Проектирование систем измерения расхода и температуры воды

Kursovoy.docx

Министерство образования и науки
Московский государственный университет леса
Курсовая работа по дисциплине:
«Технологические измерения и приборы»
Тема: Проектирование систем измерения
расхода и температуры.
Расчет системы измерения температуры воды.
Выбор воспринимающих элементов и вторичных приборов.
Измерение расхода воды
Максимальный расход
Внутренний диаметр трубопровода при t=20
Плотность воды в рабочих условиях (при t=120):
Динамическая вязкость воды:
=23110-6=23110-5 Нсм2
Внутренний диаметр при рабочей температуре:
Dвнпри t=120=Dвн1+αt''t-20=
=1181+1210-5120-20=11814 мм.
Верхний предел показаний выбираю по шкале дифманометра:
Мшк.max=а10n=1105=100000кгч
n=5 – т.к. Мmax=74000 кгч из этого интервала.
Потеря даления при расходе равном выбранному верхнему пределу показаний:
рпд max=рпдМшк.max2Мmax2=32000100000740002=58.43кНм2
Вспомогательная величина:
С=Мшк.max00125Dвн2ρ=1000000012511829282=18.85
Перепад давления в диафрагме при m=02:
рmax=Cmαu2=188501232=23507кгм2 981 Н10-3=230.6кНм2
Потеря давления в диафрагме:
pп=1-mрmax=1-02230.6=1845 кНм2
Ориентировочное значение величины рmax равно:
рmax=2рпд max=258.43=11686кНм2 (11912 кгм2)
Ближайшие стандартные значения:
рmax1=10 кгсм2 (981 кНм2)
рmax2=16 кгсм2 (15728 кНм2)
Значения m для испытываемых перепадов:
mαu=188510000=01885 ; m=03
mαu=18816000=0149; m=025
Потеря давления для испытываемых перепадов:
pп=1-mрmax1=1-03981=6867 кНм2
pп=1-mрmax2=1-02515728=11796 кНм2
Испытываем следующий меньший стандартный перепад 04 кгсм2 (39227 кНм2) :
mα=18854000=03 ; m=045
pп=1-mрmax3=1-04539227=2157 кНм2
Итак окончательно выбранная величина рmax3=063 кгсм2 (61803кНм2) .
Вспомогательная величина mα:
mα=Мшк.max00125D2рmax3ρ=
=1000000012511814263009282=0237
По таблице нахожу mα=0297:
Диаметр отверстия диафрагмы при рабочей температуре:
d=Dвнпри t=136m=11814035=6989 мм.
Диаметр отверстия диафрагмы при t=20 :
dпри t=20°=69891+1710-5120-20=697 мм.
M=Aαρp=1252068698929282063==100262 кгч
203% от 100000=300 кгч
Нахожу значение Reмин соответствующее минимальному заданному расходу: -по табл.7
Reмин=4MсекD=4133314011814 2310-5=623105
Mсек=Mчас3600=580003600=161 кгс
По таблице 8 для m=035 для диафрагмы Reпред=110000:
До и после диафрагмы необходима иметь прямолинейные успокоительные участки постоянного диаметра l1 и l2. Для начала определю величину m:
Трубопровод содержит местное сопротивление создающее винтовое движение (колено) и поэтому при m=035 l1 -участок до диафрагмы будет равен:
l1=D035=118035=413 мм.
l2 -участок после диафрагмы будет равен:
Общая погрешность измерений и передачи показаний:
=1% - погрешность дифманометра.
=025% - погрешность линии связи.
=05% - погрешность вторичного прибора.
=03% - погрешность расчета.
Подбор воспринимающих элементов
и вторичных приборов.
Выбираю диафрагму по условному давлению р=26 МПа и условному проходу трубопровоода Dу=118 мм. Моим требования удовлетворяет диафрагма камерная ДСК-10-125 устанавливаемая во фланцах трубопровода. Максимальное условное давление 10 МПа количество пар отбора давления-1 пара.
Выбираю диф манометр ДСП-71Пн с механо пневматической системой преобразования показаний.
Вторичныйпневматический прибор типа «СТАРТ». Действие прибора основано на компенсационном принципе измерения заключаещемся в уравновешивании усилий.
Расчет измерительной схемы моста:
Измерение температуры
Эквивалентное сопротивление
Сопротивление реохода
Удельное число витков намотки реохода
Средний диаметр реохода
Центральный угол соответствующий рабочей части номатки реохода
Сопротивление начала шкалы
Интервал измерение температуры от 0 до 150(180).
Измерительный мост работает в комплекте с медным термометром сопротивления марки ТСМ1-1088 градуировки №23.
По таблице определяю значения сопротивления термометра:
При t=150; Rt.в=8687 Ом
При t=180; Rt.в=9364 Ом
R2=Rt.н+R6+Rt.в-Rt.н2+Rt.в-Rt.н4==53+48+9364-532+9364-534=13148 Ом
Сопротивление R4 принимаем равным R2:
Приведенное сопротивление цепи реохода Rпр:
Rпр=R4Rt.в-Rt.нR4+R2+rл=13148 9364-5313148 +13148 +225=2014 Ом
R7=Rt.н+rл+R6+RпрR2+rлR4=53+25+48+201413148 +22513148 =12156 Ом
R5=RпрRэRэ-Rпр=20148585-2014=2639 Ом
Максимальный ток в цепи терммометра:
Itmax=UmaxRt.н+rл+R6+Rпр+R7=1510353+225+48+2014+12156=612мА
Itmin=UminRt.в+rл+R6+Rпр+R7=11039364+225+48+2014+12156=35 мА
Т.к. Itmax=612мА8 мА то явление самонагрева не возникает.
=01% - погрешность термометрра сопротивления.
=0036% - погрешность реохода.
=012025205200362=±057%
Поверочный расчет реохода.
Число витков намотки реохода:
W=Wуд100=15100=1500 витков
Lр=Dφ360°=314127290360=3212 мм.
Диаметр провода с изоляцией:
dпр=LрW=32121500=0214 мм.
Материал провода: манганин с эмалевым покрытием. По таблице нахожу диаметр проволоки 022 мм.
Сопротивление 1-го метра провода:
R1м=ρlS=ρld24=4ρld2=40421314022=1337 Ом
ρ=042 Оммм2- удельное сопротивление манганина.
Общая длина провода:
Lпр=RрR1м=1321337=987 м.
Длина витка спирали намотки реохода:
lсп=LпрW=987 м.1500=92001500=658 мм.
Диаметр круглой изолированной шинки:
dш=lсп- dпр=658-022314=2025 мм.
Относительная погрешность от нечувствительности реохода:
=1002W=10021500=0033%
Для преобразования входной величины- температуры в выходную-измерение сопротивления необходимо использовать термометр сопротивления. В своей работе для измерения температуры воды на интервале от 0 до 180 выбираю меднвый термометр сопротивления типа ТСМ1-1088 а в качестве вторичного прибора- уравновешенный мост КСМ- 4 (с диаграмной лентой и показывающей шкалой).
Технические характеристики ТСМ1-1088
Металл чувствительного элемента
Способ установики на объект
Резьбовой (штуцер М20×15)
Давление измеряемой среды
Материал защитной арматуры
Устойчивость к механическим вохдействиям
Температура окружающей среды
Вероятность безотказной работы
Технические характеристики КСМ-4
Основная погрешность показаний
Основная погрешность записи
Время прохождения кареткой всей шкалы
Ширина диаграммы или длина оцифрованной части шкалы
Скорость диаграмной ленты
Ряда 1-20 ммч; Ряда 2-200 ммч
Потребляемая мощность
Приведенное сопротивление реостатного выходного устройства для дистанционной передачи показаний
Кулаков М.В. Технологические измеренияя и приборы для химических производств М.В. Кулаков – М. 1966
Маковский А.В. Контроль и автоматическое регулирование в черной металлургии А.В. Маковский – М.: Издательство «Металлургия» Сборник задач. 1966
Миронов К.А. Теплотехнические измерительные приборы К.А. Миронов Л.И. Шипатин- Машгив. 1958
Ерофеев А.В. Электронные устройства контроля и регулирования тепловых процессов А.В. Ерофеев – Госэнергоиздат. 1955
Кремлевский П.П. Расходомеры П.П. Кремлевский – Мшгиз. 1963
Преображениский В.Н. Теплотехнические измеренияя и приборы. – Госэнергоиздат. 1953
Леонов Л.В. Технологические измерения и приборы в лесной и деревообрабатывающей промышленности Л.В. Леонов – М. Издат. «Лесная промышленность» 1984- 351с.

Электрическая сема 3.dwg

Измерение температуры
Электронный усилитель

Пневмосхема 1.dwg

Измерение расхода воды
Вторичный прибор типа "СТАРТ
Дифманометр ДСП-71Пн

Структурная схема 4 электрическая.dwg

Структурная схема двухконтурной
Лекальное устройство

Структурная схема 4 пневматическая.dwg

Структурная схема двухконтурной