Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА С УЧЕТОМ РЕГУЛИРУЕМОЙ СРЕДЫ (МОЛОКО ИЗВЕСТКОВОЕ)

Пояснительная записка

(АПП.000000.001 ПЗ)

Руководитель:

_____________ Драчёв В.А.

(подпись)

________________________

(оценка, дата)

Выполнил: Студент гр. 24-2

___________ Трифонов А.И.

(подпись)

________________________

(дата)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

Учебная дисциплина: Исполнительные устройства автоматизации

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Тема: «Расчет параметров исполнительного устройства с учетом регулируемой среды (молоко известковое)»

Студент гр.24-2: Трифонов А.И.

Дата выдачи: 15 сентября 2010 г.

Срок выполнения: ________ 2010 г.

Руководитель: Драчёв В.А.

Задание1.

Вариант 17.

1)Разработать оптимальную схему цехового технологического трубопровода с точки зрения минимизации потерь давления в трубопроводе и длины трубопровода с учетом расположения источника давления и технологического расположения технологического оборудования в цехе, составом трубопроводной арматуры и местных сопротивлений на трубопроводе;

2)Выполнить расчет параметров трубопровода;

3)Произвести оснастку технологического трубопровода необходимой трубопроводной арматурой;

4)Осуществить выбор трубопроводной арматуры;

5) Выполнить выбор и обоснование способов соединения ТА с трубопроводом, участков трубопроводов, вида материалов уплотнения.

6)Выполнить расчет потерь давления в цеховом технологическом трубопроводе, осуществить анализ составляющих потерь давления в трубопроводе;

7)Выполнить расчет и выбор источника давления.

Местные сопротивления: конфузор;

Перепад высоты на трубопроводе: -1,5м;

Уровень среды: 0,9м;

Расход среды на трубопроводе:

Среда: Молоко известковое;

Масштаб 1:150;

Задание 1.2

Произвести расчет и выбор исполнительного устройства обеспечивающего регулирование технологической среды на основании численных данных задания 1.1 и результатов выбора источника напора (насоса).

Задание 2 (Вариант 5):

Составить пневматическую схему управления пневматическим поршневым исполнительным механизмом двухстороннего действия с двухсторонним штоком, с нижеприведенными функциональными возможностями:

– Ручное включение на ход вперед;

– Две скорости перемещения в прямом направлении (V1;V2);

– Три скорости перемещения в обратном направлении (V1;V2;V3);

– Возможность выбора скорости движения в прямом и обратном направлении;

– Автоматический реверс после осуществления прямого хода.

Задание 3

Вариант 17.

1. Определить конструктивные размеры поршневого пневматического исполнительного механизма (ИМ) и осуществить его выбор. С учетом расположения и функционального назначения пневматического цилиндра произвести выбор монтажных материалов и принадлежностей.

2. Определить конструктивные параметры (характеристики) пневматического трубопровода питания и осуществить его выбор.

3. Произвести выбор компонентов узла подготовки воздуха, трубопроводной аппаратуры управления, защиты и регулирования.

4. Разработать конструктивную схему силового агрегата обеспечивающего заявленное выполнение функциональных возможностей.

Тип и положение ИМ – 1г/вн;

Давление на выходе компрессора – 1 кгс/см²;

Условный ход поршня – 1,5*D_у;

N_пс.л. – 2300 кгс;

Материал трубопровода – сталь;

Длина трубопровода – 17 м;

Вид уплотнения: поршня – резиновые кольца,

Штока – резиновые кольца;

Температура – 283 ⁰К.

Руководитель: ________________

(подпись)

Задание принял к исполнению:

__________________________

(подпись)

Реферат

В данном курсовом проекте разработана оптимальная схема цехового трубопровода с точки зрения минимизации потерь давления и длины трубопровода. В первом разделе проектирование трубопровода с учетом технологических параметров. Во втором разделе разработка схемы управления пневматическим исполнительным механизмом. В третьем разделе расчет и выбор пневматического механизма, трубопровода питания, элементов управления и защиты.

Пояснительная записка содержит 33 страницы текста, 1 таблицу, 3 рисунка.

Содержание

1.1 Расчет критерия Рейнольдса и определение режима движения среды 10

1.2 Определение, путем расчета давления, места установки внезапного расширения 11

1.3 Определение гидравлического сопротивления технологического трубопровода 13

1.3.1 Определение давления, необходимого для создания скорости потока на выходе из трубопровода 14

1.3.2 Определение давления, необходимого для преодоления трения в прямой трубе при ламинарном режиме 14

1.3.3 Определение давления, расходуемого на преодоление местных сопротивлений. 15

1.3.4 Определение давления, необходимого для подъема жидкости (преодоления гидростатического давления) 18

1.3.5 Давление, необходимое для преодоления гидравлического сопротивления технологического аппарата 18

1.3.6 Расчет общих потерь давления 19

1.4 Выбор насоса и трубопроводной арматуры 19

1.4.1 Выбор насоса 19

1.4.2 Выбор обратного клапана 20

1.4.2 Выбор отводов 20

1.4.3 Выбор запорной арматуры 20

1.5 Расчет и выбор исполнительного устройства 21

2 Разработка пневматической схемы управления поршневым пневматическим исполнительным механизмом 24

3. Расчет пневматического поршневого исполнительного механизма (ППИМ) 25

3.1 Расчет поршневых исполнительных механизмов 25

3.2 Расчет параметров трубопровода пневматического питания 27

3.3 Расчет быстродействия пневматического исполнительного механизма 29

3.4 Расчет расхода сжатого воздуха, потребляемого исполнительным механизмом 32

3.5 Выбор компрессора, аппаратуры управления и блока подготовки воздуха 33

1.6 Конструктивная схема силового агрегата 34

Заключение 35

Библиографический список 36

Автоматизация является одним из направлений научно-технического прогресса, находит выражение в применении саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации.

Одним из неотъемлемых элементов системы управления посредством изменения расхода какой-либо является регулирующий орган, который в совокупности с исполнительным механизмом называется исполнительным устройством. Исполнительные устройства применяются в таких отраслях, как например, химическая или целлюлозно-бумажная.

1 Определение потерь давления в цеховом технологическом трубопроводе

Горизонтальная проекция расположения технологического оборудования в цехе

Вертикальная проекция расположения технологического оборудования в цехе

Рисунок 1.1 – Схема технологического трубопровода

Изм.

1.1 Расчет критерия Рейнольдса и определение режима движения среды

Re= ; (1.1)

где v - скорость потока среды, м/с;

d - диаметр трубопровода, м;

ρ - плотность среды, кг/м³;

μ - динамический коэффициент вязкости, нс/м²;

ν - кинематический коэффициент вязкости, м²/с.

Рекомендуемая скорость транспортировки жидких сред в нагнетательных трубопроводах насосных установок 1-3. Примем скорость транспортировки среды равную v=1,8 м/с.

По номограмме (рисунок 19[2]) определяем, что при скорости в 1.8 м/с и расходе 11,0 м³/ч, диаметр трубы круглого сечения необходимо выбрать 50мм. Примем диаметр трубопровода, равный 50мм.

Коэффициент кинематической вязкости для молока известкового равен 1,115 см²/с = 0,0001115 м²/с.

Вычислим Re:

Численное значение критерия Рейнольдса меньше 10 000, то режим движения среды –ламинарный.

1.2 Определение, путем расчета давления, места установки внезапного расширения

Для выбора места установки внезапного расширения проведем вначале расчет давлений, необходимых для преодоления трения в прямой трубе, при:

а) установке внезапного расширения в начале трубопровода (между насосом и запорным вентилем);

б) установке внезапного расширения в конце трубопровода (между обратным клапаном и регулирующей арматурой).

Общая протяженность трубопровода составляет 14,7 м.

Коэффициент трения для прямых труб при ламинарном режиме не зависит от шероховатости и определяется по формуле:

(1.2)

Значение коэффициента А приведены в таблице 14[2]. Он равен для круглого сечения 64.

Выбираем следующие трубы:

1. Труба бесшовная черная

Наружный диаметр: 57 мм

Толщина стенки: 3,5 мм

Тип: горячедеформированная

Марка стали: ст.10

2. Труба бесшовная черная

Наружный диаметр: 73 мм

Толщина стенки: 4 мм

Тип: горячедеформированная

Марка стали: ст.10

При установке в начале трубопровода получим:

(1.3)

где коэффициент трения;

L- длина трубопровода, м ;

d_э – эквивалентный деаметр трубопровода, м, для труб круглого сечения d_э=d.

L₁=0,5м; d₁=0,05м; v₁=1,8 м/c.

L₂=14,2 ; d₂=0,065м; v₂=1,1 м/c.

=2360 кг/м³.

Общие потери равны:

При установке в конце трубопровода получим:

L₁=14,2 м; d₁=0,05м; v₁=1,8 м/c.

L₂=0,5 ; d₂=0,065м; v₂=1,1 м/c.

=2360 кг/м³.

Общие потери равны:

По расчетам видно, что установка внезапного расширения в начале трубопровода ведет к меньшим сопротивлениям, значит устанавливаем внезапное расширение в начале трубы.

1.3 Определение гидравлического сопротивления технологического трубопровода

Гидравлическое сопротивление измеряется величиной разности давлений и определяется как сумма гидравлических сопротивлений необходимые для преодоления средой (включая трубопровод, местные сопротивления и трубопроводную арматуру).

Вычисляется по следующей формуле:

р=_ск+_тр +р_м.спод+р_апп+_доп. (1.4)

где: Δр_ск – давление, необходимое для создания скорости потока среды на выходе трубопровода;

Δр_тр – давление, необходимое для преодоления трения потока в прямом трубопроводе;

Δр_м.с. – давление, расходуемое на преодоление местных сопротивлений;

Δр_под – давление, необходимое для преодоления гидростатического сопротивления жидкости;

Δр_апп – давление, необходимое для преодоления гидравлического сопротивления технологического аппарата;

Δр_доп – дополнительное давление в конце трубопровода (зависит от давления внутри аппарата).