1196. Теплотехнические измерения — курсовая работа

Московский Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра Теплоэнергетика железнодорожного транспорта

Курсовая работа

по дисциплине Теплотехнические измерения

Выполнил

студент группы ТЭН-312

Москва 2008

Задание

1. Разработать измерительный канал для контроля расхода воды через котёл КВГМ-60 выбрать технические средства измерения, дать их описание .

2. Выполнить расчёт измерительной схемы автоматического моста КСМ-4, работающего в паре с термометром сопротивления ТСМ 50

Начальная отметка шкалы 100 С

Конечная отметка шкалы 250 С

Пояснительная записка:

1. Введение краткое описание технологической установки с обоснованием выбора параметров измерительного канала для контроля заданной физической величины, принципа и метода их измерения

2. Глава 1 Описание преобразователей, расчёт погрешности измерения

3. Глава 2 расчёт измерительной схемы автоматического моста КСМ-4

4. Список использованной литературы.

5. Приложение 1 чертёж монтажа первичного преобразователя. Формат А4

6. Приложение 2 чертёж измерительной схемы автоматического моста КСМ-4. Формат А4 .

Введение

Котёл КВГМ-60- котёл водогрейный газомазутный с теплопроизводительностью 60 Гкал/ч, рабочее давление 1,0-2,5 МПа 10-25 кгс/см2 , расход воды 471 т/ч, для котлов с теплопроизводительностью 10 Гкал/ч-расход воды равен 123,5 т/ч. В газомазутных котлах топочная камера полностью экранирована. Все экраны выполнены из труб, диаметром 60Ч3 мм, присоединяемых непосредственно к коллекторам, диаметром 219Ч10 мм. Для организации движения воды по секциям экранов в коллекторах установлены перегородки. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка, которая образует камеру догорания. Трубы топочных экранов размещены с шагом 64 мм, а экраны промежуточной стенки с шагами S1 128 мм и S2 182 мм установлены в два ряда .

Необходимо обеспечить постоянство расхода воды через котел, так как изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле.

В нашем варианте нужно разработать систему измерения расхода воды через котёл.

По принципу измерений расходомеры классифицируют по следующим основным группам.

1. Расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами с гидравлическими сопротивлениями центробежные с напорными устройствами струйные , преобразующие скоростной напор в перепад давления.

2. Расходомеры обтекания расходомеры постоянного перепада — ротаметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические , преобразующие скоростной напор в перемещение обтекаемого тела

3. Тахометрические расходомеры турбинные с аксиальной или тангенциальной турбиной шариковые , преобразующие скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента лопастей турбинки или шарика .

4. Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС.

5. Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой.

6. Инерциальные расходомеры турбосиловые кориолисовы гигроскопический , основанные на инерционном воздействии массы движущейся с линейным или угловым ускорением жидкости.

7. Тепловые расходомеры калориметрические термомнемометрические , основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела.

8. Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света движущейся средой Физо-Френели или рассеяния света движущимися частицами Доплера .

9. Меточные расходомеры с тепловыми, ионизационными, магнитными, концентрационными, турбулентными метками , основанные на измерении скорости или состоянии метки при прохождении ее между двумя фиксированными сечениями потока.

Для измерения расхода воды мы используем метод переменного перепада давления и в качестве сужающего устройства выбираем диафрагму.

Измерения расхода воды в соответствии с МИ 1948-88 должны проводиться при соблюдении следующих условий:

1 характер движения потока на прямых участках трубопроводов до и после сужающего устройства должен быть стационарным

2 измеряемое вещество должно заполнять все поперечное сечение трубопровода перед сужающим устройством и за ним

3 фазовое состояние потока не должно изменяться при его течении через сужающее устройство

4 на поверхностях сужающего устройства не должны образовываться отложения, изменяющие его конструктивные параметры и геометрические размеры

5 температура измеряемой среды от 0 до 50 С, давление до 1 МПа.

Глава 1

1. Выбор диафрагмы.

По способу отбора давления к дифманометру расходомерные диафрагмы делятся на камерные и бескамерные с точечным отбором . Более совершенными из них являются камерные устройства. Выбираем тип сужающего устройства — камерная диафрагма нормальная, материал — сталь 12Х18H10Т.

Рис. 1-1 камерная диафрагма

На рис. 1-1, показана половина камерной диафрагмы. Внутренний диаметр корпуса диафрагмы равен с допускаемым отклонением +1% диаметру трубопровода D20 .

В камерной диафрагме давления к дифманометру передаются посредством двух кольцевых уравнительных камер, расположенных в ее корпусе перед и за диском с отверстием, соединенных с полостью трубопровода двумя кольцевыми щелями или группой равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий не менее четырех с каждой стороны диска . Кольцевая камера перед диском называется плюсовой, а за ним — минусовой. Наличие у диафрагмы кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления.

Отбор перепада давления в бескамерной диафрагме производится с помощью двух отдельных отверстий в ее корпусе или во фланцах трубопровода перед и за диском. В этом случае измеряемый перепад давления является менее представительным, чем при кольцевых камерах.

Точность измерения расхода при помощи диафрагм зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода б. Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин. При d20 125 мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал от нее отражения.

Допускаемое смещение оси отверстия сужающих устройств относительно оси трубопровода не должно превышать 0,5—1 мм.

Для изготовления проточной части диафрагм и сопл применяются материалы, устойчивые против коррозии и эрозии, т. е. нержавеющая сталь, а в некоторых случаях — латунь или бронза.

На ободе сужающего устройства или на прикрепленной маркировочной пластинке обычно наносятся: обозначение типа устройства и заводской номер диаметры d20 и D20 стрелка, указывающая направление потока марка материала знаки + и — соответственно со стороны входа и выхода потока. Кроме того, к сужающему устройству прилагается выпускной аттестат, в котором указываются:

наименование и расчетные параметры измеряемой среды величины, полученные при расчете сужающего устройства m, б, е, d20 и др. формула, по которой проверялась правильность расчета основные характеристики сужающего устройства и дифманометра.

Рис.1-2.Установка камерной диафрагмы в трубопроводе типа ДК

На рис. 1-2, показана камерная диафрагма типа ДК, установленная между фланцами трубопровода на условное давление до 10 МПа для трубопроводов диаметром 50—500 мм.

Наиболее простым сужающим устройством является диафрагма, которая может быть выполнена в любой механической мастерской.

Основная погрешность диафрагм и сопл составляет :0,6—2,5%. С повышением значения m она увеличивается, а с ростом диаметра трубопровода D20 — уменьшается.

2. Установка дифманометра.

Механические и электрические дифманометры и работающие с ними в комплекте вторичные приборы устанавливаются в местах, не подверженных вибрации и тряске, а также действию высокой или низкой температуры и влажности окружающего воздуха. Влияние температуры не должно вызывать у электрических дифманометров чрезмерный нагрев обмоток.

Рис.1-3. Преобразователь измерительный разности давлений Сапфир-22ДД

В качестве вторичного прибора мы выбираем преобразователь измерительный разности давлений САПФИР-22ДД.

Прибор предназначен для работы в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами путем

непрерывного преобразования разности давления среды в стандартный токовый выходной сигнал с передачей его во вторичную аппаратуру или исполнительные механизмы. Приборы используются для измерения расхода жидкостей, газа, пара, уровня жидкости. Преобразователи Сапфир-22ДД могут устанавливаться на объектах атомной энергетики.

Рис. 1-4. Преобразователь Сапфир-22 а — блок-схема: ИБ — измерительный блок, ВЗУ — встроенное электронное устройство, БПС — блок преобразования сигнала б — конструкция: 1 — штуцер, 2 — камера, 3 — стальная мембрана, 4 — заполнитель кремнийорганическая жидкость , 5 — тензопреобразователь, 6 — выводы, 7 — электронное устройство в — общий вид: 1 — датчик, 2 — электронный блок

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами структура КНС , прочно соединяется с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензопреобразователь мембранно-рычажного типа размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремний-органической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами. Мембраны приварены по наружному контуру к основанию и соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя с помощью тяги. Фланцы уплотнены прокладками. Воздействие измеряемой разности давлений вызывает прогиб мембран, изгиб мембраны тензопреобразователя и изменение сопротивления тензорезисторов.

