостные стеклянные термометры.
3
Дифференциальные манометры.
4.1 Общие сведения о структуре транспортно-управляющих
устройств
Под системой управления понимается совокупность средств,
стремящихся обеспечить группе объектов достижение определенной
цели. Объектами управления являются технологические машины.
Комплексы устройств, осуществляющих автоматическое
поддержание заданного параметра на определенном уровне или
изменяющих его по определенному закону, называют системой
автоматического регулирования.
В производстве основная доля ручного труда приходится на
вспомогательные операции. Сокращения доли ручного труда можно
достичь путем создания подающих механизмов и систем управления.
Часто это позволяют сделать простые средства механизации (упоры,
путевые переключатели, кулачковые механизмы, распределительные
валы, копировальные системы, системы с числовым программным
управлением (ЧПУ).
Выбор системы управления зависит от специфики техпроцесса,
от конкретных производственных условий, от экономических
требований.
Структура
автоматического
транспортыо-управляющего
устройства.
Главным признаком любой системы управления является способ
задания программы, который определяет основные особенности
11
системы управления, структуру управления и степень централизации.
По виду программоносителя различают:
Системы управления упорами относятся к системам путевого
управления, длина пути задается соответствующей расстановкой
упоров на барабанах, линейках и самих машинах. Упоры действуют
на путевые переключатели, которые при помощи электрических,
гидравлических, пневматических сигналов передают команды на
соответствующий привод исполнительного механизма.
Упоры могут: ограничивать перемещение узла или машины;
управлять очередностью перемещения.
Смена и подготовка программы управления с использованием
упоров не требует больших затрат времени.
Преимущества: простота, малая стоимость, дистанционность
управления. Недостатки: затруднена синхронизация управления
несколькими органами, низкая надежность и точность срабатывания.
Тяжелые условия работы жестких упоров. Некоторые недостатки
устранены у усовершенствованных упоров - бесконтактных путевых
переключателей.
Системы управления копирами применяют для автоматического
управления скоростью и перемещением рабочего органа, бывают
прямого и обратного действия. В первых системах щуп выполняет
роль силового механизма, но при этом исключается возможность
дистанционного управления.
У систем косвенного действия копир действует на датчик,
сигнал которого является управляющим для регулируемого привода
рабочего органа. Эти системы по виду действия разделяются на
контактные и бесконтактные, по виду энергии — электрические,
электрогидравлические,
электромеханические. По количеству
управляемых координат - одно-, двух и трехкоординатные.
Общими недостатком является необходимость точного
изготовления и установки копира, невозможность его автоматической
установки, невысокая точность задания закона движения профилем
копира.
Системы управления от кулачков.
Задающая информация этих систем заложена в профиле
кулачков. Такие механизмы выполняют функции силового механизма
и системы управления. При вращении кулачка перемещается
толкатель. Кулачки подразделяются на цилиндрические, плоские,
прямолинейные, дисковые и торцевые.
кчсмы управления с распределительным валом можно
рассматривать как системы управления копиром, обернутым на
12
цилиндр или систему кулачков, насаженных на один вал. Эта система
характеризуется
простотой,
надежностью,
максимальной
синхронизацией всех движущихся элементов и обеспечивает
движения любой сложности.
Система управления позволяет заранее спроектировать и
рассчитать любой рабочий цикл, а также обеспечить выполнение за
определенное время цикла технологической операции. По принципу
осуществления работы системы управления с распределительным
валом подразделяются:
1
Система управления, в которых все кулачки основных и
вспомогательных механизмов устанавливаются на одном валу,
вращающемся с постоянной скоростью.
2
Система управления содержит один вал, который может
вращаться с двумя скоростями.
3
Система управления имеет два вала, на одном размещены
кулачки рабочих движений, а на другом кулачки холостого хода.
Недостатки: низкая универсальность, значительное время на
переналадку системы.
Дальнейшим развитием групповых кулачковых систем стала
разработка командоаппаратов, которые позволили заменить рычажные
передающие звенья на гидравлические и электрические передающие
устройства. Элементы командоаппарата могут легко заменяться для
изменения закона движения.
Основной недостаток всех кулачковых механизмов, в том числе с
командоаппаратами и распределительными валами, заключается в
интенсивном износе кулачков, что приводит к потере точности
исполнения команд. Другая трудность в изготовлении и корректировке
профиля кулачков. Кроме того, все эти системы характеризуются
сравнительно небольшим ходом перемещения.
Системы циклового управления.
Для управления целыми комплексами или сложными агрегатами
применяют сложные системы управления трех типов:
а) кулачковый командоаппарат;
б) командоаппарат релейного типа;
в) системы ЧПУ.
В системе ЧПУ величина требуемых перемещений
обеспечивается при помощи соответствующей расстановки
штеккеров, упоров, кулачков. Программоноситель содержит лишь
цикловую информацию управления.
Поэтапный ввод программы производится шаговым искателем.
Универсальные релейные командоаппараты пригодны для управления
13
различными технологическими машинами. Их преимущества:
невысокая стоимость (5% от стоимости оборудования), простота
конструкции и изготовления, малые эксплуатационные затраты.
Недостатки: небольшой диапазон изменения программ, относительно
длительный процесс изменения программ.
Системы ЧПУ.
Используют программы в виде совокупности чисел,
характеризующих последовательность, величину и скорость
перемещения
рабочих
органов
машины.
В
качестве
программоносителя используют перфокарты, магнитные ленты и т.д.
Переход на другую программу требует мало времени, но для
разработки
программ
требуется
подготовка
программиста.
Применение систем ЧПУ позволяет повысить качество выполняемых
операций, сокращает потребность в квалифицированных рабочих.
4.2 Жидкостные стеклянные термометры
Жидкостные термометры представляют собой устройство, в
котором расширяющаяся под воздействием тепла жидкость
поднимается по капиллярному столбику. По величине подъема
жидкости судят о температуре среды, в которую погружен термометр.
Они отличаются простотой устройства и обслуживания. С их помощью
можно измерить температуру от — 120 до +650° С.
Для изготовления термометров идут специальные марки стекла и
различные термометрические жидкости. Шкалу термометра чаще всего
делают из стекла молочного цвета.
В зависимости от величины измеряемой температуры
термометры заполняют ртутью, толуолом, этиловым спиртом и
другими жидкостями. Из всех жидкостей лучшей является ртуть, так
как она не смачивает стекла, а, следовательно, не образует вогнутость
в капилляре, и поэтому показания ртутного термометра читаются
легче.
Цепа деления шкалы термометра зависит от диаметра трубки
(капилляра) и от применяемой термометрической жидкости. Выбор
цены деления прибора определяется его назначением. Н а и м е н ь ш а я
цена деления шкалы может быть 0,01 °С.
Градуировку термометров производят либо при погружении их
до отметки соответствующей максимальной температуры, нанесенной
на шкале, либо при частичном погружении в среду с измеряемой
температурой. В последнем случае указания о глубине погружения
наносят на обратной стороне шкалы термометра или его капилляра
14
Измерения температуры в промышленных условиях чаше всего
отличаются от условий, при которых производилась градуировка
термометра, из-за изменения глубины погружения термометра и
температуры окружающей среды. В этих случаях необходимо вводить
поправку на «выступающий столбик», т. е. не погруженную часть
капилляра, охлаждаемую окружающим воздухом.
Если термометр градуирован при полном погружении, а при
измерении температуры погружен в измеряемую среду частично, то
величина поправки на «выступающий столбик» подсчитывается по
формуле
Д =0,00016Kh(t-H)
где h — средняя температура выступающего столбика;
t— температура, отсчитанная по термометру;
Н — длина выступающего столбика, выраженная в градусах
шкалы термометра;
К — коэффициент, зависящий от материала стекла и
термометрической жидкости.
Промышленные термометры могут иметь не только прямолинейную
форму. Для удобства монтажа и обслуживания делают термометры, у
которых нижняя бесшкальная часть удлинена и изогнута по отношению к
шкальной части под углом 90 или 135°.
Так как стеклянные термометры хрупкие, для них выпускают
специальные оправы, представляющие собой стальной или латунный
защитный чехол, закрывающий весь термометр, Кроме показывающей
части. В зависимости от длины погружаемой части термометра, и высоты
показывающей части, оправы имеют различные размеры.
Оправы типа А допускают непосредственное соприкосновение
резервуара термометра с измеряемой средой и применяются при
давлениях, близких к атмосферному.
Оправы типа Б изолируют резервуар термометра от
непосредственного соприкосновения с измеряемой средой и применяются
при условном давлении до 64 кгс/см2(6272 кПа).
Оправы типа В изолируют резервуар термометра от
непосредственного соприкосновения с измеряемой средой и применяются
при условном давлении до 320 кгс/см2(31 360 кПа).
Промышленность выпускает ртутные стеклянные термометры с
сигнализирующим контактным устройством. В этих термометрах в
капилляр на определенной отметке, задаваемой при заказе термометра,
впаивают концы платиновой или вольфрамовой проволочки. При
15
повышении температуры ртуть поднимается до отметки контактирования и
замыкает контакты. Пространство над мениском ртути у контактных
термометров заполнено сухим водородом.
4.3 Дифференциальные манометры
Дифференциальные манометры (дифманометры) могут быть
подразделены по способу выполнения измерительной части на
колокольные, кольцевые мембранные, сильфонные и поплавковые.
Дифманометры бывают показывающими, самопишущими и с
интегратором (счетчиком количества протекшей жидкости или газа за
определенное время).
Дифманометр может иметь контактное устройство для
регулирования или сигнализации предельных значений расхода
измеряемого параметра. В конструкцию дифманометра может входить
устройство для коррекции показаний по температуре или давлению,
которая необходима при измерении расхода газа и пара. Количество
газа и пара меняется в зависимости от давления, поэтому при
повышении температуры газа давление в трубопроводе увеличится, а
расходомер покажет тот же расход, что и при меньшем давлении. Если
же перевести эти показания на старое давление, то расход газа будет
больше.
Дифманометры могут иметь или не иметь шкалу,
Бесшкальные дифманометры-датчики могут быть снабжены
преобразователями дистанционной передачи различных систем:
дифференциально-трансформаторной,
ферродинамической,
пневматической, токовой и т. д.
Дифманометры одного и того же типа различаются по верхним
пределам измерения и по допустимому статическому давлению. Они
изготовляются на определенный перепад давления. Например,
кольцевые дифманометры ДК-Ф изготовляются на перепады 63, 100 и
160 кгс/м, а поплавковые дифманометры ДПМ на 63,100,160,250 и 400
кгс/м2.
У показывающих дифманометров-расходомеров верхнее
значение шкалы, соответствующее предельному перепаду давления,
может быть выбрано из ряда чисел 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6,3; 8,
умноженных на десять в степени п, где п — любое целое число
(положительное, отрицательное или нуль).
Шкала дифманометров-расходомеров может быть заказана в
следующих единицах: кг/ч, т/ч, м /ч, л/ч.
16
Заводы поставляют заказчику дифманометры-расходомеры в
комплекте с диафрагмой. Расчет размеров диафрагмы и выбор
соответствующего перепада производят на заводе.
Колокольные дифманометры.
Принцип работы этих дифманометров основан на изменении
плавучести колокола, погруженного в жидкость.
Чувствительным элементом дифманометра является колокол,
погруженный в масло таким образом, чтобы под куполом колокола
оставался небольшой воздушный объем.
