Степень защиты корпуса газоанализатора - IР54. Варианты климатического исполнения: ТМ3(экспортное).

     3.2.3 Термопары ТПП (S)

     Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т1 не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока.

     Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

     Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения  температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором  термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор или электронную измерительную систему подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них.

     Термопары типа ТПП обладают:

     - хорошей устойчивостью к газовой коррозии, особенно на воздухе при высоких температурах;

     - высокой надежностью при работе в вакууме (но менее стабильны в нейтральных средах).

     Предназначены для длительной эксплуатации в окислительных  средах.

     Недостаток: высокая чувствительность термоэлектродов  к любым загрязнениям, появившимся при изготовлении, монтаже или эксплуатации термопар.

     Диапазон  измерения термопары ТПП (S) от 0 до 1700 ⁰С.

     Выходной  сигнал диапазон изменения выходного  тока: 4…20мА. 

3.3 Выбор и обоснование  средств сопряжения  первичных приборов  с устройствами обработки 

      Для получения сигналов с термопар необходимы средства сопряжения. Для термопары  ТПП (S) выбран прибор измеритель-регулятор температуры ТРМ-138.

      Измеритель-регулятор  температуры ТРМ138 предназначен для  измерения, регистрации и регулирования  температуры либо другого физического параметра, одновременного управления несколькими (до 8-ми)  исполнительными механизмами, а также для регистрации измеренных параметров на ЭВМ.

      Основные  возможности регулятора:

     - подключение от 1 до 8 измерительных датчиков температуры разного типа в любых комбинациях;

     - вычисление средних значений  и разностей измеряемых величин;

     - установка от 1 до 8 выходных устройств в любых комбинациях;

     - конфигурирование функциональной  схемы и установка рабочих параметров с встроенной клавиатуры;

     - задание стандартной конфигурации  прибора с помощью одного параметра.

      Блок  обработки данных регулятора ОВЕН ТРМ 138 педназначен для обработки входных сигналов (цифровой фильтрации, коррекции и масштабирования), вычисления дополнительных математических величин, индикации измеренных параметров температуры и формирования управляющих сигналов.

      Функциональная  схема измерителя-регулятора температуры ТРМ-138 с восемью входами для подключения датчиков температуры, 8-ю устройствами сравнения, формирующими сигнал «Авария», и одним выходным устройством представлена на рисунке 6.

      Прибор имеет встроенный двунаправленный интерфейс RS-485 для передачи данных и приема и информации от компьютера и других приборов, оснащенных таким же интерфейсом связи.

      Через этот интерфейс прибор может передавать текущее значение измеренных величин, принимать команды на изменение установок и состояния выходных устройств.

      Технические характеристики измерителя-регулятора ТРМ-138 представлены в таблице 7. 

 

Рисунок 6 – Функциональная схема измерителя-регулятора

температуры ТРМ-138

      Таблица 7 – Технические характеристики измерителя-регулятора ТРМ-138 

 

3.4  Выбор и обоснование  средства сопряжения  исполнительных механизмов  с устройствами обработки данных 

      Для управления задвижками 7 и 10 выбран прибор ОВЕН ПКП1.

     Прибор  ПКП1 предназначен для управления задвижками и затворами и защиты их механизмов и электроприводов при заклинивании без применения концевых выключателей.

     Виды  приборов ПКП1:

     - ПКП1Т – контроль положения  задвижки по времени ее перемещения и току, потребляемому электродвигателем;

     - ПКП1И – контроль положения  задвижки по числу оборотов  вала и периоду следования импульсов, поступающих с датчика на ее валу.

     Функциональные  возможности:

     - автоматическая остановка электропривода при достижении задвижкой крайнего положения без применения концевых выключателей;

     - контроль положения задвижки;

     - индикация текущего положения задвижки в процентах

     - выключение управления приводом с выдачей сигнала «Авария» при заклинивании задвижек или проскальзывании механизмов электропривода;

     - сохранение информации о положении задвижки при обесточивании;

     - регистрация положения задвижки при установке модуля с токовым выходом 4...20 мА модуля интерфейса RS-485 для связи с компьютером.

     Входы для управления задвижкой и контроля ее положения:

     - оператор может управлять положением задвижки:

      а) дистанционно с пульта управления с помощью кнопок, подключаемых ко входам 1...3 прибора: «Открыть», «Закрыть», «Стоп»;

      б) с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели прибора.

     - входы 1...3 обеспечивают гальваническую развязку между кнопками и прибором.

     ПКП1Т  для контроля тока, потребляемого электроприводом задвижки, используется стандартный измерительный трансформатор тока, (например, Т/0, 66/УЗ) подключаемый ко входу 4.

     ПКП1И. Ко входу 4 подключается датчик импульсов, установленный на валу задвижки:

     - геркон;

     - датчик Холла;

     - активный датчик (индуктивный, емкостный, оптический.

     Блок  управления (БУ) ПКП1 позволяет автоматически  отключать электродвигатель при достижении задвижкой крайнего (концевого) положения без применения концевых выключателей.

     ПКП1Т. При поступлении внешнего сигнала  на открытие или закрытие задвижки БУ отслеживает значение силы тока с трансформатора тока и время, отсчитываемое таймером. На время пускового момента сигнал, поступающий с трансформатора, блоком управления игнорируется.

     Определение концевого положения может осуществляться одним из трех способов:

     - значение тока достигло заданного (параметр СurA) и время, отсчитанное таймером, находится в установленном интервале (IntL...IntH), как при закрытии, так и при открытии задвижки;

     - то же при закрытии задвижки, а при открытии по истечении заданного времени (IntС);

     - при открытии и при закрытии по истечении заданного времени.

     Два первых способа определения концевого положения позволяют плотно закрывать задвижку, определять открытое положение в зависимости от ее конструктивных особенностей. Третий способ позволяет управлять некоторыми типами задвижек, не допускающих механических перегрузок в концевых положениях.

     ПКП1 сигнализирует о достигнутом  задвижкой концевом положении, включая  реле 4, если задвижка закрыта, или реле 5, если она открыта. Реле 1 или 2 при  этом выключается.

     ПКП1И. Определение концевых положений  происходит аналогичным образом, но БУ отслеживает значение периода следования импульсов, поступающих от датчика, и их число.

     Блок  управления ПКП1 определяет аварийную  ситуацию, при этом выключает управление приводом, включает реле «Авария» и мигание индикатора при:

     - заклинивании задвижки в процессе движения;

     - проскальзывании вала привода или других механизмов.

     В начале работы ПКП1 запускает таймер, отсчитывающий время движения задвижки и вычисляет процент ее открытия.

     Любой из этих двух параметров (время движения или процент открытия задвижки) можно вывести на индикатор прибора.

     ПКП1 имеет два выходных реле для управления задвижкой (реле 1 и 2), два реле для  имитации концевых выключателей (реле 4 и 5) и реле 3 для аварийной сигнализации.

     Кроме того, в ПКП1 может быть установлен модуль, формирующий унифицированный токовый сигнал 4...20 мА, пропорциональный степени открытия задвижки, или модуль интерфейса связи с ЭВМ RS-485. 

3.5 Разработка функциональной схемы системы управления тепловым режимом шахтной печи 

     Разработанная функциональная схема автоматизации системы управления тепловым режимом шахтной печи представлена на рисунке 7.

     Основной  принцип работы системы заключается  в регулировании разреженности шахтной печи  за счет задвижек 7 и 10.

     Рассмотрим  подробнее принцип работы.

     Датчики расхода 1 и 2 предназначены для регистрации  показаний. Датчик 3 предназначен для  регистрации давления воздуха в  трубопроводе. Газоанализатор 4 регистрирует состав кислорода в воздухе.

     Для измерения и регистрации температуры  в подготовительной и окислительной зонах печи используются термопары 5 и 6. По данным параметрам осуществляется управление тепловым режимом шахтной печи.

     При изменений температур в подготовительной и окислительной зонах система подает сигнал на прибор ОВЕН ПКП1, который управляет задвижками 7 и 10. Если разреженность в печи падает (соответственно температуры в зонах ниже уставок), то система открывает задвижки. При этом система сама регулирует подачу воздуха и кислорода.

     Термопары 7 и 8 до и после термосифона служат для контроля температуры отходящих газов, так как эксгаустеры (Д3 и Д4) не выдерживают температуру более ≈ 500 ⁰С.

 

Рисунок 7 - Функциональная схема автоматизации системы

 

     Заключение

 

     В курсовом проекте модернизирована система автоматизированного управления тепловым режимом шахтной печи №1 участка сократительной плавки и конвертирования медеплавильного цеха ООО «Медногорский медно-серный комбинат», находящийся по адресу: Оренбургская область, г. Медногорск, ул. Заводская, 1.

     При разработке курсового проекта выполнены  следующие задачи: