Розрахунково-графічна робота - Вибір та розрахунок регулюючого органу
скачать (1174 kb.)
Доступные файлы (1):
1.doc | 1174kb. | 16.11.2011 20:46 | ![]() |
содержание
- Смотрите также:
- Розрахунково - графічна робота з Цивільної оборони [ расчетно-графическая работа ]
- Розрахунково-графічна робота: Розрахунок схеми трьохкаскадного підсилювача [ расчетно-графическая работа ]
- Електричний розрахунок освітлювальних мереж [ документ ]
- Курсовий проект - Розрахунок системи регулювання промислового робота [ курсовая работа ]
- Бакалаврская дипломная работа - розрахунок та розробка технології виготовлення зубчастого колеса - сателіту - планетарного редуктора (укр.яз) [ документ ]
- Електродвигун [ документ ]
- Курсовой проект - Розрахунок і конструювання асинхронних двигунів [ курсовая работа ]
- КЭС 1500 МВт [ документ ]
- Дипломний проект-Аналіз втрат електроенергії та розробка заходів їх зниження в електричних мережах РТП 35/10 кВ „Деймановка Пирятинського РЕМ ВАТ „Полтаваобленерго [ документ ]
- КЭС 3600 [ документ ]
- Розрахунково - графічна робота - Оцінка стійкості роботи підприємства в надзвичайних ситуаціях [ расчетно-графическая работа ]
- РГР - Розрахунково-графічна робота. Аксонометричні проекції [ расчетно-графическая работа ]
1.doc
Міністерство освіти і науки УкраїниНаціональний університет “Львівська політехніка”
Інститут енергетики та систем керування

ВИБІР ТА РОЗРАХУНОК РЕГУЛЮЮЧОГО ОРГАНУ
РОЗРАХУНКОВА РОБОТА
з дисципліни
“Виконавчі механізми та регулюючі органи”
Львів 2010
Розрахунок регулюючого органу (РО)
В задачу вибору і розрахунку РО входить визначення його пропускної здатності, діаметра умовного проходу, вибір пропускної і витратної характеристик, розрахунок коефіцієнта передачі РО

Для розрахунку необхідні наступні вихідні дані:
схема технологічної трубопровідної мережі, на якій встановлений РО, із приведенням довжини кожної ділянки трубопровідної сітки, види місцевих опорів і їхня кількість;
відома речовина, яка проходить через трубопровідну мережу : повітря;
Рп=2.8 кгс/см2 – тиск на вході в трубопровідну мережу;
Рк=2.1 кгс/см2 – тиск на виході з трубопровідної мережі;
Qmax=640 м3/год, Qmin=150 м3/год. – межі регулювання об’ємної витрати речовини Q, які повинен забезпечити шуканий РО;
температура матеріального потоку: t1=25 0С.
Послідовність розрахунку:
1.Знайдемо для даної речовини:
густину приведена до нормальних умов н=1.293 кг/м3;
динамічну в’язкість µ =172·10-6 Пз.
2.Задамося допустимою швидкістю речовини в трубопроводі, виходячи з рекомендованих діапазонів (для рідин [w] від 10 до 20 м/с): [w]= 20 м/с.
3.Визначимо орієнтовний діаметр трубопроводу:

отримане значення округлимо до найближчого більшого стандартного значення:

5.Визначимо число Re за формулою для рідин:
m=0.683 – газова постійна.


Крім того, визначимо коефіцієнт тертя за формулою:
при турбулентному режимі Re > 5000 (Re=199960):

4. Визначимо приведені коефіцієнти гідравлічного опору ділянок трубопроводу до РО - п і після РО - к за формулою:

де i - номер ділянки трубопровідної сітки з умовним діаметром Dті;
N – кількість ділянок трубопровідної сітки;
DТі – умовний діаметр і-ої ділянки, в мм;
К0 – корекційний коефіцієнт на зварні стики і фланці;
li – довжина відрізку трубопроводу і-ої ділянки, в м;
і – коефіцієнт тертя стінки і-ої ділянки;
j – номер місцевого опору;
Mi – кількість місцевих опорів на і-ій ділянці трубопровідної сітки;
ij – коефіцієнт j–го місцевого опору і-ої ділянки.
Значення К0 приймемо рівним 1.25.
В заданій трубопровідній сітці наявні такі місцеві опори:
- плавний поворот на 90о (приймемо, що R/d=2): =0.3 ;
- повністю відкрита засувка (приймемо, що h/d=1): =0.2;
- трійник з однаковими діаметрами каналів: =2.
Кількість ділянок трубопровідної сітки до РО: N=5.
Запишемо довжини ділянок трубопроводу до РО:
l1=80 м; l2=9 м; l3=48 м; l4=16 м; l5=36 м.
Визначимо сумарні коефіцієнти місцевих опорів на кожній ділянці трубопроводу до РО:
1=0.3; 2=0.3; 3=0.3+0.2; 4=2; 5=0.
Визначимо приведений коефіцієнт гідравлічного опору ділянок трубопроводу до РО - п :

Кількість ділянок трубопровідної сітки після РО: N=5.
Запишемо довжини ділянок трубопроводу після РО:
l6=36 м; l7=8 м; l8=32 м; l9=15 м; l10=27 м.
Визначимо сумарні коефіцієнти місцевих опорів на кожній ділянці трубопроводу після РО:
6=0.3+0.2; 7=2; 8=0.3+0.2; 9=0.2; 10=0.
Визначимо приведений коефіцієнт гідравлічного опору ділянок трубопроводу після о РО - к :

