Построение принципиальной схемы контура контроля

3. Построение принципиальной схемы контура контроля

Принципиальные электрические схемы в проектах автоматизации служат для изображения взаимной электрической связи аппаратов и устройств, действия которых обеспечивают решение задач автоматического контроля, регулирования, сигнализации и управления технологическим процессом. Эти схемы являются важными проектными материалами, которые используются не только в процессе проектирования, но и в процессе наладки и эксплуатации технологической установки.

В качестве рассмотрения выбран контур контроля температуры в соединительном канале печи. Принципиальная электрическая схема контура приведена в графической части проекта.

Данный контур решает одну из основных задач, относящуюся к тепловому режиму работы печи, а именно поддержание оптимальной температуры в рабочем пространстве печи. На работу данного контура имеют прямое влияние такие параметры, как:

- химический состав известняка ;

- фракция известняка;

- уровень известняка в печи;

- температура известняка;

В свою очередь, рассматриваемый контур влияет на работу других контуров и на работу всего агрегата в целом.

Поэтому, разработке и анализу режимов работы в различных внештатных ситуациях принципиальной электрической схемы контура контроля температуры в соединительном канале печи следует уделить особое внимание.

В контуре используются следующие технические средства автоматизации:

Радиационный пирометр Ardometer	М - 250 А 3	700-1350°С 0,9-15тУ
Линеаризатор	М-55332	4-20 мА.
Вторичный одноканальный самописец	Zeparex 49	700 -1350 "С 4 - 20 мА
канал АЦП контроллера	87-300	700 - 1 350°С 4-20мА

Радиационный пирометр Ardometr преобразует параметр температуры в термо ЭДС. Сигнал с пирометра поступает на линеарезатор, который линеаризирует этот сигнал и преобразует его в токовый (4-20мА). Токовый сигнал с выхода линеарезатора последовательно поступает на показывающий прибор Zeparex 49

и на вход канал АЦП контроллера 37-300.

Питание 220В на приборы подается по линиям М, 12 и заземление РЕ от электросети.

Принципиальная схема приведена в приложении С.

Техника безопасности и охрана труда Общие сведения

Охрана здоровья трудящихся и обеспечение безопасных условий труда являются одной из главных задач Советского государства. В результате проводимых в стране мероприятий по охране труда неуклонно снижается производственный травматизм и профессиональная заболеваемость трудящихся.

Для снижения травматизма важную роль играет укрепление трудовой и производственной дисциплины, строгое выполнение рабочими и служащими правил и норм по технике безопасности, точное соблюдение технологии производства, правильная эксплуатация машин, механизмов и инструментов, бережное отношение к спецодежде и средствам индивидуальной защиты.

Современные предприятия представляют собой сложный комплекс технических систем, нередко с высоким уровнем автоматизации. Осо­бенности технологических процессов и условия безопасности работ разнообразны, в связи с чем на каждом предприятии администрацией совместно с профсоюзной организацией разрабатываются и утверждаются правила внутреннего распорядка и инструкции по обеспечению безопасных условий труда. Отраслевые министерства и ведомства совместно с центральными комитетами профессиональных союзов разрабатывают и утверждают типовые инструкции по охране труда для рабочих основных профессий в данной отрасли.

На работах, связанных с загрязнением одежды, вредными условиями труда, рабочим и служащим выдается бесплатно по установленным нормам специальные одежда и обувь, мыло, различные обезвреживающие средства, а также молоко и лечебно-профилактическое питание.

Рабочие и служащие, занятые на тяжелых работах с вредными или опасными условиями труда, а также связанных с движением транспорта и подъемно-транспортных механизмов, при поступлении на работу проходят предварительный медицинский осмотр для определения пригодности их по состоянию здоровья. По различным отраслям промышленности и по определенным профессиям (электромонтеры, сварщики и др.) установлены сроки периодических медицинских осмотров в целях предупреждения профессиональных заболеваний.

На современных предприятиях не только внутри помещений, где работают станки, машины, требуется внимание, осторожность работающих и строгое соблюдение ими инструкций по безопасности охране труда, но и в равной мере это относится к территории предприятия, обычно насыщенной различными коммуникациями (сжатого воздуха, газов, пара, воды) с внутризаводским транспортом как рельсовым, так и автомобильным.

Для обеспечения безопасных условий на предприятиях утверждена типовая сводная номенклатура мероприятий по охране труда. В соответствии с типовой номенклатурой, обязательной для всех отраслей промышленности, предприятия обязаны проводить мероприятия по предупреждению несчастных случаев, заболеваний на производстве (устройства по защите от вредного действия газов, пыли, различных излучений, вредного шума и вибраций), общему улучшению условий труда (рациональное освещение, устройство надлежащих гардеробов, умывальников, душевых, туалетов, комнат для кормления грудных детей, приема пищи, курения, хранения спецодежды, для отдыха рабочих и т. д.).

Проведение администрацией установленных мероприятий по охране труда контролируется инспекцией по охране труда городских, областных и центральных комитетов профсоюзов, а также общественными инспекторами фабрично-заводских и местных комитетов профсоюза.

После медицинского осмотра поступающие на работу получают до начала работы на предприятии вводный инструктаж. Вводный инструктаж проводится в рабочее время, индивидуально или с группой в виде собеседования. В вводном инструктаже освещаются основные вопросы техники безопасности: правила внутреннего распорядка, поведения на участках с повышенной опасностью, при погрузочно-разгрузочных работах; правила работы на высоте более 5 м и с электроинструментами и механизмами; нормы выдачи и сроков замены спецодежды, рекомендации по пользованию индивидуальными защитными средствами (рукавицы, очки, боты, перчатки); краткая характеристика причин производственного травматизма и меры предохранения от профессиональных заболеваний; оказание первой доврачебной помощи при ожогах, переломах, поражении электрическим током; ответственность за нарушение правил техники безопасности. Проведение вводного инструктажа отмечается в специальном журнале.

Правилам техники безопасности обучают всех рабочих, не окончивших профессионально-технических училищ и других специальных учебных заведений. Обучение начинают с момента поступления на работу. Единая программа обучения рассчитана на 12—18 ч. После окончания обучения проводится проверка знаний комиссией. Результаты проверки знаний заносят в протоколы, на основании которых каждому рабочему выдается удостоверение по технике безопасности.

Некоторые виды работ требуют специального обучения и проверки знаний. К последним относят: работу с пиротехническим инструментом (строительно-монтажные пистолеты и прессы взрывного действия); монтаж соединительных и концевых муфт напряжением выше 1000 В, электро- и газосварку, монтаж аккумуляторов, ртутно-выпрямительных агрегатов, крупных электрических машин и трансформаторов; работу с электрифицированным инструментом.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Воздействие электрического тока на организм человека зависит от многих факторов: напряжения и силы тока, частоты и продолжительности воздействия тока, состояния кожи (сухая, влажная), некоторых болезней сердца, характера прикосновения (кратковременное — точечное или плотное), от пола, на котором стоит человек (металлический, бетонный, деревянный). Состояние опьянения сильно понижает сопротивление организма электрическому току.

Поражения электрическим током могут произойти как при высоком, так и при низком напряжениях. Статистика показывает, что больше всего несчастных случаев происходит при напряжениях 380 и 220 В, т. е. в таких установках, где чаще всего работают люди, не всегда имеющие достаточную специальную подготовку.

Постоянный ток оказывает менее сильное воздействие, чем перемен­ный ток той же силы. Принято считать, на основании экспериментальных данных, безопасной для человека силу тока: переменного до 10 мА, постоянного до 50 мА. При воздействии более высоких токов происходят непроизвольные судорожные сокращения мышц; человек не может самостоятельно оторвать руку от токоведущей части и, если ему не будет оказана помощь, происходит паралич дыхания и сердца.

Опасно не только непосредственное прикосновение к токоведущим частям. Часто причиной поражения электрическим током является повреждение изоляции токоприемников. В этом случае металлический корпус токоприемника находится в контакте с оголенными токоведущими частями и, следовательно, прикосновение к металлическому корпусу может стать таким же опасным, как и прикосновение к оголенным токоведущим частям.

К персоналу, обслуживающему электроустановки, предъявляют специальные требования. При приеме на работу по эксплуатации электроустановок поступающий обязательно проходит медицинский осмотр, при котором проверяют его здоровье, отсутствие болезней, увечий и дефектов, при наличии которых работа по эксплуатации электроустановок противопоказана.

В процессе работы проводят повторные медицинские осмотры не реже 1 раза в 2 года. Для некоторых установок, связанных с повышенной вредностью (например, эксплуатация ртутных выпрямителей, работы верхолазов на высоте, высокочастотные установки), повторные медицинские осмотры осуществляют 1 раз в 6—12 мес.

После медицинского осмотра поступающий на работу проходит вводный (общий) инструктаж по технике безопасности и проверку в квалификационной комиссии, присваивающей квалификационную группу соответственно его знаниям правил техники безопасности и опыту работы и выдающей удостоверение на право работы в данной электроустановке.

Установлено пять квалификационных групп.

I группа. В эту группу входят лица, связанные с обслуживанием электроустановок, но не прошедшие проверку знаний правил техники безопасности. Они не имеют электротехнических знаний и отчетливых представлений об опасности поражения электрическим током и мерах предосторожности. Работников этой группы инструктируют при допуске к работам. Работают они под непрерывным наблюдением лиц, имеющих квалификационную группу II и выше.

II группа. К ней относят электромонтеров, электрослесарей, крановщиков, электросварщиков, практикантов институтов, техникумов и технических училищ и практиков-электриков. Чтобы получить квалификацию II группы, необходимо иметь стаж работы на данной установке не менее 1 мес. (практикантам стаж «е требуется), определенный минимум электротехнических знаний, отчетливое представление об опасности поражения электрическим током и основных мерах предосторожности при эксплуатации электроустановок.

III группа. К ней относят электромонтеров и электрослесарей, дежурный и оперативный персонал, наладчиков, связистов и практикантов институтов и техникумов, начинающих инженеров и техников. Для получения квалификации III группы работник должен иметь не менее 6 мес. общего стажа работы (окончившие технические и ремесленные училища — не менее 3 мес., практиканты институтов и техникумов, начинающие инженеры и техники — не менее 1 мес. стажа по II группе).

Кроме электротехнических знаний и отчетливого представления об опасности поражения электрическим током, мерах предосторожности и оказании первой помощи работники III группы должны знать те разделы Правил технической эксплуатации и безопасности обслуживания (ПТЭБО), которые относятся к их обязанностям, и уметь вести надзор за работами в электроустановках.

IV группа. Для получения IV группы работник должен иметь стаж работы «е менее 1 года (окончившие технические и ремесленные училища—не менее 6 мес., начинающие инженеры и техники — не менее 2 мес.).

Кроме знаний, необходимых для III группы, для получения IV группы надо знать Правила технической эксплуатации и безопасности обслуживания, уметь свободно разбираться во всех элементах данной электроустановки, а также организовывать безопасное ведение работ в электроустановках.

V группа. Ее присваивают мастерам, техникам и инженерам с законченным •средним или высшим образованием и со стажем работы не менее 6 мес., а также монтерам, мастерам и практикам, занимающим инженерно-технические должности при наличии стажа не менее 5 лет. Для окончивших технические и ремесленные училища достаточен стаж 3 года.

Для получения квалификации V группы работник должен не только иметь знания, необходимые для IV группы, и твердо знать Правила технической эксплуатации и безопасности, но и иметь ясное представление о том, чем вызваны требования каждого пункта правил, уметь организовать безопасное производство комплекса работ и вести надзор за ними при любом напряжении.

Заземление и защитные меры безопасности.

Чтобы защитить людей от поражения электрическим током при случайном прикосновении их к токоведущим частям токоприемников и при повреждении изоляции, корпуса электрооборудования заземляют. Для заземления в первую очередь используют естественные заземлители — металлоконструкции сооружений, арматуру железо­бетонных конструкций, трубопроводы и другое оборудование, имею­щее надежное соединение с землей.

В Правилах устройства электроустановок перечислены условия, при которых можно использовать естественные заземлители. Рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство для заземления электроустановок различных назначений и напряжений.

В тех случаях, когда невозможно выполнить заземление или защитное отключение электроустановки или когда устройство заземления трудно осуществить по технологическим причинам, разрешается обслуживание электроустановки с изолирующих площадок, но должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к незаземленным частям электрооборудования и к частям зданий или оборудования, соединенным с землей.

Различают заземляющие устройства:

при больших токах замыкания на землю (электроустановки на­пряжением выше 1000 В при однофазном токе замыкания на землю более 500 А);

при малых токах замыкания на землю (напряжением выше 1000 В при однофазном токе замыкания на землю менее 500 А);

при глухозаземленной нейтрали трансформатора или генератора, присоединенной к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.);

при изолированной нейтрали, не присоединенной к заземляюще­му устройству или присоединенной через аппараты, имеющие боль­шое сопротивление или устройства, компенсирующие емкостный ток в сети.

При напряжении электроустановки 220 В и выше переменного и постоянного тока во всех случаях необходимы устройства заземления, причем следует заземлять:

корпуса электрических машин, аппаратов, светильников и др.;

приводы электрических аппаратов;

вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и на­пряжения;

каркасы распределительных устройств, щитов, пультов, щитков и шкафов с электрооборудованием;

опорные кабельные конструкции, корпуса кабельных муфт, ме­таллические оболочки силовых и контрольных кабелей, проводов, стальные трубы электропроводки и другие металлоконструкции, связанные с установкой электрооборудования, в том числе передвижных и переносных электроприемников.

Не требуется заземлять: оборудование, установленное на заземленных металлоконструкциях, причем на опорных поверхностях оставляют зачищенные и незакрашенные места, чтобы обеспечить хороший электрический контакт;

корпуса электроизмерительных приборов и других аппаратов, установленных на щитах, пультах и на стенах камер распределительных устройств;

съемные или открывающиеся части на металлических каркасах щитов, пультов, камерах распределительных устройств и др.

Вместо заземления отдельных электродвигателей и аппаратов на стенках и другом оборудовании можно ограничиться заземлением станины станка при условии, если обеспечен надежный контакт между корпусом электрооборудования и станиной.

В сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В (рис.6 а) при прикосновении к заземленному корпусу, оказавшемуся вследствие пробоя изоляции под напряжением, человек оказывается присоединенным параллельно к цепи замыкания корпуса на землю. Если заземление корпуса выполнено доброкачественно, т. е. имеет малое сопротивление, через это заземление пойдет основная часть тока, а через тело человека пойдет незначительный ток, не представляющий опасности для жизни.

Таким образом, надежное защитное заземление должно иметь определенное сопротивление: не более 4 Ом по ПУЭ для установок напряжением до 1000 В. Если сеть питается от небольших генераторов и трансформаторов мощностью до 100 кВ-А, сопротивление заземляющего устройства допускается до 10 Ом.

В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В (рис.6, б) в случае пробоя изоляции на корпусе и прикосновения к нему человека опасность поражения электрическим током может быть предотвращена, если корпус электроприемника 2 металлически присоединить к четвертому (нулевому) проводу 5 и таким образом связать его электрически с заземленной нейтралью трансформатора. При этом замыкание рабочей фазы на корпус превращается в короткое замыкание и аварийное место отключается предохранителем или автоматом, что обеспечивает безопасность человека, прикасающегося к корпусу этого токоприемника.

Выводы фаз и нейтрали трансформаторов и генераторов на распределительный щит выполняют обычно шинами, причем проводимость нулевой шины берут не менее 50% проводимости фазной шины. Если эти выводы кабельные, кабели должны быть обязательно четырехжильными. Кабели с алюминиевой оболочкой могут быть трехжильными (алюминиевую оболочку в этом случае используют в качестве четвертой, нулевой жилы).

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали мощных трансформаторов и генераторов, должно быть не более 4 Ом, а при мощности трансформатора и генератора до 100 кВ*А - не более 10 Ом.

В электроустановках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью нельзя заземлять корпуса электрооборудования, если у них нет надежной металлической связи с нейтралью трансформатора через присоединение нулевого провода (или шины). В этих же сетях нельзя использовать свинцовые оболочки кабелей в качестве заземляю­щих проводников.

Как уже отмечалось, в первую очередь используют естественные заземлители: различные трубопроводы, проложенные в земле (кроме содержащих горючие или взрывчатые жидкости и газы, а также покрытые изоляцией для защиты от коррозии), обсадные трубы артезианских скважин, металлоконструкции и арматуру железобетонных сооружений. Правила требуют, чтобы все естественные заземлители были связаны с заземляющими магистралями не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников по ПУЭ должны быть не меньше:

для прямоугольного профиля сечением 24 мм² при толщине 3 мм в здании и 48 мм² при минимальной толщине 4 мм в земле и наружных установках;

для угловой стали толщиной полок 2 мм в здании, 2,5 мм в наружных установках и 4 мм в земле;

для стальных газопроводных труб толщиной стенок 1,5 мм в здании, 2,5 мм в наружных установках и 3,5 мм в земле.

Стальные тонкостенные трубы можно использовать в качестве за­земляющих проводников только внутри здания при толщине стенки не менее 1,5 мм.

Эксплуатация заземлений. Защитное заземление — ответственная часть электроустановки, от которой зависит безопасность людей. За состоянием сети заземления при эксплуатации организуется регулярный надзор. Наружную часть заземляющей проводки осматривают одновременно с текущими и капитальными ремонтами.

На промышленных предприятиях не реже 1 раза в год измеряют сопротивление заземляющих устройств, для чего применяют специальные приборы — измерители заземления. Ежемесячно проверяют состояние пробивных предохранителей. Эти предохранители устанавливают на стороне низшего напряжения трансформаторов с изолированной нейтралью при вторичном напряжении до 660 В. При повреждении изоляции обмоток трансформатора и переходе высшего напряжения на обмотку низшего в пробивном предохранителе происходит пробой промежутка и соединение сети низшего напряжения с заземлением. В электроустановках напряжением до 1000 В 1 раз в 5 лет должно производиться измерение полного сопротивления петли «фаза — нуль» для наиболее удаленных электроприемников (не менее 10% от общего количества).

Защитные и предупредительные средства.

Защитные средства предохраняют обслуживающий персонал от поражения электрическим током. Их разделяют на следующие группы: изолирующие защитные средства; переносные указатели (индикаторы) напряжения; временные переносные защитные заземления; предупредительные плакаты.

Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные служат для того, чтобы можно было работать, касаясь ими токоведущих частей, находящихся под напряжением, дополнительные сами по себе не могут обеспечить безопасность, их можно применять лишь с основными изолирующими средствами.

К основным защитным средствам относят изолирующие штанги, которыми выполняют отключения и включения аппаратов, клещи для установки и снятия трубчатых предохранителей и клещи для измерения тока (токоизмерительные). Резиновые перчатки, галоши, боты, резиновые коврики, дорожки и изолирующие подставки относят к дополнительным средствам. Изолированные рукоятки монтерского инструмента, а также диэлектрические перчатки в установках до 1000 В являются основными защитными средствами.

Для выполнения операций с изолирующей штангой рабочий надевает диэлектрические перчатки. В наружных установках он, кроме того, должен стоять на основании из изоляционного материала.

Изолирующие клещи для установки и снятия предохранителей высокого напряжения применяют только в том случае, когда работаю­щий надел диэлектрические перчатки. Клещи для измерения тока в цепях высокого напряжения без отключения цепей используют при напряжении до 10 кВ только при надетых диэлектрических перчатках.

Изолирующие штанги и токоизмерительные клещи запрещено при­менять в открытых установках во время сырой погоды, дождя и снега. Штанги, постоянно находящиеся на месте, подвергают периодическим испытаниям 1 раз в 2 года для установок напряжением выше 1000 В. Измерительные штанги, и клещи испытывают 1 раз в год.

Применяют диэлектрические резиновые перчатки двух видов: для установок напряжением до 1000 В и выше 1000 В. По внешнему виду эти перчатки не отличаются друг от друга, но их защитные свойства различны. Перчатки имеют клеймо с указанием напряжения, для которого они предназначены. Для установок до 1000 В их испытывают напряжением 3,5 кВ, а для установок свыше 1000 В — напряжением 9 кВ. Перчатки регулярно (1 раз в 6 мес.) подвергают специальным электрическим испытаниям. Кроме того, перед употреблением необходимо внимательно осмотреть, нет ли на них трещин, порезов и проколов. Для этого закручивают каждую перчатку к пальцам. Если имеются дефекты, через поврежденные места выходит воздух. Перчатки 1 раз в 3 месяца дезинфицируют и посыпают тальком. Надевая перчатки, их натягивают на рукава верхней одежды.

Диэлектрические галоши и боты изготовляют из специальных сортов резины светло-серого или бежевого цвета и не лакируют. Галоши и боты хранят в темном сухом помещении при температуре от 5 до 20° С (на расстоянии не менее 1 м от печей и отопительных приборов) и подвергают электрическим испытаниям 1 раз в 6 мес.

Диэлектрические резиновые коврики и дорожки изготовляют для установок напряжением выше 1000 В. Они должны иметь соответствующее клеймо, только при наличии, которого их можно применять в качестве защитных средств. Электрические испытания ковриков и дорожек выполняют 1 раз в 2 года. Помимо испытаний, их 1 раз в Змее, подвергают внешнему осмотру и при обнаружении трещин, пузырей и заусенцев в эксплуатацию не допускают.

Изолирующие подставки состоят из деревянного настила, уста­новленного на фарфоровых опорных изоляторах. Высота подставки от пола до нижней поверхности настила должна быть не менее 100мм. Настил делают из планок хорошо высушенного дерева и окрашивают масляной краской или двойным слоем лака. Зазор между планками должен быть не более 25 мм.

Переносные указатели (индикаторы) напряжения имеют обычно неоновую лампу и изолирующую штангу. Прикоснувшись указателем к токоведущим частям, можно определить, находятся ли они под напряжением. Индикаторы изготовляют высокого (для установок напряжением выше 1000 В) и низкого (для установок напряжением от НО до 500В) напряжения. При пользовании индикатором высокого напряжения обязательно применяют ди­электрические перчатки, а в наружных установках — дополнительно изолирующее основание.

Временные переносные защитные заземления требуется при ремонтных работах подсоединять к земле, а затем к токоведущим шинам. В местах подсоединения переносных заземлений токоведущие шины необходимо зачищать от краски и смазывать вазелином. Проводники переносных заземлений должны быть медные сечением не менее 25 мм².

Много несчастных случаев происходит при неправильном пользовании переносным электроинструментом и переносными лампами, поэтому их периодически осматривают и проверяют. В производственных помещениях надо применять переносные инструменты и лампы на напряжение 36 В, а в особо опасных помещениях— лампы на 12 В. Переносные лампы не должны иметь токоведущих частей, доступных для прикосновения. Штепсельные розетки и вилки для переносных токоприемников в производственных помещениях имеют специальные контакты для присоединения заземляющих проводников.

Предупредительные плакаты предупреждают об опасности приближения к частям, находящимся под напряжением, и запрещают выполнять операции с аппаратами, которыми можно подать напряжение на место работ, а также указывают персоналу места, подготовленные к работе, напоминают о принятых мерах.

Плакаты разделяют на четыре группы: предостерегающие (рис.7а), запрещающие (рис.7,б), разрешающие (рис.7,в) и напоминающие. Кроме того, плакаты бывают постоянные и пере­носные.

Кроме перечисленных применяют защитные средства от действий дуги, продуктов горения и механических повреждений (защитные очки, брезентовые рукавицы, противогазы).

 

Расчётный лист

Объёмный расход газа, приведенный к нормальному состоянию (20°С 101325Па) QHOM = 4200 м3/ч.

1.         Данные для расчета

А - Сужающее устройство

1.         Тип – диафрагма

2.         Материал сужающего устройства – сталь 12Х18Н9Т

3.         Поправочный коэффициент на тепловое расширение Кt = 1,0047

Б – Трубопровод

1.         Поправочный коэффициент на тепловое расширение Кt = 1,0047

2.         Внутренний диаметр D=700мм

В – Измеряемая среда

Название газа – природно-доменный газ

Расчетные расходы – максимальный Qnp=4000м3/ч Средний Qср= 2300м3/ч

Минимальный Qmm=1500м³/ч

Средняя абсолютная температура Т=290К Среднее абсолютное давление ρ=110000 Па Расчетная допустимая потеря давления Рпд=5500Па

Плотность сухого газа в нормальном состоянии ρн=0,8362 кг/м3

Максимально возможное давление водяного пара при температуре t=25°C

Относительная влажность в долях единицы φ=0,89

Относительная влажность в рабочем состоянии φ=0,95

Коэффициент сжимаемости К=1

Промежуточная величина для определения ζ=387

Плотность сухой части газа в рабочем состоянии рс г=0,950кг/м3

Плотность влажного газа в рабочем состоянии ρ=0,970кг/м3

Показатель адиабаты - 1,355

Динамическая вязкость µ=1,241*105Па/с

Число Рейнольдса Re=304664,2

Среднее число Рейнольдса Reср=201078,37

Лист исходных данных

Общие данные

Среднее барометрическое давление местности Рб=101325Па

Трубопровод

1.         Внутренний диметр D20=700мм

2.         Материал – сталь 12Х18Н9Т

Измеряемая среда

1.         Наименование: газ

2.         Часовой расход:

мах Qмmax=3200м³/ч

средний Qмср= 2300м³/ч

мин: Qм мин= 1500м³/ч

3.         Средняя температура t=32°С

4.         Среднее избыточное давление Ри=5,0*10¯³мПа

5.         Допустимые потери давления Рпд=0,5кПа

Расчёт сужающего устройства

Среднее барометрическое давление местности (100000 – 101325 )Па

Рб=101325Па

Материал сужающего устройства и участков трубопровода, между которыми устанавливается сужающее устройство для воды, газа, пара и горячего воздуха: сталь 12Х18Н9Т.

Ø трубопровода при 20°С D20 выбираем по допустимой скорости вещества в трубопроводе.

Скорость пара в рабочих условиях V=10м/с. По выбранной скорости находим ø трубопровода

Где: Qmax – максимальный расход вещества в рабочих условиях

337,1мм

Найденную величину округляем до стандартного значения D=400мм

Расчетный мах расход Qпр, являющийся верхним пределом измерения дифманометра, выбирают из стандартного ряда (1;1,25;1,6;2;2,5;3,2;4;5;6,3;8) 10ⁿ.

В данном случае:

Qпр=4000м3/ч

Средний расход составляет:

Qмср=(1/2-2/3) Qм np

Qм ср=2/3*4000=2666,6 м3/ч

Минимальный расход:

Qм мин.=(1/4-1/3) Qм np

Qм мин=1/4*4000=1000м3/ч

По условию температура пара t=32°С. В интервале температур (0°С - 450°С) коэффициент на тепловое расширение равен:

Kt=1+£t*(t-20),

Где £t=(1.38-1.74)*10¯⁶

Kt=1+1.56*10¯⁶*(320-20)=1.00468

Средняя абсолютная температура:

Т=t=273

T=303K

Среднее абсолютное давление:

Ра=Ри+Рб

Где Ри – избыточное давление,

Рб – барометрическое давление.

Ра=5000000+101325=5101325 Па.

Расчетная допустимая потеря давления:

Рпд=Рпд'*(Qм пр/Qmax)²

Где Рпд' – допустимая потеря давления;

Рпд=4500*(4000/3200)=5625Па

Плотность газа в нормальных условиях находим из таблицы

Рн=0.8362кг/м3.

Показатель адиабаты для газа

χ=0.8362-0.0001*t

Где t – температура пара

Χ=0.8227

Динамическую вязкость газа нахожу по таблице:

µ=1.241*10¯⁵Па*с. Кг/м3

число Рейнольдса находим по формуле:

Re=0.354*Qм пр/D*µ

Где D – диаметр трубопровода;

Qм пр – максимальный расход;

µ- динамическая вязкость.

Re=0.354*3200/300*1.241*10¯⁵=4,2

Среднее число Рейнольдса:

Reср= Re*Qм ср/Qм пр

Где Qм пр- максимальный расход;

Qм ср- средний расход.

Re ср=2,79

Используя полученные данные, приступаю к расчету диафрагмы. Для этого использую следующие зависимости:

1). ξ =1-(0.41+0.35м²)*

Где χ- показатель адиабаты

м- модуль сужающего устройства.

2). ,

Где: Re – число Рейнольдса для расхода Qм пр.

3) Граничное число Рейнольдса Re_mm выбирают в зависимости от m:

Для 0.05

для

для 0.59

4) Потеря давления Рп, Па

Рn=(1-1,035m) P

Расчет сужающего устройства заключается в определении его диаметра d при обязательном выполнении следующих условий:

- стандартный максимальный перепад давления должен быть выбран как можно больший, т.к. при этом обеспечивается постоянство коэффициента расхода;

(a=const, если Reср(Remin)гр),

-           стандартный максимальный перепад давления должен быть выбран как можно меньший, т.к. с увеличением перепада давления возрастают безвозвратные потери давления; перепад давления следует выбирать из ряда: (1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3;)*10ⁿ;

-           то есть, перепад давления нужно выбирать из условий, удовлетворяющих этим требованиям; если потеря давления не лимитирована, стандартный максимальный перепад выбирают таким , чтобы m = 0,2 (при этом длины прямых участков трубопровода до и после сужающего устройства получаются минимальными);

-  погрешность расчета не должна превышать + 0.1

Таким образом, результат расчета диаметра сужающего устройства считается окончательным, если

Где Q_м – значение массового расхода, полученное в результате расчета по формуле:

.

Если хотя бы одно из ограничений не выполняется, то расчет нужно скорректировать.

Алгоритм расчета

1.подсчитываем дополнительную величину С по формуле:

С=

C=8.3861

2. для m=0.2 определем

3.Проверяю условие (1.17). Так как оно выполняется, задаемся перепадом давления ∆ Р<

∆Р=63000 Па

4. По формуле (1.14) определяем ε1=0.99426

5. Вычисляем вспомогательную величину (mα)1:

(mα)=С/ ε1* (1.21)

(mα)=0.0336

6. По формуле (1.15) определяем =0.6094.

7. Уточняем значение модуля m:

m=(mα)/α

m=0.055

8. Подсчитываем по формуле потери давления Рп. И сравниваем с допустимыми Рп.д

Рп.=49959 Па

Условие выполняется с выбранным перепадом.

9. Определяем значение ε2=0.99443, соответствующего модулю m2

Так как разница между ε1 и ε2 не превышает0.0005, тогда значение m1 и ε1 считаем окончательными.

10. Определяем диаметр сужающего устройства по формуле:

 мм

11. По формуле вычисляем расход  кг/ч

По формуле вычисляем погрешность вычисления  , при этом выполнилось условие

После расчета сужающего устройства находим нижний рабочий участок шкалы дифманометра Q_{м пр}^min, на котором :

Q_мпр^min= .

 

 

Вывод

Предложенная схема автоматизации (на самом деле данная схема является упрощённой) применяется на прямоточно-противоточной двух шахтной печи комбината им. Ильича, уже более пяти лет, при этом экономический эффект составляет до 1000000 грн. в год.

Ниже приведены данные отработки параметров обжига извести в течение двух месяцев. Сравнительный анализ технологических параметров полученных в период опытной эксплуатации и базовым вариантом приводится в таблице 2.

Пример расчет параметров процесса:

Расход газа

Период обжига

Время реверсии

Объем воздуха на горение

Объем воздуха на охлаждение

Масса загрузки

Масса выгружаемой извести

507нм/цикл 840 сек

31000нм³/час 18000нм³/час 9,600 кг/цикл 5,452кг/цикл

Суточная производительность; 86400*5,4527(840+ 100)-500т извести в сутки

Расход тепла: 507нмУцикл* 36043кДж/м³ 5,452кг/извести в цикл

Избыток воздуха на горение: 31000нмУчас*840сек/3600___________ 507нм³/цикл*36043кДж/м³*1,Н/4200нм³/кДж =3352 кДж/кг извести(800ккал/кг извести) =1,45

Таблица 2.

Показатели технологического процесса	Размерность	Прототип	Серия №1	Серия №2	Серия №3	Серия №4	Серия №5
Вид топлива	Природный газ
Расход условного топлива	кг/т	170	111	112	113	114	120
Теплота сгорания	КДжм*	35300	36043	36043	36043	36043	36043
Коэффициент избытка воздуха		1,2	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6
Температура в переходном канале	°С	1200	940	950	1100	1170	1200
Температура отходящих газов	°с	315	70	75	110	120	150
Характеристика извести СаО+М§О ППП Время гашения	мин	85-95 2+5 3+5	85+93 3+7 4+8	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5
Удельный расход газа	нм3/т	149	97	98.5	99,2	100	105

Подачу известняка на обжиг производят порциями по 4,7т через 780+ЮООсек в каждую шахту одновременно. Анализ полученных данных свидетельствует, что оптимальные теплотехнические параметры работы ГШР печи достигаются при удельном расходе газа в пределах 98,5+100нм'/т извести и коэффициенте соотношения газ-воздух 1,3-И ,5 обеспечивающих температуру- дымовых газов в переходном канале 950+1170°С и 75+120°С на выходе из печи.

Повышение удельного расхода газа свыше 100нм /т извести не улучшает характеристик полученной извести, а уменьшение удельного расхода газа менее 98,5нм /т извести приводит к ухудшению качества продукции.

 

 

Список литературы

1. Производство извести в прямоточно-противоточной шахтной печи. Технологическая инструкция ТИ 227-СТ-13-2002. Разработана И. Н. Фентисов, Э. Н. Шебаниц. Мариуполь, ОАО ММК им. Ильича. 2002г.

2. «Печи для производства извести» А.В.Монастырей, А.В.Александров Москва «Металлургия» 1979.

3. Технологическая инструкция 81тайс Олейник А.В. 2002.