Автоматизация доменного процесса

Министерство образования и науки Российской Федерации

Курсовой проект

1.1 Анализ доменного процесса, как объекта автоматизации

2 Использование природного газа в доменных печах

3.1.5 Манометры сопротивления

3.1.6 Емкостные манометры

3.1.7 Пьезоэлектрические манометры

3.1.8 Теплопроводные манометры

3.2 Выбор рационального метода измерения давления природного газа

5 Описание работы принципиальной схемы автоматического контроля давления природного газа

1. Доменный процесс

1.1 Анализ доменного процесса, как объекта автоматизации

2. Использование природного газа в доменных печах

3. Анализ современных методов автоматического контроля давления и выбор наиболее рационального метода

Выходная величина	Входная величина	Параметры динамических Звеньев
Выходная величина	Входная величина	τ	Т	κ
Температура горячего дутья (термопара в стальном чехле)	Положение смесительного клапана	20 с	80 с
Влажность дутья (психрометрический датчик влажности)	Расход пара на увлажнение дутья	45 с	135 с
Давление колошникового газа (сильфонный, компенсационный манометр)	Положение регулирующей заслонки на дроссельной группе	3 с	32 с
Перепады давления по высоте шахты печи:	Расход дутья
а) верхний перепад	2 с	48 с
б) нижний перепад (сильфонный дифманометр)	2 с	39 с
Расход дутья через фурму (сильфонный дифманометр)	Положение дроссельной заслонки в фурменном рукаве	0,26 с	1 с
Температура купола воздухонагревателя (термопара в стальном чехле)	Коэффициент расхода воздуха	18с	88 с
Содержание кремния в чугуне на выпусках (доменная печь объемом 1518 м³ )	Температура горячего дутья	1 ч	5 ч
То же	Влажность дутья	1,5 ч	5 ч
То же	Рудная нагрузка на кокс	4,5 ч	6 ч

3.1 Классификация приборов для измерения давления

3.1.5Манометры сопротивления

3.1.6 Емкостные манометры

Единицы давления			атм. (физическая атмосфера)	мм рт. ст.	Па
1 кг/м²					980665
1 атм. (техническая)	10⁴		0,9678	735,56	98066,5
1 атм. (физическая)	10332	1,0332		760,00	101325
1 мм рт. ст.	13,6				133,332
1 Па	0,102

3.1.7 Пьезоэлектрические манометры

3.1.8 Теплопроводные манометры

3.2 Выбор рационального метода измерения давления природного газа

5. Описание работы принципиальной схемы автоматической системы контроля давления природного газа

АСК давления природного газа состоит из первичного измерительного прибора, которым является бесшкальный манометр с одновитковой трубчатой пружиной с дифференциально-трансформаторнымдатчиком (типа МЭД-22364, верхний предел измерения 1.6 МПа), схема которого приведена на рисунке 32, и приемника информации, в качестве которого используется вторичный прибор типа КСД дифференциально-трансформаторного типа.

шкала прибора	0−700º С
градуировка термоэлектрического термометра	ТХА
Расчётное значение температуры свободных концов термометра	t₀ C
Возможное значение температуры свободных концов термометра	t₀ C
начальное значение шкалы	E(t_H )=-0,798мВ
Конечное значение шкалы	Е(t_K )=28,33 мВ
Диапазон измерений	Е_д =29,128 мВ
Нормированное номинальное сопротивление реохорда	R_H = 90 Ом
нерабочие участки реохорда	(l=0.025), 2×l=0.05
Нормированное номинальное значение падения напряжения на резисторе R_K	U_K =1019 мВ
Выходное напряжение ИПС – 148 П	U_ИП =5 В
Номинальное значение силы тока в цепи ИПС – 148 П	I₀ =5 мА
Сопротивление нагрузки ИПС – 148 П	R_И.П =1000 Ом
Номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы прибора	I₁ =3 мА
Номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы прибора	I₂ =2 мА
Температурный коэффициент электрического сопротивления меди	a=4.25×10^-3 С

Рисунок 32 – схема бесшкального прибора с дифференциально-трансформаторным датчиком: 1 – трубчатая пружина; 2 – плунжер; 3-обмотка преобразователя

Под действием разности давления внутри и снаружи трубчатой пружины 1, в слоях материала возникают растягивающие и сжимающие силы, деформируется поперечное сечение, в результате чего перемещается свободный конец и плунжер дифференциально-трансформаторного датчика 2.

