Стенд контроля элементов теплосиловых систем

6-й лист.Схема электрическая принципиальная 1.dwg

управления температурой
Схема электрическая принципиальная

14-й ПЛАКАТ.doc

Калькуляция себестоимости изготовления
Наименование статей расходов
Покупные и комплектующие изделия
Транспортно-заготовительные расходы
Основная заработная плата ППР
Дополнительная заработная плата ППР
Отчисления на социальное страхование
Расходы на освоение и подготовку
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общепроизводственные расходы
Общехозяйственные расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Полная себестоимость

1-й Лист.Схемы.dwg

Сапфир 22МП-Ех-2430-
Схема пневмогидравлическая
Датчик давления МД-25Т
турбинный РСТ 12М-2-1
Расходометр-счетчик
Насосный агрегат MXV (F)
Условные графические обозначения-согласно
Блок измерения и управления
буквенные обозначения-согласно
Схема функциональная

7-й Лист.Схема электрическая принципиальная 2.dwg

управления температурой
Схема электрическая принципиальная

2-й Лист.Общий вид стенда.dwg

пневмогидравлическая
Вычислитель расхода электронный ВР-1

5-й лист.Схема структурная.dwg

управления температурой
G1 - генератор стабильного тока
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
Н1 - жидкокристаллический индикатор
МК - микроконтроллер
GВ - аккумуляторная батарея
СТ3 - стабилизаторы напряжения
К1 - электромагнитное реле
Установка контролируемой

11-й Лист.Общий вид прибора.dwg

управления температуры
Эксплуатационное положение прибора на объекте - произвольное.
При установке прибора на объекте обеспечить доступ к винту
заземления и соединителям Х1 - Х3.
Объем прибора - 6 л.
Координаты Ц.М. даны приблизительно.
Исполнение прибора - пыле - брызго - защищенное.
Втулка ЮПИЯ.713263.003-03 ОСТ 4ГО.822.007
Винт В.М6-6ех8.66.029

8-й лист.Блок электроэлементов.dwg

ГОСТ 21930-76 или ПОС-61
Паять ПОСК 50-18 ГОСТ 2193076.
Установку элементов производить по ОСТ 4.010.030-81 и по
чертежу. Шаг координатной сетки 1
Паста КПТ-8 ГОСТ 19783-74.
* Размеры для справок.
Печатный монтаж не показан.
Позиционные обозначения элементов
нумерация контактов показаны условно.
Остальные ТТ по ОСТ ГО.070.015.
Установка конденсаторов К10-178 (4:1)
Установка резисторов Р1-12 (4:1)

13-й.Схема сборки техн..dwg

Стенд для испытаний
теплосиловых систем.
Схема технологического процесса сборки
электродного нагревателя.

10-й Лист.Плата печатная.dwg

Преобразователь напряжения
Площадь метализации F
Шаг координатной сетки 0
Ширина базовой контактной площадки элемента (1
Ширина широких проводников (0
Остальные технические требования по ОСТ 4ГО.014.074.
Допускается сплошная метализация в зонах экрана.
Вид без печатного монтажа (1:1)

12-й.Схема поверки.dwg

температуры теплоносителя
А1 - магазин сопротивлений
А2 - прибор контроля температуры
А3 - источник питания
А4 - электронный осцилограф
А5 - электронный вольтметр
М1 - электродвигатель
Жидкокристаллический

4-й Лист.Алгоритм работы.dwg

Алгоритм функционирования
Проверка работоспособности
Проверка заданного расхода теплоносителя
по рабочей документации
Регулирование расхода G
Проверка заданной температуры теплоносителя
Задать уставку Т1 = Т
электропневмоклапана
Определить текущее значение перепада
и перепада давления
рабочей документации
Отключение насоса (Н2)
Погасание светодиода"К1
Автоматическое регулирование температуры
Подключить испытуемый элемент ЭТС
к штуцерам (Ш1) и (Ш2)
Открыть вентели (ВН1 - ВН5)
Устранение неполадок

9-й лист.Схема соединений.dwg

управления температурой
А3 - аккумуляторная батарея
А4 - прибор контроля и управления
А6 - электродный нагреватель