Колокол и измерительный механизм помещены в герметичный
корпус, закрытый сверху крышкой. Плюсовая импульсная трубка давления
подводится в пространство над колоколом, а минусовая трубка вводится в
объем внутри колокола. Колокол подвешен к угловому рычагу. Если под
действием перепада давления колокол погружается в масло, то он увлекает
за собой рычаг. Рычаг, поворачиваясь, растягивает пружину, которая
компенсирует силу тяги колокола. С угловым рычагом жестко связан
сектор. Сектор сцеплен с шестерней. На оси шестерни помещена рамка
ферродинамического преобразователя. Угол поворота рамки, а,
следовательно, и электродвижущая сила, наводимая в ней,
пропорциональны разности давления, действующей на колокол. Винт,
растягивающий пружину, служит для установки рамки датчика в исходное
положение Провода от датчика выведены на клеммную колодку.
Питание ферродинамического преобразователя осуществляется со
стороны вторичного прибора. Узлы измерительной части прибора
размещены в бачке. Для предохранения их от воздействия газов бачок до
краев наполнен трансформаторным маслом. Прибор снабжен запорными
вентилями на трубках отбора давления и уравнительным вентилем.
Колокольные приборы могут работать не только как дифманометры, но и
как тягомеры и тягонапоромеры. Для этого достаточно одну из трубок
отбора импульса соединить с атмосферой. Изменение пределов измерения
достигается сменой уравнивающих пружин и колоколов
Дифманометры выпускаются на верхние пределы перепадов от 10 до
40 мм вод.ст. Максимально допустимое рабочее давление для
дифманометра 0,5 кгс/см. Погрешность по шкале вторичного .прибора
±1,5%. Масса дифманометра 30 кг.
Кольцевые дифманометры.
Кольцевые дифманометры предназначены для измерения расхода по
методу переменного перепада, разряжения или напора жидкостей, паров
и газов с небольшими пределами перепадов и давления.
Чувствительным элементом дифманометра является полое
стальное тонкостенное кольцо, снабженное траверсой. Траверса
17
опирается на призменную опору, которая в свою очередь опирается на
стальные подушки, заделанные в корпус прибора. Кольцо заполняют до
половины рабочей жидкостью. В зависимости от величины
предельного перепада, для которого предназначен прибор, в кольцо
заливается трансформаторное масло или вода. В верхней части кольцо
имеет перегородку, которая разделяет незаполненное жидкостью
пространство на два отсека. Обе половины кольца с помощью гибких
трубок соединяются с импульсными трубками отбора давления. В
нижней части кольца укреплен уравновешивающий груз.
Под действием перепада давлений жидкость в кольце сместится в
ту половину кольца, в отсеке которого давление будет меньше, что
приведет к смещению центра тяжести кольца. Кольцо, поворачиваясь на
опоре, займет новое положение, такое, чтобы оно уравновешивалось
грузом. Таким образом, угол поворота кольца является мерой разности
давлений.
На кольце укреплено неподвижное лекало, которое при
перемещении кольца воздействует на ролик, связанный рычажной
передачей со стрелкой. Отсчет показаний производится по шкале. Еще
одно неподвижное лекало через рычажную систему и шестеренчатую
передачу передает движение на оси рамочек ферродинамических
преобразователей.
Таким
образом, прибор ДК-Ф является не только
показывающим дифманометром, но и датчиком, способным выдавать
сигнал на вторичный прибор.
У тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров форма лекал
выполняется такой, чтобы перемещение стрелки и угол поворота рамок
ферродинамических
преобразователей
были
пропорциональны
измеряемой величине, а шкала прибора была линейной.
У расходомеров форма лекал такова, что перемещение стрелки и
угол
поворота
рамок
ферродинамических
преобразователей
пропорциональны корню квадратному из измеряемой разности
давлений, а, следовательно, расходу.
Предел измерения прибора устанавливается с помощью сменных
грузов. Например, для дифманометра расходомера с «перепадом 0,63
кгс/м’ масса груза 267 г, с перепадом 0—100 кгс/м — 421 г, с перепадом
0— 160 кгс/м2 —668г. На траверсе устанавливают на специальных
шпильках грузы в виде гаек. Передвигая гайки по шпилькам, можно
балансировать кольцо.