Перемещение плунжера изменяет взаимную индуктивность между обмотками преобразователя 3, а вместе с тем и напряжение (Э.Д.С.) на выходе прибора. Выходной сигнал манометра с одновитковой трубчатой пружиной пропорционален измеряемой разности давлений.

Вторичный прибор КСД работает в комплекте с манометром с одновитковой трубчатой пружиной. В качестве компенсирующего элемента в приборе используется дифтрансформаторная катушка с перемещающимся в ней сердечником. Перемещение плунжера преобразователя первичного прибора, которое осуществляется чувствительным элементом, зависит от величины измеряемого параметра. В прибор КСД встроен аналогичный дифтрансформаторный преобразователь, сердечник в его катушке перемещается с помощью профилированного лекала, поворот которого осуществляется реверсивным двигателем.

Первичные обмотки компенсирующего и передающего ДТ-преобразовательных элементов включены последовательно и питаются напряжением переменного тока промышленной частоты от специальной обмотки силового трансформатора усилителя.

Вторичные обмотки ДТ-преобразовательных элементов включены по компенсационной схеме, в которой на вход усилителя поступает сигнал Δ U = U _вых1 - U _вых2 , где U _вых1 , U _вых2 – выходные сигналы передающего и компенсирующего ДТ-преобразовательных элементов.

При нулевом значении преобразуемого параметра сердечники манометра и КСД находятся в средних положениях, в которых U _вых1 = U _вых2 . При этом на вход усилителя поступает сигнал Δ U = 0 , обеспечивающий нахождение указателя на начальной отметке шкалы. Отклонение параметра от нулевого значения вызывает деформацию чувствительного элемента, сопровождаемую перемещением сердечника из среднего положения.

На выходе передающего ДТ-преобразователя формируется сигнал U _вых1 , отличный от нуля. Этот сигнал усиливается до значения, достаточного для приведения в движение ротора двигателя. Ротор поворачивает лекало и перемещает сердечник компенсирующего ДТ-преобразовательного элемента. Движение ротора происходит до тех пор, пока сердечник не займет такое положение, при котором U _вых2 = U _вых1 .В тот момент сигнал Δ U = 0 и движение ротора прекращается. О значении измеряемого параметра судят по положению указателя, кинематически связанного с ротором реверсивного двигателя, на шкале. Для контроля исправности измерительного прибора используется кнопка, при нажатии которой закорачиваются выходы передающего ДТ-преобразовательного элемента, и на вход усилителя поступает сигнал только с компенсирующего ДТ-преобразовательного элемента. Если прибор исправен, то указатель должен переместиться на контрольную отметку шкалы.

Основная допустимая погрешность прибора в комплекте со вторичным прибором КСД составляет ±2,5% от верхнего предела измерения (в том числе погрешность самого вторичного прибора не более ±1%).

Заключение

В настоящем курсовом проекте кратко описана сущность процессов доменной печи, приведена структурная схема объекта управления, показана взаимосвязь между входными и выходными переменными, указаны основные контролируемые параметры.

Также приведена классификация методов контроля давления, кратко изложена их сущность, достоинства и недостатки, а также область применения.

Рассчитана измерительная схема автоматического потенциометра.

Графическая часть проекта представляет собой чертеж формата А2, на котором изображена принципиальная схема системы автоматического контроля давления природного газа, а также приведено описание работы схемы.

Список использованной литературы

1. Автоматизация управления металлургическими процессами. Каганов В.Ю., Блинов О.М., Беленький А.М. М., «Металлургия», 1974. 416 с.

2. Титовский А.В., Дружинина А.А. Технические измерения и приборы. Термометры. Маномаетры. Расходомеры. Уровнемеры: Учеб. Пособие / Гос. Образоват. Учреждение «ГАЦМиЗ». – Красноярск, 2003. – 116 с.

3. Технологические измереня и приборы для химических производств. Кулаков М.В. М., «Машиностроение», 1983. 496 с.

содержание .. 41 42 43 ..