Проектирование автоматизации водогрейного котла (стр. 5 из 7)

7.2Описаниеработыпринципиальнойэлектрическойсхемызащитыводогрейногокотла

Автоматика безопасности предназначена для контроля за основными параметрами котла и отключения его при отклонении этих параметров за пределы допустимых значений. Действие защиты сводится к отсечке газа, подаваемого в топку котла, этим самым предотвращается возможное развитие аварии.

Пусть температура прямой воды стала выше заданного, контакт Р11 (строка 36) замыкается, под напряжением обмотка реле К3 (строка 36), оно срабатывает. Замыкается его контакт К3 (строка 44), под напряжением обмотка реле защиты К11 (строка 48), оно срабатывает. Контакт К11 (строка 54) размыкается, обмотка клапана отсекателя К12 (строка 54) обесточивается. Его затвор под действием собственного веса и возвратной пружины падает, прекращая подачу газа. Кнопка SB3 необходима для осуществления отсечки газа вручную, независимо от изменения параметра. Для остановки котла нажимают кнопку SB3, реле защиты К11 под напряжением, его контакт К11 (строка 54) размыкается, обмотка реле клапана-отсекателя К12 обесточивается, клапан закрывается, прекращая подачу. Если необходимо осуществить пуск котла независимо от изменения параметра, нажимают кнопку SB4, обмотка реле К12 под напряжением, сердечник втягивается, открывая клапан.

8. Расчеты автоматических устройств

8.1 Расчет сужающего устройства

При выборе типа сужающего устройства обычно руководствуются правилами:

- потери давления (энергетические потери) в сужающих устройствах увеличивается в определённой последовательности: труба Вентури, короткое сопло Вентури, сопло-диафрагма;

- при прочих режимных условиях и одинаковых значениях mи Ар сопла позволяют измерять большие расходы потоков и обеспечивают более высокую точность измерения по сравнению с диафрагмами, особенно при малых значениях т;

- в процессе эксплуатации диафрагмы закрепляются в большей степени, чем сопла и изменяют коэффициенты расхода, а, следовательно, площади поперечного сечения измерительного трубопровода у диска и степень притупления остроты кромки;

При выполнение расчётов стандартных сужающих устройств, связанных изменением расхода потоков, решают четыре задачи.

1. Определение диаметра d20 отверстие диафрагмы, сопла, сопла Вентури, если известны расходы потока, его физико-химические параметры и размеры цилиндрического участка трубопровода. В этом случае основанное уравнение расхода потока содержит три неизвестных а, ε, d20. Возможен путь последовательных приближений, при котором произвольное значение задаётся d, соответствующим какому либо стандартному значению т, определяют в первой приближении а, полотая ориентировочное значение ε по отношению Δp/р. Исходя из первого приближения а, находим коэффициент mи по таблице коэффициентов расхода, например, для диафрагмы с угловым отбором перепада давления, определяют соответствующее значение dyпри определенном числе Рейнольдса обычно при (Re=1000000) после постановки dyв управление расхода находят, а во втором приближении. Расчёт продолжают до тех пор, пока d20 не будет отличаться более чем на 0,1% .

2. 0пределение диаметра d20 отверстие сужающего устройства при свободном выборе предельного перепада давление Δрпр. Выбирает так, чтобы относительная площадь устройства mбыла невелика. При средних скоростях потоков измерительных трубопроводах 10-25м/с значения mдолжны соответствовать перепадом давления, лежащем в пределах 0,016-0,063 МПа.

Применение сужающего устройства с относительной m0,35 связью следующими преимуществами уменьшается средняя квадратическая относительная погрешность при большей области измерения измеряемых расходов потока и влияние шероховатости измерительных трубопроводов до 300 мм; сокращается длина прямых измерительных установок трубопровода.

3. Определение перепада давления Δр, создаваемого диафрагмой, соплом, соплом Вентури или трубой при определённом расходе потока для выбора необходимого манометра

4. Определения расхода потока по измеряемому перепаду давления на сужающем устройстве определяемого типа при известных конструктивных параметрах сужающего устройства измерительного трубопровода с учётом физико-химических показаний потока.

Исходные данные:

вещество – вода

абсолютное давление Р=3,5 кгс/см2

внутренний диаметр трубы Дтр=50 мм

максимальный объемный расход Q0max=20м3/ч

минимальный объемный расход Q0min=10м3/ч

допустимая норма давления Рn=1 кгс/см2

имеющийся прямой участок трубы перед диафрагмой

Температура t=100С Расчет:

Из таблицы определяются необходимые для расчета плотность и динамическая вязкость ρ=999,7 кг/м3, μ=1,3077 .

Выбирается сужающее устройство – диафрагма.

Выбирается тип дифманометра – мембранный.

Определяется

максимальный массовый расход.

=20 · 999,7=19994 кг/ч

Из стандартного ряда чисел по максимальному расходу выбирается число большее заданного на 20-25% и принимается за максимальный расход при расчете

=25000 кг/ч

По одной из формул вычисляется число Рейнольдса, соответствующее максимальному расходу

Из графика определяется для каких модулей диафрагмы выполняется условие Remin>Reгр.

Из графика видно, что условие Remin>Reгр выполняется при m<0,31.

Определяется число mα для трех соседних ΔРHвзятых из стандартного ряда чисел по одной из формул.

,

где

- кг/ч

Дтр – мм, ΔРH– кгс/см2, ρ – кг/м2.

Таблица 1

ΔРH, кгс/м2	6300	10000	16000
mα	0,344	0,253	0,200014
α	0,76	0,672	0,653
m	0,48	0,375	0,31
l1/Дтр	31	21	22,5
PH/ΔP	48,5	60	66,5
Pn, кгс/м2	3055,5	6000	10640

Для вычисления значений mαпо графику определяются величины mи αи заносятся в таблицу.

По значениям mиз графика потеря давления от установки диафрагмы и заносятся в таблицу. Из расчетной таблицы видно, что наиболее целесообразным является период давления на дифнамометре ΔРH=6300 кгс/м2, т.к. при этом располагаемый прямой участок трубопровода больше требуемого, потеря давления меньше допустимой и модуль близок к оптимальному.

Вычисляется диаметр отверстия диафрагмы:

Проводится проверка расчета по формуле:

Относительная погрешность при измерении расхода будет

Расчет выполнен верно, т.к. δ=2,6% и это не превышает допустимые 5%.

8.2 Расчет регулирующего клапана

Исполнительный механизм должен отвечать требованиям, выявленным при анализе принятого закона регулирования или управления системы, а также требованиям, определяющим совместную работу с выбранным регулирующим органом, т.е. должен удовлетворять требованиям заданных динамических и статических характеристик исполнительного устройства. Выбор исполнительного механизма производится на стадии проектирования системы регулирования в соответствии с конкретными условиями его работы. При этом исполнительный механизм должен:

1) обеспечивать необходимую скорость регулирования, определяемую динамикой системы;

2) обеспечивать линейную ходовую характеристику (статическую), т.е. постоянство коэффициента передачи по мощности во всем диапазоне изменения регулируемой величины, при этом ИМ не будет искажать выбранного закона регулирования;

3) сохранять равенство между перемещением выходного элемента и рабочим ходом затвора регулирующего органа. Если это равенство не выполняется, необходимо подобрать механическую связь между исполнительным механизмом и регулирующим органом. При этом коэффициент передачи связи должен быть учтен (как и всякого звена, входящего в систему автоматического регулирования).

При выборе исполнительных механизмов, кроме требований, предъявляемых системой регулирования, необходимо учитывать следующее:

1) желательно, чтобы виды энергии, создающей перестановочное усилие, и энергии командного сигнала от регулирующего блока системы были идентичны; в противном случае следует предусмотреть наличие соответствующих преобразователей;