3-й Лист.Нагреватель ОВ.dwg

КОНСТРУКЦИЯ.doc

Конструкторсая часть
В настоящее время растет потребность в системах регулирования температуры теплоносителей.
В качестве теплоносителей или рабочего тела могут применяться например кремнийорганическая жидкость (ПМС-15р) или антифриз (ОЖ-65).
В то же время в системе остаются высокими требования по обеспечению не только заданной температуры но и заданных расхода и давления.
Давление и температура-это параметры состояния рабочего тела. Изменение этих параметров вызывается определенным энерговоздействием на рабочее тело.
Системы осуществляющие выдачу теплоносителей со стабилизированным давлением и температурой получили название теплосиловых систем стабилизации температуры и давления (ТСС).
Примером места применения таких систем может служить испытательная станция или монтажно-испытательный корпус космических объектов где в стационарно расположенных стендах проводятся различные испытания и предстартовые проверки изделий при которых требуется подача к рабочему месту теплоносителя с регулируемой температурой и стабилизированным давлением.
Одним из требований все чаще предъявляемым к этим системам является их максимальная мобильность и автономность. Это требование в свою очередь может быть осуществлено за счет уменьшения массы и габаритов системы количества внешних связей со смежными системами энергообеспечения (системой подачи хладагента системой силового энергоснабжения и т.п.).
Испытания систем регулирования температуры и давления осуществляются с помощью установки которая имитирует подачу к системе теплоносителей с
регулируемой температурой и стабилизированным давлением и которая в свою очередь является такой же теплосиловой системой (ТСС).
Основными элементами любой системы регулирования температуры и давления являются: теплообменник блок насосов регулирующий давление теплоносителя с которым он подается к рабочему телу; регулятор температуры с задающим устройством; регулирующий клапан с приводом или расходомер.
Одним из основных элементов ТСС является теплообменник играющий первостепенную роль в регулировании температуры теплоносителей направляющихся к рабочим телам. Теплообменник также участвует в регулировании давлений теплоносителей. Поэтому испытание системы в основном заключается в проверке теплообменника на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление чем и занимается испытательная установка.
Управление электропневмоарматурой установки режимом ее работы производится с помощью электрического пульта. Пульт может быть выполнен в виде отдельной стойки а может входить в корпус установки. Электрическая схема пульта представляет блочную конструкцию и состоит из программного блока блоков регулировки и контроля температур и автономного блока питания.
Программный блок осуществляет в автоматическом режиме включение электропневмоарматуры установки и имеет определенный набор программ обеспечивающих различные режимы включения-выключения электропневмоклапана и нагревателя.
Испытание изделий пневмосистем относятся к разряду наиболее ответственных и опасных работ. Порядок реализации испытаний жестко регламентирован нормативными документами в правилах инструкциях стандартах и типовых технологических процессах. Условия проведения испытаний требуют ограниченного присутствия исполнителей в зоне расположения объекта испытаний. Правила техники безопасности накладывают значительные ограничения на организацию процесса испытаний и требуют неукоснительного их исполнения.
Установка для регулирования и контроля температуры и давления выполнена в виде стенда. К элементам теплосиловых систем (ТТС) которые могут быть испытаны на данном стенде можно отнести теплообменники термоплаты и другие элементы выполненные на их основе.Несущим элементом стенда является каркас сваренный из углового и листового проката. Внутри установки расположены бак объемом 10 л который представляет собой теплообменник (в нем охлаждается теплоноситель) а также электродный нагреватель (в нем нагревается теплоноситель) фильтр расходомер манометр насосный агрегат пять вентилей два предохранительных клапана один электропневмоклапан (ЭПК) датчик перепада давления «Сапфир – 22МП» датчик давления четыре датчика температуры и блок управления.Вся арматура соединена между собой трубопроводами в соответствии с принципиальной пневмогидравлической схемой.
Теплообменник предназначен для охлаждения и поддержания в заданных пределах температуры жидкости (антифриза). Антифриз с начальной температурой 283 К охлаждается жидким азотом подаваемым в теплообменник по змеевику под давлением 2кгссм2 и с температурой 90 К. Электродный нагреватель предназначен для подогрева и поддержания в заданных пределах температуры кремнийорганической жидкости (ПМС-15р).
Кремнийорганическая жидкость с начальной температурой –10 0С пропускается через теплообменник находящийся в воде с температурой +95 0С.
Установка состоит из магистрали и перед началом испытаний ее необходимо заполнить теплоносителем: ПМС-15р или антифризом 65.
Сначала к установке подсоединяют испытуемую систему через штуцера (Ш1 – Ш2).Затем открываются вентили (ВН1 – ВН2) и теплоноситель под действием вдуваемого в бак воздуха заполняет магистраль. Предварительно был откачен воздух из магистрали вакуумным насосом.
После заполнения магистрали включается насос (Н1) начинающий перекачивать теплоноситель к испытуемой системе под определенным давлением (ПМС – 5кгссм2; антифриз – 25кгссм2). Это давление измеряется манометром (МН1). Для постоянной подачи жидкостей к насосу используется постоянный наддув.Одновременно с насосом включается электродный нагреватель (АТГ) или к теплообменнику (АТО) подается жидкий азот через штуцер Ш5.
Нагреватель повышает температуру теплоносителя до требуемой температуры а жидкий азот охлаждает теплоноситель в теплообменнике также до температуры. Нагретый или охлажденный теплоноситель проходит через фильтр тонкой очистки (Ф1) и поступает к расходомеру (РМ1) который измеряет его расход в трубопроводе. Расход теплоносителя можно регулировать вентилем ВН2. Перед входом в испытуемое изделие ведется контроль температуры и давления теплоносителя при помощи датчика температуры (ДТ1) и датчика давления (РД1).На выходе с испытуемого изделия измеряется выходная температура при помощи датчика температуры (ДТ2).Между входом и выходом магистрали определяется перепад давления датчиком типа "Сапфир" (МД1).
Расход жидкого азота контролируется вентилем ВН3.
3 Выбор конструктивных элементов.
Конструкторский этап проектирования включает в себя решение задач реализации принципиальной схемы изделия в виде узлов определенной конструктивно – технологической природы.
В состав испытательной установки представленной в виде системы регулирования температуры и давления жидких теплоносителей (кремнийорганической жидкости или антифриза) входят контрольно – измерительные приборы (КИП) обеспечивающие контроль и измерение заданных параметров теплоносителей; а также элементы регулирования их температуры и давления.
Основной задачей дипломного проектирования является разработка системы контроля и регулирования температуры : прибора как элемента контроля и регулирования конструктивного расчета теплообменника конструктивного расчета и проектирования электродного нагревателя как исполнительных терморегулирующих элементов.
3.1Контрольно – измерительные приборы.
3.2. Приборы измерения давления и перепада давления
При всем многообразии приборов для измерения давления в системах для визуального контроля как правило применяются стрелочные манометры с трубкой Бурдона.
Действие их основано на использовании зависимости между упругой деформацией чувствительного элемента (трубки Бурдона) и внутренним давлением. Приборы выпускаются для диапазона рабочих давлений от 1 до 600 кгссм2 и классов точности от 06 до 4.
Следует иметь в виду что все преобразователи давления измеряют разность двух давлений воздействующих на измерительную мембрану (чувствительный элемент) датчика. Одно из этих давлений — измеряемое второе — опорное то есть давление относительно которого происходит отсчет измеряемого. В зависимости от того какое давление является опорным все преобразователи относятся к одному из следующих видов.
Преобразователи абсолютного давления ДА. Опорное давление — вакуум. Воздух из внутренней полости сенсора (чувствительного элемента) откачан. Частным случаем преобразователей абсолютного давления являются барометры — приборы для измерения атмосферного давления.
Преобразователи избыточного давления ДИ. Опорное давление — атмосферное т.е. вторая сторона мембраны соединена с атмосферой.
Преобразователи вакууметрического давления (разрежения) ДВ. Как и в предыдущем случае опорное давление — атмосферное. Однако измеряемое давление меньше атмосферного (разрежение относительно атмосферы).
Преобразователи давления-разрежения ДИВ. Сочетание преобразователей ДИ и ДВ. Измеряют как давление так и разрежение. Следует отметить что в современных интеллектуальных преобразователях применяются сенсоры работающие как в области разрежения так и избыточного давления.
Преобразовали дифференциального давления (разности давлений) ДД. В данном случае давление подается на обе стороны мембраны а выходной сигнал зависит от разности давлений.
Преобразователи гидростатического давления ДГ. Измеряют давление столба жидкости зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости. Давление Р вычисляется по формуле:
где g — ускорение свободного падения p — плотность h — уровень жидкости.
При измерении гидростатического давления (уровня жидкости) используются два вида преобразователей давления: погружного исполнения и фланцевого монтажа.
Преобразователи давления погружного исполнения выполнены в виде металлического зонда со специальным кабелем длиной до 25 м и предназначены для использования в открытых резервуарах. Опорное давление — атмосферное. Подается через капилляр встроенный в кабель. Их достоинством является то что не требуется врезка в боковую стенку резервуара.
Преобразователи давления фланцевого монтажа устанавливаются на боковой стенке вблизи дна резервуара. Опорное давление — давление над жидкостью. Фактически это преобразователи ДД. Их преимущество — возможность измерения уровня в закрытых резервуарах с давлением наддува отличного от атмосферного.
В предлагаемой установки используется манометр типа МТИ – 1218 – 100 кПа – 06.
Для преобразования давления в дискретный или непрерывный унифицированный сигнал используются соответственно сигнализаторы (например типа 2С) и датчики давления (например типа МД ДТ) а также вторичные приборы (преобразователи).
В качестве чувствительного элемента в сигнализаторах давления типа 2С используется металлическая мембрана в датчиках давления типа МД ДТ – трубчатая манометрическая пружина. Преобразование перемещения чувствительного элемента в электрический сигнал осуществляется через электрический контакт (тип 2С) или через реостат (тип МД ДТ).
Малогабаритные датчики давления повышенной точности типа МД – Т предназначены для дистанционного измерения избыточного давления жидкостей до 400 кгссм2.
В разработанной установке применяется датчик давления МД – 25Т.
Технические характеристики:
). Диапазон измерения: 0 – 25 кгссм2.
). Перегрузочное давление: 150 кгссм2.
). Погрешность датчиков при температурах +250С +600С и – 450С не превышает ±15% а на нулевой и конечной точках - ±25% от предела измерения.
Под погрешностью понимается отклонение показаний датчика при повторной проверке от соответствующей тарировочной таблицы снятий при той же температуре.
). Отклонение показаний датчиков в диапазоне температур от +600С до –600С от среднетарировочной таблицы не превышает ±25% а на нулевой (для всех диапазонов измерения) и конечной (для диапазонов измерения 0 – 6 кгссм2 0 – 10 кгссм2 и 0 – 15 кгссм2 ) точках - ±35% от предела измерения.
). Датчики виброустойчивы в диапазоне частот вибрации от 20 до 1000 Гц с перегрузкой 10g; свыше 1000 до 1500 Гц с перегрузкой 15g; свыше 1500 до 2000 Гц с перегрузкой 20g; свыше 2000 до 2500 Гц с перегрузкой25g; амплитудой не более 1мм.
). Датчики работоспособны в интервале температур от +600С до –600С.
). Датчики выдерживают линейное ускорение до 25g в любом направлении.
). Сопротивление потенциометра датчика может быть в пределах от 900 до 3000 Ом.
). Подводимое напряжение 65 В.
). Вес датчика не более 25 г.
). Сопротивление изоляции токопроводящих цепей датчика при нормальных условиях должно быть не менее 20 М Ом.
Избыточное давление воздействует на чувствительный элемент (ЧЭ) датчика. В качестве ЧЭ применяется малогабаритная гофрированная мембрана. Под воздействием избыточного давления мембрана деформируется. Деформация передается на шток который через рычаг поворачивает шеткодержатель и перемещает скользящий контакт по потенциометру. Каждому значению давления соответствует определенное положение скользящих контактов относительно потенциометра а следовательно и выходное относительное сопротивление.
В связи с расширением области использования автоматизированных систем управления получили распространение датчики давления и перепада давлений объединенные в унифицированный комплекс ИП «Сапфир – 22».
В датчиках давления типа «Сапфир – 22» преобразование перемещения чувствительного элемента (металлической мембраны) в стандартный электрический сигнал (0 – 5 мА) осуществляется с помощью терморезисторного датчика наклеенного на мембрану.
В настоящее время этот комплекс содержит более 200 моделей различного назначения и наиболее полно удовлетворяет требованиям многих отраслей народного хозяйства. Датчики обладают высокой точностью (кл. 025) и охватывают диапазон измеряемых давлений от 01 до 10000 кгссм2.
Комплексы типа «Сапфир – 22МП» предназначены для непрерывного пропорционального преобразования избыточного давления разрежения или разности давлений жидкостей и газов в унифицированный токовый выходной сигнал.
Датчики разности давлений могут использоваться в устройствах предназначенных для преобразования значений уровня жидкости расхода жидкости или газа.
Работа датчика основана на использовании тензоэффекта в полупроводниках. Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя от деформации которой изменяются значения сопротивлений тензорезисторов и электрического выходного сигнала. В электронном блоке этот сигнал преобразуется в унифицированный токовый выходной сигнал.
В предлагаемой системе присутствует датчик давления Сапфир – 22МП – Ex – 2430 – 02 – У2* (-30 +50) – 02 – 16 кПа16 – 42 – 4 – Н11 для измерения перепада давления.
Расшифровка обозначения:
). Исполнение по взрывозащите: Ex – искробезопасная электрическая цепь.
). Обозначение исполнения по материалам:
– материал мембраны - сплав 36НХТЮ; других деталей - сталь 12Х18Н10Т; маркировка деталей – 15.
). Обозначение вида климатического исполнения и диапазон температур: У2* (-30 +50).
). Предел допускаемой основной погрешности: 02.
). Верхний предел измерений: 16 кПа.
). Предельно допускаемое рабочее избыточное давление: 16 М Па.
). Код выходного сигнала: 42 (4 – 20 мА).
). Код схемы включения: 4 – четырехпроводная.
). Код комплекта монтажных частей: Н11.
Испытания установкой осуществляются при заданном определенном расходе теплоносителя в трубопроводе. Для поддержания необходимого расхода нужны приборы измеряющие его.
Существует большое количество приборов и методов измерения расхода. В системах часто используется метод определения расхода по ротаметру представляющего собой трубку со шкалой в которой находится поплавок. Вторым распространенным методом определения расхода является метод по перепаду давления на оттарированной расходной шайбе. При этом используется известная зависимость:
G = f(DP dш Т Рвх) (1)
где DP – перепад на дроссельной шайбе;
dш – диаметр дроссельной шайбы;
Рвх – давление перед шайбой;
Для более точного определения расхода по перепаду давлений в качестве оттарированной расходной шайбы могут использоваться сложные устройства например трубка Вентури.
3.3 Приборы измерения расхода
В разрабатываемой системе для определения расхода используется расходомер – счетчик турбинный РСТ 12М – 2 – 1.
Такой расходомер состоящий из турбинного преобразователя расхода ТПР и электронного вычислителя расхода ВР – 1 предназначен для измерения и регистрации объема и объемного расхода жидких сред с вязкостью до 100 мм2с (100 сСт) в различных технологических процессах теплоэнергетических установках стендовом оборудовании при коммерческих операциях.
Составные части расходомера не имеют общей оболочки и предназначены для эксплуатации в разных условиях.
Климатические условия эксплуатации преобразователя:
а). температура окружающей среды от –60 до +2000С (без «М») и от –50 до +500С (с «М»);
б). относительная влажность не более 95% при температуре +450С.
Климатические условия эксплуатации вычислителя:
а). температура окружающей среды от +5 до +400С;
б). относительная влажность не более 80% при температуре +250С.
Условное обозначение расходомера состоит из аббревиатуры РСТ обозначения типа (одна или две цифры) входящего в его комплект преобразователя буква «М» (только для взрывобезопасного исполнения) обозначения группы преобразователя по способу присоединения к трубопроводу и максимальному рабочему давлению измеряемой жидкости и обозначения типа применяемых подшипников (1 – на подшипник качения 2 – на подшипник скольжения).
Для расходомера с индексом «М» в конце обозначения указывается длина кабеля ТПРМ предназначенного для соединения преобразователя с вычислителем.
Расходомер применим (для измеряемых сред) при температурах измеряемых сред от –50 до +500С.
Расшифровка обозначения расходомера РСТ 12М – 2 – 1:
). «М» - взрывобезопасное исполнение.
). Обозначение группы преобразователя по способу присоединения к трубопроводу и максимальному рабочему давлению измеряемой жидкости:
– ниппельное на давление 20 М Па.
). Обозначение типа применяемых подшипников: 1 – на подшипники качения.
Технические характеристики преобразователя:
Условное обозначение преобразователя – ТПР 12М – 2 – 1.
Диаметр условного прохода: 20 мм.
Диапазон измеряемых расходов: (Qнп – Qвп)=025 – 016 лс.
Номинальный расход: 08 лс.
Максимальное давление измеряемой среды: 20 М Па (200кгссм2).
Предел допускаемой относительной погрешности измерения объема не более 605%.
Потеря давления на преобразователе в нормальных условиях эксплуатации при вязкости жидкости 1 мм2с на номинальном расходе не более 005 М Па (05 кгссм2).
Питание расходомера осуществляется от комплекта автономных источников напряжением 6–2+1 В.
Расходомер индицирует в рабочем режиме на восьмиразрядном жидкокристаллическом индикаторе по выбору оператора значение одного из параметров:
в). текущий объемный расход в лс;
г). суммарный объем жидкости прошедшей через ТПР за время измерения в л.
Принцип действия расходомера основан на пропорциональности угловой скорости вращения турбинки помещенной в поток жидкости объемному расходу этой жидкости.
Преобразование скорости вращения турбинки в электрический сигнал производится в процессе взаимодействия вращающейся турбинки с чувствительным элементом в результате чего на выходе преобразователя формируется электрический сигнал переменного тока частота которого пропорциональна скорости вращения турбинки. Дальнейшее преобразование этого сигнала осуществляется в вычислителе который соединен с преобразователем посредством кабеля.
3.4 Датчики измерения температуры
Наиболее распространенными видами датчиков измерения температуры являются:
-жидкостные (одна из разновидностей электроконтактных);
-термоэлектрические.
Для выбора датчика необходимо определить требования по:
Проведем сравнительный анализ датчиков (см. таблицу 1.)
Жидкостные (электроконтактные.)
(электроконтактные.)
Индуктивный (датчик Холла)
Температурные пределы
Из возможных вариантов датчиков под требования ТЗ подходят термометры сопротивления типа ТСП.
Измерение температуры в термометрах сопротивления основано на свойстве платиновой проволоки изменять электрическое сопротивление с изменением температуры. Изменение сопротивления фиксируется вторичным прибором в измерительную схему которого включен термометр сопротивления. Термометры сопротивления могут иметь взрывозащищенное исполнение («ВЗГ»).
В предлагаемой установке применяются четыре датчика температур ТП – 085 – 14 в задачи которых входит контроль температур теплоносителей на входе и на выходе с испытуемого изделия а также для регулирования температуры токопроводящей жидкости электродного нагревателя и теплоносителя на выходе с нагревателя.
Такие датчики представляют собой термометры сопротивления стержневые с ЧЭ внутри трубки-стержня для измерения температуры агрессивных жидкостей и газов.
Сопротивление при температуре 00С: 100 Ом.
Диапазон измеряемой температуры: от –250 до +3000С.
Динамический напор: 508 кПа.
Показатель термической инерции: 40 с.
Материал ЧЭ: платина.
Масса не более: 05 кг.
Чувствительный элемент термометров сопротивления (медная или платиновая проволока намотанная на медный каркас и закрепленная на нем термостойким составом) герметично закрыт внутри трубки-стержня от воздействия внешней среды. Трубка изготавливается из нержавеющей стали и выдерживает воздействие агрессивной среды при давлении 60 МПа. Кабель термометров сопротивления изготавливают из провода марки МС 16 – 13.
Ресурс работы термометров сопротивления 60 мин. из них:
а). 40 мин. при температуре от –260 до +700С и вибрационных нагрузках в диапазоне частот:
- от1 до 10 Гц с ускорением от 5 до 20 мс2;
- от 10 до 400 Гц с ускорением от 20 до 300 мс2;
- от 400 до 5000 Гц с ускорением 300 мс2;
б). 20 мин. в рабочем диапазоне температур и вибрационных нагрузках в диапазоне частот:
- от 10 до 400 Гц с ускорением от 20 до 1000 мс2;
- от 400 до 5000 Гц с ускорением 1000 мс2;
3.5 Элементы регулирования температуры и давления теплоносителей.
В установке для повышения давления рабочих жидкостей используются насосы или насосные агрегаты.
Насос – машина для создания напорного потока жидкой среды. Этот поток создается в результате силового воздействия на жидкость в проточной полости или рабочей камере насоса.
По характеру силового воздействия на жидкость различают насосы динамические и объемные. В динамическом насосе силовое воздействие на жидкость осуществляется в проточной камере постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. В объемном насосе силовое воздействие на жидкость происходит в рабочей камере периодически изменяющей свой объем и попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.
К динамическим насосам относятся:
). Электромагнитные.
К объемным насосам относятся:
). Возвратно-поступательные:
а). поршневые и плунжерные;
а). роторно-вращательные;
б). роторно-поступательные.
По некоторым общим конструктивным признакам динамические и объемные насосы делят на следующие виды:
). По направлению оси расположения вращения или движения рабочих органов:
). По числу ступеней и потоков:
а). одноступенчатые;
б). двухступенчатые;
в). многоступенчатые;
). По требованию эксплуатации:
Агрегат состоящий из насоса (или нескольких насосов) и приводящего двигателя соединенных друг с другом называется насосным агрегатом. В зависимости от рода двигателя различают следующие насосные агрегаты:
Для выбора насоса требуется два основных параметра :
Напор. 2.Производительность
H = (R х l + *Z)p х g (м) (2)
*Z – сопротивление фитингов и т. д. (Па);
p – плотность перекачиваемой среды (кгкуб.м);
g – ускорение свободного падения (мкв.с).
R – сопротивление в прямой трубе (Пам);
Стенд является закрытой схемой подачи теплоносителя.
При закрытой схеме подачи теплоносителя
G = Q(К х DT) (тчас)(3)
Q – тепло с учетом потерь в замкнутой системе кВт (Вт.) DT- разница температур в подающем и обратном трубопроводе системы.
К – удельная теплоемкость жидкости (Вт*чкг*град C).
Далее выбираем производителя насосов и находим его каталог.
В каталоге могут размещаться диаграммы подбора:
Рис.1.Диаграмма насоса «Напор-Расход»
Как видно из диаграммы с увеличением напора расход (производительность) насоса падает. Дело в том что с увеличением напора возрастает сопротивления корпуса и патрубков насоса. То же самое происходит и в самой системе. Правило "не хватило мощности насоса возьмём побольше" не всегда работает. Это необходимо учитывать при выборе насоса .
В настоящее время существуют и программные продукты для выбора насоса. Например можно построить тестовый файл в программе GENERAT 2.0 который потом используется для построения графика H-G в программе Matlab.
Для установки по перекачке кремнийорганической жидкости (ПМС) или антифриза был выбран центробежный насосный агрегат MXV (F) 32-407 фирмы CALPEDA.
Частота вращения 3000 обмин.
Допускаемый кавитационный запас 4 м.
Мощность двигателя 14кВт.
В центробежном лопастном насосе жидкость под действием центробежных сил перемещается через рабочее колесо от центра к периферии. Жидкость отбрасываемая лопатками колеса поступает в спиральный отвод и далее в напорный трубопровод. Спиральный отвод предназначен не только для улавливания жидкости выходящей из рабочего колеса но и для частичного преобразования ее кинетической энергии потенциальную энергию давления.
Для нагрева теплоносителя в установке применяется электродный нагреватель работающий от сети переменного тока напряжением 220380 В; мощность такого нагревателя 5 кВт (расчет нагревателя ).
Охлаждение теплоносителя осуществляется в баке в котором он содержится и который выполнен в виде теплообменника внутри которого по спиралевидным трубкам проходит под давлением (2 кгссм2) жидкий азот. (расчет теплообменника ).
3.6 Регулирующая арматура стенда
Запорно-распределительная арматура предназначена для коммутации регулирования расхода и надежного перекрытия магистралей с жидкостями и газами.
При проектировании исходными данными являются:
Gс – расчетный расход теплоносителя через систему кгч;
ΔРс – расчетные потери давления системы кПа;
Искомыми величинами являются:
- модель и типоразмер регулятора;
- задаваемый с помощью задатчика расход теплоносителя Gзад кгч;
- расчетные потери давления на регуляторе расхода ΔРРЕГ кПа
- расчетный располагаемый перепад давления в точках присоединения к системе
Задаваемый с помощью задатчика регулятора расход теплоносителя Gзад принимается равным расчетному расходу в системе
Суммарные расчетные минимальные потери давления системы ΣΔРс кПа определяются по выражению:
ΣΔРс= ΔРс + ΔРРЕГ (4)
ΔРРЕГ - минимальные расчетные потери давления на регуляторе расхода кПа.
Регулирующий орган (РО) представляет собой переменное гидравлическое сопротивление в виде шибера клапана поворотной заслонки и др. В таких устройствах изменение гидравлического сопротивления ΔРр.о.и пропускной способности kv происходит за счет изменения проходного сечения в зависимости от линейного h или углового хода α подвижной части затвора состоящего из
седла и плунжера. Пропускная способность kv м3ч регулирующего органа соответствует расходу через РО под действием разности давлений 01 МПа.
При максимальном ходе (условном ходе) штока hs (или αs) величина kv является
максимальной и носит название условной пропускной способности kvs. В безразмерном виде относительная пропускная способность kvkvs в зависимости от степени открытия hhs (или ααs) называется пропускной характеристикой РО. Основной регулировочной характеристикой РО является форма его пропускной характеристики которая в основном зависит от конструкции седла и плунжера.
Форма пропускной характеристики клапана может быть линейной равнопроцентной нелинейной. Поворотные заслонки и шаровые РО имеют нелинейную
пропускную характеристику в диапазоне угла поворота 0α≤60. В диапазоне угла поворота от 60град. до полного открытия 90град. оникак правило не производят регулирующего воздействия. Поэтому при наладке исполнительного механизма необходимо согласовать полный ход исполнительного механизма с рабочим ходом РО.
Гидравлический расчет регулируемого участка выполняется на расчетный расход теплоносителя Gmax при полном открытии РО сопротивление которого при этом составляет (ΔРр.о.)min. Регулируемый участок характеризуют авторитетом клапана аv или модулем nv.
nv=ΔРпотр. (ΔРр.о.)min. (7)
Одной из основных регулировочных характеристик регулируемого участка является форма расходной характеристики РО при различных значениях авторитета клапана аv (или модуля nv). Для обеспечения надежной работы системы автоматического регулирования в пределах всего диапазона рабочего хода штока РО необходимо чтобы форма расходной характеристики РО для проектируемого регулируемого участка была линейной или близкой к линейной.
Линейная пропускная характеристика удобна при необходимости использования регулирующих органов с высоким значением расчетного сопротивления ΔРр.о. Форму расходной характеристики рекомендуется выбирать по соображениям оптимизации условий автоматического регулирования [5 6].
Расчеты конструктивных элементов
1. Расчет теплообменника
Определить расход азота через теплообменник при котором обеспечивается требуемая температура антифриза на выходе.
Определить температуру азота на выходе змеевика теплообменника.
Определить гидравлическое сопротивление змеевика теплообменника.
Определить потери давления в змеевике.
Расход антифриза 65 через теплообменник равен (600-800) кгчас.
Давление антифриза 65 равно 15 кгссм2.
Температура антифриза на входе в теплообменник равна 283 К (+100С) на выходе 263 К (-100С).
Температура азота на входе теплообменника равна 90 К давление 2кгссм2.
Трубопровод змеевика теплообменника выполнен из трубы 12Х18Н10Т диаметром DN=14x1 и длиной 6 м.
Расход азота необходимого для охлаждения антифриза 65.
Расчет проводился из условия равенства тепловых потоков между антифризом и охлажденным азотом при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду.
Тепловой поток необходимый для охлаждения антифриза определяется по формуле:
Q=Gан Сран (Т1-Т2) (8)
где Gан – расход антифриза через теплообменник; Сран – теплоемкость антифриза;
Т1 и Т2 – температура антифриза на входе и на выходе теплообменника.
Сран=2093 ДжкгК при средней температуре антифриза Тср=(283+263)2=273К.
Тепловой поток необходимый для охлаждения антифриза до температуры 263К определяется при максимальном расходе G=800 кгчас по формуле (1):
Q=800 × 2093 (283-263) 3600 = 9302 Вт
Зная тепловой поток находим расход азота через теплообменник по формуле:
где Ср – теплоемкость азота при р= Tк=-500С.
Теплоемкость азота при р=03 М Па температуре Тср=(Тн+Тк)2=1565К равна Ср=2110 ДжкгК. Тогда
G=9302 2110 (223-90)=0033 кгс.
Следовательно максимальный расход азота необходимый для охлаждения антифриза с +100С до –100С равен G=0033 кгс.
Расчет гидравлического сопротивления и потерь давления в змеевике теплообменника.
Общее гидравлическое сопротивление змеевика включающее две параллельные ветви и два трубопровода DN=12 длиной 05 м составляет:
С учетом поправки на кривизну змеевика гидравлическое сопротивление теплообменника равно:
Sт=42 × 108 × 14=594 × 108 м-4.
Расчет потерь давления в змеевике:
где G – максимальный расход азота; - минимальная плотность азота определя-ющаяся при средних значениях давления и средней температуре азота в змеевике.
Средняя температура азота: Тср=(Тн+Тк) 2=156 К
Расчет температуры азота на выходе змеевика теплообменника.
Расчет температуры азота на выходе змеевика проводился через средний температурный напор между азотом в змеевике и антифризом по формуле:
Тср а=Тан – q ( 1(1 d1) + ln(d2d1) 2 + 1(2 d2) ) T1 (10)
где Тср а – средняя по длине змеевика температура азота;
Тан – средняя по длине теплообменника температура антифриза;
– коэффициент теплоотдачи от азота к внутренней стенке змеевика;
– коэффициент теплоотдачи от антифриза к внешней стенке змеевика;
d1 d2 – внутренний и внешний диаметр змеевика;
- теплопроводность стенок змеевика.
Минимальная плотность теплового потока на поверхности змеевика:
q1=(Q+Gанmin) (2 l Gанma (11)
Q=9302 Вт – максимальный тепловой поток необходимый для охлаждения антифриза от +100С до –100С;
Gанmax – максимальный расход антифриза.
Средняя температура антифриза: Тан=(263+283) 2 = 273 К.
Коэффициент теплоотдачи от азота к внутренней стенке змеевика:
Nu=0023 Re 08 Pr 04; (13)
где Re – число Рейнольдса; Nu – число Нуссельта; Pr – число Прандтля;
– теплопроводность азота; 1 – динамическая вязкость азота;
R=0085 м – радиус змеевика;
d1=0012 м – внутренний диаметр трубопровода змеевика;
G=0033 2=00165 кгс – расход азота через одну ветвь змеевика.
Значения термодинамических параметров входящих в формулы (2) - (5) уточняются в процессе расчета.
При Тср а=156 К и Раз=3 кгссм2 =13·10-6 нссм2;
При этих значениях получим:
Re=4 × 00165 314 × 0012 × 13 × 10-6 = 135 × 105;
Nu=023 (135 × 105)08 (07)04 = 253;
=253 × 0014 0012 = 365 Втм2К.
Коэффициент теплоотдачи от антифриза к внешней стенке змеевика определяется по зависимостям:
Nuж=056 Reж05 Prж036 (Prж Prст)025; (17)
где ж – теплопроводность антифриза; Reж – число Рейнольдса; Vж – скорость течения антифриза; Yж – кинематическая вязкость антифриза; S – площадь поперечного сечения теплообменника через который движется антифриз; Gж – минимальный расход антифриза через теплообменник; Prж Prст – число Прандтля для антифриза при различных температурах ( средней температуре жидкости и стенки соответственно); ж – плотность жидкости (антифриза).
При Тан=273 К и Р=15 кгссм2 ж=740 кгм3;
d2=0014 м; S=0024 м2.
Подставляя значения этих параметров получим:
Vж=017 740 · 0024 = 96 · 10-3 мс;
Reж=96 · 10-3 · 0014 98·10-7 = 132;
Nuж=056 · 13205 · 25036 (25 87)025= 64;
=64 · 0423 0014 = 193 Втм2К.
Подставляя коэффициенты теплоотдачи тепловой поток и геометрические размеры трубопроводов змеевика определяем среднюю температуру азота:
Тср а=273 – 23490 ( 1 365 · 0012+ln(0014 0012) 2 · 0014+1 193 · 0014 ) 90=157 К.
Отсюда температура азота на выходе теплообменника равна:
Тк=2 Тср а – Тн=2·157 – 90=224 К= - 490С
2 Принцип нагрева жидкости электродным нагревателем
Процесс нагрева в электроводонагревателе электродного типа происходит посредством протекания электрического тока через теплоноситель за счет сопротивления которого и происходит нагрев.Переменное напряжение исключает классическое явление электролиза так как анод и катод меняются местами с частотой сети.
Электродная система - совокупность электродов определенным образом связанных между собой и питающей сетью предназначенных для подвода тока к нагреваемой среде.
Параметрами электродных систем являются: число фаз форма размеры число и материал электродов расстояние между ним электрическая схема соединения ("звезда" "треугольник" смешанное соединение и т. п.).
При расчете электродных систем определяют их геометрические параметры обеспечивающие выделение в нагреваемой среде заданной мощности и исключающих возможность ненормальных режимов.
Практика показала что определяющими факторами долговечности и качества электродных нагревателей являются:
-правильно выбранные плотности рабочих токов через электроды;
-надежность пускорегулирующей аппаратуры;
-точность и качество температурных датчиков.
Вопрос проектирвания прибора контроля и управления температурой подробно рассмотрен в куросвом проекте.
Достоинства электродных нагревателей
Среди качеств электродных водонагревателей обуславливающих успех их применения надо выделить следующие:
-очень высокая надежность так как нагрев происходит при непосредственном протекании тока через жидкость и вопрос о «перегорании» нагревательного элемента не стоит в принципе;
-если из системы по какой-либо причине вытекает теплоноситель то электродный нагревателль просто перестает работать из-за размыкания цепи тем самым предотвращая аварийную ситуацию;
-отсутствие проблемы «сухого хода» т.е. попадания воздуха в зону нагрева;
-«мягкая» пусковая характеристика при первичном включении которая обусловлена тем что жидкость плавно по мере ее нагрева меняет свою электропроводность ;
-очень высокая компактность (такой показатель как «мощность габариты» недостижим для нагревателей других типов);
-уникальная возможность работы от «нулевого» давления жидкости;
-относительно невысокие затраты на изготовление предопределяющие более низкие цены чем на нагреватели других типов аналогичной мощности;
-энергопотребление электродных нагревателей напрямую зависит от температуры теплоносителя - чем ниже температура жидкости в системе тем ниже энергопотребление;
-электродные нагреватели менее инертны что позволяет быстрее разгонять систему до заданной температуры и эффективнее применять управляющую автоматику.
К недостаткам можно отнести:
-износ (растворение) электродов.
Принцип нагрева обуславливает прямой контакт рабочих электродов с носителем тока жидкостью которая одновременно служит теплоносителем системы . Этот фактор образует некоторую утечку электрического тока через рабочую среду и смоченную поверхность изоляторов.
При правильной конструкции блока нагрева износ рабочих электродов происходит достаточно медленно и необходимость их замены возникает не часто одного. Как правило требует замены центральный электрод так как он изнашивается больше. Сама замена обходится значительно дешевле чем замена ТЭНа в нагревателях иного типа.
2.1.Особенности расчета электродного нагревателя
Мощность трехфазной электродной системы при соединении звездой:
N = U2л Rф = 3Uф Rф (20)
Мощность трехфазной электродной системы при соединении треугольником:
При заданном напряжении Uл питания мощность электродной системы P определяется сопротивлением фазы Rф которое представляет собой сопротивление тела нагрева заключенного между электродами образующими фазу. Конфигурация и размеры тела зависят от формы размеров и расстояния между электродами. Для простейшей электродной системы с плоскими электродами шириной каждого b высотой h и расстоянием между ними:
Rф = pl S = pl (bh) (22)
где l b h - геометрические параметры плоскопараллельной системы.
Для сложных систем зависимость Rф от геометрических параметров не представляется выразить столь просто. В общем случае ее можно представить в виде: Rф = с х ρ (23)
где с - коэффициент определяемый геометрическими параметрами электродной системы
Размеры электродов обеспечивающие необходимое значение Rф могут быть рассчитаны если известно аналитического описание электрического поля между электродами а также зависимость p от определяющих ее факторов (температура давление и др.).
Геометрический коэффициент электродной системы находят как :
Мощность любой трехфазной электродной системы можно представить в виде
Кроме этого важно обеспечить надежность электродной системы исключение порчи продукта и электрического пробоя между электродами. Эти условия выполняются ограничением напряженности поля в межэлектродном пространстве плотности тока на электродах и правильным выбором материала электродов.
Допустимую напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве ограничивают требованием недопущения электрического пробоя между электродами и нарушения работы установок. Допустимую напряженность Eдоп поля выбирают по электрической прочности Епр поля выбирают по электрической прочности Епр материала с учетом коэффициента запаса:
Едоп = Епр (15 2) (26)
Величина Едоп определяет расстояние между электродами:
l = U Едоп = U (Jдоп ρт) (27)
где Jдоп - допустимая плотность тока на электродах ρт - удельное сопротивление воды при рабочей температуре.
Допустимую плотность тока определяют по формуле:
где ρт - удельное сопротивление воды при конечной температуре.
Максимальная плотность тока:
где kн = 11 14 - коэффициент учитывающий неравномерность плотности тока по поверхности электрода Iт - сила рабочего тока стекающего с электрода при конечной температуре S - площадь активной поверхности электрода.
Во всех случаях должно быть соблюдено условие: Jmaх доп
Материалы для электродов должны быть электрохимически нейтральны (инертны) относительно нагреваемой среды. Недопустимо выполнять электроды из алюминия или оцинкованной стали. Лучшими материалами для электродов служат титан нержавеющие стали электротехнический графит графитизированные стали.
Регулирование мощности электродной системы возможно при изменении значений U(напряжения) и R (сопротивления). Чаще всего при регулировании мощности электродных систем прибегают к изменению рабочей высоты электродов (площади активной поверхности электродов) путем введения между электродами диэлектрических экранов или изменением геометрического коэффициент электродной системы.
2.2.Расчет электродного нагревателя
Электродный нагреватель предназначен для подогрева и поддержания в заданных пределах температуры кремнийорганической жидкости (ПМС-15р).
Температуру ПМС на выходе нагревателя.
Мощность необходимую для поддержания постоянной температуры ПМС на выходе нагревателя.
Рабочее тело – ПМС-15р.
Давление жидкости ПМС равно 5 кгссм2.
Расход жидкости ПМС равен 01 кгс.
Температура жидкости ПМС на входе нагревателя равна –10 0С.
Теплообменник выполнен в виде змеевика с внутренним радиусом R=01 м и высотой H=0235 м.
Материал стенки трубопровода змеевика – сталь 12Х18Н10Т толщина стенки 2 мм DN=018 м длина 6 м.
Требуемая температура жидкости ПМС на выходе нагревателя равна +100С.
Расчет температуры жидкости ПМС на выходе нагревателя.
Нагреватель моделировался отдельным трубопроводом который разбивался на 25 участков (ячеек) в которых определялась температура ПМС и температура стенки на каждом участке. При этом полагалось что вода и трубопровод теплообменника предварительно нагреты до температуры +95 0С.
Коэффициенты теплоотдачи для вынужденной и свободной конвекции которые необходимы для определения тепловых потоков соответственно от жидкости к стенке трубопровода теплообменника и от стенки к воде уточнялись в процессе выполнения расчета.
Расчет коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции проводится по зависимостям:
Ny=0.53 (Pr Gr)0.25; (31)
Gr=H3 T в2 g в2; (32)
где =7.2 10-4 – коэффициент объемного расширения воды при 95 0С; Ny – число Нуссельта; Gr – число Грасгофа; Pr – число Прандтля; в – коэффициент динамической вязкости воды; в – теплопроводность воды; H – высота теплообменника; Cpв – удельная теплоемкость воды; g – ускорение свободного падения.
Расчет коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции проводится по зависимостям:
Nуж=14 (Reж d L )0.4 (Prж)033 (Prж Prст)0.25; (36)
где ж – коэффициент теплопроводности жидкости; ж – динамическая вязкость жидкости; Cpж – удельная теплоемкость жидкости; D – внутренний диаметр трубопровода змеевика; Prж Prст – число Прандтля для ПМС при различных температурах (средней температуре жидкости и стенки трубопровода змеевика соответственно).
Поскольку теплообменник выполнен в виде змеевика то при определении коэффициента теплоотдачи вводится поправочный коэффициент:
где R – внутренний радиус змеевика. Тогда:
Для свободной конвекции значения теплофизических параметров воды входящих в формулы (24)-(27)определены при температуре воды Т=+950С и давлении Р=01 М Па согласно [15].
При этих значениях параметров получим:
Gr= (0.235)3 × 95 × 9652 × 72 × 10-4 × 981 (315 · 10-6)2 = 112 × 1010;
Pr=315 10-6 × 4202 0677 = 2;
Nu=053 (2 × 112 × 1010)025 = 193;
св=193 × 0677 0235 = 560 Втм2К.
Для вынужденной конвекции значения теплофизических свойств ПМС входящих в формулы (35)-(40)определены при Тжср=275К и Р=06 М Па согласно [17].
G=01 кгс; D=0018 м; L=6 м; R=01 м.
При этих значениях параметров получили:
Reж=4 × 01 (314 × 0018 × 0193) = 37;
Nuж=14 (37 × 0018 6)04 × (2800)033 × (2800 99)025 = 188;
=188 × 0124 0018 = 129 Втм2К;
Анализ результатов полученных в результате динамического расчета показывает что нагреватель обеспечивает поддержание требуемой температуры в 283К (100С).
Расчет мощности расходуемой на поддержание постоянной температуры ПМС на выходе нагревателя.
Расчет мощности определяется по формуле:
Nпол=G Cp (Tвых-Твх) К (41)
где G – расход жидкости; Ср – удельная теплоемкость жидкости при средней длине змеевика температуре жидкости; Твх Твых – температуры жидкости на входе и выходе нагревателя.
К=125 – коэффициент неучтенных факторов;
G=01 кгс; Cp=1800 ДжкгК; Твх=263 К (-100С); Твых=283 К (+100С).
Подставляя эти значения получили:
Значение Ср взято для Р=5 кгссм2 при температуре Тср=(Твх+Твых) 2=273К
Таким образом для поддержания температуры жидкости постоянной в расходном режиме необходимо 45 кВт полезной мощности.
В результате проведенных расчетов можно сделать вывод о том что:
)Нагреватель обеспечивает поддержание температуры ПМС равной Твых=+100С при работе с расходом G=01 кгс.
)Мощность необходимая для поддержания требуемой температуры ПМС в расходном режиме работы составляет 45 кВт.
2.Разработка прибора контроля и управления температурой
теплоносителя стенда.
2.1Разработка функциональной схемы прибора
Разработанный прибор контроля и управления температурой представляет собой автоматический регулятор в основу работы которого положен принцип сравнения полученного сигнала с заданным уровнем.
По способу преобразования сигнала система относится к пропорциональным системам автоматического регулирования. В настоящее время растет потребность в системах регулирования температуры теплоносителей.
В качестве теплоносителей или рабочего тела могут применяться например кремнийорганическая жидкость (ПМС-15р) или антифриз (ОЖ-65). Системы осуществляющие выдачу теплоносителей со стабилизированным давлением и температурой получили название теплосиловых систем стабилизации температуры и давления (ТСС). Поставлена задача :поддержание на определенном уровне технологической величины – температуры. решения указанной задачи необходимо:
-измерить величину температуры;
-осуществить определенные операции в том числе сравнивать измеренное значение с заданным;
-воздействовать на технологический процесс таким образом чтобы исследуемый параметр находился в указанных пределах;
Воздействие на регулируемый объект происходит через другие системы непосредственно влияющие на изменение температуры объекта.
Для стенда контроля элементов теплосиловых систем такими системами являются: электродный нагреватель (АТГ) для нагрева теплоносителя и теплообменник (АТО) для охлаждения теплоносителя.
Прибор контроля и управления температурой функционально можно разбить на чувствительный элемент задающее регулирующее и исполнительное устройства (рис.2)
Рис. 2 Функциональная схема прибора контроля и управления температурой.
Чувствительный элемент (ЧЭ) где происходит само измерение температуры Т и преобразование ее в сигнал Х.
В задающем устройстве (ЗУ) происходит сравнение регулируемой величины Т преобразованной в Х с ее заданным значением Х0 (Т0).
В регулирующем устройстве (РУ) этот сигнал преобразуется и усиливается по мощности до уровня необходимого для управления исполнительным устройством.
Исполнительное устройство (ИУ) в свою очередь воздействует на объект регулирования (Т’ – регулирующее воздействие).
2. 2.Выбор закона регулирования.
В данном приборе контроля и управления температурой применяется пропорциональный (непрерывный) метод регулирования.
Пропорциональный метод регулирования – прогрессивный и в настоящее время широко распространенный метод регулирования температуры. Применение данного метода регулирования появилось благодаря развитию современной элементной базы - в первую очередь наличию IGBT-транзисторов.
2.3.Описание работы общей электрической схемы
Сигнал с выхода термодатчика (термопары) поступает на контакты 1 и 9 разъема Х1. Термодатчик запитывается от источника стабильного тока выполненного на резисторе R1 и интегральном стабилизаторе D1. Далее сигнал напряжения пропорциональный измеряемой температуре поступает на вход апериодического Т – фильтра выполненном на элементах R6 – C8 – R9 и R7 – C9 – R10.
С выхода данного фильтра сигнал поступает на операционный усилитель D4 использующим дифференциальное включение. Это включение позволяет устранить влияние наводок на измерительную цепь. С выхода D4 сигнал приходит на вход компаратора напряжения D5 который реализует функцию сравнения двух сигналов а именно - опорного напряжения (это напряжение будет прямо пропорционально требуемой температуре объекта регулирования) и реального напряжения т.е. температуры объекта. При их разнице на выводе «К» появляется сигнал с логическим уровнем «0». Напряжение установки поддержания требуемой температуры задается и регулируется переменным резистором R13.
Одновременно сигнал пропорциональный измеренной температуре поступает на вход «» АЦП D6 построенной по принципу двойного интегрирования с автокорректировкой «нуля» и автоматическим определением полярности входного сигнала. Сигнал несущий информацию о температуре выбранного объекта представлен на выходе АЦП в виде удобном для отображения жидкокристаллическим индикатором. Он поступает на табло функционально состоящем из нескольких семисегментных индикаторов.
Для разделения целых и дробных частей служат сегменты Н2-Н4 логикой включения которых управляют элементы D10.1-D10.3.
На микросхеме D11 собран усилитель ошибки отработки температуры а затем этот сигнал поступает на вход схемы управления.
Так как по ТЗ на разработку питание прибора осуществляется от промышленной сети напряжением ~220В 50Гц то в схеме прибора использован трансформатор напряжения Т1 позволяющий получить на выходе напряжение ~11В. Это напряжение выпрямляется диодным мостом V2-V4 и сглаживается конденсатором С3. Выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на преобразователь напряжения с «мягкой» коммутацией силовых транзисторов т.е. открытие любого из ключей происходит только после закрытия другого. Данный преобразователь содержит элементы только КМОП- логики поэтому обладает высоким КПД (085-093%) и не критичен ко входному напряжению (оно может составлять от 33 до 18В). Конденсатор С1 С2 и дроссель L1 служат для уменьшения пульсации входного напряжения конденсатор С4 задает частоту работы автогенератора (от 80 до 200 кГц) резистор R4 необходим для поддержания стабилизированного напряжения во вторичных обмотках трансформатора Т2. Резисторы R17 и R2 выполняют симметрирующую функцию- задают скважность импульсов равную 05.
Переменные напряжения с вторичных обмоток трансформатора Т2 поступают на выпрямительные столбы собранные на диодах V12- V23. Для сглаживания низкочастотных пульсаций служат конденсаторы С27-С29 высокочастотных помех - С30- С32. Выпрямленные напряжения поступают на соответствующие стабилизаторы D7- D9. далее стабилизированные напряжения запитывают непосредственно элементы схемы.
Предусмотрена возможность функционирования схемы при пропадании сетевого напряжения в схему введен диод V1 открывающийся при пропадании напряжения сети и дающий возможность автономной работы от аккумулятора.
2.4. Описание работы схемы управления
Ошибка напряжения контура измерения температуры поступает через резисторы R2 и R3на вход операционного усилителя D2 использующее дифференциальное включение для защиты от синфазных помех.
С выхода буфера сигнал поступает на вход ПЛИС D3 (программируемая логическая интегральная схема) служащая для формирования сигналов управления драйверами А1-А3.
На элементах микросхемы D1 резисторе R1 и кварцевом резонаторе BQ1 собран генератор стабильной частоты для корректной работы ПЛИС.
А1-А3 – драйверы служащие для управления и защиты IGBT- транзисторов (биполярные с изолированным затвором) V1-V3. На элементах Т1 V9 V10 V13 V14 собран мостовой выпрямитель; элементы R9 V3 R14 являются параметрическим стабилизатором для запитки контроллера D1 и оптрона D2. Резисторы R17 и R19 необходимы для ускоренного рассасывания неосновных носителей заряда транзистора V1 что в конечном итоге ведет к повышению быстродействия работы.
С эмиттеров транзисторов V1.1- V3.1 напряжение поступает непосредственно на исполнительные элементы .
2.5. Расчет входных измерительных цепей.
Все датчики измерительных устройств несмотря на разнообразие измеряемых величин преобразуют исследуемый параметр в ограниченное число различных величин: электрическое сопротивление емкость силу тока напряжение электромагнитную индукцию.
В разработанном приборе измеряемый параметр (температура) преобразуется в сопротивление величина падения напряжения на котором является входной величиной для схемы преобразования аналогового сигнала в цифровой ( рис. 3).
Рис.3 Схема расчета входной цепи
Выбор значения резистора R1 и напряжения Uп.
Для исключения появления погрешности измерения от саморазогрева термосопротивления RI максимальная мощность рассеиваемая на нем не должна превышать 10 мВт а ток должен соответствовать ряду: 01; 02; 05; 10; 20; 50; 100; 200; 500 мА .
При использовании в качестве опорного элемента источника питания Uп микросхемного стабилизатора КР142ЕН5А Uп=150В Uвых=50В .
Для обеспечения It=10 мА выбираем значение резистора R1 по формуле:
При этом мощность рассеиваемая на термосопротивлении определится:
Rtmax - значение сопротивления при максимальной температуре (tmax=50oC).
IRT-ток через термосопротивление при максимальной температуре:
Ro – значение сопротивления при t=00С Ro=100 Ом
А В – тарировочные коэффициенты:
При выбранных значенияхUп=15В и R1=500 Ом мощность рассеиваемая на термосопротивлении не превышает допустимую.
2.6.Расчет источника питания.
Для расчета определяем токи потребления по цепям питания (табл.2).
2.7.Структурная схема источника питания (рис. 3)
рис. 3 .Структурная схема источника питания
Исходные данные для расчета источника питания:
Напряжение первичной сети Uвх=220В10%.
Частота первичной сети F1=50Гц.
Uвых 1= +15В Iи 1=05 А
Uвых 2= -15В Iи 2=01 А
Uвых 3= +5В Iи 3= 05 А
Коэффициент пульсации Кп1=Кп2= Кп3 =006
В состав источника питания входят: сетевой трансформатор выпрямитель емкостной фильтр преобразователь напряжения стабилизаторы напряжений.
2.8.Расчет выпрямителя трансформатора и фильтра.
Выбираем обычную схему с мостовым выпрямителем (рис. 4).
Рис. 4 .Схема с мостовым выпрямителем
Определяем потребляемую мощность
С учетом КПД потребляемая мощность будет составлять:
Определяем обратное напряжение на диодах выпрямителя:
Определяем выпрямительный ток:
Выбираем в качестве выпрямителя диоды серии КД212А со следующими характеристиками:
Максимальное обратное напряжение Uобр=200В.
Средний выпрямительный ток I =3А.
Среднее прямое падение напряжения Uпр=04В.
Дифференциальное сопротивление
Определяем активное сопротивление трансформатора:
КТР – коэффициент равный 4.7 для двухполупериодной схемы при работе на емкостную нагрузку;
Вm – индукция в сердечнике трансформатора (Вm = 125) S =1 для броневого однофазного трансформатора.
Определяем индуктивность рассеивания обмоток трансформатора:
КL- коэффициент равный 43*10-3 для данной схемы выпрямителя.
Реактивное сопротивление трансформатора:
Определим функцию угла отсечки (А):
где m=2 для данной схемы.
Определим угол перекрытия фаз ():
Из графиков [7] находим коэффициенты BDH.
Определяем требуемые уточненные значения тока и обратного напряжения:
Выбранные диоды КД212А удовлетворяют требованиям:
Определяем параметры трансформатора.
Напряжение вторичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
Габаритная мощность трансформатора:
Выбираем стандартный трансформатор ТПП–114–20-220В-50Гц со следующими характеристиками:
Определяем емкость конденсатора фильтра:
Напряжение на конденсаторе в режиме холостого хода:
Выбираем конденсатор К50 – 68 – 4700 мкФ – 25В.
При этом коэффициент пульсаций составит:
В качестве преобразователя напряжения применим схему с «мягкой» коммутацией силовых транзисторов (рис.5) т.е. открытие любого ключа возможно лишь после закрытия другого.
рис.5 .Схема преобразователя напряжения
В качестве стабилизатора +5В (рис.6) :выбираем микросхему КР142ЕН5А со следующими характеристиками
Коэффициент нестабильности по напряжению 005%;
Максимальный ток нагрузки 15А.
Минимальное падение напряжения 25В
Рис.6 Схема стабилизатора +5В
Свх и Свых выбираем в соответствии с рекомендациями для исключения самовозбуждения стабилизатора:
С1 – К10 – 17а – Н90 – 15 мкФ
С2 – К50 – 68 – 100 мкФ – 16 В.
Определяем максимальную мощность рассеиваемую на микросхеме:
ас – изменение напряжения первичной сети ас =01.
Для данного режима работы необходимо провести расчет радиатора охлаждения.
В качестве стабилизаторов ± 15В выбираем стабилизаторы К142ЕН8В со следующими характеристиками (рис. 7):
Конденсаторы С1 и С2 выбираем:
С1 – К10 –17а – Н90 – 15мкФ
С2 – К50 – 68 – 470мкФ – 25В.
Рис.7 Схема стабилизатора +15В
Мощность рассеиваемая микросхемой (по питанию +15В):
Для данного режима работы также необходимо провести расчет радиатора охлаждения
Мощность рассеиваемая микросхемой (по питанию -15В):
Микросхема может использоваться без дополнительного радиатора.
2.9.Расчет радиаторов охладителей стабилизаторов напряжения.
Для стабилизатора + 5В необходимо увеличить надежность микросхемыкоторая определяется тепловым режимом.
При этом определяющим параметром является максимально допустимая температура p-n перехода Тп. Для уменьшения температуры перехода используют теплоотводы – радиаторы. Тепловая схема конструкции радиатора с установленной на нем микросхемой приведена на рис. 8
рис. 8. Тепловая схема конструкции радиатора.
Введение коэффициентов неравномерности температурного поля упрощает выбор конструктивных параметров радиаторов так как в этом случае исключается расчет тепловых коэффициентов Fp.c для пластин различных конфигураций и сводится к определению теплового сопротивления между радиатором и окружающей средой R p.c.
Мощность рассеивания Рр=31 Вт.
Максимальная температура окружающей среды Токр=+500С.
Режим охлаждения – естественная конвенкция нормальное атмосферное давление вертикальное расположение радиатора.
Микросхема КР142ЕН5А установлена на радиатор с помощью пасты КПТ-8.
Тип радиатора пластинчатый.
Степень черноты радиатора .
Основные тепловые параметры КР142ЕН5А.
Предельная допустимая температура перехода Тп=1650С.
Максимальная рассеиваемая мощность Рмах=10Вт.
Предельно допустимая температура корпуса Тк=1000С.
Тепловое сопротивление между переходом и корпусом Rп.к.=5кВт.
Тепловое сопротивление корпус – радиатор
ΔТк.р.- разность температуры между корпусом и радиатором (ΔТк.р.=20С).
Задаемся высотой радиатора D=005м.
Определяем коэффициент неравномерности температуры радиатора g=099.
Определяем допустимую среднюю поверхностную температуру радиатора и его перегрев:
Рассчитываем коэффициент теплообмена при естественной конвекции:
А2(Тм) – коэффициент где
Тм – средняя арифметическая температура.
Вычисляем коэффициент теплообмена излучения:
- выбирается из справочника.
Определяем суммарный коэффициент теплообмена:
Площадь теплоотдающей поверхности радиатора:
Задаемся толщиной пластины и вычисляем ширину пластины:
Определим размеры радиатора:
2.10.Расчет компаратора напряжения
В состав разрабатываемого прибора для контроля и управления температурой входит пороговый элемент – компаратор. Он предназначен для сравнения двух сигналов. При их равенстве происходит переключение компаратора с высокого логического уровня на низкий. Это позволяет использовать данный сигнал для управления и контроля за температурой объекта.
Расчет компаратора производится на основании законов Кирхгофа по следующим формулам:
При Uвых=лог. «1»=>Uср1 (70)
При Uвых=лог. «0» =>Uср0(71)
Рис.9 Схема компаратора
Питающие напряжения: Uоп1Uоп2 Uип;
Пороги срабатывания: Uср 0 Uср1;
Уровень лог. «1» по выходу: Uвых;
Резистор подпитки по выходу:
Параметры нагрузки: Rн или iн.
Исходные данные для расчета:
Питающие напряжения Uоп1=15В Uоп2= -15В Uип=15В
Пороги срабатывания Uср1=3В Uср0=29В
Уровень логической «1» по выходу Uвых=5В
Зададимся значением резистора R4=51 кОм
Из стандартного ряда выбираем R3=1 кОм.
Выбираем из стандартного ряда R1=33 Ом.
Из стандартного ряда выбираем R2=51 Ом.
3.Точностной анализ схемы.
Для точностного анализа схемы необходимо рассмотреть входную измерительную цепь и схему преобразования сигнала. Это сам датчик УПТ и АЦП.
Погрешность схемы преобразования (УПТ и АЦП) состоит из погрешности связанной с разбросом значений элементов схемы (технологическая) и погрешностью связанной с влиянием внешних факторов (температуры).
Эти погрешности в разработанном приборе минимизированы с помощью применения элементов имеющих высокую точность и стабильность параметров напряжений.
Точность источника опорного тока входной измерительной цепи (рис.10) определяем пользуясь линейной теорией точности напряжение на датчике:
Рис.11 Схема для точностного анализа
Rt = Rt мах =1214 Ом01%
Погрешность входной цепи будет составлять:
Погрешность усилителя напряжения датчика будет составлять:
Погрешность АЦП составляет ± 1 младшего разряда.
Или в числовом выражении:
Суммарная погрешность схемы будет равна:
Таким образом полученная расчетная погрешность полностью удовлетворяет требованиям ТЗ на разработку.
4.Расчет надежности прибора контроля и управления температурой.
В реальных условиях эксплуатации необходимо знать ресурс каждого элемента прибора. Такие знания необходимы для прогнозирования отказов элементов а значит своевременной проверки прибора. Расчет надежности необходим при проектировании системы для выявления слабых мест и дальнейшего совершенствования ее путем замены наименее надежных элементов более надежными.
Целью данного расчета является определение среднего времени наработки на отказ изделия и возможности обеспечения требуемых значений показателя надежности при выбранном варианте конструкторского технологического решения условий эксплуатации и установленных ограничений на массу и размеры.
В качестве исходных данных для проведения данного расчета использовались:
-техническое задание на разработку изделия;
-конструкторская документация имеющаяся на данном этапе разработки;
-расчетные значения интенсивности отказов составных частей изделия;
-l - характеристики комплектующих изделий.
В расчете принимаются следующие допущения:
-каждый элемент изделия или изделие в целом могут находиться в одном из двух возможных состояний (работоспособном или отказом);
-отказы элементов прибора независимые случайные;
-закон распределения времени работы между отказами - экспоненциальный.
В расчете приняты следующие обозначения:
-К1К2 – поправочный коэффициент учитывающий воздействия соответственно вибрации и ударных нагрузок на неамортизированную аппаратуру;
-К3 – поправочный коэффициент учитывающий влажность и температуру окружающей среды;
-К4 – поправочный коэффициент учитывающий изменение
-КН – коэффициент зависящий от электрической нагрузки элемента;
Расчет ведется по следующим формулам:
Интенсивность отказов резисторов 1ч:
где а1 – поправочный коэффициент для резисторов зависящий от величины нагрузочного коэффициента КН и рабочей температуры Т0С;
Интенсивность отказов конденсаторов 1ч:
где а2 – поправочный коэффициент для конденсаторов зависящий от величины нагрузочного коэффициента КН и рабочей температуры Т0С;
Интенсивность отказов полупроводниковых элементов 1ч:
где а3 – поправочный коэффициент для полупроводниковых приборов зависящий от величины нагрузочного коэффициента КН и рабочей температуры Т0С;
Интенсивность отказов интегральных микросхем 1ч:
где Ксл - коэффициент сложности зависящий от числа элементов в интегральной схеме;
Интенсивность отказов разъемов 1ч:
где Ккс- коэффициент зависящий от количества сочленении;
Ккк- коэффициент зависящий от количества задействованных контактов.
Интенсивность отказов соединений (паек) 1ч:
где n – количество паек в изделии;
Интенсивность отказов рассчитываемого прибора:
Среднее время безотказной работы прибора определяется по формуле:
Результаты расчетов надежности по прибору активного контроля температуры сведем в таблицу 3.
Транзистор М2ТКИ-10-12
Транзисторы КП707708
Определим среднее время безотказной работы
Таким образом расчет показал что прибор контроля температуры удовлетворяет требованиям технического задания по надежности.

Стенд контроля.doc

Министерство образования и науки РФ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А.Дегтярева»
Студента Давыдова Германа Вениаминовича
Тема дипломного проекта:
« Стенд контроля элементов теплосиловых систем »
Актуальность и практическая целесообразность данной темы связана
с контролем работоспособности узлов и агрегатов космической техники которые являются изделиями одноразового использования и не могут быть проверены в условиях реальной эксплуатации.
На рецензию представлены следующие материалы:
Расчетно-пояснительная записка на 96 листах А4 машинописного
текста с приложениями.
Графический материал формата А1 на 13 листах
Расчетно-пояснительная запискасостоит из следующих разделов:
Патентные исследования
Конструкторская часть
Технологическая часть
В вышеперечисленных разделах рассмотрены и исследованы следующие вопросы:
В ходе проектирования проведен патентный поиск в результате которого подтверждено соответствие современному уровню разработанного прибора контроля и управления температурой и электродного нагревателя стенда контроля элементов теплосиловых систем. Разработаны: функциональная схема стенда принципиальная пневмогидравлическая и электрическая схемы на основе которых был проведен выбор конструктивных элементов с характеристиками соответствующими требованиям технического задания. Соответствие конструктивных элементов техническим требованиям технического задания подтверждено расчетами.
Используя Российский и зарубежный опыт отработана конструкция узлов сборочных единиц и конструкция стенда в целом.
На высоком инженерном уровне выполнены проектно-конструкторские
расчеты теплообменника электродного нагревателя узлов и блоков
прибора контроля и управления температурой.
Стен отличается новизной и оригинальностью технических решений. В связи с расширением диапазона и увеличением точности контроля температуры появилось возможность использовать стенд для испытаний теплообменных аппаратов наземного применения (тепловозы узлы газового оборудования и другие теплосиловые элементы).
В технологической части дипломного проекта представлена технология
поверки прибора контроля и управления температурой и технология сборки
электродного нагревателя.
Расчеты проведенные в экономической части показали экономическую
целесообразность разработки стенда в соответствии с современной ситуацией на Российском рынке.
Вопросы охраны труда и гражданской обороны выполнены на должном уровне .
Графическая часть дипломного проекта выполнена технически грамотно с использованием компьютерной графики в полном соответствии с заданием на дипломный проект и требованиями ЕСКД .Графическая часть дает
полное представление о компановке стенда конфигурации основных его узлов.
Качество оформления расчетно-пояснительной записки и
К недостаткам дипломного проекта можно отнести следующее:
Некоторые ошибки оформления пояснительной записки (устранены по замечаниям рецензента) .
В разделе охраны труда отсутствует инструкция по технике безопасности
работы со стендом который является технически опасным и уникальным оборудованием.
Однако отмеченные недостатки не снижают полноты и целостности
В целом дипломный проект выполнен на высоком инженерном уровне посвящен актуальной теме отличается новизной технических решений
соответствует требованиям технического задания может быть представлен к защите и заслуживает оценки « отлично » а
Давыдов Герман Вениаминович заслуживает присвоение квалификации инженера.
Фамилияимя и отчество рецензента: Белов Сергей Александрович
Занимаемая должность: Ведущий конструктор

Д О К Л А Д Стенд.doc

Добрый день уважаемая комиссия.
Студент Давыдов к докладу готов.
Разрешите представить Вашему вниманию дипломный проект на тему
« Стенд контроля элементов теплосиловых систем».
Системы осуществляющие выдачу теплоносителей со стабилизированным давлением и температурой получили название теплосиловых систем стабилизации температуры и давления (ТСС).
Примером места применения таких систем может служить испытательная станция или монтажно-испытательный корпус космических объектов при которых требуется подача к рабочему месту теплоносителя с регулируемой температурой и стабилизированным давлением.
Актуальность и практическая целесообразность данной темы продиктована темчто в современных экономических условиях проведение натурных испытаний крайне ограничено в виду высокой стоимости космических летательных аппаратов и их одноразового использования.
Испытания систем регулирования температуры и давления осуществляются с помощью стенда который имитирует подачу к системе теплоносителей с регулируемой температурой и стабилизированным давлением и который в свою очередь является такой же теплосиловой системой (ТСС).Из-за уникальности и большой стоимости такого оборудования существует целесообразность коммерческого использования данного стенда для испытаний теплосиловых систем с близкими параметрами.
Находит применение в специализированных организациях НПО им.Хруничева г.Москва в КБ «Арматура» филиал НПО им.Хруничева г.Ковров.
Основной целью в дипломном проекте является задача расширения диапазона контроля и регулирования температуры для стенда.
Для этого разрабатывались элементы системы контроля и регулирования температуры стенда: 1.прибор контроля и регулирования
)Исполнительные элементы регулирования температуры:
1).теплообменный аппарат создания низких температур.
2) электродный нагреватель для создания положительных температур.
)Для прибора проведены конструкторские расчеты
и проведено проектирование конструктивных элементов.
В технологической части представлена технология контроля и поверки
прибора.Схема поверки представлена на чертеже.
) Для теплообменника произведены конструкторские расчеты
представленные в пояснительной записке .
) Для электродного нагревателя проведены конструкторские расчеты и
разработан общий вид электродного нагревателя. В технологической
части произведена оценка технологичности конструкции электродного
нагревателя и представлена схема сборки в виде графической схемы.
Исходя из полученных расчетных данных произведен выбор остальных
компонентов стенда: фильтра расходомера манометра насосный агрегата пять вентилей два предохранительных клапана один электропневмоклапан (ЭПК) датчик перепада давления датчик давления четыре датчика температуры изменена конструкция блока управления.
Основной конструктивные компонеты стенда представлены на ЛИСТ 1 на Функциональной схема стенда и Схеме гидравлической принципиальной стенда
Общий вид стенда представлен на ЛИСТе 2
Несущим элементом стенда является каркас сваренный из углового и листового проката. На лицевой стороне каркаса винтами крепятся панели на которые выведены рукоятки вентилей манометрическая панель защитная панель панель пульта управления. На панель пульта управления выведены: выключатель пускатели приборы контроля амперметр приборы контроля разъемы для подключения к источникам питания и световая сигнализация о подведенном давлении напряжении и состоянии стенда. Программный блок осуществляет в автоматическом режиме включение электропневмоарматуры и имеет определенный набор программ обеспечивающих различные режимы включения-выключения электропневмоклапана и нагревателя. На боковых и задней сторонах каркаса винтами крепятся защитные панели.
На боковых сторонах каркаса выведены один входной штуцер наддува один входной штуцер для подачи жидкого азота и один выходной штуцер для дренажа азота.
На задней стороне каркаса выведены штуцер на вход испытуемого изделию и штуцер с выхода испытуемого изделия.
Внутри установки расположены бак объемом 10 л который представляет собой теплообменник (в нем охлаждается теплоноситель) а также электродный нагреватель (в нем нагревается теплоноситель)
Общий вид Электродного нагревателя представлен на ЛИСТе 3 Нагреватель состоит из теплообменника нагревательной камеры сообщенной с компенсационной емкостью с помощью трубы. Нагревательная камера снабжена фазными электродами и заполнена токопроводящей кремнийорганической жидкостью до указателя уровня выполненного в виде патрубка с крышкой. Патрубок расположен на таком уровне чтобы газовый объем нагревательной камеры был больше прироста объема жидкости образующегося при ее замерзании что предохраняет корпус нагревателя от разрушения. Нагревательная камера соединена в верхней части с компенсационной емкостью трубопроводом с дюзой. Компенсационная емкость соединена с атмосферой через конденсатор. Конденсатор предназначен для предотвращения испарения жидкости в атмосферу в процессе работы. В средней части нагревателя на фланце установлены токовводы с прокладками закрепленные гайками. Между фланцами установлено кольцо. На стержне токоввода установлен фазный электрод.
На дне компенсационной емкости установлен диск с отверстием в центре имеющий возможность свободно перемещаться по вертикали.
Снаружи нагревательная камера закрыта теплоизоляцией и кожухом. Сверху нагреватель закрыт кожухом. Для слива жидкости из нагревательной камеры имеется патрубок.
Алгоритм работы стенда представлен на ЛИСТе 4 (В этом месте доклада используетя и ЛИСТ1)
Сначала к установке подсоединяют испытуемую систему через штуцера(Ш1 – Ш2).
Затем открываются вентили (ВН1 – ВН2) и теплоноситель под действием вдуваемого в бак воздуха заполняет магистраль. После заполнения магистрали включается насос (Н1) начинающий перекачивать теплоноситель к испытуемой системе под определенным давлением. Одновременно с насосом включается электродный нагреватель(АТГ) или или к теплообменнику (АТО) подается жидкий азот через штуцер Ш5. Нагреватель повышает температуру теплоносителя до требуемой температуры а жидкий азот охлаждает теплоноситель в теплообменнике. Нагретый или охлажденный теплоноситель проходит через фильтр тонкой очистки (Ф1) и поступает к расходомеру (РМ1) который измеряет его расход в трубопроводе. Расход теплоносителя можно регулировать вентилем ВН2.
Перед входом в испытуемое изделие ведется контроль температуры и давления теплоносителя при помощи датчика температуры (ДТ1) и датчика давления (РД1).
На выходе с испытуемого изделия измеряется выходная температура при помощи датчика температуры (ДТ2). Расход жидкого азота контролируется вентилем ВН3.
При отклонении входных температур на заданный диапазон (30С) сигналы с датчиков температур подаются в блок управления на регулятор и контроль температур вследствие чего отключается нагреватель или прекращается подача жидкого азота к теплообменнику так как закрывается электропневмоклапан (ЭК).
Схема структурная прибора контроля температуры теплоносителя представлена
Основными компонентами схемы являются:1. Термодатчики; 2)Стабилизаторы напряжения
).Генератор тока; ;4).Усилители; 5)Микроконтроллер; 6)Аналого-цифровые преобразователи; 6)Аккумуляторная батарея ; 7)Компаратор; 8)Драйверы; 9)Выпрямители;
)Электромагнитное реле.
Прибор построен по двухблочной схеме: общая электрическая схема преобразования и схема электрическая управления.
На ЛИСТе 6 представлена Общая схема преобразования. Схема электрическая принципиальная прибора контроля температуры теплоносителя
Сигнал с выхода термодатчика (термопары) поступает на контакты 1 и 9 разъема Х1. Термодатчик запитывается от источника стабильного тока выполненного на резисторе R1 и интегральном стабилизаторе D1. Далее сигнал напряжения пропорциональный измеряемой температуре поступает на вход апериодического Т – фильтра выполненном на элементах R6 – C8 – R9 и R7 – C9 – R10.
С выхода данного фильтра сигнал поступает на операционный усилитель D4 использующим дифференциальное включение. Это включение позволяет устранить влияние наводок на измерительную цепь. С выхода D4 сигнал приходит на вход компаратора напряжения D5 который реализует функцию сравнения двух сигналов а именно- опорного напряжения (это напряжение будет прямо пропорционально требуемой температуре объекта регулирования) и реального напряжения т.е. температуры объекта. При их разнице на выводе «К» появляется сигнал с логическим уровнем «0». Напряжение установки поддержания требуемой температуры задается и регулируется переменным резистором R13.
Одновременно сигнал пропорциональный измеренной температуре поступает на вход «» АЦП D6 построенной по принципу двойного интегрирования с автокорректировкой «нуля» и автоматическим определением полярности входного сигнала. Сигнал несущий информацию о температуре выбранного объекта представлен на выходе АЦП в виде удобном для отображения жидкокристаллическим индикатором.
Логикой включения сегментов индикатора Н2-Н4 управляют элементы D10.1-D10.3.
На микросхеме D11 собран усилитель ошибки отработки температуры а затем этот сигнал поступает на вход схемы управления. в схеме прибора использован трансформатор напряжения Т1 позволяющий получить на выходе напряжение ~11В. Это напряжение выпрямляется диодным мостом V2-V4 и сглаживается конденсатором С3. Выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на преобразователь напряжения с «мягкой» коммутацией силовых транзисторов т.е. открытие любого из ключей происходит только после закрытия другого. Конденсатор С1 С2 и дроссель L1 служат для уменьшения пульсации входного напряжения конденсатор С4 задает частоту работы автогенератора (от 80 до 200 кГц) резистор R4 необходим для поддержания стабилизированного напряжения во вторичных обмотках трансформатора Т2. Резисторы R17 и R2 выполняют симметрирующую функцию- задают скважность импульсов равную 05.Переменные напряжения с вторичных обмоток трансформатора Т2 поступают на выпрямительные столбы собранные на диодах V12- V23. Для сглаживания низкочастотных пульсаций служат конденсаторы С27-С29 высокочастотных помех - С30- С32. Выпрямленные напряжения поступают на соответствующие стабилизаторы D7- D9. далее стабилизированные напряжения запитывают непосредственно элементы схемы. При пропадании сетевого напряжения в схему введен диод V1 открывающийся при пропадании напряжения сети и дающий возможность автономной работы от аккумулятора.
На ЛИСТе представлена 7 Схема управления. Схема электрическая принципиальная прибора контроля температуры теплоносителя
Ошибка напряжения контура измерения температуры поступает через резисторы R2 и R3на вход операционного усилителя D2 использующее дифференциальное включение для защиты от синфазных помех.
С выхода буфера сигнал поступает на вход ПЛИС D3 (программируемая логическая интегральная схема) служащая для формирования сигналов управления драйверами А1-А3. На элементах микросхемы D1 резисторе R1 и кварцевом резонаторе BQ1 собран генератор стабильной частоты для корректной работы ПЛИС.
А1-А3 – драйверы служащие для управления и защиты IGBT- транзисторов (биполярные с изолированным затвором) V1-V3. На элементах Т1 V9 V10 V13 V14 собран мостовой выпрямитель; элементы R9 V3 R14 являются параметрическим стабилизатором для запитки контроллера D1 и оптрона D2. Резисторы R17 и R19 необходимы для ускоренного рассасывания неосновных носителей заряда транзистора V1 что в конечном итоге ведет к повышению быстродействия работы.
С эмиттеров транзисторов V1.1- V3.1 напряжение поступает непосредственно на исполнительный элемент .
На ЛИСТе 8 представлена Схема соединений прибора контроля температуры теплоносителя Определена электрическая связь прибора контроля и регулирования температуры с элементами стенда.
На ЛИСТе 9 представлен Блок электроэлементов прибора контроля температуры теплоносителя. Монтажный чертеж.
В пояснительной записе проведен конструкторский расчет параметров и проведен выбор электронэлементов прибора. На основании данных расчетов проведена компоновка элементов на плате.
ЛИСТ 10 Чертеж платы монтажной блока преобразования напряжения
прибора контроля температуры теплоносителя
В пояснительной записе проведен конструкторский расчет параметров и проведен выбор электронэлементов прибора. На основании данных расчетов разработн чертеж платы монтажной блока преобразования напряжения
ЛИСТ 11 Схема поверки прибора контроля температуры теплоносителя
Представлена схема поверки прибора контроля и регулирования температуры
на основании технологии изложенной в технологической части дипломного проекта.
ЛИСТ 12 Схема технологического процесса сборки электродного нагревателя
В экономическом разделе проведен расчет себестоимости и цены стенда.
Результаты расчетов представлены на ЛИСТе 13 .
Кроме того в пояснительной записке представлен раздел Охраны труда и Гражданской обороны.
Доклад закончен. Спасибо за внимание.

БИБЛИОГРАФИЯ.doc

Арзуманов Ю. Л. Петров Р. А. Халатов Е. М. и др. Пневмосистемы стартовых комплексов. Расчет и проектирование.: Учебное пособие. – Ковров: КГТА 2000. – 309 с.
Арзуманов Ю. Л. Петров Р. А. Халатов Е. М. и др. Пневмосистемы стар-
товых комплексов. Конструкции и характеристики.: Учебное пособие. – Ков
ров: КГТА 1999. – 168 с.
Арзуманов Ю. Л. Петров Р. А. Халатов Е. М. Системы газоснабжения и
устройства пневмоавтоматики ракетно-космических комплексов. – М: Ма -
шиностроение 1997. – 464 с.
Бессекерский В. А. Попов Е. П. Теория систем автоматического регулиро-
вания. -М: Наука 1975. 992 с.
Благов Э.Е. Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и
АЭС. – М: Энергопроматомиздат 1990.-310с.
Благов Э.Е. Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура в энерге -
тике. – М.: Энергия 1974.-220с.
Боборынин А.В. Липовецкий Г.П. и др. Источники питания радиоэлек-
тронной аппаратуры. Спровочник. Под редакцией Г.С. Найвельта М: Радио
и свзязь 1985г.-247с.
Козлов Б.А. Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппарату-
рырадиоэлектроники и автоматики М Сов. Радио 1975.-372с.
Космонавтика. Энциклопедия Под ред. В. П. Глушко. М: Сов. Энциклопе
Левин Б.Р. Теория надежности радиотехнических систем М Сов. Радио
Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. М: Наука. 1970. -
Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования:
Справочное пособие А.С.Клюев А.Т.Лебедев С.А.Клюев А.Г.Товарнов; Под
ред. А.С.Клюева. -2-е изд.перераб. и доп. – М: Энергопроматомиздат 1989.-
Надежность и эффективность в технике. Справочник. – М.: Машино
строение1990г.-520с.
Ненашев А.П. Конструирование РЭС: Учебник для радиотехнических
спец. вузов. М.: Высшая школа 1990.- 432 с.
Основы теплопередачи Крейт Ф. Блэк У. – М: Мир 1983. – 512 с.
Перроте А.И. Сторчак М.А. Вопросы надежности РЭА М: Сов. Радио
Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Варгафтик
Н.Б. – Издательство физикоматематической литературы – М. 1963 г. – 716 с.
Справочник инженера по контрольно измерительным приборам и автомати
кепод. ред. А.В.КалиниченкоМ.:Инфра-Инженерия2008-576с.
Справочник по полупроводниковым диодам транзисторам и интегральным
схемам Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергия 1979. – 831 с
Справочник техника-конструктора Я.А. Самохвалов М.Я. Левицкий В.Д.
и др. 3-е изд. перераб. и доп. - К.: Техника1997- 592 с.
Широков А.М. Надежность радиоэлектронных устройств М Высшая шко-
Яншин А.А. Теоретические основы конструирования технологии и надеж-
ности ЭВА: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь 1983.- 312с.
Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. М: Наука.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.doc

Резонатор РГ-05-14ЕТ-8000К-МА-В ШЖ0.338.065 ТУ
К10-17в–М1500-001мкФ±5% ОЖ0.460.107ТУ
К10-17в–М47-120пФ±5% ОЖ0.460.107ТУ
К50-68–450В-220мкФ±5% АЖЯР. 673541.005 ТУ
К78-2-1000В-01мкф±5%-В ОЖО.461.160ТУ
К10-17в–Н90-047мкФ ОЖ0.460.107ТУ
К50-68-25В-100 мкФ±20%-В АЖЯР. 673541.005 ТУ
К10-17в- Н90-15 мкФ ОЖ0.460.107 ТУ
P1-12-025-33 кОм±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002ТУ
С2-29В–0062 –10 кОм±05%-10-А
P1-12-025-27 кОм±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002ТУ
Микросхема 533АГ3 бК0.347.141 ТУ4502
Микросхема 140УД20АВК АЕЯР.431130.171-14 ТУ
Микросхема XC95108-10PC84I
Блок Б19 К-2-2 кОм±5% ОЖ0.207.018 ТУ
Транзистор М2ТКИ-10-12
Вилка СНП268-25ВП21-1-В БСАР.430420.014 ТУ
Розетка СНП268-15РП21-1-В БСАР.430420.014 ТУ
К10-17в- Н90-047 мкФ ОЖ0.460.107 ТУ
К10-17в- M1500-1000 пФ±5% ОЖ0.460.107 ТУ
К50-68-40 В-22 мкФ±20%-В АЖЯР. 673541.005 ТУ
Микросхема HCPL 316J
Микросхема HCNW 4506
Трансформатор ТИМ-24
Диод КД803АС9 аА0.339.471 ТУ
Стабилитрон КС518А1 СМЗ.362.823 ТУ
Диод КД257Д АДБК.432121.034 ТУ
P1-12-025-2 кОм±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025- 51 кОм±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025-10 Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025-15к Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025-20 Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025-100 Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-05-750 Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
P1-12-025-10 кОм±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.doc

К50-68-25В-100мкФ АЖЯР. 673541.005 ТУ
К10-17в-Н90-15 мкФ ОЖ0.460.107 ТУ
К10-17в- M1500-120 пФ±5% ОЖ0.460.107 ТУ
К10-17в- M1500-0039 мкФ±5% ОЖ0.460.107 ТУ
К10-17в- M1500-56 пФ±5% ОЖ0.460.107 ТУ
К142ЕН5А бК0.347098 ТУ3
К564ТЛ1В бК0.347.064 ТУ31
К564ЛН2В бК0.347.064 ТУ202
0УД20АВК АЕЯР.431130.171-14 ТУ
1СА301 бК0.347.015 ТУ202
К572ПВ5 АЕЯР.431130.175-24 ТУ
КР142ЕН8В бК0.347098 ТУ3
КР142ЕН5А бК0.347098 ТУ3
К544УД2А бК0.347.040 ТУ
Вставка плавкая ВП1-1В 50 А 250 В ОЮ0.480.003 ТУ-Р
Индикатор жидкокристаллический ИЖЦ5-48
Дроссель высокочастотный ДМ–01–500B±5%
С2-29В–05 –240 Ом±05%-10-А
P1-12-025-10 Ом±5%-М-А-"А
P1-12-025-15к Ом±5%-М-А-"А
P1-12-025-22к Ом±5%-М-А-"А
P1-12-025-10 Ом±2%-М-А-"А
C2-29в-0062-10 кОм±005%-В
P1-12-025-15к Ом±5%-М-А-"А" ШКАБ.434110.002 ТУ
С2-29В–0062 –20 кОм±05%-10-А
С2-29В–0062 –15 кОм±05%-10-А
С2-29В–0062 –10 кОм±05%-10-А
С2-29В–0062 –115 кОм±05%-10-А
С2-29В–0062 –499 кОм±05%-10-А
Трансформатор питания сетевой
Трансформатор питания импульсный
Розетка 2РТТ18БЭ18В1В
Розетка 2РТТ22БЭ10В1В
Розетка СНП268-15РП31-1-3-В БСАР.430420.014ТУ

001.ПАТЕНТЫ.doc

Патентные исследования.
о патентных исследованиях по дипломному проекту
«Стенд контроля элементов теплосиловых систем»
Задача патентных исследований – исследование технического уровня .
Цель поиска информации: Способы устройства и элементы устройств для
контроля и обеспечения испытаний теплосиловых систем
Задание на проведение патентного поиска
Студент Давыдов Г.В.
Задание выдано:25 февраля 2013г.
Название предмета поиска подлежащего патентной проработке:
Испытательное оборудование и измерительная аппаратура при испытании
Страны и глубина поиска: РФ Великобритания Франция
Германия СШАЯпония с 2013 по 2003 г.
Подпись руководителя проекта Кабаева О.Н.
Подпись консультанта Тараскина Н.Н.
Подпись студента Давыдов Г.В.
Результаты проведения патентного поиска
1.По источникам патентной информации
Классификационные индексы МПК по которым проводился поиск
Название аналогов (изобретения модели).Библиографические данные достаточные для их нахождения
Способ испытаний теплообменника и устройство для его осуществления
Заявка №1093071 2006 г.
Способ тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменных аппаратов и стенд для его осуществления. Заявка № 1074193 2006 г.
Способ тепловых испытаний теплообменников
Заявка № 1556248 2006 г.
Способ нагружения полых изделий при испытаниях их на прочность и герметичность. Заявка № 1628680 2006 г.
Электродный нагреватель
Патент № 2238481 2004 г.
Аналогов не обнаружено
Устройство для электроподогрева воды. Патент № 2422114
рефераты заявок на изобретения на английском языке
Рециркулирующее нагревательное устройство. Пат. 3467179. 2003 г.
2.Поиск по источникам научно-технической информации
2.1. Прокопенко Ю.Д. Роженцев В.С. Прокопенко И.Ю. Стендовое оборудование для испытаний элементов ракетно-космической техники Тезисы Всероссийской научно-технической конференции «Измерения и испытания в ракетно-космической промышленности» Москва-2009- С.64-67.
2.2. Арзуманов Ю.Л. Халатов Е.М.Тусюк С.К. Методология оценки технического состояния изделий пневмоарматурыГидропневмоавтоматика и гидропривод -2010:Сб. научных трудов.-Ковров:ГОУ ВПО «КГТА им.В.А.Дегтярева»-2010 –С.3-10.
2.3. Мельников И. В. Роль испытаний в оптимизации процесса проектирования изделий ракетно-космической техники Молодой ученый.- 2011. - №2. Т.1.- С. 38-41.
Сравнительный анализ
Известен «Способ испытаний теплообменника и устройство для его осуществления» (заявка № 1093071) путем обдува его теплообменной поверхности теплоносителем в замкнутом объеме.С целью повышения точности при испытании теплообменника с влагоотводящей поверхностью и влагосборником внутри объема дополнительно испаряют заданное количество контрольной жидкости затем осуществляют ее конденсацию с последующим отводом образовавшегося конденсата отдельно от теплообменной поверхности и влагосборника и сравнивают эти количества между собой и с количеством испарившейся контрольной жидкости причем отвод конденсата от влагосборника осуществляют периодически при его заполнении на 70-75%.
Достоинство данного способа- простота и надежность его реализации.
Недостаток :невозможность полностью удалить выпадающий конденсатчто приводит к его последующему замерзанию при испытаниях отрицательными температурами.
Известен «Способ тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменных аппаратов и стенд для его осуществления»(заявка № 1074193) путем поддержания температуры рабочих жидкостей с помощью рекуперативных теплообменников включенных в рабочие и вспомогательные контуры при доводке температуры вспомогательных жидкостей до величины обеспечивающей заданную температуру рабочих жидкостей и поддержания их расхода во всех контурах на требуемом уровне.С целью сокращения времени испытаний повышения точности замеров температур и снижения энергозатрат предварительно вспомогательные контуры переключают на замкнутую циркуляцию вне рекуперативных теплообменников а доводку температуры вспомогательных жидкостей осуществляют в период этой замкнутой циркуляции затем включают рекуперативные теплообменники во вспомогательные и рабочие контуры и устанавливают в рабочих контурах расходы жидкостей превышающие требуемый уровень а после достижения заданных температур рабочих жидкостей выводят их расходы на указанный уровень.
Достоинство данного способа- простота и надежность егореализации.
Недостаток : способ используется только для испытаний и контроля жидкостным теплосиловых систем и не может быть использован для пневмоавтоматических и гидро-пневматических систем.
Известен «Способ нагружения полых изделий при испытаниях их на прочность и герметичность» (заявка № 1628680 ) заключающийся в заполнении их жидкостью с сохранением воздушного пространства герметизации полости и нагрева изделия.С целью повышения точности нагружения многополостных изделий объем Voi воздушного пространства каждой полости определяют из соотношения
где PиспV tисп - температура нагрева;to - температура окружающей среды;
Po - давление окружающей среды.
Достоинство : улучшение контроля точности нагружения .Недостаток: усложнение системы контроля регулирования за счет необходимости контроля параметра объемного расширенияобъемов полостей нагружения.
В информационном материале [2.2.1] рассмотрен гидравлический стенд для испытания полых сосудов (например :корпуса ракеты). Данное устройство не может быть использовано для испытания систем терморегулирования космических аппаратов. Но отдельные унифицированные компоненты могут быть использованы в стенде контроля и испытания теплосиловых систем.
В информационном материале [2.2.2] рассмотрена общая методология оценки технического состояния изделий пневмоарматуры ракетно-космической техники.
В информационный материале [2.2.3] проводится анализ специфики испытаний на различных уровнях разработки ракетно-космической техники. Информационные материалы [2.2.2] и [2.2.3] являются взаимодополняющими.
Испытания на уровне элементов теплосиловых систем обеспечивают оценку влияния факторов внешних условий. Установления допустимых пределов физических параметров оценку среднего значения дисперсии параметров и ошибки испытательных экспериментов.
Основным преимуществом испытаний на низших уровнях иерархии т.е. в составе элементов является простота обнаружения дефекта обусловленная возможностью использования различных методов активного эксперимента т.е. использования специальных пробных воздействий позволяющих наиболее быстро и точно получать оценки интересующих характеристик. Кроме того появляется возможность более глубокой проверки элемента не только на действие отдельных факторов но также при определенной последовательности и взаимодействии за счет использования полного факторного эксперимента и его дробных реплик. Это является важным обстоятельством для гарантии качества функционирования и надежности. Испытательное оборудование и измерительная аппаратура при испытаниях на низших уровнях обычно наиболее простые и дешевые. Однако для гарантии качества и надежности ракетно-космической техники испытаний в составе элементов недостаточно так как при этих испытаниях не представляется возможным оценить взаимодействие и влияние отдельных элементов на качество функционирования всей системы в целом. Достоинства : возможность оценки уровня сборки на которую влияют элементы возможность испытаний с независимым вводом данных что снимает проблему взаимовлияния удобство оценки динамических характеристик. Недостатки : невозможность оценки некоторых параметров влияющих на совместную работу блоков трудности оценки значимости некатастрофических отказов.
Из всех выявленных технических решений лучшим является «Способ тепловых испытаний теплообменников» (заявка № 1556248) например системы охлаждения аппаратуры путем циркуляции теплоносителя и хладагента с заданными входными температурами и расходами по соответствующим контурам замера температуры и расхода теплоносителя с последующим определением параметров теплообменника отличающийся тем что с целью повышения точности и сокращения времени при испытании теплообменников многоконтурной системы охлаждения предварительно в контуры подают теплоносители с входными температурами на 2-4°С превышающими максимально допустимые их значения при эксплуатации затем включают контур хладагента сохраняя при этом входные температуры теплоносителей на том же уровне а перед определением параметров теплообменника осуществляют нагрев теплоносителей в контурах последовательно по ходу хладагента при этом поддерживают разность входных и выходных температур в каждом контуре в соответствии с выражением : tвх - tвых = NG·С р
где tвх - входная температура теплоносителя в контуре;tвых - выходная температура теплоносителя в контуре;G - расход теплоносителя в контуре;С р - теплоемкость теплоносителя;N - тепловая мощность контура.
В качестве нагревательного элемента при реализации данного способа возможно
применение «Электродного нагревателя» (патент №2238481)который содержит нагревательную камеру с теплообменником и фазными электродами заполненную токопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов сообщенную с компенсационной емкостью в нижней части патрубком а в верхней части патрубком с калиброванной шайбой. В нижней части нагревательной камеры установлены нагревательный элемент и температурное реле причем нагревательный элемент расположен внутри патрубка соединяющего нагревательную камеру с компенсационной емкостью.
В дипломном проекте разрабатывается способ тепловых испытаний теплообменников в виде стенда с системой контроля и регулирования температуры электродного нагревателя и подбора других компонентов стенда.

ПНЕВМОАВТОМАТИКА РКС.doc

редукторы и закрываются остальные вентили.
На рис. 6.5 показана часть стенда предназначенная для
заправки и слива компонента в технологическую емкость на которой
устанавливается испытуемый клапан. Схема всего стенда включа-
Рис. 6.5. Принципиальная схема
части испытательного стенда
предназначенной для заправки и слива
компонентов ракетных топлив:
—термопара; 2 3 8—вентили; 4 7—ЭПК;
—ДПК; 6—дроссельный клапан;
—теплообменник; 10—датчик уровня; —змеевик;
—емкость с компонентом
ет в себя оборудование для заправки и слива компонентов лневмо-
щит систему охлаждения высококипящих компонентов нейтрали-
зационные сооружения сливные и раздаточные емкости.
Опыт эксплуатации стендового оборудования для заправки
компонентами топлива испытуемых клапанов и слива показал что
для уменьшения заражения прилегающей территории дренажными
газами обладающими высокой токсичностью как например
азотный тетроксид необходимо охлаждать компоненты.
На пневмощите стенда смонтированы органы управления
наддувом и дренажом заправочных технологических сливных и
транспортных емкостей при заправке и сливе. Аналогично электрощит
предназначен для управления отсечными и дренажно-предохрани-
тельными электроклапанами стенда. Описываемая часть стенда
обеспечивает заполнение компонентом раздаточной емкости 12 от
передвижного заправщика подачу компонента в технологическую
емкость слив отработанного компонента из технологической
емкости в сливную (на рис. 6.5 не показана) а из нее в передвижной
Для заполнения раздаточной емкости 12 вентиль 2
подсоединяется к штуцеру емкости заправщика выходной вентиль которого
соединяется затем гибким шлангом с вентилем 2. После этого от-
Б90 Пневмоавтоматика ракетно-космических системПод
ред. академика АН УССР В. С. Будника. — М.: 1979г.
Мельников И. В. Роль испытаний в оптимизации процесса проектирования изделий ракетно-космической техники [Текст] И. В. Мельников Молодой ученый. — 2011. — №2. Т.1. — С. 38-41.
Процесс проектирования изделий ракетно-космической техники (РКТ) представляет собой сложный итеративный процесс состоящий из ряда последовательных этапов. На каждом этапе проектирования одновременно с теоретическими расчётами проводятся разнообразные экспериментальные исследования и испытания. Все эти испытания несмотря на свой разнородный характер неразрывно связаны с процессом проектирования так как направлены на достижение единой цели заключающейся в улучшении характеристик проектируемого изделия.
При разработке систем ракетной техники процесс проектирования состоит обычно из следующих основных взаимосвязанных между собой пяти этапов (рис.1): этапа тактико-технических требований этапа эскизного проектирования этапа технического проектирования этапа разработки опытных образцов и этапа разработки серийных изделий. Рассмотрим и проанализируем основные закономерности свойственные процессу проектирования а также роль испытаний в оптимизации параметров изделий ракетно-космической техники.
На этапе разработки тактико-технических требований проводится экономическое обоснование целесообразности разрабатываемых изделий РКТ или их отдельных систем определение основных тактико-технических требований габаритных и массовых характеристик проектируемых систем. Определяются также частные критерии эффективности систем. Обычно эти критерии имеют вид рабочих характеристик: это устойчивость точность вероятность попадания и т. п.
На этапе эскизного проектирования исходя из сформулированных общих требований к системам определяются их структура технические характеристики комплектующих элементов и производится компоновка систем. Синтез систем на этом этапе начинается в условиях большой неопределенности и проводится на основе упрощенной идеализированной математической модели построенной на основании опыта накопленного при проектировании аналогичных систем и эрудиции специалистов участвующих в проектировании. Большое значение на начальных стадиях этого этапа имеют приближенные аналитические методы позволяющие анализировать влияние основных параметров систем на поведение изделия РКТ в целом не прибегая каждый раз к решению всей совокупности уравнений определяющих изделие РКТ.
Определенные аналитическим путем основные параметры систем являются существенно приближенными и требуют своего дальнейшего уточнения.
Первое уточнение значений параметров систем проводится путем испытаний математическим моделированием на аналоговых моделях и цифровых вычислительных машинах при возможно более полном учете реальных характеристик изделий РКТ. Однако математическая модель используемая для моделирования также является упрощенной так как может учесть лишь априорно известные связи действующие в изделии РКТ.
Учесть связи обусловленные реальными характеристиками комплектующих элементов и действующими на изделие РКТ возмущениями естественно такая модель не может так как реальные элементы еще не изготовлены а испытания по определению реальных возмущений не проведены.
На этапе технического проектирования по требованиям эскизного проекта производится разработка технической документации необходимой для изготовления экспериментальных образцов элементов систем и макета систем для проведения лабораторных и стендовых испытаний. Целью испытаний является определение реальных характеристик элементов систем и всего изделия в целом в имитируемых условиях эксплуатации. По результатам испытаний проводится уточнение математической модели изделия и его повторное математическое или полунатурное моделирование. Однако вследствие того что при лабораторных и стендовых испытаниях воспроизвести полностью условия реальной эксплуатации не представляется возможным параметры систем определенные на этом этапе также являются приближенными.
На этапе разработки опытных образцов по скорректированной технической документации производится изготовление опытной партии изделий для проведения летных испытаний. Целью испытаний является проверка правильности функционирования систем в реальных условиях эксплуатации. По результатам испытаний проводится корректировка параметров систем и уточнение технической документации для изготовления серийных образцов.
На этапе разработки серийных образцов изготовляется партия серийных образцов и проводятся их летные испытания. Целью испытаний является определение соответствия характеристик серийно изготовленных образцов заданным требованиям и необходимая корректировка параметров обусловленная технологией серийного производства. В результате производится окончательная корректировка технической документации и принимается решение о возможности постановки образца на серийное производство.
Таким образом испытания не являются каким-то изолированным процессом а неразрывно связаны с процессом проектирования и представляют одну из неотъемлемых и важнейших его фаз. При этом по мере повышения требований к тактическим характеристикам ракетно-космической техники роль испытаний в процессе проектирования становится все более значительной. Известно что при разработке современных ракет-носителей примерно до 40% всех возникающих в процессе проектирования проблем решается при помощи испытаний. Это приводит к тому что стоимость испытаний по отношению ко всем затратам на проектирование и изготовление систем неуклонно возрастает.
Приведенные данные наглядно свидетельствуют о том что основным фактором определяющим стоимость и что самое главное сроки разработки проектируемых изделий РКТ являются испытания. Поэтому задача сокращения сроков разработки и стоимости проектируемых изделий РКТ в основном сводится к задаче оптимального планирования испытаний т. е. к задаче определения оптимального объема содержания и последовательности испытаний.
Так как системы ракетно-космической техники в процессе проектирования и разработки проходят всю гамму возможных испытаний от простейших контрольных до наиболее сложных стендовых и наконец летных испытаний то планирование должно быть комплексным т. е. охватывать весь цикл испытаний проводящихся на всех этапах конструктивной разработки системы.
В результате комплексного планирования представляется возможным произвести рациональное разбиение общей программы испытаний на частные программы определить цели и объем частных испытаний установить критерии законченности их и готовности изделия РКТ для перехода к высшим уровням испытаний.
В математической постановке планирование испытаний т. е. составление комплексной программы экспериментальной отработки сводится к задаче оптимального синтеза процесса испытаний. Решение задачи представляет собой трудную проблему так как процесс испытаний образцов ракетно-космической техники является сложным комплексным процессом объединяющим большое количество разнородных испытаний. При этом цели испытаний проходящих на различных этапах разработки системы бывают часто противоречивы а собираемая информация — разнородна.
Перечисленные особенности процесса испытаний характерны для категории сложных систем и предопределяют использование для синтеза процесса испытаний системотехнического подхода.
Наиболее рациональными методами пригодными для синтеза таких процессов являются методы анализа проблемы сложности развитие в общей теории систем и базирующиеся на иерархическом подходе.
Использование иерархического подхода целесообразно потому что это — наиболее естественный подход отображающий объективное свойство иерархической упорядоченности сложных систем т.е. возможности разделения всякой сложной системы на ряд подсистем блоков элементов.
Так как процесс испытаний органически связан с процессом проектирования то естественно для процесса испытаний принять ту же декомпозицию что и для самого проектируемого изделия РКТ. В этом случае комплексная программа экспериментальной отработки ракетно-космической техники иерархически разделяется на частные программы соответственно подсистем блоков и элементов.
Для ракетно-космической техники можно отметить еще одну характерную особенность иерархической структуры испытаний. Эта особенность заключается в том что программу испытаний можно представить состоящей из двух частей: программ наземной и летной отработки. Наземная отработка объединяет весь цикл наземных испытаний проводящихся на всех уровнях иерархии от элемента до комплексной системы. Летные испытания являющиеся завершающим этапом отработки естественно проводятся только лишь на высших уровнях испытаний.
Определение объема наземных и летных испытаний должно быть проведено таким образом чтобы вся комплексная программа в целом обладала бы оптимальными свойствами т.е. обеспечивала отработку изделия РКТ с наилучшими качествами при наименьших затратах средств и времени.
При проведении комплексного планирования испытаний необходимо учитывать специфические задачи каждого уровня испытаний и планирование производить так чтобы испытания различных уровней не дублировали бы друг друга.
Специфические задачи различных уровней иерархии испытаний сложившиеся в практике проектирования ракетно-космических систем приведены в табл. 1.
Уровень структурной
Оценка взаимодействия подсистем. Влияние их характеристик на характеристики изделия влияние установки и состыковки оборудования проверка выполнения логических задач
Оценка взаимодействия и совершенства конструкции. Проверка дополнительного оборудования
Оценка взаимодействия элементов и выявление отказов вызванных особенностями конструкциями блоков
Оценка влияния факторов внешних условий. Установления допустимых пределов физических параметров. Оценка среднего значения дисперсии параметров и ошибки экспериментов
Проведем краткий анализ специфики испытаний на различных уровнях разработки ракетно-космической техники и определим их достоинства и недостатки.
Основным преимуществом испытаний на низших уровнях иерархии т.е. в составе компонент является простота обнаружения дефекта обусловленная возможностью использования различных методов активного эксперимента т.е. использования специальных пробных воздействий позволяющих наиболее быстро и точно получать оценки интересующих нас характеристик. Кроме того здесь появляется возможность более глубокой проверки компоненты не только на действие отдельных факторов но также при определенной последовательности и взаимодействии за счет использования полного факторного эксперимента и его дробных реплик. Это является важным обстоятельством для гарантии качества функционирования и надежности.
Испытательное оборудование и измерительная аппаратура при испытаниях на низших уровнях обычно наиболее простые и дешевые. Однако для гарантии качества и надежности ракетно-космической техники испытаний в составе компонент недостаточно так как при этих испытаниях не представляется возможным оценить взаимодействие и влияние отдельных компонент на качество функционирования всей системы в целом. Отсюда вытекает необходимость проведения испытаний в составе комплексных систем.
Основными достоинствами испытаний в составе систем является возможность оценки взаимодействия отдельных компонент и определения характеристик изделия РКТ в целом. Недостатком испытаний является сложность а в ряде случаев и невозможность определения отказавшей компоненты и ограниченная возможность проверки качества функционирования изделия при совместном действии различных внешних факторов обусловленная большой стоимостью и сложностью испытательного оборудования.
Большая сложность систем характерная для высших уровней иерархии испытаний препятствует постановке активного эксперимента. На этих уровнях иерархии основным видом эксперимента является пассивный эксперимент при котором оценки характеристик системы определяются по ее реакции на реальные воздействия.
Сопоставление основных достоинств и недостатков испытаний на уровне отдельных компонент и в составе системы приведено в табл. 2.
Испытания на уровне компонент
Возможность оценки уровня сборки на котором еще возможна элементов
Возможность испытаний с независимым вводом данных что снимает проблему взаимовлияния
Удобство оценки динамических характеристик
Невозможность оценки некоторых параметров влияющих на совместную работу блоков
Трудности оценки значимости некатастрофических отказов
Испытания на уровне комплексной системы
Возможность оценки характеристик изделия в целом
Невозможность оценки характеристик отдельных блоков входящих в состав изделия
Возможность оценки взаимовлияния отдельных блоков изделия
Неизбежность браковки всего комплекта аппаратуры при отказе системы
Проверка возможности замены блоков
Трудности определения места отказа
При разработке комплексной программы экспериментальной отработки должна быть учтена специфика каждого уровня испытаний и проведено рациональное распределение общего объема испытаний между различными уровнями испытаний.
В настоящее время идеология составления комплексных программ экспериментальной отработки РКТ развивается в направлении увеличения объема наземных и сокращения объема летных испытаний. Основным требованием при этом является повышение достоверности информации о характеристиках изделия и его систем получаемой на различных уровнях иерархии наземных испытаний проводящихся в имитируемых условиях реальной эксплуатации.
При повышении требований к ракетно-космической техники и связанным с этим увеличением их технической сложности задача составления эффективной комплексной программы экспериментальной отработки становится все более трудной. Трудно проверить все возможные комбинации логических состояний большое количество схем и ситуаций в условиях наиболее близких к реальным. Поэтому в настоящее время принято считать что наибольшую эффективность испытаний может обеспечить программа предусматривающая проверку важнейших характеристик изделия РКТ при крайних пределах внешних нагрузок на самых низких уровнях иерархии испытаний.
Летные испытания ракет и космических аппаратов: Учебное пособие для технических вузов Е.И. Кринецкий Л.Н. Александровская А.В. Шаронов А.С. Голубков; Под ред. Е.И. Кринецкого. — М.: Машиностроение 1979. – 464 с.
Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов В.А. Афанасьев B.C. Барсуков М.Я. Гофин Ю.В. Захаров А.Н. Стрельченко Н.П. Шалунов; Под редакцией Н.В. Холодкова. — М.: Изд-во МАИ 1994. — 412 с.

ПАТЕНТ 2-Способ исп. теплообм.05.06. .doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к авторскому свидетельству
Статус: по данным на 08.04.2013 - нет данных
(21) (22) Заявка: 351422406 29.11.1982
(45) Опубликовано: 27.05.2006
(54) Способ испытаний теплообменника и устройство для его осуществления
Способ испытаний теплообменника путем обдува его теплообменной поверхности теплоносителем в замкнутом объеме отличающийся тем что с целью повышения точности при испытании теплообменника с влагоотводящей поверхностью и влагосборником внутри объема дополнительно испаряют заданное количество контрольной жидкости затем осуществляют ее конденсацию с последующим отводом образовавшегося конденсата отдельно от теплообменной поверхности и влагосборника и сравнивают эти количества между собой и с количеством испарившейся контрольной жидкости причем отвод конденсата от влагосборника осуществляют периодически при его заполнении на 70-75%.
Устройство для испытаний теплообменника содержащее замкнутую камеру и размещенный в ней циркуляционный контур с вентилятором и датчиками параметров теплоносителя отличающееся тем что с целью повышения точности при испытании теплообменника с влагоотводящей поверхностью и влагосборником в камере дополнительно установлены испаритель в виде сосуда с контрольной жидкостью и нагревателем и поддон размещенный под теплообменником и имеющий высоту меньшую высоты испарителя причем поддон и влагосборник снабжены линиями отвода конденсата за пределы камеры.

ПАТЕНТ 5-Способ опр..герм. и проч.10.06. .doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к авторскому свидетельству
Статус: по данным на 08.04.2013 - нет данных
(21) (22) Заявка: 464650728 02.01.1989
(45) Опубликовано: 10.10.2006
(54) Способ нагружения полых изделий при испытаниях их на прочность и герметичность
Способ нагружения полых изделий при испытаниях их на прочность и герметичность заключающийся в заполнении их жидкостью с сохранением воздушного пространства герметизации полости и нагрева изделия отличающийся тем что с целью повышения точности нагружения многополостных изделий объем Voi воздушного пространства каждой полости определяют из соотношения
tисп - температура нагрева;
to - температура окружающей среды;
Po - давление окружающей среды.
Способ по п.1 отличающийся тем что для заполнения каждой полости используют жидкость для работы с которой предназначена данная полость.

ПАТЕНТ 1-Электр.нагр...10.04. .doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 08.04.2013 - действует
Пошлина: учтена за 11 год с 09.07.2012 по 08.07.2013
(21) (22) Заявка: 200211839606 08.07.2002
(24)начала отсчета срока действия патента:
(43)публикации заявки: 27.01.2004
(45) Опубликовано: 20.10.2004
(56) Список документов цитированных в отчете о
поиске: SU 1408163 A2 07.07.1988.
RU 2099646 C1 20.12.1997.
RU 2015458 C1 30.06.1994.
RU 2095945 C1 10.11.1997.
SU 1783254 A1 23.12.1992.
Адрес для переписки:
1909 Владимирская обл. г. Ковров ул. Социалистическая 22 КБ "Арматура"-филиал ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева" зам. генерального конструктора Р.А. Петрову
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" (RU)
(54) ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ
Изобретение относится к энергетике может быть использовано в системах термостатирования. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей нагревателя т.е. обеспечение возможности использования в нагревателе воды в качестве токопроводящей жидкости с ее уникальными теплофизическими свойствами. Предлагаемый электродный нагреватель содержит нагревательную камеру с теплообменником и фазными электродами заполненную токопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов сообщенную с компенсационной емкостью в нижней части патрубком а в верхней части патрубком с калиброванной шайбой. В нижней части нагревательной камеры установлены нагревательный элемент и температурное реле причем нагревательный элемент расположен внутри патрубка соединяющего нагревательную камеру с компенсационной емкостью. 1 ил.

ПАТЕНТ 4-Способ теп.исп. теплоб...07.06.(+) .doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к авторскому свидетельству
Статус: по данным на 08.04.2013 - нет данных
(21) (22) Заявка: 445916506 11.07.1988
(45) Опубликовано: 10.07.2006
(54) Способ тепловых испытаний теплообменников
Способ тепловых испытаний теплообменников например системы охлаждения аппаратуры путем циркуляции теплоносителя и хладагента с заданными входными температурами и расходами по соответствующим контурам замера температуры и расхода теплоносителя с последующим определением параметров теплообменника отличающийся тем что с целью повышения точности и сокращения времени при испытании теплообменников многоконтурной системы охлаждения предварительно в контуры подают теплоносители с входными температурами на 2-4°С превышающими максимально допустимые их значения при эксплуатации затем включают контур хладагента сохраняя при этом входные температуры теплоносителей на том же уровне а перед определением параметров теплообменника осуществляют нагрев теплоносителей в контурах последовательно по ходу хладагента при этом поддерживают разность входных и выходных температур в каждом контуре в соответствии с выражением
где tвх - входная температура теплоносителя в контуре;
tвых - выходная температура теплоносителя в контуре;
G - расход теплоносителя в контуре;
С р - теплоемкость теплоносителя;
N - тепловая мощность контура.

ПАТЕНТ 3-Стенд контроля теплообм.аппар.05.06 .doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к авторскому свидетельству
Статус: по данным на 08.04.2013 - нет данных
(21) (22) Заявка: 342856306 23.04.1982
(45) Опубликовано: 27.05.2006
(54) Способ тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменных аппаратов и стенд для его осуществления
Способ тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменных аппаратов путем поддержания температуры рабочих жидкостей с помощью рекуперативных теплообменников включенных в рабочие и вспомогательные контуры при доводке температуры вспомогательных жидкостей до величины обеспечивающей заданную температуру рабочих жидкостей и поддержания их расхода во всех контурах на требуемом уровне отличающийся тем что с целью сокращения времени испытаний повышения точности замеров температур и снижения энергозатрат предварительно вспомогательные контуры переключают на замкнутую циркуляцию вне рекуперативных теплообменников а доводку температуры вспомогательных жидкостей осуществляют в период этой замкнутой циркуляции затем включают рекуперативные теплообменники во вспомогательные и рабочие контуры и устанавливают в рабочих контурах расходы жидкостей превышающие требуемый уровень а после достижения заданных температур рабочих жидкостей выводят их расходы на указанный уровень.
Стенд для тепловых и гидравлических испытаний жидкостно-жидкостных теплообменных аппаратов содержащий рабочие контуры и соединенные с ними через рекуперативные теплообменники вспомогательные контуры для охлаждения или нагрева жидкостей отличающийся тем что с целью сокращения времени испытаний повышения точности замеров температур и снижения энергозатрат в стенд дополнительно введены по крайней мере еще один рабочий контур и два рекуперативных теплообменника одна полость каждого из которых соединена со вспомогательными контурами а другая - с дополнительно введенным рабочим контуром при этом каждый вспомогательный контур снабжен автономной замкнутой циркуляционной системой а каждый вспомогательный контур имеет общий объем в 15-3 раза превышающий общий объем соответствующего рабочего контура причем все рекуперативные теплообменники включены в контуры параллельно.

ПЛАКАТ.doc

Калькуляция себестоимости изготовления
Наименование статей расходов
Покупные и комплектующие изделия
Транспортно-заготовительные расходы
Основная заработная плата ППР
Дополнительная заработная плата ППР
Отчисления на социальное страхование
Расходы на освоение и подготовку
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общепроизводственные расходы
Общехозяйственные расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Полная себестоимость

ЭКОНОМИКА.doc

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расчет затрат на разработку и изготовление экспериментального образца.
В экономической части дипломного проекта рассчитывается себестоимость стенда для испытаний элементов теплосиловых систем. Определение плановых затрат приходящихся на единицу стенда осуществляется путем составления плановых калькуляций. Калькуляция – это задание по себестоимости отдельных изделий услуг и работ определение путем расчета по отдельным статьям расходов исходя из передовых норм использования предметов труда средств труда и проведение сложного режима экономии в расходах по управлению и обслуживанию производства. Калькуляция себестоимости изделий занимает ведущее место в системе плановых расчетов по себестоимости продукта. Калькуляции служат для контроля за экономичностью изготовления изделия установление научно обоснованных цен на средства производства и предметы потребления расчета экономической эффективности капитальных вложений и внедрения новой техники оценка эффективности принимаемых решений по управлению и организации производства.
Данные необходимые для расчетов получены на предприятии КБ «Арматура» 22.04.2013 г.
Стоимость основных материалов.
Для определения затрат на сырье идущего на изготовление стенда необходимо знать массы материалов и их оптовые цены за кг. Расчет затрат на сырье осуществляется по формуле:
Ссырье = mi * Цi * (1+Нтз100)– miотх * Цiотх (1)
где: Ссырье – затраты на сырье и материалы руб.;
I = 1 n – наименование видов материалов на изготовление изделия;
Нтз – транспортно-заготовительные расходы % [4%];
Цiотх – цена единицы возвратных отходов i-го материала руб.кг
Результаты расчета затрат на сырье приведены в таблице 1.
Затраты на сырье составили Ссырье=5625руб.
Затраты на покупные изделия.
Расходы по статье «Покупные комплектующие изделия полуфабрикаты» определяются в соответствии с ведомостью покупных изделий требующих дополнительных затрат труда на их сборку и обработку при укомплектовании выпускаемой продукции и действующих оптовых цен на них.
При расчете берутся цены расценки и нормы расхода времени используемые в КБ «Арматура» на 22.04.2013.
Расчет ведется по формуле:
Спок = Nj * Цj *(1+Нтз100) (2)
где РП – затраты на покупные и комплектующие изделия;
j = 1 m – перечень покупных изделий и полуфабрикатов на единицу изде
Цi – цена единицы j-го комплектующего изделия руб.шт.
Ориентировочные номенклатура и стоимость покупных изделий приведены в таблице 2.
Наименование изделий
Датчик давления «Сапфир-22МП»
Расходомер-счетчик турбинный РСТ 18М-3-2 с кабелем 5 м
Термометр сопротивления стержневой ТП 085-14
Насос вихревый МХ(N) 32-407 фирмы «СALPEDA»
Центробежный насосный агрегат МХV(F) 32-40 фимы«СALPEDA»
Комплект крепежных изделий
Затраты на покупные изделия составили Спок=36570руб.
Результаты расчета затрат на комплектующие изделия приведены в таблице 3.
Нагреватель электродный
Клапан предохранительный
Затраты на комплектующие изделия составили Скомпл.=35280 руб.
Транспортные расходы.
К транспортным расходам следует отнести : расходы на загрузку и доставку материалов на склады предприятия расходы на содержание заготовительных складов расходы на командировки связанные с непосредственной заготовкой материалов и доставкой их на склады предприятия.
Размер транспортных расходов принимается 4 % от суммарной стоимости сырья и покупных изделий
С тран= 004·( Ссырье +Спок + Скомпл. ) = 0.04·( 5625+36570 +35280) =3099 руб.(3)
Расчет заработной платы.
1. Расчет основной заработной платы.
Расчет зарплаты рабочим и служащим ведется исходя из трудоемкости на проектирование и изготовление стенда.
Основная зарплата включает: прямую зарплату рабочим-сдельщикам по установленным тарифам и расценкам зарплаты служащим и рабочим повременщикам по тарифным ставкам доплаты и премии за перевыполнение норм работу в ночное время бездефектное изготовление продукции обучение учеников и т.д.
Сосн = Cпрям+ Cпрем =Тi Li + 04 ·Тi Li ( 5)
где Сосн – основная заработная плата руб.;
Cпрям – прямая зарплата;
Коэффициент 04 = 40 % премии.
Результаты вычислений приведены в таблице 4
Коли-чество работников
Часовая тарифная ставка руб.час
Прямая зарплата руб.
Сварщик 4-го разряда
Фрезеровщик 4-го разр
Фрезеровщик 5-го разряда
Слесарь- сборщик 5-го разряда
Основная заработная плата составляет:
Сосн= 51201 + 04· 51201 =716814 руб.
2 Расчет дополнительной зарплаты
Дополнительная зарплата включает в себя следующие виды доплат: оплата всех отпусков доплата за сокращенный рабочий день подросткам оплата времени связанного с выполнением государственных и общественных поручений и т.д. Дополнительная заработная плата берется в процентном содержании к основной зарплате 12 %.
Сдоп= 012·716814 = 860177 руб.
Отчисления на социальное страхование.
Отчисления на социальное страхование берутся в размере 302% от основной и дополнительной заработной платы.
Отчисления делаются в: а) в пенсионный фонд РФ 22%; б) фонд социального страхования (29%); 02 – страховые отчисления на риск профессиональных заболеваний (проектная деятельность);
в) фонд федерального обязательного медицинского страхования (5.1%)
Ссоц=302100.(Сосн+Сдоп) (7)
Ссоц=302100.( 716814 +860177)=2424552руб.
Расходы на освоение и подготовку производства.
Расходы на подготовку и освоение новых видов продукции и новых технологических процессов составляют на промышленных предприятиях около 6% от основной зарплаты.
Сосв= 006· Сосн ( 8)
Сосв= 006·716814 = 430088 руб.
.Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
К этим расходам относятся затраты на содержание текущий ремонт амортизацию промышленного оборудования цехового транспорта рабочих мест а также затраты на амортизацию износ и восстановление инструментов и приспособлений.
Размер расходов на содержание оборудования составляет 150% от основной зарплаты.
Ссодерж= 15· Сосн ( 9)
Ссодерж= 15·716814 = 1075221 руб.
Общепроизводственные расходы.
К общепроизводственным расходам относятся: зарплата аппарата управления цехов амортизация и затраты на содержание и текущий ремонт зданий сооружений и инвентаря общецехового назначения затраты на опыты и исследования цехового характера а также другие расходы цехов связанные с управлением и обслуживанием производства.
Величину общепроизводственных расходов принимают равной 62% от основной зарплаты.
Соп = 146· Сосн ( 10)
Соп = 146·716814 =10465484 руб.
Общехозяйственные расходы.
В общехозяйственные расходы включают затраты связанные с управлением предприятием в целом.
Величину общехозяйственных расходов принимают равной 134% от основной зарплаты.
Собщ =134· Сосн (11)
Собщ = 134·716814= 9605308 руб.
Производственная себестоимость.
Производственная себестоимость включает в себя общие затраты: на основные материалы покупные изделия комплектующие изделия транспортные расходы основную и дополнительную зарплату отчисления на социальное страхование затраты на освоение производства затраты на эксплуатацию оборудование и рабочих мест цеховые и общезаводские расходы.
Производственная себестоимость рассчитывается по формуле: Спроизв=Собщ+ Соп +Ссодерж + Сосв.+Ссоц.+ Сдоп. +Сосн+С тран+ Скомпл+ Спок+ Ссырье(12)
Спроизв =9605308+10465484+1075221+430088 +2424552+860177 +716814 +3099 +35280+36570+5625=49763359руб.
Внепроизводственные расходы.
Внепроизводственные расходы берутся в процентном содержании к производственной себестоимости (3%) и определяются по формуле:
Свн. пр.=003.Спроизв. (13)
Свн. пр.=003. 49763359 =14929 руб.
Полная себестоимость.
Полная себестоимость складывается из производственной себестоимости и внепроизводственных расходов:
Сполн.=Спроизв.+Свн. пр.. ( 4.12)
Сполн.= 49763359 +14929 =51256259
Отпускная цена изделия включает полную себестоимость изделия и прибыль предприятия. Размер прибыли принимается равным 25% полной себестоимости и рассчитывается по формуле:
Цотп= Сполн.+П = Сполн.+ 025Сполн. . ( 4.13)
Цотп.= 51256259 + 0.2551256259 =64070323 руб
Калькуляция себестоимости изготовления стенда.
Наименование статей расходов
Стоимость основных материалов
Стоимость покупных изделий
Стоимость комплектующих изделий
Транспортно-заготовительные расходы
Основная заработная плата
Дополнительная заработная плата
Отчисления на социальное страхование
Расходы на освоение и подготовку
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общепроизводственные расходы
Общехозяйственные расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Полная себестоимость
Расчеты показали что основные затраты в себестоимости составят расходы на содержание оборудования на котором будет изготавливаться составные элементы стенда и заработная плата сотрудников. Это связано с необходимостью высоконадежного предполетного контроля компонентов теплосиловых систем ракетно-космической техники.Поэтому сам стенд должен быть высоконадежной высокотехнологической конструкцией.

003.ТЕХНОЛОГИЯ.doc

Технологическая часть
В технологической части дипломного проекта рассмотрены элементы контроля и управления температурой теплоносителя:
-прибор контроля и управления температурой;
-электродный нагреватель.
Рассмотрена технология испытаний прибора контроля и управления температурой;
Рассмотрена технология сборки электродного нагревателя как исполнительного элемента регулирования температуры.
Технология поверки прибора контроля и управления температурой
Настоящая технология устанавливает порядок проведения поверки
прибора для контроля и управления температурой с целью контроля
параметров изделия в пределах допусков обеспечивающих выполнение
1 Перечень параметров по которым производится контроль
1.1 Прибор должен обеспечивать формирование сигналов UфAзад UфBзад UфСзад в зависимости от параметров входного сигнала U тоС.
1.2 Прибор должен обеспечивать индикацию измеряемой температуры.
1.3 Прибор должен обеспечивать работоспособность схемы измерения температуры при пропадании напряжения сети ~220В 50 Гц.
2 Указания мер безопасности
2.1 К выполнению работ по контролю параметров прибора допускаются лица знающие правила техники безопасности при работе с электроизмерительными приборами.
2.2 При подготовке к контролю необходимо выполнять следующие правила:
- ознакомиться с настоящей методикой;
- ознакомиться с документацией средств измерения и вспомогательного оборудования.
- работать с аппаратурой имеющей заземление;
При завершении работы отключить питающее напряжение и аппаратуру от сети.
- производить монтаж и демонтаж схемы соединений при включенном источнике питания;
2.3 Вспомогательные технические данные
Перечень средств измерения и оборудования применяемых при контроле приведен в таблице 1.
Контрольно-измерительная аппаратура нестандартное оборудование.
Основные технические характеристики ТУ
Осциллограф универсальный С1-83
Источник питания Б5-71
Магазин сопротивлений
П р и м е ч а н и е - Допускается замена средств измерений и оборудования указанных в перечне на другие имеющие аналогичные или более высокие метрологические характеристики.
2.4 Требования к рабочему месту
2.4.1.Контроль параметров прибора должен проводиться в нормальных климатических условиях:
- температура окружающей среды от +15 до +35С0
- относительная влажность воздуха от 45 до 75%
- атмосферное давление от 86×104 до 106×104 Па (от 645 до
2.4.2.Контроль параметров прибора должен проводиться в помещениях оборудованных в соответствии с инструкцией по технологической гигиене разработанной предприятием-изготовителем и согласованной с ОТК.
2.4.3.К рабочему месту должно быть подведено напряжение электропитания переменного тока:
Перед проведением испытаний прибор должен быть выдержан в
помещении в котором производится поверка не менее 2-х часов.
(220±11) В частотой (50±02) Гц.
2.5 Подготовка к работе
2.5.1 Перед проведением поверки необходимо:
- проверить наличие средств измерения и оборудования приведенного в таблице 1 настоящей методики;
- проверить наличие свидетельств с записью даты проведения поверки и срока следующей поверки средств измерения и оборудования
- ознакомиться с настоящей инструкцией и инструкциями по эксплуатации средств измерения и технической документацией на оборудование применяемых при контроле регулятора;
- все приборы должны быть заземлены кроме осциллографа.
2.5.2 Подключить общий и сигнальные провода осциллографа к контактам «UфA» и «UфВ»
Переключатели режима работы входов усилителя канала I осциллографа установить в положение " нажать кнопку осциллографа "I" и синхронизация "ВНУТР I".
2.5.3 Включить источник питания Б5-71.
Установить выходное напряжение источника питания (12 ± 075 ) В.
2.5.4 Установить вал резистора прибора «Уст.ТоС»в среднее положение.
Перечень операций поверки и средства поверки в таблице 2.
Наименование операции
Средства поверки и их технические характеристики
Проверка сопротивления изоляции
Проверка работоспособности
Технологический электродвигатель мощностью 05 кВт
Определение основной приведенной погрешности
*Допускается замена на приборы с аналогичными или более высокими метрологическими характеристиками.
2.6 Условия поверки.
При поверке должны быть соблюдены следующие условия:
-температура воздуха 20050С
-относительная влажность воздуха не выше 80%
2.7.Проведение поверки.
2.7.1.Внешний осмотр.
Прибор не должен иметь повреждений и дефектов препятствующих его применению.
2.7.2.Проверка сопротивления изоляции.
Измерение сопротивления изоляции электрических цепей прибора при нормальных условиях провести мегаомметром с рабочим напряжением 500 В согласно таблице 3. Величина сопротивления определяется по истечению 10 сек после приложения напряжения.
2.7.3 Проверка работоспособности прибора.
а) Проверка режима измерения температуры.
Подготовить прибор к включению.
Подключить к входному разъему прибора сопротивление 10 Ом . Включить прибор. Контролировать на индикаторе температуры значение контрольной температуры 20оС.
б) Проверка выработки сигналов управления.
Подключить общий и сигнальный провода осциллографа к контактам «UфA» и «UфВ». Контролировать сигнал в соответствии с рис.1.
Минимальное сопротивление изоляции
Разъем Х1 (контакты 1 9) – винт защитного заземления (корпус).
Разъем Х3 (контакты 1 3) – корпус
Разъем питания Х2 (контакты 13) – корпус
Рис 1.Форма контролируемого сигнала
в) Проверка работоспособности прибора при пропадании сетевого напряжения
Подключить источник питания к разъему аккумуляторной батареи
Переключатель S1 прибора установить в положение «Откл»
Контролировать работу схемы измерения температуры (наличие показаний на цифровом индикаторе.
г) Определение основной приведенной погрешности измерения температуры.
Подключить к входу образцовый магазин сопротивлений установив его сопротивление 100 Ом.
Включить прибор и увеличивая сопротивление моста установить на индикаторе значения температуры согласно таблице 4.
Интервал значений температуры
Запись значения Тi и RМ в таблицу протокола испытаний (таблица 7). Повторить измерения для каждого канала. Обработать результаты в следующем порядке.
По НСХ датчика определяем табличные значения температуры ТR соответствующие Rg.
Вычисляем абсолютную погрешность измерения температуры в каждой точке по формуле:
Вычисляем основную приведенную погрешность измерения:
Тмах – верхний предел измерения температуры.
Тмin - нижний предел измерения температуры.
Т- максимальный абсолютный погрешность.
Результаты измерений
Табличное значение температуры ТR1(0C)
Показания прибора Тi(0С)
Сопротивление магазина Ri (Ом)
Максимальная абсолютная погрешность
д) Прибор считает прошедшим проверку если значение не превышает 05%.
Результаты измерений и расчетов должны быть занесены в протокол.
При отрицательных результатах поверки оставляется акт с указанием причин отказа.
Технология сборки электродного нагревателя
1.Условия технологии сборки электродного нагревателя
Технологический процесс сборки включает в себя совокупность операций установки соединения формообразования и прочих операций в результате выполнения которых отдельные элементы конструкции входящие в сборочную единицу занимают относительно друг друга требуемое положение и соединяются способами указанными в чертежах изделия. Решение задач обеспечения технологичности конструкций сборочных единиц основано на детальном анализе структуры и конструктивно-технологических свойств изделия. Наибольшее влияние на процесс сборки оказывают функциональные геометрические контуры и контуры соединений (заклепочных болтовых сварных и т. п.) а также некоторые контуры обусловленные специфическим назначением изделия (контуры герметизации теплоизоляции балансировки и т. д.).
На технологичность конструкции сборочной единицы влияют разнообразные факторы важнейшими из которых являются следующие:
-конструктивно-технологические свойства сборочной единицы и входящих в нее элементов;
-свойства средств технологического оснащения сборочных работ и производственные условия сборки.
Для обеспечения технологичности конструкции сборочной единицы в процессе конструирования должны быть выполнены следующие условия:
-полная взаимозаменяемость деталей и узлов сборочной единицы т..е. конструктивное оформление деталей исключающее подгоночные работы в процессе установки;
-обеспечение удобного подхода при использовании монтажно-сборочных инструментов и приспособлений;
-обеспечение возможности применения прогрессивных средств технологического оснащения (сборочных автоматов роботов других средств автоматизации и механизации сборочных работ);
-обеспечение применения дифференцированных схем сборки за счет рационального членения изделия на агрегаты секции узлы и детали.
Соблюдение этих условий позволяет широко применять средства автоматизации и механизации сборочных работ: прогрессивные способы организации сборки.
Важным фактором повышения технологичности конструкции изделия является преемственность элементов конструкции. Использование во вновь создаваемой конструкции отдельных составных частей ранее созданных изделий уже освоенных в производстве и проверенных в эксплуатации существенно снижает трудоемкость изготовления и затраты на подготовку производства сокращает сроки освоения в производстве и эксплуатации изделия.
Эффективными методами повышения технологичности конструкции сборочной единицы являются типизация и унификация конструктивных компоновок узлов и деталей в пределах однотипных групп объектов производства. Унификация и стандартизация элементов сборочных единиц должны ограничивать применение типоразмеров таких конструктивных элементов как болты заклепки штифты пружины резьбы модули зубчатых колес диаметры отверстий и т. п.
Общее число деталей в сборочной единице должно быть минимальным так как введение в конструкцию контуров разъемов (стыков) требует дополнительных трудовых и реальных затрат на их реализацию в производстве изделия.
Особое внимание следует обратить на конструктивные свойства обеспечивающие устранение подгоночных работ доработки и доводки деталей в процессе сборки индивидуальной регулировки их взаимного расположения. Подгоночные и доводочные работы требуют применения слесарных операций при дополнительной механической обработке снижают качество сборки и лишают конструкцию взаимозаменяемости а также расстраивают организационные формы и ритм сборки.
На технологичность конструкции сборочной единицы существенное влияние оказывают свойства конструкции определяющие схему базирования в процессе установки собираемых элементов изделия. Применение того или иного способа базирования при сборке влияет на обеспечение требуемой точности контуров сборочной единицы на состав и конструкцию сборочной оснастки состав и трудоемкость выполнения сборочных операций и другие технико-экономические показатели сборки.
2. Оценка технологичности конструкции
Основным критерием определяющим пригодность аппаратуры к промышлен-ному выпуску является технологичность конструкции.
Под технологичностью конструкции (ГОСТ 18831-83) понимают совокупность ее свойств проявляемых в возможности оптимальных затрат труда средств материалов и времени при технической подготовке производства изготовлении эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.
Технологичность конструкции можно оценивать как качественно
так и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность
конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя.
Количественная оценка технологичности РЭА строится на системе показателей (ГОСТ 14.201-73) которая включает базовые показатели технологичности достигнутые при разработке изделия и внесенные в стандарты или ТУ.
В соответствии с отраслевым стандартом для изделий ракетно-космической
техники блоки радиоэлектронной автоматики (РЭА) условно разбиты на
– электромеханические;
Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более 7. Расчет комплексного показателя технологичности конструкции проводится по формуле:
где S - общее количество относительных частных показателей.
ji - весовая значимость i-го показателя.
Коэффициент механизации и автоматизации подготовки электрорадидиоэлементов (ЭРЭ) к монтажу Км.п.ЭРЭ определяется по формуле:
где Hм.п.ЭРЭ- количество ЭРЭ в штуках подготовка которых осуществляется механизированным или автоматизированным способом;
HЭРЭ- общее количество ЭРЭ в штуках.
В электродном нагревателе все ЭРЭ подготавливаются механизированным путем поэтому Км.п.ЭРЭ = 1.
Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия Ка.м. определяется по формуле:
где На.м. – количество монтажных соединений которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;
Нм – общее количество монтажных соединений.
Коэффициент сложности сборки Кс.сб. определяется по формуле:
где Ет.сп. – количество типоразмеров сборочных единиц входящих
в изделие и требующих регулировки или подгонки в процессе сборки;
Ет. – общее количество типоразмеров сборочных единиц.
В электродном нагревателе нет сборочных единиц требующих подгонки и регулировки в процессе сборки .
То есть Ет.сп. = 0 следовательно Кс.сб. = 1.
Коэффициент механизации и автоматизации операций контроля и настройки электрических параметров Км.к.н. определяется по формуле:
где Нм.к.н. – количество операций контроля и настройки которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;
Нк.н. – общее количество операций контроля и настройки.
Нм.к.н. = 5; Нк.н. = 9 следовательно по формуле (5):
Коэффициент прогрессивности формообразования деталей Кф определяется по формуле:
где Дпр. – количество деталей в штуках которые получены прогрессивными методами формообразования;
Д – общее количество деталей в изделии в штуках.
Дпр = 0 Д = 29 следовательно по формуле (6):
Коэффициент повторяемости ЭРЭ Кпов.ЭРЭ определяется по формуле:
где НТ.ЭРЭ – количество типоразмеров ЭРЭ в изделии определяемое габаритным размером ЭРЭ;
НТ.ЭРЭ = 30; НЭРЭ = 111.
Кпов.ЭРЭ = 1 – 30 111 = 073
Комплексный коэффициент технологичности рассчитывается по формуле (1).
Уровень технологичности изделия (блока) определяется как отношение значения достигнутого показателя технологичности к базовому. Числовые значения базовых показателей устанавливаются и утверждаются для каждого конкретного предприятия с учетом специфики выпускаемых изделий и достигнутого организационно-технического уровня производства. Естественно что ниже уровня базовых показателей технологичности новая разрабатываемая конструкция быть не должна.
Расчет комплексного показателя технологичности.
Показатели технологичности
Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу.
Коэффициент механизации и автоматизации монтажа изделия.
Коэффициент сложности сборки.
Коэффициент механизации контроля и настройки.
Коэффициент прогрессивности формообразования деталей
Коэффициент повторяемости ЭРЭ
Комплексный коэффициент технологичности
Нормативный показатель технологичности для опытного производства находится в пределах: КН = 0.5 0.7.
Отношение ККН = 062706=1045
ККН > 1 следовательно технологичность конструкции достаточная.
Вывод: На основании качественной и количественной оценок можно сделать вывод что устройство является технологичным по своей конструкции то есть обеспечивает минимальные затраты при заданных показателях качества производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.doc

В процессе дипломного проектирования разработан стенд для испытаний элементов теплосиловых систем на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление.
К элементам теплосиловых систем (ТСС) которые могут быть испытаны на данном стенде можно отнести теплообменники термоплаты и другие элементы выполненные на их основе.
В ходе проектирования проведен патентный поиск в результате которого подтверждено соответствие современному уровню разработанного прибора контроля и регулирования температуры и электродного нагревателя. Разработаны: функциональная схема стенда принципиальная пневмогидравлическая и электрическая схемы на основе которых был проведен выбор конструктивных элементов с характеристиками соответствующими требованиям технического задания. Соответствие некоторых конструктивных элементов техническим требованиям технического задания подтверждено расчетами.
Требования технического задания по виброустойчивости и климатическим условиям выполняются и технические характеристики выбранных конструктивных элементов подтверждают это.
Требования по надежности также выполняются что подтверждает вероятность безотказной работы Р=0.953 за 2770 часов.
Питание стенда осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В 50Гц. Потребляемая мощность 9кВтч ( 1.6 кВтч и 2.4 кВтч насосы 5 кВтч – электродный нагреватель).
При испытаниях элемент ЭТС подсоединяется к двум присоединительным штуцерам стенда.
К нему обеспечивают циркулирующую подачу жидкого теплоносителя ( кремнеорганической жидкости ) с заданной температурой от -10 °С до +10 °С с расходом от 0.01 до 0.26 кгc и стабилизированным давлением. Давление 5 кгc·cм2 создается с помощью насосного агрегата. Расход теплоносителя регулируется с помощью вентилей. Температура задается электродным нагревателем либо системой подачи жидкого азота и автоматически регулируется двухканальным программируемым регулятором-измерителем. Между входом и выходом испытуемого элемента ЭТС регуляторы-измерители с помощью датчиков осуществляют активный контроль разности температуры и давления теплоносителя. Информация выводится на индикацию и о соответствии этого элемента рабочей документации можно судить как непосредственно по числовому значению измеренных параметров так и по засветке светодиодов на регуляторе измерителе. Алгоритм функционирования стенда приведен в графической части дипломного проекта.
Обеспечение конструктивных требований технического задания видно из анализа общего вида стенда. Конструкция рабочего места и всех его элементов соответствует антропометрическим данным испытателя. Испытатель может находится за пультом управления в положении сидя и следить за информацией снимаемой с информационного блока и лишь изредка проводить изменение контролируемых и регулируемых параметров.
В конструкции стенда предусмотрен ряд мер по обеспечению безопасных условий труда испытателя. К ним можно отнести: защитные панели защитное заземление аварийный дренаж газов в системах подачи жидкого азота и сжатого воздуха аварийное отключение насосного агрегата при выходе давления теплоносителя за допустимые пределы. В разделе по охране труда разработаны мероприятия по технике безопасности при работе на стенде.
В технологической части дипломного проекта разработана технология поверки прибора контроля и регулирования температуры стенда.В технологичесой частитакже представлена технология сборки электродного нагревателя – одного из ключевых элементов стенда.
В экономической части произведен расчет затрат на разработку стенда и изготовление опытного образца. Высокая цена стенда обусловлена главным образом сложностью его проектирования и изготовления. Несмотря на высокую стоимость стенд по своим характеристикам должен быть востребован в области своего применения.
Одной из перспективных областей его использования может служить ракетно-космическая промышленность где в современных экономических условиях проведение натурных испытаний крайне ограничено в виду высокой стоимости космических летательных аппаратов и их одноразового использования. В тоже время остаются высокие требования по обеспечению надежности бортовых систем ( вероятность безотказной работы Р>0.975 ). Поэтому данный стенд может эффективно использоваться как на заводе-изготовителе бортовых систем так и непосредственно на испытательной станции монтажно-испытательного корпуса космических объектов для их предстартовой проверки. Расширение диапазона контроля и регулирования температуры позволит применять стенд в области испытаний теплообменных аппаратов подачи природного газа и теплосиловых элементов тепловозов.

СОДЕРЖАНИЕ.doc

Патентные исследования
Кострукторская часть ..
3 Выбор конструктивных элементов
3.1.Контрольно – измерительные приборы
3.2. Приборы измерения давления и перепада давления
3.3 Приборы измерения расхода ..
3.4 Датчики измерения температуры
3.5 Элементы регулирования температуры и давления теплоносителей .
3.6 Регулирующая арматура стенда
Принцип нагрева жидкости электродным нагревателем
1.Расчеты конструктивных элементов ..
1.1 Расчет теплообменника
1.2.Особенности расчета электродного нагревателя
1.3.Расчет электродного нагревателя .
2.Разработка прибора контроля и управления температурой теплоносителя
2.1.Разработка функциональной схемы прибора .
2.2.Выбор закона регулирования
2.3.Описание работы общей электрической схемы
2.4.Описание работы схемы управления .
2.5.Расчет входных измерительных цепей .
2.6 .Расчет источника питания .
2.7 Структурная схема источника питания ..
2.8 Расчет выпрямителя трансформатора и фильтра ..
2.9 Расчет радиаторов охладителей стабилизаторов напряжения .
2.10 Расчет компаратора напряжения .
3.Точностной анализ схемы
4. Расчет надежности прибора контроля и управления температурой
Технологическая часть
Технология поверки прибора контроля и управления температурой
Технология сборки электродного нагревателя ..
1.Условия технологии сборки электродного нагревателя .
2. Оценка технологичности конструкции
Экономическая часть .
Гражданская оборона .
Библиография .. . Приложения

ТЗ ДП.doc

Министерство образования и науки
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени В.А. Дегтярева»
Основание для разработки.
Учебный план по выполнению дипломного проектирования.
Цель разработки и проектирования.
Повышение точности измерения и регулирования температуры в стенде контроля элементов теплосиловых систем
Стенд предназначен для предстартовой проверки изделий испытательных станций или монтажно-испытательный корпусов космических объектов.
Технические требования.
1.Общие технические требования:
1.1.Диапазон рабочих температур от –60 до +608С
1.2.Управление автоматическое и ручное
1.3.Приведенная погрешность контроля температур 63%
1.4.Питание от однофазной сети переменного тока напряжением 220+-20Вчастотой
1.5 Потребляемая мощность блока контроля температуры – не более 20 Вт.
1.6.Рабочий диапазон измерения давления теплоносителя: 0 – 25 кгссм2.
1.7.Максимальный диапазон измерения давлений 200 кгссм2.
1.8. Потеря давления на преобразователе в нормальных условиях эксплуатации при вязкости жидкости 1 мм2с на номинальном расходе не более 005 М Па (05 кгссм2).
1.9.Диапазон измерения расхода теплоносителя 0-025 лс.
1.10. Номинальный расход теплоносителя : 08 лс.
1.11. Предел допускаемой относительной погрешности измерения объемного расхода не более 605%.
Требования к сырью и исходным материалам.
1. В конструкции стенда должны максимально применяться материалы смазки краски в соответствии с ОСТ 83-3793-77 ОСТ 383-5688-74 ОСТ 3-1928-73 ОСТ 3-942-80 ОСТ 3-3368-76.
2. Номенклатура применяемых сортов и типов материалов должна быть минимальной.
Требования к прочности устойчивости устройства к воздействию внешних факторов.
1. Номинальные значения климатических факторов - по группе УХЛ 4 ГОСТ 15150-69. При этом значения температуры и влажности окружающего воздуха устанавливаться равными:
- верхнее значение предельной рабочей температуры °С 50;
- нижнее значение предельной рабочей температуры °С 5;
- рабочее значение относительной влажности при 25 °С % 80;
- предельное значение относительной влажности при 25 °С % 90.
2. Датчики стенда должны быть виброустойчивы в диапазоне частот вибрации от 20 до 1000 Гц с перегрузкой 10g;
Требования к надёжности и долговечности.
1. Вероятность безотказной работы 095 за 1500 часов.
2. Среднее время безотказной работы 7000 часов
3. Назначенный срок службы – 10 лет.
4. Изделие в упаковке должно допускать транспортирование всеми видами транспорта.
Технико-экономические показатели.
1. Изделие должно разрабатываться с максимальным применением стандартизованных и унифицированных сборочных единиц деталей и т.п.
Порядок разработки. Испытаний. Приёмки и окончания работ.
1. Еженедельное выполнение графика разработки дипломного проекта.
2. Стадия разработки КД – дипломное проектирование.
3. Окончание работ – защита дипломного проекта.

ЗАДАНИЕ ДП.doc

Министерство образования и науки РФ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А.Дегтярева»
Тема проекта «Стенд контроля элементов теплосиловых систем»
Срок сдачи студентом законченного проекта .
Исходные данные к проекту см. техническое задание.
Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1Патентные исследования
2Конструкторская часть
2.1.Описание и принцип работы стенда .
2.2.Разработка функциональной схемы.
2.3.Разработка схемы гидравлической принципиальной
3. Выбор конструктивных элементов стенда
3.1.Датчики и контрольно-измерительные приборы стенда
3.2.Регулирующие органы температуры и давления теплоносителей
3.3Пневмоарматура стенда
4. Разработка прибора контроля теплоносителя стенда
4.1. Разработка функциональной схемы прибора
4.2Выбор закона регулирования
4.3Описание работы схемы
4.4.Описание работы общей электрической схемы
4.4Описание работы схемы управления
4.5 Выбор первичного преобразователя температуры
4.6 .Расчет входных измерительных цепей
4.7.Расчет источника питания
4.8Расчет радиаторов охладителей стабилизаторов напряжения
4.9. Расчет компаратора напряжения
4.10.Разработка конструкции печатной платы
4.11.Расчет надежности прибора
4.12 .Точностной анализ схемы прибора
5. Разработка конструкции электродного нагревателя
5.1.Расчет электродного нагревателя
5.1.1.Расчет температуры кремнийорганической жидкости марки ПМС на выходе нагревателя
5.1.2.Расчет мощности расходуемой на поддержание постоянной температуры ПМС на выходе нагревателя.
5.2.Расчет охлаждающего теплообменника
5.2.1.Задачи расчета
5.2.2.Расчет расхода азота необходимого для охлаждения антифриза 65.
5.2.3.Расчет гидравлического сопротивления и потерь давления в змеевике теплообменника.
5.2.4.Расчет температуры азота на выходе змеевика теплообменника.
Технологическая часть
Экономическая часть.
Гражданская оборона.
Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)
)Функциональная схема стенда -1л.
) Схема гидравлическая принципиальная стенда -1л.
)Общий вид стенда-1л
) Электродный нагреватель общий вид -1л.
)Алгоритм работы стенда -1л.
) Схема структурная прибора контроля температуры теплоносителя-1л
) Схема электрическая принципиальная прибора контроля температуры
)Схема соединений прибора контроля температуры теплоносителя -1л
) Блок электроэлементов прибора контроля температуры теплоносителя.
Монтажный чертеж-1л.
) Чертеж платы монтажной блока преобразования напряжения
прибора контроля температуры теплоносителя-1л.
)Схема поверки прибора контроля температуры теплоносителя-1л.
) Схема технологического процесса сборки электродного нагревателя -1л
Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта)
Дата выдачи задания .
Задание принял к исполнению .

ОТ.doc

Вопросы эргономики и рациональной организации рабочего места
при испытаниях теплосиловых систем.
Испытания теплосиловых систем проводятся на установке которая включает в себя пневмогидравлический стенд и блок управления который служит для автоматизации процесса испытания и для съема информации об контролируемых и регулируемых параметрах. При проведении работ по испытаниям системы важно правильно расположить технологическое и вспомогательное оборудование для испытаний а также правильно организовать рабочее место оператора. Работу по испытаниям системы можно отнести к разряду легкой работы так как оператору не требуется прилагать большие усилия при выполнении работы.
Главным образом оператору приходится находиться за рабочим столом в положении сидя и следить за информацией которая снимается с испытуемой системы и передается на информационный пульт блока управления и лишь изредка производить изменения регулируемых параметров для системы при помощи механических устройств предусмотренных конструкцией стенда.
Рабочее место для выполнения работ сидя организуют при легкой работе не требующей свободного перемещения работающего а также при работе средней тяжести в случаях обусловленных особенностями технологического процесса. Категории работ по ГОСТ 12.1.005 – 76.
Рабочее место для выполнения работ стоя организуют при физической работе средней тяжести тяжелой а также при технологически обусловленной величине рабочей зоны превышающей ее параметры при работе сидя. Категории работ по ГОСТ 12.1.005 – 76.
Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье органы управления средства отображения информации и т.д.) должны соответствовать антропометрическим требованиям а также характеру работы.
Рабочее место должно быть организовано в соответствии с требованиями стандартов технических условий и (или) методических указаний по безопасности труда.
Конструкцией рабочего места должно быть обеспечено выполнение рабочих операций в пределах зоны досягаемости моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскостях должно быть обеспечено для средних размеров тела человека.
Специалисты после тщательных исследований пришли к выводу что причиной отклонения здоровья операторов являются не столько отрицательные факторы сколько недостаточно строгое соблюдение принципов эргономики.
Многие люди отмечают что часто через короткое время после начала работы появляются головная боль болезненные ощущения в области мышц лица и шеи ноющие боли в позвоночнике резь в глазах слезоточивость нарушение четкого видения боли при движении руками. Степень болезненности ощущений пропорциональна времени работы.
Из-за длительного сидения в неподвижной позе у некоторых операторов развивается мышечная слабость происходит изменение формы позвоночника (синдром длительной статической нагрузки – СДСН)что может привести к нетрудоспособности.
У работающих с отображенной на экране дисплея информацией по семь и более часов в день вероятность возникновения астенопии (слабость зрения) и воспаления глаз значительно выше чем у людей работа которых не связана с зрительными нагрузками. Кроме того выявлено что среди профессиональных операторов отмечается повышенная частота заболеваний глаукомой и катарактой. По данным Всемирной организации здравоохранения такие операторы вынуждены каждые 6 – 9 месяцев менять очки в сторону усиления.
Причинами разнообразных симптомов профессиональных заболеваний операторов являются 5 основных факторов:
–неправильная работа глаз и неверное положение тела;
–ношение несоответствующих очков или контактных линз;
–неправильная организация рабочего места;
–суммирование физических умственных и визуальных нагрузок;
–низкий уровень визуальной подготовленности для работы.
Существует мнение что путем исключения отрицательных факторов воздействия можно снизить вероятность возникновения профессиональных заболеваний до минимума.
Оператор имеет лишь ограниченные возможности обработки информации и он разрабатывает определенные стратегии при решении различных задач. При медленной динамике оператор осуществляет параллельное управление несколькими процессами при быстрой динамике он сосредотачивает свое внимание на наиболее важном процессе пока не будет достигнут требуемых режим. В последнем случае он работает последовательно.
Ресурсы операторов являются весьма ограниченными и в большинстве случаев не обеспечивают высокий уровень параллельной стратегии управления так как при большом количестве и высокой скорости контролируемых процессов оператору отводится слишком маленький промежуток времени для принятия адекватного решения. Растет психологическая напряженность увеличивается вероятность принятия неверного решения. В этих условиях управляющему различными процессами приходится практически постоянно находиться в состоянии дискомфорта или стресса что ослабляет нервную систему и может привести к различным психологическим заболеваниям нервным срывам депрессии. Этот аспект влияния техники на состояние человека в условиях ускоряющего прогресса автоматических технологий приобретает все более существенное значение.
Опасные факторы при работе на испытательной установке.
Опасными факторами при закреплении системы к испытательной установке являются механические опасные факторы такие как выступающие части элементов конструкции стенда которые могут привести к физическим повреждениям органов человека при несоблюдении техники безопасности. Причиной возникновения механических опасных факторов также может являться неправильное планирование помещения для испытательной установки.
Помещение его размеры (площадь объем) должны в первую очередь соответствовать количеству работающих и размещаемому в нем комплекту технических средств. Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы СН 245 – 71 устанавливают на одного работающего объем производственного помещения не менее 15 м3.
Так как в конструкции стенда предусмотрены два насосных агрегата в наличии которых имеются электродвигатели мощностью 14 и 6 кВт и частотой вращения лопастей 3000 обмин то она может представлять опасность в плане шумовых и вибрационных воздействий на организм человека.
Снижение шума создаваемого на рабочих местах внутренними источниками а также шума проникающего извне является очень важной задачей.
Для обеспечения нормальных условий труда по ГОСТ 12.1.003 - 83 устанавливают уровни звука и эквивалентные уровни звука в помещениях где работают операторы не должны превышать 50 дБ; в помещениях где работают инженерно-технические работники осуществляющие лабораторный аналитический контроль – 60 дБ; на рабочих местах в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин – 75 дБ.
Давление жидкостей используемое в установке недостаточно велико ( 5 кгссм2) чтобы представлять большую опасность для человека. Нормирование уровней давления осуществляется по ГОСТ 12.2.016 – 81.
Температура жидкости также не представляет опасности для здоровья человека( от +10 до -10 С). Нормирование температуры осуществляется по ГОСТ 03.4.019- 85.
В качестве защитных конструктивных элементов позволяющих оградить оператора от воздействия повышенного давления в случае повреждения трубопровода используются защитные панели.
Напряжение питания которое подводится к контрольно-измерительным приборам от коммутационного блока (+27 В) также не относится к сильно опасным для организма человека факторам. Нормирование уровней напряжения электрического тока осуществляется по ГОСТ 12.1.030 – 81.
Наибольшую опасность представляет напряжение питания которое подводится к блоку управления стенда. Такое напряжение 220380 В переменного тока частотой 50 Гц очень опасно для человека.
Вследствие этого возникает необходимость в защите человека от поражения электрическим током. К средствам защиты от поражения электрическим током относятся:
). защитное заземление;
). системы защитного отключения;
). знаки безопасности и др.
Следует обратить внимание на то что испытания изделий пневмосистем относятся к разряду наиболее ответственных и в некоторых случаях опасных работ. Порядок реализации испытаний жестко регламентирован нормативными документами в правилах инструкциях стандартах и типовых технологических процессах.
Меры по обеспечению безопасных условий труда при испытаниях элементов теплосиловых систем.
Общие требования безопасности.
1. В настоящей инструкции элементы теплосиловых систем в дальнейшем будут именоваться изделиями а испытательный стенд - испытательной установкой.
2. К работам связанным с подготовкой и проведением испытаний допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие медицинское освидетельствование обученные по специальной программе прошедшие инструктаж сдавшие экзамены квалификационной комиссии имеющие удостоверение на право работ а также допущенные к этим работам распоряжением по подразделению или приказом по предприятию.
3. Испытатели могут быть допущены к работе только в спецодежде предусмотренной « Типовыми отраслевыми нормами выдачи спецодежды спецобуви и других средств индивидуальной защиты ».
4. Испытания изделий должны проводится теплоносителем относящимся к пожаровзрывобезопасным жидкостям. Необходимость проведения испытаний изделий должно быть установлено конструкторской документацией.
5. На каждом производственном участке в смене должно быть не менее 2-х человек.
6. Допустимые утечки контрольная среда время выдержки и другие параметры испытаний должны соответствовать требованиям указанным в конструкторской документации с обязательным указанием их в сопроводительной технологической документации. Если таковых нет испытания проводятся согласно типового техпроцесса разработанном на предприятии проводящим испытания.
7. Все обнаруженные недостатки при подготовке и проведении испытаний неисправности установки несоответствия технологической документации немедленно докладываются руководителю испытаний. В этих случаях испытания прекращаются и возобновляются по решению руководителя испытаний.
8. При несчастных случаях рабочие должны уметь оказать доврачебную помощь доставить пострадавшего в здравпункт и сообщить администрации о несчастном случае.
9. Настоящая инструкция выдается всем лицам занятым непосредственно проведением испытаний под расписку и подлежит обязательному выполнению.
10. Лица виновные в нарушении данной инструкции привлекаются к ответственности в соответствии с действующим законодательством
Требования безопасности перед началом работы.
1. Правильно надеть полагающуюся по нормам и находящуюся в исправном состоянии спецодежду спецобувь а при необходимости надеть защитные средства.
2. Осмотреть рабочее место убрать из под ног все что может помешать работе; освободить проходы и не загромождать их во время работы. На рабочем месте должны находится: вспомогательный инструмент оснастка и документация необходимые для проведения испытаний.
- наличие сопроводительной документации на изделие и отметки в ней о направлении изделия на испытания;
- наличие клейма службы технического контроля и соответствующей технической документации на оснастку подтверждающей ее годность для проведения испытаний;
- состояние изделия после транспортирования на место испытаний;
- состояние резьбы на присоединительных штуцерах уплотнительных поверхностей присоединение изделия к оснастке приборов контроля и т.д.;
- исправность и функционирование систем испытательной установки при этом особенно тщательно проверить системы: подачи жидкого азота теплоносителя сигнализации и предохранительных устройств;
- исправность средств освещения.
Требования безопасности во время работы.
1. Монтаж изделия должен производится при отсутствия давления теплоносителя в подводящих концевых трубах и при отключенном напряжении.
2. При монтаже изделия запрещается наращивать ключи и применять подкладки между гранями гайки или болта с ключом.
3. Перед подачей давления необходимо убедится что все полости изделия заполнены теплоносителем. Наличие во внутренних полостях воздуха не допускается.
4. Подавать рабочую жидкость следует медленно без рывков и толчков. Показателем служит плавное движение стрелки манометра.
5. При испытаниях испытуемое изделие должно находится на вспомогательном столе и закрыто ограждением.
6. Перед подачей теплоносителя под давлением все лица не принимающие участия в испытаниях должны быть удалены за пределы испытательного участка.
7. У пульта управления испытательной установки разрешается находится следующим лицам:
- руководителю испытаний;
- представителю службы технического контроля;
- представителю заказчика;
- представителю предприятия-разработчика изделия.
Пребывание посторонних лиц на участке испытаний допускается только с разрешения руководителя испытаний.
8. Испытатель должен прекратить испытания подачу теплоносителя в случаях:
- разрушение испытуемого изделия;
- возникновения пожара;
- прерыва подачи теплоносителя;
- выхода из строя контрольно-измерительных приборов;
- возрастание давления или температуры в изделии выше разрешенных;
- выхода из строя предохранительных запорных и регулирующих устройств линий подачи теплоносителя и жидкого азота.
Требования безопасности в аварийных ситуациях.
1. Лицам проводящим испытания запрещается:
- устранение негерметичности в соединениях подтяжка ослабление элементов крепежа выполнение каких-либо сборочно-монтажных работ обстукивание оборудования находящегося под давлением теплоносителя;
- пользоваться вспомогательными рычагами при выполнении операций с вентилями;
- во время испытаний нагружать или разгружать предохранительные клапана перекрывать их;
- превышать величину давления и температуры теплоносителя указанных в технической документации;
- применение неисправной оснастки инструмента и спецодежды;
- проведение испытаний при наличии неисправностей в испытательной установке; если неисправности обнаружены в процессе испытаний то они должны быть прекращены;
- испытывать изделия держа их в руках.
2. При несчастных случаях необходимо оказать пострадавшему первую медицинскую помощь и поставить в известность руководителя испытаний а также обеспечить сохранность обстановки если это не представляет опасности для жизни и здоровья людей и не нарушает порядка работы.
Требования безопасности по окончании работ.
1. Демонтаж испытанного изделия следует производить только после отключения электропитания и отсутствия давления в полостях изделия;
2. Сброс отработанной рабочей жидкости в канализацию разрешается только после ее очистки и нейтрализации до уровней предусмотренных действующими санитарными нормами.
3. Сдавая смену испытатель обязан осмотреть и проверить исправность работы оборудования предохранительных устройств и контрольно-измерительных приборов. О всех обнаруженных неисправностях записать в журнал. Результаты проверки оформляются подписями начальников смен (мастеров) в журнале.
4. Убрать рабочее место. Вымыть руки.
Расчет освещенности участка испытаний
Задачей техники безопасности при испытаниях теплосиловых систем является создание безопасных условий труда полностью исключающих возможность травматизма как правило являющейся не случайным обстоятельством а постоянно возникающей на рабочих метах опасностью в отношении которой не были своевременно приняты меры предосторожности. К основным требованиям техники безопасности относятся:
-обеспечение заданных норм освещения;
-вентиляция производственных помещений и рабочих мест;
-обеспечение электробезопасности.
Свет обеспечивает связь организма с внешней средой обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Зрение – главный «информатор» человека; около 90% информации о внешнем мире поступает в наш мозг через глаза.Производственное освещение правильно спроектированное и выполненное предназначено для решения следующих вопросов: оно улучшает условия зрительной работы снижает утомление способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции; благоприятно влияет на производственную среду оказывая положительное психологическое воздействие на работающего; повышает безопасность труда и снижает травматизм на производстве. К современному промышленному освещению предъявляются высокие требования не только гигиенического но и технико-экономического характера.
Задачей расчета является определение потребной мощности электрических светильников для создания в производственном помещении заданной освещенности.
Эту задачу возможно решить только осветительной системой отвечающей следующим требованиям .
-соответствие освещенности на рабочем месте
зрительным условиям труда согласно гигиеническим нормам;
- равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в пределах окружающего производства;
-отсутствие на рабочей поверхности резких теней которые создают неравномерное распределение яркости в поле зрение что приводит к повышению утомляемости;
-отсутствие в поле зрения прямой и отраженной блескости т.е. повышенной яркости светящихся поверхностей вызывающих нарушение зрительных функций;
-постоянство величены освещенности во времени. Колебания освещенности вызывают переадаптацию глаза и ведут к значительному утомлению;
-оптимальная направленность светового потока для качественного освещения внутренних поверхностей деталей и различения рельефности элементов деталей;
-спектральный состав света должен обеспечивать правильную цветопередачу;
-удобство простота безопасность и надежность в эксплуатации осветительной установки.
Виды искусственного освещения.
Искусственное освещение предусматривается в помещениях которых недостаточно естественного света или для освещения помещения в те часы суток когда естественный свет отсутствует.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух видов – общее и комбинированное.
Общее освещение подразделяется на общее равномерное освещение с равномерным распределением светового потока без учета расположения оборудования и общее локализованное освещение когда световой поток распределяется с учетом расположения рабочих мест.
Комбинированное освещение включает в себя общее и местное концентрирующее световой поток непосредственно на рабочем месте .
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее аварийное и специальное.
Аварийное освещение предусматривается для минимальной освещенности в производственном помещении в случае внезапного отключения рабочего освещения. Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяются к независимому источнику питания. Для аварийного освещения необходимо применять только лампы накаливания и люминесцентные лампы.
К специальным видам освещения и облучения относятся : охранное дежурное бактерицидное эритемное потоком от стен потолка элементов оборудования а также местного.
Производственное помещение расположено в г. Коврове. На противоположной стороне улицы дома отсутствуют. Длина А=12 м ширина В=7 м высота h=4 м. Потолок побелен стены окрашены в светло-голубой цвет пол темный.
Рассчитать искусственную освещенность. Определить электрическую мощность W осветительной установки количество светильников N высоту подвеса H и схему размещения светильников по потолку для создания общего освещения. Выбрать тип светильника.
Искуственное освещение
Метод светового потока
Для обеспечения требуемой освещенности предусмотрена общая система искусственного освещения при которой светильники располагаются в верхней зоне помещения равномерно.
Выберем светильник типа АОД-Ш в котором применяются две лампы ЛБ-30 т.е. люминесцентные белого цвета мощностью 30 Вт. Длина светильника 945 мм расстояния от потолка до светильника 400 мм.
Минимальная освещенность для создания общего освещения в помещении
Отсюда необходимое количество светильников N для создания требуемого нормированного общего освещения в помещении.
k – коэффициент запаса для помещений где отсутствуют выделения пыли k=15 (табл. П2 приложения);
S – площадь пола S=84 м2;
Fл – световой поток создаваемый одной лампой. Fл=1740 лм.;
Z – коэффициент неравномерности освещения для получения минимальной освещенности. Для люминесцентных ламп Z=11-12; – коэффициент использования светового потока; Hp – высота подвеса светильников.
h – высота помещения h = 4 м;
hраб – уровень рабочей поверхности hраб = 13 м ;
hпад – расстояние между светильником и потолком hпад = 04 м;
Показатели отражения стен и потолка:
ρст – коэффициент отражения стен ρст = 03;
ρпт – коэффициент отражения потолка ρпт = 01
Показатель помещения φ :
φ=(A*B)(Hp*(A+B)=(12*7)(23*(12+7))=192
Определяем что = 054.
Количество ламп в светильнике n=2;
Количество светильников N равно:
Для удобства размещения примем N=22
Электрическая мощность осветительной установки для создания общего освещения:
Проверочный расчет произведем по ориентировочному методу удельной мощности (по методу Ватт). По этому методу общая электрическая мощность установки для создания общего освещения определяется по формуле:
Еmin - минимальная минимальная нормируемая общая освещенность(таблица П.1)лк
S – площадь пола S=84 м2 ;
k - коэффициент запаса определяется k = 15;
Еср - средняя освещенность при равномерном размещении светильников:
W=(300*84*15)49=771429 Вт
Необходимое количество светильников N2 определяется по формуле:
W- общая электрическая мощность установки Вт
Wл - электрическая мощность одной лампы Вт
N2=771429 (300*2)=128613 шт.
Так как метод светового потока является более точным установим 22 светильника разместив их по потолку 2 параллельными рядами по 11 штук в каждом.
Рис. 1 Эскиз разреза помещения
Рис. 2 План потолка помещения

АННОТАЦИЯ.doc

В дипломном проекте в соответствии с техническим заданием приведены: обоснование выбора элементов конструкции стенда устройство и описание его принципа работы расчет некоторых конструктивных элементов динамический расчет систем термостатирования в результате моделирования на ЭВМ с целью проверки соответствия требованиям ТЗ приведены расчеты показателей надежности. Проведен патентный поиск информации разработана технология сборки электродного нагревателя а также рассмотрены вопросы охраны труда и себестоимости разработки стенда.
In the degree project according to the technical project are resulted: the substantiation of a choice of elements of a design of the stand the device and the description of his(its) principle of work calculation of some constructive elements dynamic calculation of systems termostatic as a result of modelling on the COMPUTER with the purpose of check of conformity to requirements ТЗ are resulted calculations of parameters of reliability. Patent information search is lead(carried out) the technology of assembly of an electrode heater is developed and also questions of a labour safety and cost of development of the stand are considered