Максимальный угол поворота кольца - 50°. Количество рабочей
жидкости, заливаемой в кольцо около 2,4 л. Наибольшее статическое
давление, на которое рассчитан прибор, 0,25 кгс/см2. Питание
18
ферродинамических преобразователей осуществляется со стороны
вторичного прибора. Основная допустимая погрешность дифманометра
±1,5%. Масса прибора около 25 кг.
Перед транспортировкой приборов с хрупкими подвижными
частями на заводах - изготовителях принимают меры от поломок: детали,
которые могут быть повреждены, закрепляют и расклинивают. Это
называется арретированием. Кольцо перед транспортировкой поднимают
с опор и жестко закрепляют в корпусе. Для этого в траверсе имеются
два отверстия, через которые пропускают втулки и болты. Рычаги
передачи угла, механизм поворота кольца, стрелочный механизм и
ферродинамические датчики закрепляют с помощью специальных
скоб. Снимать кольцо и стрелки с арретиров следует осторожно, чтобы
не повредить призмы и механизм прибора.
Сильфонные дифманометры.
Схема работы сильфонных дифманометров похожа на схему
действия мембранных дифманометров. Основное отличие состоит в
том, что мембраны заменены сильфонами.
Мембранные дифманометры.
Дифманометр является «слепым» прибором и служит для
преобразования величины измеряемой разности давления в
электрический сигнал дифференциально-трансформаторной системы
передачи показаний.
Чувствительным элементом дифманометра является мембранный
блок, состоящий из двух мембранных коробок. Мембранные коробки
ввернуты с обеих сторон в подушку, затянутую между двумя
крышками с помощью болтов.
Конструкция образует две камеры — нижнюю, в которую через
импульсную трубку подводится плюсовое давление, и верхнюю, к
которой подводится минусовое давление через другую импульсную
трубку. Внутренние полости верхней и нижней мембранных коробок
сообщаются между собой каналом. Полости обеих коробок заливают
через ниппель дистиллированной водой, после чего ниппель
заваривают. Импульсные трубки снабжены запорными вентилями и
соединены между собой уравнительной трубкой с вентилем.
С
центром
верхней
мембраны
связан
сердечник
дифференциального трансформатора. Сердечник находится внутри
разделительной трубки. Преобразователь закрыт колпаком.
Прибор укрепляют на подставке или на полу с помощью болтов,
пропущенных через лапки. Подсоединение кабеля к прибору
производится через штепсельный разъем.
19
При работе прибора под воздействием плюсового давления
нижняя мембранная коробка сжимается, и вода вытесняется в верхнюю
мембранную коробку, которая расширяется. Движение верхней
мембранной коробки передается плунжеру дифференциально­
трансформаторного преобразователя, который выдает электрический
сигнал.
Поплавковые дифманометры.
Поплавковые дифманометры являются приборами жидкостного
типа и работают по принципу сообщающихся сосудов. Разность
давлений, подаваемых в оба сосуда, уравновешивается весом столба
ртути и измеряется его высотой.
Два сосуда 6 и 15 (рисунок 1) соединены между собой трубкой 2
и заполнены ртутью, которая по закону сообщающихся сосудов при
одинаковом давлении в обоих сосудах имеет одинаковый уровень.
Если в сосуде 6 будет давление Р>, а в сосуде 15 давление Pi
(причем Р>Р0, то уровень ртути в сосуде 6 понизится на величину Н>, а в
сосуде 15 повысится на величину Н2 до установления равновесия.
При измерении одного определенного вещества разница удельных
весов ртути и среды над ртутью является постоянной величиной, то есть,
величина разности давления АР = Pi —Р2 пропорциональна величине
понижения уровня ртути Hi в сосуде 6.
