Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
Задание 1
Выбрать по справочной литературе необходимые приборы для реализации информационной цепи (датчик – преобразователь – контрольно-измерительный прибор) и управляющей цепи (регулятор – преобразователь, если необходим, – исполнительный механизм – регулирующий орган). Дать краткое описание приборов и их параметров. Приборы в цепи должны иметь согласованные параметры входные – и выходные сигналы, соответствовать уровню технологического параметра (информационная цепь) и мощности, требуемой для перемещения регулирующего органа в цепи управления. Если мощность выходного сигнала датчика или его преобразователя позволяет, то этот сигнал можно одновременно подать на вход контрольно-измерительного прибора (КИП) и регулятора. В обратном случае для подачи на вход регулятора информации о текущей величине регулируемого параметра необходимо установить отдельный датчик (например, двойную термопару). Обратить внимание на класс точности используемых в информационной цепи приборов и диапазон шкалы контрольно-измерительного прибора. Номинальная величина технологического параметра должна находиться в последней трети диапазона шкалы контрольно-измерительного прибора. Составить: 1. Структурную схему автоматизации. 2. Функциональную схему автоматизации. 3. Спецификацию оборудования. Исходные данные: Температура Среда щелочная 300 0
С Датчик – преобразователь температуры.
1. Назначение Предназначен для преобразования в унифицированный пневматический сигнал температуры жидких и газообразных агрессивных сред, в т.ч. в условиях АЭС. 2. Технические характеристики Регулятор.
1. Назначение Приборы контроля работают совместно с пневматическими датчиками и другими устройствами, выдающими унифицированные аналоговые сигналы в пределах 20…100 кПа. ПВ10.1Э – прибор для непрерывной записи и показания величины регулируемого параметра, указания положения контрольной точки и величины давления на исполнительном механизме. 2. Технические характеристики Исполнительный механизм.
1. Назначение Предназначены для перемещения регулирующих и запорно-регулирующих органов в системах автоматического и дистанционного управления. 2. Технические характеристики Скорость перемещения штока при отсутствии нагрузки (при давлении питания 0,6 МПа
) (м / с
) Максимальные усилия, развиваемые при давлении питания 0,6 МПа
(кН
) толкающее: тянущее: 4,1 3,1 Регулирующий
орган.
1. Назначение Заслонки поворотные используются в качестве запорно-регулирующей трубопроводной арматуры. 2. Технические характеристики Аппаратура воздухоподготовки.
1. Назначение РДФ-3–1 – редукторы давления с фильтром, предназначены для регулирования и автоматического поддерживания давления воздуха, необходимого для индивидуального питания пневматических приборов и средств автоматизации, а также очистки его от пыли, масла и влаги. Применяются в машиностроении, нефтяной, сахарной, химической промышленности и других отраслях. ТУ 25.02.1898–75. 2. Технические характеристики Допускаемое отклонение выходного давления при температуре окружающего воздуха (20±5) °С: · при изменении входного давления воздуха 0,25…0,8 МПа (кгс/см²); · при изменении расхода воздуха 0,15…1,6 м³/ч. 0,008 МПа; 0,01 МПа. Поз. обозначение Механизм исполнительный пневматический МИП-П Дано:
ωнм
= 0,37 (с-1
) – Наибольшая скорость вращения исполнительного вала; εнм
= 1,48 (с-2
) – Амплитуда ускорения исполнительного вала; Mн
с
= 61 (Н
×
м
) – Статистический момент на исполнительном валу; Jн
= 36,2 (кг
×
м2
) – Момент инерции нагрузки; η
= 0,97 – КПД одной ступени редуктора; α
= 4 – Допустимый коэффициент перегрузки ДПТ. Требуемая мощность на валу:
Ртреб
= (2×Jн
×εнм
+ Мнс
) ×ωнм
= (2 × 36,2 × 1,48 + 61) × 0,37 = 62.2162
(Вт
). Т
ипоразмер ДПТ
с номинальной мощностью: Рном
≥ Ртреб
= 175 (Вт
) – двигатель типа СЛ – 521
. Технические данные двигателя постоянного тока серии СЛ типа 569 Рном
= 77 (Вт
) – номинальная мощность двигателя; Uня
= 110 (В
) – номинальное напряжение якоря; Iня
= 1,1 (А
) – номинальный ток якоря; ωня
= 314 (c-1
) – номинальная скорость якоря; Jя
= 127×10-6
(кг
×
м2
) – момент инерции якоря; rя
= 8,5 (Ом
) – сопротивление якоря; d
= 10-2
(м
) – диаметр вала двигателя. Номинальный
полезный момент двигателя:
Коэффициент
противоЭДС обмотки якоря:
Момент
потерь на валу двигателя:
Момент с учетом потерь:
М
S
= С
×I
ня
= 320 × 10-3
× 1,1 = 352,55 × 10-3
(Н
×
м
). Предварительная оценка передаточного числа редуктора
ip
:
ip
1
£
ip
£
ip
2
1,7 ·
10-3
·
ip
2
– 1,9 ·
ip
+ 118,1 = 0. ip
1
»58; ip
2
»1058. Диапазон передаточного числа редуктора: 58£
ip
£
1058 Проверка рассчитанного передаточного числа редуктора по
ip
max
= 1058.
А) Выполнение условия по скорости: ip
·
w
нм
≤ (1,1.. 1,2) · ω
ня
; ip
·
w
нм
= 1058 · 1,4 = 386,4 (с-1
); 1,1 · ω
ня
= 1,1 · 377 = 414,7 (с-1
). 386,4 (с-1
) ≤ 414,7 (с-1
) – условие выполняется
. В) Выполнение условия по моменту: M
НОМ
≤ (3..4) · Mn
; M
НОМ
= 0,29 + 0,13 + 0,08 = 0,5 (Н·м
); 3 · Mn
= 3 · 464,2 · 10-3
= 1,4 (Н·м
). 0,5 (Н·м
) ≤ 1,4 (Н·м
) – условие выполняется
. С) Выполнение условия по перегреву: Mt
≤ Mn
; Mn
= 464,2 · 10-3
(Н·м
). 248,8 (Н·м
) ≤ 464,2 (Н·м
) – условие выполняется
. Расчёт редуктора с цилиндрическими колёсами для
ip
= 200:
ip
=i
1
·i
2
·…·in
= 200; где: Zn
– число зубьев n
-ой шестерни. Соотношение передаточных чисел ступеней редуктора: Из расчёта, что: in
= 11,2; ИТОГ – 4 ступени.
i1
= 1,88; i2
= 2,39; i3
= 3,98; i4
= 11,2. ip
= 1,88 · 2,39 · 3,98 · 11,2 = 200,29 » 200; Расчётчислазубьев: Число зубьев ведущих шестерен: Z
1
= Z
3
= Z
5
= Z
7
≤ 15 = 15. Число зубьев ведомых шестерен: Z
2
= Z
1
· i
1
= 15 · 1,88 = 28; Z
4
= Z
3
· i
2
= 15 · 2,39 = 36; Z
6
= Z
5
· i
3
= 15 · 3,98 = 60; Z
8
= Z
7
· i
4
= 15 · 11,2 = 168. Расчёт диаметра колёс: Модуль зуба выбирается из стандартного ряда при условии обеспечения прочности зуба по удельному давлению на зуб: Для стальных цилиндрических прямозубых колёс с эвольвентным профилем: m
≥ 1,3 = 2,0. Диаметр ведущих шестерен: D
1
= D
3
= D
5
= D
7
= m
· Z
1
= 2,0 · 15 = 30 (мм
). Диаметр ведомых шестерен: D
2
= m
· Z
2
= 2 · 28 = 56 (мм
); D
4
= m
· Z
4
= 2 · 36 = 72 (мм
); D
6
= m
· Z
6
= 2 · 60 = 120 (мм
); D
8
= m
· Z
8
= 2 · 168 = 336 (мм
). Проверка:
A) Меньшего диаметра из колёс, относительно диаметра вала: D
1
≥ 2d
. 30 (мм
) ≥ 20 (мм
) – условие выполняется
. B) Передаточного числа пар и всего редуктора: ip
= 1,86 · 2,4 · 4,0 · 11,2 = 199,99 » 200; Передаточное число соответствует заданному.
Расчёт приведённого к валу двигателя момента инерции редуктора:
Расчёт момента инерции для шестерен по формуле для сплошного цилиндрического колеса: J
1
= J
3
= J
5
= J
7
= KJ
· D
1
4
= 7,752 · (3 · 10-2
)4
= 6,279 · 10-6
(кг·м2
); J
2
= KJ
· D
2
4
= 7,752 · (5,6 · 10-2
)4
= 76,237 · 10-6
(кг·м2
); J
4
= KJ
· D
4
4
= 7,752 · (7,2 · 10-2
)4
= 208,326 · 10-6
(кг·м2
); J
6
= KJ
· D
6
4
= 7,752 · (1,2 · 10-1
)4
= 1,6 · 10-3
(кг·м2
); J
8
= KJ
· D
8
4
= 7,752 · (3,36 · 10-1
)4
= 98,8 · 10-3
(кг·м2
); Расчёт полного момента инерции: = 6,279 · 10-6
+ 23,851 · 10-6
+ 10,769 · 10-6
+ 3,495 · 10-6
+ 2,47 · 10-6
= = 46,864 · 10-6
(кг·м2
). Проверка пригодности двигателя с рассчитанным редуктором.
А) Выполнение условия по скорости: ip
·
w
нм
≤ (1,1.. 1,2) · ω
ня
; ip
·
w
нм
= 200 · 1,4 = 280 (с-1
); 1,1 · ω
ня
= 1,1 · 377 = 414,7 (с-1
). 280 (с-1
) ≤ 414,7 (с-1
) – условие выполняется
. В) Выполнение условия по моменту: M
НОМ.ред
≤ (3..4) · Mn
; = 288,387 · 10-3
+ 182,474 · 10-3
+ 81,167 · 10-3
= 0,552 (Н·м
); 3 · Mn
= 3 · 464,2 · 10-3
= 1,393 (Н·м
). 0,552 (Н·м
) ≤ 1,393 (Н·м
) – условие выполняется
. С) Выполнение условия по перегреву: Mt
.ред
≤ Mn
; 276,3 (Н·м
) ≤ 464,2 (Н·м
) – условие выполняется
. Построение семейств механических и регулировочных характеристик двигателя.
Механическая характеристика строится по уравнению механической характеристики ДПТ с независимым возбуждением: 1 точка – скорость холостого хода, при M
= 0: 2 точка – рабочая точка, при М
= Mn
= 464,2 · 10-3
(Н·м
), и ω
= ω
ня
= 377 (с-1
). 3 точка – пуск двигателя, при ω
= 0: Регулировочная характеристика строится также, по уравнению механической характеристики ДПТ с независимым возбуждением: 1 точка – рабочая точка, при U
= U
ня
= 110 (В
), и ω
= ω
ня
= 377 (с-1
). 2 точка – трогание двигателя, при U
= U
Тр
, и ω
= 0; Расчёт усилителя мощности.
Максимальное напряжение усилителя мощности U
max
.ум
и добавочный резистор Rдоб
, ограничивающий ток якоря при пуске: Umax
.ум
= =I
ня
×R
доб
+ U
ня
. – (уравнение якорной цепи для номинального режима). α
×I
ня
× (Rдоб
+ r
я
) ==I
ня
×R
доб
+ U
ня
; Umax
.ум
= =I
ня
×R
доб
+ U
ня
. Umax
.ум
= = 2 ×R
доб
+ 110. |