p align="left">11. Контур контроля и регулирования расхода топлива (природный газ). Состоит из турбинного газового счётчика «Rombach» Т2-150-О1000, механически связанного с преобразователем (частота/ток) WЕ-77/ЕХ-UТ (поз. 11-2), с дискретным выходным сигналом. Сигнал с преобразователя поступает в микроконтроллер, где текущая частота импульсов преобразуется в текущий расход газа, после чего данные передаются на пульт в ЭВМ, откуда они поступают в следующий микроконтроллер, где расход преобразуется в токовый сигнал и поступает на регистрирующий прибор Zерагех 49 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА. В том же микроконтроллере генерируется сигнал на открытие или закрытие регулирующего органа. Данный сигнал поступает на пускатель сервопривода АUМА 8А-07.1, который открывает или закрывает регулирующий орган.
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 трудаОбщие 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. Осо-бенности 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 перемен-ный 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.
Iгруппа. 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.
IIгруппа.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.
IIIгруппа. 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.
IVгруппа. 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.
Vгруппа. 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 железо-бетонных конструкций, трубопроводы и другое оборудование, имею-щее 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 на-пряжением 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 заземляюще-му устройству или присоединенной через аппараты, имеющие боль-шое 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 на-пряжения;
каркасы распределительных устройств, щитов, пультов, щитков и шкафов с электрооборудованием;
опорные кабельные конструкции, корпуса кабельных муфт, ме-таллические 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 заземляю-щих 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 за-земляющих 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 работаю-щий 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 при-менять 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, уста-новленного 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 ди-электрические 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 пере-носные.
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 с=110000 Па Расчетная допустимая потеря давления Рпд=5500Па
Плотность сухого газа в нормальном состоянии сн=0,8362 кг/м3
Максимально возможное давление водяного пара при температуре t=25°C
Относительная влажность в долях единицы ц=0,89
Относительная влажность в рабочем состоянии ц=0,95
Коэффициент сжимаемости К=1
Промежуточная величина для определения ж=387
Плотность сухой части газа в рабочем состоянии рс г=0,950кг/м3
Плотность влажного газа в рабочем состоянии с=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??мПа
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.
O трубопровода при 20°С D20 выбираем по допустимой скорости вещества в трубопроводе.
Скорость пара в рабочих условиях V=10м/с. По выбранной скорости находим o 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) 10?.
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??
Kt=1+1.56*10??*(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)?
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
ч=0.8362-0.0001*t
Где t - температура пара
Ч=0.8227
Динамическую вязкость газа нахожу по таблице:
µ=1.241*10??Па*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??=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). о =1-(0.41+0.35м?)*
Где ч- показатель адиабаты
м- модуль сужающего устройства.
2). ,
Где: Re - число Рейнольдса для расхода Qм пр.
3) Граничное число Рейнольдса Remm 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 Qм - 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 е1=0.99426
5. Вычисляем вспомогательную величину (mб)1:
(mб)=С/ е1* (1.21)
(mб)=0.0336
6. По формуле (1.15) определяем =0.6094.
7. Уточняем значение модуля m:
m=(mб)/б
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 е2=0.99443, соответствующего модулю m2
Так как разница между е1 и е2 не превышает0.0005, тогда значение m1 и е1 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 Qм прmin, на котором :
Qм прmin= .
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.
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.