На этом принципе основано действие всех поплавковых
д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х манометров
Чувствительная часть дифманометра состоит из двух герметичных
стальных сосудов, смонтированных на чугунном кронштейне и
соединенных между собой трубкой с помощью накидных гаек. К сосуду
6 подводится плюсовое давление. Этот сосуд называется поплавковым. К
сосуду 15 подводится минусовое давление. Он называется сменным. В
поплавковом сосуде на поверхности ртути плавает стальной поплавок,
который перемешается, следуя за изменением уровня ртути.
20
Рисунок 1 - Принцип действия поплавкового дифманометра
Высота, на которую перемещается поплавок, является мерой величины
измеряемого перепада давления. Объем ртути, вытесняемый из поплавкового
сосуда в сменный при максимальном перемещении поплавка, остается всегда
постоянным, поэтому при разном диаметре сменного сосуда можно изменять
чувствительность прибора, а, следовательно, и верхний предел измеряемого
перепада давлений. При случайном превышении величины максимального
перепада давления (в целях предотвращения вытеснения ртути в
трубопровод, подведенный к сменному сосуду) в днище поплавкового сосуда
вмонтирован предохранительный клапан, который закрывает в этом случае
выходное отверстие из поплавкового сосуда в соединительную трубку 2.
На линиях подвода давления к сосудам установлены запорные
вентили с устройством для продувки соединительных линий и
уравнительный вентиль.
В нерабочем состоянии прибора поплавок арретирован (закреплен)
стержнем, ввинченным в пробку. После установки прибора в рабочее
положение стержень убирается.
Линейное перемещение поплавка преобразуется в угловое
перемещение сектора с помощью рычага, шарнирно связанного как с
поплавком, так и с сектором через ось.
Передача движения из полости поплавкового сосуда, находящегося под
21
рабочим давлением, осуществляется при помощи магнитной муфты.
Магнитная муфта состоит из магнитопровода, находящегося в полости
рабочего давления, постоянного магнита, расположенного снаружи, но между
концами П-образного магнитопровода, в стакане из немагнитного материала.
Поворот магнитопровода, насаженного на шестерни, пропорционален углу
поворота сектора. Муфта работает следующим образом. При изменении
положение поплавка магнитопровод, приводимый в движение передачей сектор
— шестерня, поворачивается, смещаясь относительно полюсов постоянного
магнита.
Магнит некоторое время находится в состоянии покоя, не следуя за
рамкой, в связи с силами инерции частей передающего механизма и силами
трения покоя в его сочленениях. При этом возникает угол рассогласования
между плоскостями магнита. При некотором критическом значении этого угла
момент силы взаимодействия постоянного магнита магнитопровода окажется
больше тормозного момента, и магнит повернётся на угол, равный углу
рассогласования.
Магнит закреплен на оси. На этой же оси насажено лекало. По
профилю лекала движется щуп, на ось которого жёстко насижено перо,
записывающее показания на диаграмме. На этой же оси закреплён рычаг для
передачи угла поворота щупа секторному механизму показывающей стрелки
прибора.
Приставки приборов с показывающим самопишущим механизмом
заключены в прямоугольный корпус, который крепится к кронштейну. Корпус
надежно защищает механизм и дополнительные устройства от повреждений.
5 Вопросы дли подготовки к экзамену
1 Объекты автоматизации металлургического производства.
2 Тенденции развития автоматизации металлургического
производства.
3 Структура систем автоматики. Объекты автоматического
управления в металлургии.
4 Общие сведения о системах измерения и контрольно­
измерительных приборах.
5 Первичные преобразователи, используемые для измерения
температуры.
6 Конструкция и принцип действия термоэлектрических
преобразователей,
7 Конструкция и принцип действия термопреобразователей
сопротивления.
8 Пирометры излучения.
22
9 Жидкостные стеклянные термометры.
10 Манометрические термометры.
11 Термопары.
12 Методы измерения давления и разрежения.
13 Жидкостные манометры.
14 Пружинные манометры.
15 Ферродинамическая система приборов.
16 Приборы давления с устройством дистанционной передачи
показаний.
17 Тахометрические счетчики количества материала.
