Задание на курсовую работу
1) Задание на графическую часть работы: составить функциональную схему автоматизированного контроля процесса вентиляции пропарочной камеры.

2) Задание на расчетную часть работы:

2.1 Расчет сужающего устройства:

Среда - воздух (газ);

Средний расход Qном ср 2500 м3/ч;

Макс.расход Qном макс=2000м3/ч;

Избыточное давление 245,1 кПа;

Температура 550С;

Барометрическое давление Рб=78,45 кПа;

Допустимые потери Р=24,51 кПа;

Диаметр трубопровода D=75мм;

Материал Ст.20.

2.2. Расчет измерительной схемы электронного автоматического потенциометра:

Тип термопары - ТХК;

Обозначение градуировки ХК;

Предел измерения от 200 до 8000С.

2.3. Расчет измерительной схемы электронного автоматического моста:

Тип термометра сопротивления: ТСП;

Сопротивление термометра при 00С 46 Ом;

Обозначение градуировки - ГР.21;

Пределы измерения от 0 до 2000С.

Введение
В строительной индустрии к тепловым процессам относятся процессы: сушки, пропаривания и прогрева железобетонных изделий, обжига керамзита и керамических изделий, а также процессы охлаждения заполнителей бетонной смеси.

В настоящее время в зависимости от качества применяемых цементов и бетонов, а также требуемых сроков сокращения твердения бетона в изделиях, изготавливаемых по той или иной технологии, дополнительное ускорение твердения бетона достигается путем применения:

а) механических воздействий -- принудительное перемешивание с активизацией смеси, уплотнение бетонных смесей путем вибрирования с пригрузом, повторное и поличастотное вибрирование, вибропрессование, прокатка изделий и т. п.;

б) химических воздействий -- введение химических добавок -- ускорителей твердения, предварительная гидратация цемента, а также обработка газами

в) физических воздействий -- главным образом применение тепловой обработки (пропаривание, автоклавная обработка, электропрогрев, обогрев горючими газами, обработка в водной и масляной среде и др.).

Тепловлажностная обработка изделий на базе цементобетона значительно ускоряет твердение и улучшает при определенных условиях качество изделий по сравнению с твердением их в естественных условиях. Тепловлажностная обработка изделий придает им за несколько часов прочность, равную 50% проектной, приобретаемой ими лишь через 28 суток естественного вызревания.

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества: обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда, приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала, увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара, повышает безопасность труда и надежность работы оборудования, увеличивает экономичность работы сушильной камеры.

Автоматизация сушильной камеры включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию. Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в сушильной камере (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Теплотехнический контроль над работой сушильной камеры и оборудования осуществляется с помощью показывающих и регистрирующих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в сушильной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

1. Технологическая часть
1.1 Описание процесса тепловой обработки железобетонных изделий

Тепловлажностная обработка железобетонных изделий обеспечивается созданием горячей (в пределах от 60 до 200°С в зависимости от технологического процесса) и влажной (wBJ1= 100%) среды. Создание горячей среды температурой до 100° осуществляется в пропарочных камерах, с температурой 150--200°С -- в автоклавах.

Для технологического процесса существенное значение имеет скорость подъема и понижения температуры.

В настоящее время тепловую обработку железобетонных изделий в среде насыщенного водяного пара осуществляется в камерах твердения непрерывного циклического действия. Камеры непрерывного действия подразделяются на напольные, проходные или тупиковые и вертикальные башенные. Тепловая обработка осуществляется в этих камерах при определенном значении температур среды в каждой зоне и перемещением изделия в этих темперных зонах.

Наиболее распространенными камерами пропаривания являются ямные и тоннельные установки периодического (циклического действия). В отличие от ямных камер, где осуществляется тепловая обработка крупноразмерных изделий, а загрузка и выгрузка осуществляется в вертикальной плоскости, в камерах тоннельного типа пропариваются изделия небольших размеров и операции загрузки и выгрузки осуществляются в горизонтальной плоскости.

На большинстве заводов и полигонах наибольшее применение нашли камеры тепловой обработки ямного типа. Регулирование температуры в камере происходит при изменении притока пара, что осуществляется закрытием или открытием паровых вентилей.

Исследования характеристик ямной камеры как объекта автоматического регулирования по температуре показали, что переходный процесс повышения температуры камеры при полностью открытом паровом вентиле имеет экспоненциальный вид.

Наряду с ямными камерами твердения на заводах сборного железобетона применяют кассетные установки для пропаривания плоскокалиброванных изделий. Тепловая обработка в кассетных установках осуществляется путем контактного прогрева отформованных в них изделий, разделяемых друг от друга металлическими листами. Группа изделий располагается между паровыми рубашками.

Переходный процесс набора температуры в камерной установке во времени при полностью открытом паровом вентиле имеет вид экспоненты.

Постоянная времени кассетных установок лежит в пределах от 0,1 до 0,5 ч для обычных и от 0,2 до 1 ч -- для железобетонных.

При изучении пропарочной камеры как объекта регулирования установлено, что: тепловой процесс в камере обладает положительным коэффициентом самовыравнивания; процесс нарастания температуры среды при поступлении или сбросе пара происходит по экспоненциальному закону; постоянная времени этой экспоненты достаточно велика. Таким образом, пропарочная камера для системы авторегулирования является звеном инерционным с большой постоянной времени.

Математическим выражением теплового баланса для тепловых объектов будет равенство поступающего Qn и расходуемого тепла. Поступающая тепловая энергия расходуется на повышение температуры среды в объекте и на покрытие утечек тепла Qy.

В распространенных до последнего времени системах автоматического регулирования температуры программируется последовательность и длительность этапов процесса тепловой обработки с позиционным регулированием температуры изотермического прогрева.

1.2 Выбор средств автоматизированного контроля

Для автоматического регулирования температуры в пропарочной камере широкое применение получили схемы с двухпозиционным элементом регулирования.

Экспериментальные исследования показывают, что постоянная времени теплового процесса в камере во много раз больше, чем постоянные времени других структурных элементов системы автоматического регулирования температуры в пропарочной камере.

Установки автоматического регулирования тепловой обработки железобетонных изделий, применяющиеся в настоящее время, можно разделить на две основные группы.

Установки регулирования на базе программных регуляторов, отрабатывающих необходимую программу тепловой обработки: подъем, изотермическую выдержку и спуск температуры (установки на базе программных регуляторов типа ПРТЭ, ЭРП, ПРЗ, ПУСК-ЗС).

Установки регулирования на базе регуляторов стабилизации, использующие дополнительные приборы и приспособления для осуществления подъема и спуска регулируемой температуры: установки на базе электронных автоматических мостов с регулирующим устройством (ЭМД, МСР и др.); установки на базе термосигнализаторов (ТСГ, ТС и ДР-)

Установка на базе регулятора ПРЗ (состоит из пневматического регулятора, использующего энергию сжатого воздуха; в качестве исполнительного устройства применен пневматический исполнительный механизм) в условиях заводов железобетонных изделий оказалась ненадежной. Использование установок с термосигнализатором типа ТСГ и ТС ограничено, так как длина капилляра, соединяющего термобаллон со вторичным прибором, не превышает 60 м. Установки с использованием электронных мостов очень дороги и их применение экономически невыгодно.

В промышленности применяют еще ряд установок, использующих другие регуляторы, но они также имеют недостатки в схеме или конструкции.

В результате всесторонних исследований применяемых систем для автоматического регулирования тепловлажностной обработки железобетонных изделий установлено, что наиболее надежными и качественными являются системы на базе регуляторов ПРТЭ-2М и ЭРП.

1.3 Описание функциональной схемы автоматизированного контроля процесса вентиляции пропарочной камеры

Как известно, технологический процесс тепловлажностной обработки состоит из цикла подъема температуры, изотермической выдержки и охлаждения.

Обязательным элементом цикла является вентиляция ямных камер перед снятием крышки для дальнейших операций по выгрузке изделий, прошедших пропарку. Управление процессом вентиляции в проектных разработках последних лет включается в общую схему автоматизации пропарочной камеры.

Функциональная схема автоматизированного контроля процесса вентиляции пропарочной камеры:

1-гребенка; 2-задвижка с ручным приводом; 3-приточный затвор; 4-эжектор; 5-паропровод; 6-вентиляционный затвор; 7-вентилятор; 8-вентиляционый канал; 9-камера; 10-регистр перфорированный; 11-программный регулятор температуры; 12-манометр элсктроконтакный; 13-манометр; 14-регулятор прямого действия «против себя»; 15-расходомер; Л-магнитный пускатель; С-гудок; КСС-кнопка; 1ЛВ-сигнальная лампа; 1Э, 1ЭВ-вентиль с электромагнитным приводом; ТС-термометр сопротивления; ДН- диафрагма; КС-конденсационные сосуды;

Поступивший к электроконтактному манометру (12) импульс от программного задатчика (11) сравнивается с уровнем сигнала, поступающим в этот блок от ручного задатчика. Величина сигнала устанавливается однажды -- в процессе наладки системы, и во время работы системы не изменяется. Регулирование будет происходить в зависимости от соотношения сигнале «номинала» и «параметра» -- сигнала, отрабатываемого датчикам температуры, установленным в камере. При достижении t=ton сигнал программного задатчика скачком уменьшается до значения меньшего сигнала, задаваемого ручным задатчиком. Так же когда значение «номинала» становится ниже «параметра» (в камере температура паровоздушной среды не изменяется), то посылается импульс на закрытие исполнительного механизма для прекращения подачи пара в него (если он был открыт).

В свою очередь, сигнал от ручного задатчика, который вслед за этим моментом начинает превышать уровень «номинала», еще более страхует систему, исключая случайность включения исполнительного механизма подачи пара в камеру. С этого момента наступает режим проветривания. Отработанный в блоке сравнения сигнал, направляется к блоку включения затворов камеры. Последним посылается пневматический импульс на открытие исполнительного механизма. Последний открывается, и к эжекторам затворов (не показанным на схеме) поступает пар. С подачей пара к эжекторам происходит открытие приточного и вентиляционного затворов камеры.

Это связано с высокой степенью надежности пневматической аппаратуры, с простотой ее обслуживания, сравнительной дешевизной. Важное значение имеет также и то, что пневматическая аппаратура пожаро и взрывобезопасна. Свойственное пневматике низкое быстродействие ограничивает область ее целесообразного применения. Однако при управлении очень инерционными объектами это несущественно.

Ранее говорилось, что в технологическом цикле пропаривания значительное место занимает процесс вентиляции камер. По окончании цикла пропарки необходимо форсировать разгрузку камеры, задержка разгрузки снижает ее пропускную способность, а следовательно -- предприятия в целом. Наиболее удачные схемы автоматизации процесса вентиляции были получены на базе применения пневмоавтоматики. Это связано с высокой степенью надежности пневматической аппаратуры, с простотой ее обслуживания, сравнительной дешевизной. Важное значение имеет также и то, что пневматическая аппаратура пожаро и взрывобезопасна. Свойственное пневматике низкое быстродействие ограничивает область ее целесообразного применения. Однако при управлении очень инерционными объектами это несущественно.

2. Расчетная часть курсовой работы

2.1 Расчет сужающего устройства

Среда - воздух (газ);

Средний расход Qном ср 2500 м3/ч;

Макс.расход Qном макс=2000м3/ч;

Избыточное давление 245,1 кПа;

Температура 550С;

Барометрическое давление Рб=78,45 кПа;

Допустимые потери Р=24,51 кПа;

Диаметр трубопровода D=75мм;

Материал Ст.20.

2.1.1 Выбор сужающего устройства и дифманометра

2.1.2 Расчет параметров ТП

2.1.3 Выбор типа дифманометра и расчет сужающего устройства

2.1.4 Проверка расчетов

2.2 Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра

2.2.1 Расчет значений параметров термопары

2.2.2 Выбор типа автоматического потенциометра
и токов в его цепи

2.2.3 Расчет значения сопротивлений

2.3 Расчет измерительной схемы электронного автоматического моста

2.3.1 Выбор типа моста

2.3.2 Расчет значений сопротивлений

ВЫВОД

Было произведено построение функциональной схемы автоматизированной системы контроля. Кроме того, были произведены расчеты потенциометра, электронного моста и сужающего устройства. Задача, поставленная в данной курсовой работе по предмету «Технические измерения и приборы», полностью выполнена.

Следует добавить, что автором курсовой работы не рассматривалась замена конкретных приборов на более современные их аналоги, как-то: использование в качестве дифманометра и манометра приборов серии «Сапфир» или «Метран», установки более совершенного блока управления, возможно даже с использованием микроЭВМ. Подобные изыскания заняли бы больше отведенного на расчеты данной работы времени и сделали бы ненужным проведение расчетной части.

Возможно, что подобные расчеты, если они не были еще произведены ранее (т.к. автор не проводил проверки этого факта), могли бы лечь в основу дипломного проекта или другой важной исследовательской работы, однако излишни для курсового проектирования.

Библиографический список
1. Абдулин С.Ф. Технические измерения и приборы: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 210200 - Омск: Изд-во СибАДИ, 2005 - 52 с.

2. Зеличенок Г.Г. Автоматизация технологических процессов и учета на предприятиях строительной индустрии: учеб. пособие для вузов. - М.: «Высш. школа», 1975. - 352 с.

3. ГОСТ 21.404-85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 16 с.

4. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. - 3-е изд., перераб. и доп. / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, М.Б. Миндин, С.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

5. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник./ В. И. Колышев, П. П. Костин, В. В. Силкин, Б. Н. Соловьев.- М.: Транспорт, 1982.-207 стр.