Принцип действия объемных счетчиков основан на отмеривании определенного объема проходящего через прибор вещества и суммирования результатов этих измерений. К числу таких устройств относятся мерные баки, счетчики жидкости с овальными шестернями и ротационные счетчики газа.
Мерные баки состоят из двух спаренных мерных баков и расходного бака. Измеряемая жидкость, поступающая по трубопроводу, направляется поочередно в каждый из мерных баков при помощи перекидного желоба. Счетчики с овальными шестернями применяются в широком диапазоне вязкости. Действие их основано на отмеривании (вытеснении) определенных объемов жидкости, заключенных между стенками измерительной камеры и овальными шестернями, при вращении последних под влиянием разности давлений измеряемой жидкости до и после счетчика. Для измерения количества горючих газов применяются ротационные счетчики типа РГ, принцип действия которых тот же, что и счетчиков жидкости с овальными шестернями.
Ультразвуковой метод измерения расхода
Ультразвуковые приборы можно применять не только в качестве преобразователя в расходомерах с генерированием естественных колебаний вещества, но и непосредственно для измерения расхода. Например, измеряют время, затрачиваемое на прохождение ультразвуковым импульсом через вещество, или прибегают к эффекту Доплера, при котором частота колебаний на входе приёмника ультразвукового излучения изменяется в зависимости от скорости жидкости или газа.
Одним из важнейших параметров преобразователя является линейность его характеристики, которая может влиять на точность измерения. Рекомендуется использовать преобразователи с линейной характеристикой (рис. 1.1, а), поскольку соединённые с преобразователем схемы формирования сигнала также являются линейными, следовательно, весьма дешёвыми при проектировании и изготовлении. При нелинейном преобразователе можно применить линеаризирующую схему формирования сигнала (рис. 1.1, б). Однако эта схема будет очень дорого стоить.
На основании этого принимаем решение, в качестве первичного преобразующего элемента использовать метод пропеллера, вращающегося при протекании воздуха, частота вращения которого пропорциональна расходу воздуха
Рис. 1.1 Линейные и нелинейные характеристики преобразователей:
а – линейный преобразователь; б - нелинейный преобразователь. (1 – реальная характеристика нелинейного преобразователя; 2 – линейная область выходного сигнала; 3 – линейная характеристика, которая ппроксимирует действительную реакцию преобразователя за счёт использования ограниченной части диапазона).
2 Техническое задание
Наименование объекта проектирования и область применения (ОП)
Объектом проектирования является цифровой измеритель расхода воздуха, предназначенный для контроля расхода воздуха в вентиляционной трубе САЭС.
Цель создания ОП
Создание непрерывной системы измерения расхода воздуха, лишенной недостатков других систем, простой по конструкции и имеющей первичный преобразователь с линейной зависимостью.
Назначение ОП
Измеритель расхода воздуха предназначен для дистанционного измерения текущего и среднесуточного значений расхода воздуха через вентиляционную трубу САЭС.
Характеристики ОП
Диапазоны измерений:
текущего значения расхода, м3/ч от 0,23·106 до 5·106;
среднесуточного значения расхода, м3/ч от 23·106 до 5·106;
§ Основная погрешность не более:
при измерении текущего расхода, м3/ч ± (0,114·106+0,05Q),
где Q-измеряемое значение расхода;
§ Питание осуществляется:
от сети переменного тока напряжением, В 220
частотой, Гц 50±1;
от источника постоянного тока напряжением (12)В;
Потребляемая мощность, не более:
от сети переменного тока 75 ВА;
от источника постоянного тока 10 Вт;
Габаритные размеры, мм, не более:
датчики скорости 720x400x695;
пульта 330x380x170;
Масса, кг, не более:
датчика скорости 6,2;
пульта 8;
Условия эксплуатации:
датчик скорости эксплуатируется:
в диапазоне температур от –50 +50єС,
относительной влажности до 98%;
Порог чувствительности датчика, м3/ч не более 0,183·10;
Момент трения датчика, Н м на оси вертушки 0,0015 (15 Г См);
Амплитуда напряжения выходных импульсов при сопротивлении нагрузки, кОм 3.
Требования к ОП
Требования к структуре ОП
Цифровой измеритель расхода воздуха должен полностью удовлетворять требованиям непрерывного измерения расхода воздуха через вентиляционную трубу САЭС.
Требования к функциям ОП
§ Измерение средней по сечению трубы скорости воздуха;
§ Преобразование скорости воздуха в частоту следования импульсов;
§ Преобразование частоты импульсов в десятичный цифровой код расхода;
Требования к техническим параметрам ОП
Входными сигналами пульта должны быть последовательности импульсов, условно названные ОС и СС, частоты следования которых одинаковы. Для работы пульта достаточно наличия любой из этих последовательностей, другая является резервной.
Номинальная статистическая характеристика преобразования частоты входных импульсов в цифровой код расхода воздуха:
Q=kmf,
где Q-значение расхода воздуха;106 м3/ч;
m=0,254-коэффициент пропорциональности, м3Гц/ч;
f-частота входных импульсов, Гц;
k-отношение средней скорости потока воздуха, в данном сечении трубы к скорости в точке измерения. Регулируется от 0,5 до 1 с дискретностью 0,01. Цена деления младшего разряда трехразрядного десятичного кода-0,01·106 м3/ч.
Диапазоны преобразования:
текущего значения частоты от 0,9 до 19,7 Гц
(усреднение за 750 с) (от 0,23·106 до 5·106 м3/ч)
среднего значения частоты от 0,9 до 19,7 Гц
(усреднение за 24 ч) (от 0,23·106 до 5·106 м3/ч).
Диапазоны преобразования частоты в ток от 0,9 до 20 Гц.
Номинальная статическая характеристика преобразования частоты в ток пульта определяется по формуле: I=0,317f, где I-выходной ток пульта (мА) при сопротивлении нагрузки не более1 кОм.
Параметры входных сигналов:
уровень – минус (10±5)В;
длительность - не менее 2% периода входных сигналов при значении входного сопротивления пульта не менее 5 кОм.
Электрическое питание пульта осуществляется:
переменным однофазным током с напряжением 220 В, частотой 50 Гц; постоянным током с напряжением 12 В. Допускается одновременное подключение обоих источников (буферный режим).
Потребляемая пультом мощность при номинальном напряжении электрического питания от источника:
переменного тока – 20 ВА, постоянного тока – 7 Вт.
Основная погрешность преобразования частоты импульсов в цифровой код – не более 0,02·106 м3/ч.
Основная погрешность преобразования частоты импульсов в цифровой код при измерении среднесуточного значения расхода – не более ±0,03·106 м3/ч.
Основная погрешность преобразования частоты импульсов в ток – не более ±0,015 мА при частоте входных сигналов менее 9 Гц и ±0,01 мА при 9 Гц и более.
Дополнительная погрешность, обусловленная изменением температуры окружающей среды в диапазоне: при преобразовании частоты импульсов в ток – не более основной погрешности.
Входное сопротивление пульта – не менее 5 кОм.
Требования к средствам защиты от внешних воздействий
При работе прибор должен быть защищен от воздействия пыли, прямого нагрева солнечными лучами или близко расположенными источниками тепла, вблизи прибора не должно быть сильных электромагнитных полей, поэтому для обеспечения нормального функционирования необходимо использовать кожух.
Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту
Условия эксплуатации: датчик эксплуатируется в диапазоне температур от минус 50 до +50єС и относительной влажности до 98%; пульт – при температуре окружающей среды от 5 до 50єС, максимальная влажность воздуха – 80% при 35єС.
При работе пульта с аккумуляторами в буферном режиме подключить аккумуляторную батарею к контактам 1,2 разъема «Аккумулятор» через зарядное сопротивление, из расчета, что напряжение на контактах 1, 2 составляет 14-16В и ток подзаряда не должен превышать 0,5 А.. Категорически запрещается подключать к пульту незаряженные аккумуляторы.
Техническое обслуживание заключается в систематическом наблюдении за правильностью эксплуатации, регулярном техническом осмотре и устранение возникающих неисправностей.
Перед началом эксплуатации и периодически раз в три месяца необходимо панели плат и контакты разъемов протирать замшей, смоченной в этиловом спирте.
Порядок и сроки проведения профилактических работ: проверка крепления органов управления, плавности их действия и четкости – каждые 12 месяцев; проверка номиналов питающих напряжений – при необходимости; проверка работоспособности прибора не реже раза в 6 месяцев.
Проверка напряжений «Преобразователя напряжения» производится вольтметром класса не ниже 0,5 на контрольных точках. Напряжения должны соответствовать ряду: ±7В, ±0,5В, (24±4)В, ~1В, ±0,2В.
Требования к маркировке и упаковке
Маркировка устройства должна содержать:
товарный знак;
наименование города, где расположено опытное предприятие;
наименование изделия и его шифр;
заводской шифр;
год выпуска;
знак, содержащий наименование изделия.
Транспортная маркировка на таре должна содержать манипуляционные значки: «Осторожно, хрупкое», основные, дополнительные и информационные надписи по ГОСТ 14192-77.
Ящики внутри должны быть выстланы упаковочной бумагой марки БУ-6 по ГОСТ 515-77.
Пространство между изделиями должно быть заполнено изолирующими материалами или поставлены распорки, исключающие возможность перемещения изделий внутри ящика.
В ящик должны упаковываться техническое описание и паспорт, вложенные в папки из полиэтиленовой пленки под крышку ящика по ГОСТ 10354-82.
Ящик, после укладки в него изделий, обмотать по торцам стальной лентой по ГОСТ 3560-73.
Требования к транспортировке и хранению
В упакованном виде изделие может транспортироваться речным, воздушным, автомобильным и железнодорожным видами транспорта.
Транспортировка должна производиться в соответствии с требованиями, изложенными в документах: «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством речного флота; «Руководство по грузовым перевозкам на внутренних воздушных линиях», утвержденными Министерством гражданской авиации; «Общие правила перевозки грузов автотранспортом», утвержденными Министерством автомобильного транспорта; «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством путей сообщения.
Изделия должны храниться на стеллажах в вентилируемых помещениях при температуре окружающей среды от +15 до +40єС и относительной влажности не более 80%. при этом в окружающей среде должны отсутствовать агрессивные примеси.
Погрузочно-разгрузочные работы должны производиться в соответствии с ГОСТ 12.3.009-76.
Устройство в упаковке для транспортирования должно выдерживать по ГОСТ 12997-84 воздействие транспортной тряски с ускорением 30 м/с при частоте от 10 до 120 ударов в минуту.
Требования по стандартизации и унификации
Стандартными элементами цифрового измерителя расхода воздуха для вентиляционной трубы САЭС являются все используемые элементы конструкции и вся элементная база.
Требования по документации
В комплект устройства должны входить: техническая документация и инструкция по эксплуатации.
Требования к надежности
Средний срок службы прибора не менее 10 лет.
Вероятность безотказной работы за 1000 часов должна быть не менее 0,8.
Требования к безопасности
Электрическая прочность изоляции между цепями электрического питания и корпуса пульта в нормальных условиях выдерживает испытательное напряжение переменного тока действующим значением 750В и частотой 50Гц.
Электрическое сопротивление изоляции между цепями электрического питания и корпусом при нормальных условиях – не менее 20 Мом; при температуре окружающего воздуха50єС и относительной влажности 50-80% - не менее 5 Мом.
Электрическое сопротивление между внешним зажимом, подлежащим заземлению и корпусом прибора – не более 0,1 см.
Защита воздействия от электромагнитных полей должна соответствовать ГОСТ 12.1.006-84.
Корпус пульта должен быть приспособлен для заземления по ГОСТ 12.2.007-0-75 и ГОСТ 21.130-75.
Требования по первичным средствам пожаротушения должны соответствовать «Типовым правилам пожарной безопасности».
Безопасность эксплуатации устройства должна быть обеспечена наличием инструкции по технике безопасности при работе с данным оборудованием.
В пульте при работе от сети переменного тока имеется напряжение до 250В, поэтому при эксплуатации, профилактических и регулировочных работах следует соблюдать следующие меры безопасности:
соединить клемму с заземлением рабочего места и отсоединить от него можно только после отключения пульта от сети;
перед каждым включением пульта необходимо проверить исправность как заземления, так и предохранителей;
любой элемент заменять только при отключенном от сети соединительном шнуре;
при регулировании и измерениях следует пользоваться надежно изолированным инструментом.
Персонал, работающий с прибором, должен быть проинструктирован по правилам техники безопасности при работе с электроизмерительными приборами с высоким напряжением и должен изучить паспорт и инструкцию.
Категорически запрещается работа с прибором без заземления, со снятым кожухом, установка и использование вместо сетевых предохранителей различного рода проволочных перемычек, включение прибора при наличии внешних неисправностей. Запрещается доработка монтажа и другие работы в блоках пульта, находящихся под напряжением.
Безопасность эксплуатации устройства должна быть обеспечена наличием инструкции по технике безопасности при работе с данным оборудованием.
Эксплуатировать устройство разрешается только при наличии инструкции по технике безопасности, утвержденной руководителем предприятия, на котором оно установлено, учитывающей специфику эксплуатации в условиях цеха.
Конструкция устройства должна отвечать требованиям, изложенным в «Правилах эксплуатации электроустановок», утвержденных Главгосэнерго-надзором, ГОСТ 12.2 003-74, ГОСТ 12.2.070-75.
Требования по эргономике и технической эстетике
Художественно-конструкторское оформление изделия должно соот-ветствовать современным требованиям технической эстетики и инженерной психологии в соответствии с ГОСТ 12.2.03-74 и ГОСТ 12.2.032-78.
Эргономические требования по ГОСТ 12.2.049-80 и ГОСТ 12.2.032-78.
Требования по уровню шума должны соответствовать ГОСТ 12.1.003-76.
Требования к микроклимату должны соответствовать ГОСТ 12.1.005.-88.
Требования к освещению должны соответствовать требованиям к общей системе.
Покрытие наружной поверхности должно быть однородной по оттенкам, при этом не иметь подтеков и других дефектов, снижающих качество и ухудшающих внешний вид устройства.
Требования к патентной частоте
Цифровой измеритель расхода воздуха должен обладать патентной частотой по СНГ.
Требования к утечке информации
Каждое измерение должно быть самостоятельным и законченным, и, следовательно, требования по защите от утечки информации не предъявляются.
Требования к техническому обеспечению
Устройство должно эксплуатироваться в условиях цеха при предельных значениях эксплуатационных характеристик.
Требования к информационному обеспечению
Прибор должен быть обеспечен техническим описанием, паспортом и инструкцией по применению.
Требования к организационному обеспечению
Цифровой измеритель расхода должен быть пригодным к эксплуатации рабочим, который ознакомлен с функционированием и порядком работы с прибором.
2.5.18 Требования к составу и содержанию работ по подготовке прибора к работе
Для обслуживания прибора должно быть достаточно оператора, работающего на щите управления приборами.
Перед началом работы убедиться в отсутствии внешних повреждений, механической работоспособности органов управления; поместить на сутки в сухое отапливаемое помещение.
Изучить паспорт, ознакомиться со схемой и конструкцией прибора. Проверить соответствие предохранителей их номиналам.
Соединить клемму «заземление» на задней панели с заземлением рабочего места.
Включить сетевой шнур прибора в сеть 220В или соединить аккумулятор с соответствующим разъемом на задней панели пульта.
Установить тумблер «Питание» на задней панели пульта в положение «ВКЛ».
Прогреть прибор в течение 15 минут.
Требования к метрологическому обеспечению
Порядок приемки и контроля
Цифровой измеритель расхода воздуха должен подвергаться приемно-сдаточным испытаниям. Перед приемно-сдаточными испытаниями прибор должен пройти технологическую приработку не менее 10 раз.
Цифровой измеритель расхода должен успешно выдержать приемно-сдаточные испытания. Прибор, не сумевший это сделать, должен быть направлен обратно на производство для устранения дефектов и доработки. После устранения дефектов и доработки снова должен подвергаться в полном объеме приемно-сдаточным испытаниям.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 202.