18 Расходомеры обтекания.
19 Измерение расхода методом переменного перепада давления.
20 Сужающие устройства: диафрагмы, сопла, трубы Вентури.
21 Дифференциальные манометры.
22 Индукционные расходомеры.
23 Дополнительные устройства манометров.
24 Приборы для определения физико-химических свойств.
25 Особенности эксплуатации и монтажа приборов для
измерения температуры.
26 Особенности эксплуатации приборов для измерения уровня и
расхода.
27 Эксплуатация приборов давления.
28 PH-метры, газоанализаторы, концентратомеры.
29 Приборы со стандартизованным токовым и пневматическим
выходным сигналом.
30 Технологические предпосылки автоматизации.
31 Методы, технические средства и системы для измерения
температуры.
32 Системы комплексной автоматизации производственных
процессов.
33 Методы и приборы для измерения уровня и расхода.
34 Методы построения схем автоматизации.
35 Основные определения и понятия теории автоматического
управления.
36 Основные законы регулирования.
37 Обратная связь. Статические и астатические системы.
38 Способы стабилизации автоматизированных систем.
39 Принципы построения оптимальных, экстремальных,
самонастраивающихся систем.
40 Основные элементы измерительных и автоматических
устройств.
23
41 Электрические аппараты защиты и управления.
42 Элементы теории автоматических линий.
43 Принципиальные схемы управления поточно-транспортными
системами.
44 Автоматизация поточно-транспортных систем.
45 Транспортно-ориентирующие устройства.
46
Информационное
и
математическое
обеспечение
автоматизированных систем управления.
47 Средства автоматизации нагревательных устройств.
48 Автоматический контроль температуры пламенных
нагревательных печей.
49 Программное, организационное и техническое обеспечение
автоматизированных систем управления.
50 Конструкции и принцип действия потенциометров и мостов.
Литература
1. Глинков Г.М., Косырев А.И. Контроль и автоматизация
металлургических процессов. - М.: Металлургия,1989. —388 с.
2. Глинков Г.М., Климовицкий М.Д. Теоретические основы
автоматического управления металлургическими процессами. - М.:
металлургия, 1985.- 288 с.
3. Глинков Г.М. и др. Проектирование систем контроля и
автоматического регулирования металлургических процессов. - М.:
Металлургия, 1986.-268 с.
4. Гольцман В.А. Приборы контроля и автоматики тепловых
процессов - М.: Высшая школа, 1976- 240с.
5. ГОСТ 21.404-85. СПДС «Автоматизация технологических
техпроцессов» - Обозначения условные приборов и средств
автоматизации в схемах. - М.: Издательство стандартов, 1985,- 38 с.
6. Котов К.И., Шершевер М.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт
автоматических устройств. - М.: Металлургия, 1985.- 320 с.
7. Крейчик М., Яноушек К. и др. Основы автоматизации для
металлургов. - М.: Металлургия, 1973.- 256 с.
8. Основы металлургии. Т 6. Средства и системы
автоматического контроля и управления в цветной металлургии /Под
ред. Стригина И.А. и др. - М.: Металлургия, 1973. - 679 с.
9. Преображенский В.П. Теплотехнические приборы и измерения
М.: Энергия, 1991.- 384 с.
25
Богомолов А.В.
О сн о в ы а в т о м ат и зац и и м еталл урги ч еск ого прои зводства
М етоди чески е указани я
П одп и сано в п еч ать 28. 05. 2004.
Гарнитура Times.
Ф о рм ат 2 9,7 * 42 1/2 Б ум ага оф сетн ая.
У ел. печ. л. 1,05 Т и р аж 100 экз.
Заказ № 0355
Н аучн о-и здательски й центр
П авлодарского государствен н ого ун и верситета
им . С. Т орай гы рова
637000, г. П авлодар, ул. Л ом ова, 64
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
617 Кб
Теги
avtomatizaciya, osnovy, bogomolova, proizvodstva, 1807, metallurgicheskogo
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа