Курсовая работа: Разработка устройства измерения расхода жидкости в системе автоматического управления шахтной водоотливной установкой

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к курсовому проекту: 62 стр., 30 рис., 1 табл.,12 источн.

Объект исследований - насосная установка главного водоотлива шахты.

Цель проекта - разработка устройства измерения расхода воды в подводящем трубопроводе насосной установки главного водоотлива шахты.

Разработка была выполнена с использованием метода инженерного анализа и технических расчетов.

На основе исследования технологического объекта, обзора литературных источников, изучения современного состояния элементной базы автоматизации указанного объекта спроектирован расходомер переменного перепада давления с дифференциально-трансформаторным преобразователем, определены его структурная схема, уравнения преобразования, размерности и погрешности. Рассчитано сужающее устройство расходомера – труба Вентури, чувствительный элемент измерительного прибора – мембрана, а также дифференциально- трансформаторный преобразователь и выпрямитель. Также определены чувствительность, класс точности, динамические характеристики, построены градуировочная и рабочие характеристики, график погрешностей разрабатываемого устройства.

РАСХОДОМЕР, ТРУБА ВЕНТУРИ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ДИФМАНОМЕТР, СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ, ПОГРЕШНОСТЬ, ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ, УРАВНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, ВОДООТЛИВНАЯ УСТАНОВКА, ГРАДУИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение_____________________________________________________ 4

1 Характеристика насосной установки и описание аппаратуры, принятой для ее автоматизации________________________________________________ 6

2 Выбор измеряемого параметра, определение диапазона его изменения. Разработка технологических и технических требований, требований условий эксплуатации к средству измерения____________________________________________ 14

3 Анализ существующих методов и средств измерения расхода________ 17

4 Выбор метода измерения. Описание его преимуществ и недостатков, физического явления__________________________________________ 23

5 Разработка структурной схемы измерения. Нахождение уравнений преобразования и размерности. Расчет разрабатываемого устройства 28

6 Анализ погрешностей измерения, уравнение погрешности, градуировочная и рабочие характеристики, оценка метрологических характеристик разрабатываемого устройства 41 7 Определение динамических характеристик средства измерения. Его работа в системе автоматического управления 48

9 Методы и средства поверки измерительного устройства 57 Выводы 61 Перечень ссылок__________________________________________ 62

ВВЕДЕНИЕ

Водоотлив горных предприятий является важным элементом всего комплекса горно-технического оборудования, и его надежная работа во многом определяет бесперебойность и безопасность ведения горных работ по добыче полезных ископаемых. Шахтные водоотливные установки относятся к энергоемким объектам, потребляющим до 20% всей электроэнергии, расходуемой по шахте. Затраты электроэнергии на водоотливе зависят от технического состояния насосных установок и их режимов работы, эффективность которой определяется зоной промышленного использования насоса.

Одна из существенных особенностей функционирования водоотливной установки - непостоянство ее рабочих параметров (подачи, напора, КПД) в процессе эксплуатации. Объясняется это тяжелыми условиями эксплуатации, особенно перекачиванием кислых и загрязненных вод. Несмотря на то, что в водосборнике, где скорость движения воды невелика, предусматривается осветление воды от твердых взвешенных частиц, около 40% твердой взвеси удаляется насосами, что приводит их к интенсивному износу. Ресурс машинного времени насосов составляет в среднем 500...700 ч, а в соответствии с паспортными данными на чистой воде они могут работать до 6000 ч. В процессе эксплуатации постепенно снижается и пропускная способность трубопровода.

Опытом эксплуатации водоотливных установок установлено, что на надежность и экономичность функционирования водоотлива существенно влияют неисправности ряда элементов трубопроводной сети. Это, в первую очередь, относится к работе приемного устройства (приемная сетка и приемный клапан). В результате увеличиваются сопротивление в вакуум в подводящем трубопроводе, что приводит не только к снижению экономичности насоса, но и зачастую к полной потере его работоспособ-

ности из-за возникновения кавитационных режимов и разрушений рабочего колеса. К такому же результату приводит незначительная разгерметизация подводящей части трубопровода.

В результате совокупного воздействия всех вышеперечисленных факторов изменяются рабочие параметры насоса: подача, напор и КПД, что в свою очередь приводит к перерасходу электроэнергии на водоотлив.

Экономическая и надежная работа водоотливной установки во многом определяется условиями фактического режима работы насоса на внешнюю сеть. Известно, что рабочий режим в координатах H-Q графически определяется точкой пересечения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети.

Учитывая, что ухудшение рабочих параметров происходит в результате совокупной перемены характеристик насоса и трубопровода, для оп- ределения рабочей точки необходим контроль как минимум двух парамет- ров: подачи и напора.

Вместе с тем, существующая базовая аппаратура управления водоотливной установкой не осуществляет контроль параметров изменения местоположения рабочей точки на напорной характеристики насоса и поэтому не обеспечивает его работу в зоне промышленного использования при объективном изменении указанных характеристик во время эксплуатации. Это приводит к непроизводительным затратам электроэнергии на водоотливе вследствие снижения рабочего давления в трубопроводной сети.

Поэтому разработка расходомера аналогового типа, установленного на подводящем трубопроводе, является актуальной задачей. Этот же расходомер в дальнейшем может быть использован и для работы базовой аппаратуры ВАВ-1М взамен устаревшего расходомера РПФ-1К, применяемого в настоящее время.