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство по проводам через гермоввод. Измерительный блок выдерживает воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при перегрузке одна из мембран ложится на профилированную поверхность основания.

Электронный преобразователь ПЭС включает в себя:

— преобразователь изменения сопротивления тензомоста в выходной сигнал, выполненный в виде отдельной микросборки ПСТ-М

— элементы, обеспечивающие работу ПСТ-М в заданных режимах

— элементы, входящие в схему температурной компенсации и линеаризации выходной характеристики измерительного блока

— элементы для настройки начального значения выходного токового сигнала и диапазона измерения.

В качестве вторичного прибора мы выбираем прибор ДИСК-250.

Приборы серии ДИСК-250 применяются для измерения, регистрации, сигнализации и регулирования параметров техпроцессов температуры, давления, уровня, расхода и т. д. в металлургии, энергетике, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Показывающий и регистрирующий прибор ДИСК-250 предназначен для измерения и регистрации силы только ДИСК-250 и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные сигналы. В основу работы прибора ДИСК-250 положен принцип электромеханического следящего уравновешивания. Входной сигнал от датчика предварительно усиливается и лишь после этого производится уравновешивание его сигналом компенсирующего элемента реохорда . Затем входной сигнал поступает на усилитель входного сигнала с жесткой отрицательной обратной связью, где сигнал нормализуется по верхнему пределу измерения. Таким образом, с выхода усилителя входного сигнала снимается сигнал, нормализованный по нижнему и верхнему пределам измерений. Сигнал с реохорда, преобразованный усилителем реохорда в напряжение, изменяющееся от плюс 0,5 до плюс 8,5 вольт, сравнивается на входе усилителя небаланса с сигналом усилителя входного сигнала.

Работа прибора происходит следующим образом. При изменении значения измеряемого параметра на входе усилителя небаланса появляется сигнал разбаланса, который усиливается этим усилителем и управляет работой двигателя, который, в свою очередь, перемещает движок реохорда до тех пор, пока сигнал с усилителя реохорда не станет равным по абсолютной величине сигналу с усилителя входного сигнала. Таким образом, каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение движка реохорда и связанного с ним указателя прибора.

Определение погрешности измерения расхода.

При оценке погрешности измерения расхода допускают следующие упрощения:

составляющие погрешности не имеют корреляционной связи и считаются независимыми друг от друга

закон распределения составляющих погрешностей принимают нормальным закон Гаусса

предельную погрешность измерения принимают равной максимальной погрешности однократного измерения при доверительной вероятности 0,95, при этом 2Ч

составляющей или совокупностью составляющих погрешностей, равных или менее 30% результирующей погрешности, пренебрегают.

Средняя квадратическая относительная погрешность измерения расхода ф.114 , %:

— средняя квадратическая относительная погрешность коэффициента расхода

— средняя квадратическая относительная погрешность коэффициента расширения сужающих устройств

— средняя квадратическая относительная погрешность коэффициента коррекции расхода на число Рейнольдса

— средняя квадратическая относительная погрешность дифманометра

— средняя квадратическая относительная погрешность измерения плотности в нормальных условиях

— средняя квадратическая относительная погрешность измерения давления

— средняя квадратическая относительная погрешность измерения температуры

— средняя квадратическая относительная погрешность коэффициента сжимаемости.

Определение средней квадратической относительной погрешности коэффициента расхода для диафрагм с фланцевым способом отбора ф. 119 :

0,05

Тогда

0,15 п. 8.1.3 .

Таким образом

Определение средней квадратической относительной погрешности коэффициента расширения сужающих устройств ф.127 :

Комментарии запрещены.

Реклама