Введение

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

Проектами наиболее сложных производств, особенно в чёрной металлургии, нефтепереработке, химии и нефтехимии, на объектах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях промышленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических процессов.

Средства автоматизации применяются также на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения в системах кондиционирования воздуха, дымоудаления, энергоснабжения.

Автоматизация технологического процесса в деревообработке, является также перспективной. Например, автоматизация сушильной камеры, где качество изделия зависит от точного и своевременного регулирования основных параметров.

Задание на курсовое проектирование

Дана лесосушильная камера периодического действия, загружаемая материалом, который перемещается вилочным погрузчиком. Процесс сушки в ней протекает переодично.

Для расчёта САР регулируемым параметром служит температура сушильного агента давление пара.

Статические и динамические характеристики объекта автоматизации

Объект автоматизации	Канал регулирования	t0 мин	Т1 мин	Т2 мин	К0
Эжекционно-реверсивная	Температура сушильного агента -давление пара	2,2	9,0	-	370С/МПа

Для заданного объекта необходимо:

1. Разработать функциональную схему автоматизации, выбрать приборы и средства автоматизации, составить спецификации на приборы и средства автоматизации.

2. Произвести инженерный расчёт системы автоматического регулирования для заданного параметра.

3. Разработать принципиальную схему автоматического регулирования для заданного параметра

4. Разработать общий вид щита

5. Разработать принципиальную схему питания с расчётом и выбором аппаратов управления и защиты.

Функциональная схема автоматизации

При проектировании систем автоматизации технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности все технические решения по автоматизации станков, агрегатов или отдельных участков технологического процесса отображается на схемах автоматизации.

Схемы автоматизации являются основным техническим документом, который определяет структуру и функциональные связи между технологическим процессом, приборами, средствами контроля и управления и отражает характер автоматизации технологических процессов.

При разработке схем автоматизации технологических процессов необходимо решить следующие основные задачи:

6. сбор и первичная обработка информации;

7. представление информации диспетчеру;

8. контроль отклонений технологических параметров;

9. автоматическое и дистанционное управление;

Расчёт сужающего устройства.

Данные для расчета сужающего устройства.

Внутренний диаметр трубопровода D20, мм	150
Абсолютное давление p, МПа	0,784
Массовый максимальный расход пара, Qм max, кг/ч	7000
Материал диафрагмы	12Х18Н10Т
До диафрагмы имеется	Смешив. потоки
Материал трубопровода	20х18Н13
Температура пара t, °C	200
Средний расход пара Qср(0,5¸0,7)Qм. max = 0,68Qм. max, кг/ч	4760
Минимальный расход Qmin=(0,25¸0,33)Qм = 0,31 Qм кг/ч	2170
Допустимая потеря давления р`п.д..= (0,05¸0,1)р = 0,085 р, кПа	67

10. Расчёт плотности перегретого пара по таблице представленной в методическом пособии:

2. Динамическая вязкость пара:

11. Поправочный множитель на расширение металла К_t:

К_t = 1,0029

Внутренний диаметр трубопровода: D = D₂₀ • К_t = 150 • 1,0029 = 150,435 мм

12. В зависимости от максимального контролируемого расхода пара Q_{м max} выбирается ближайшее большее число из чисел ряда Q_пр:

Q_{м max} = 7000 Þ Q_пр = 8000 кг/ч

Выбранное число является верхним пределом измерения по шкале дифманометра-расходомера или измерительного прибора:

13. Определяем расчётную допустимую потерю давления:

р`_п.д.= 0,085 × 0,784 =0,067 МПа = 67 кПа

14. Определим вспомогательную величину:

15. По вычисленному значению С и заданной величине р_п.д найдём по номограмме искомое значение Dр_н и приближённое значение m:

Dр_н = 100 кПа

m = 0,25

16. Рассчитаем число Рейнольдса и проверим условие , если оно выполняется, то расчёт можно продолжить.

Re_гр^сопла = 10,5 · 10⁴

17. Определим поправочный множитель e на расширение пара по номограмме представленной в методическом пособии:

;

10. Вычисляем вспомогательную величину ma:

11. Определяем модуль m и коэффициент расхода a по величине ma:

m = 0,25

a = 0,6267

12. Определяем потерю давления на диафрагме по формуле:

18. Определяем по найденному значению m расчётный диаметр отверстия сужающего устройства в рабочих условиях:

19. По найденному размеру d с учётом коэффициента линейного расширения материала диафрагмы Kt:

20. Производится проверка расчёта:

21. Определяем погрешность расчёта:

Необходимо внести исправления в расчёт, т. к. δ > 0,2 %. Принимаем внутренний диаметр трубопровода d = 73 мм и повторяем расчёт:

Расчёт и выбор регулирующего органа.

Регулирующие органы являются основной частью регуляторов. Они предназначены для изменения расхода вещества, отводимого или подводимого к объекту регулирования. РО представляют собой переменные гидравлические сопротивления, устанавливаемые в трубопроводе. Дросселирование протекающего потока осуществляется при изменении проходного сечения дроссельного органа с помощью затвора. Регулирующие клапаны работают нормально, если пределы регулирования составляют от 10% до 90% от значения коэффициента пропускной спосоности клапана. Чем больше рабочий ход затвора, тем более плавно происходит регулирование.

Исходные данные для расчёта

Внутренний диаметр паропровода D, мм	150
Абсолютное давление пара на входе р0, кПа	690
Максимальный расход пара Gмакс., кг/ч	16250
Длина трубопровода до РО, L1, м	36
Местные сопротивления до РО: Резкие повороты (n1 поворотов под углом a)	1 пов.-55°
Конфузор под углом	65
Минимальный расход пара Gмин, кг/ч	10800
Длина паропровода после РО, L2, м	40
Абсолютное давление на выходе рк, кПа	215
Трубы паропровода – Сварные с коррозией
Давление р2 после РО: р2 = р1-(0,3¸0,4)•(р0-р) = р1-0,32(р0-р);	536,18

22. Расчёт плотности перегретого пара по таблице представленной в методическом пособии:

ρ = 3,756 кг/м³

Динамическая вязкость пара:

23. Определим число Рейнольдса, отнесённое к диаметру трубопровода при G_min . Расчёт можно продолжить при условии Rе ³ 2000.

24. Определим коэффициент трения l для данного R_e:

25. Определим суммарную длину трубопровода:

26. Определим среднюю скорость в паропроводе при G_max:

27. Определим потери давления на трение в кПа в прямых участках паропровода при G_max:

28. Определяем потери давления в местных сопротивлениях при G_max:

29. Определим суммарные потери давления в паропроводе без РО:

30. Определим суммарные потери с РО:

31. Определим потери давления на трение и местные сопротивления до РО:

32. Определяем давление пара на входе в РО р₁ и на выходе р₂:

33. Определяем критический перепад давления:

34. Определяем перепад давления на РО:

35. Определяем режим течения пара:

- критический режим

36. Определяем условную пропускную способность РО в зависимости от истечения пара:

37. Определяем расчётное значение пропускной способности, приняв значение коэффициента запаса h=1,1¸1,2:

38. По полученному значению выбираем РО соответствующего типа из условия:

Двухседельный регулирующий клапан средних расходов.

39. Определяем пропускную способность трубопроводной линии по формуле, соответствующей докритическому режиму течения:

40. Определяем отношение к потерям давления в регулирующем органепри G_max:

41. Определяем максимальный и минимальный относительные расходы:

А). Определяем предварительное значение максимального относительного расхода пара:

Б) Определяем истинное положение q_max по графику:

В) Определяем минимальный относительный расход пара:

21. Определяем максимальные и минимальные значения коэффициента передачи РО:

для линейной характеристики:

l_max = 0,24 K_{PO min} = 1,78

l_min = 0,15 K_{PO max} = 2,4

для равнопроцентной характеристики:

l_max = 0,5 K_{PO max} = 0,64

l_min = 0,38 K_{PO min} = 0,26

Вывод: Выбираем РО с линейной пропускной характеристикой K_PO = 0,74.