6. Визначимо тиски на вході р1 і виході р2 РО, перепади тисків на РО рро і трубопроводі рт при максимальній витраті, кгс/см2 :
д л я г а з і в:


рро = р1 – р2 =2.6314-1.9627=0.6688 (кгс/см2);
рт = рп – (рк + рро)=2.8-(2.1+0.6688)= 0.0312 (кгс/см2).
7. Обрахуємо максимальну розрахункову пропускну здатність

для газів при Р2 > 0.5P1 (докритичний режим течії),


Вибір типорозміру РО:
8.1. В каталозі виробника регулюючої арматури SAMSON вибираємо наступний односідловий РО: пневматичний регулюючий клапан типу 241-1 (прохідний клапан типу 241).
Виконавчі пристрої | Тип | Умовний прохід ![]() | Умовна пропускна здатність ![]() | Умовнийтиск, МПа | Пропуск-на харак-теристика | Темпе-ратура середо-вища, С |
Клапан регу- люючий односідловий | 241 | 15 | 0.1; 0.16; 0.25 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0 | 10…40 | | -196... +450 |
| | 20 | 0.1; 0.16; 0.25 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3 | | Лінійна, рівно- відсотко-ва | |
| | 25 32 | 0.1; 0.16; 0.25 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16 | | | |
| | 40 | 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16; 25 | | | |
| | 50 65 | 0.4; 0.63; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16; 25; 35 25; 35; 60 | | | |
| | 80 | 25; 35; 60; 80 | | | |
| | 100 125 | 63; 100; 160 100; 160; 200 | | | |
| | 150 | 63; 100; 160; 260 | | | |
| | 200 | 250; 360; 630 | | | |
| | 250 | 250; 360; 630 | | | |
Коефіцієнт запасу

Методами аналізу системи автоматичного регулювання визначимо оптимальну витратну характеристику РО для заданого об'єкта регулювання.
При виконанні курсової роботи розглянемо вибір РО для забезпечення як лінійної, так і рівновідсоткової витратних характеристик.
Умовний прохід РО

0.25DТ< Dy <DТ,
20< Dy <80,

Вибір РО починають з нижньої допустимої межі, оскільки від Dy залежить вартість РО.
Якщо діаметр РО менший діаметра трубопроводу, до якого він повинен бути під’єднаний , то РО встановлюється на звуженні трубопроводу. Перехідна частина може бути більш плавною (сумарний кут скосу не більший 350) і менш плавною (кут скосу більший 350). Зрозуміло, що наявність додаткових місцевих опорів – звуження і розширення трубопроводу – збільшує загальний коефіцієнт опору РО і зменшує його пропускну здатність. Для того щоб і при наявності звуження РО пропустив задану витрату, його умовна пропускна здатність повинна задовольняти умову:
Kvy KT Kvmax ,
де KT – коефіцієнт впливу звуження трубопроводу, який розраховується по формулі:






Отже, умовна пропускна здатність повинна задовольняти умову:

Kvy=25 (м3/год).
8.2. Перевіримо, чи не виходить дійсна швидкість потоку в трубопроводі за допустимі межі.
Дійсна швидкість потоку в трубопроводі визначається при максимальній витраті, згідно з формулою, (м/с):

Обмеження швидкості потоку на вході РО: 75 м/с – для газів, отже, дійсна швидкість потоку рідини в трубопроводі не виходить за допустимі межі.
8.3. Перевіримо вплив в’язкості рідини на пропускну здатність обраного РО в такий спосіб:
8.3.1. Визначимо число Rey , віднесене до умовного проходу попередньо вибраного РО, за формулою:

8.3.2. Так як


8.4. Проводимо перевірку РО на критичні умови експлуатації:
8.4.1. Для потоку рідини перевіримо РО на можливість виникнення кавітації:
Визначимо коефіцієнт опору РО

де


8.4.2. Для потоку газу перевіряють РО на можливість виникнення критичного перепаду:

де χ=1.4 – показник адіабати.

9. Вибір пропускної характеристики РО з урахуванням впливу наявної трубопровідної лінії проводиться в наступному порядку:
9.1. Визначимо пропускну здатність трубопровідної лінії Кvт. В формулу замість ppo підставимо pт :

9.2. Визначимо гідравлічний модуль згідно формули:
n = Kvy / KvT = 25 / 94.8488= 0.2636.
Для даного n побудуємо витратні характеристики РО з лінійною і рівновідсотковою пропускними характеристиками.
Залежність між відносною витратою нестисливої рідини при турбулентній течії



Витратна х-ка РО з лінійною пропускною х-кою (


Витратна х-ка РО з рівновідсотковою х-кою (


9.3. Визначимо максимальну і мінімальну відносні витрати середовища qmax і qmin наступним чином:
9.3.1. Знайдемо попереднє значення максимальної відносної витрати qпmax по формулі:
qпmax = Kvmax / Kvу (16)
qпmax = 20.4962 / 25= 0.8198.
9.3.2. На побудованих витратних характеристиках для n=0.2636 визначеного згідно п.9.2 і n=0 через точку qпmax проведемо горизонтальну пряму до перетину з лінією для n=0. Потім з точки перетину проведемо вертикальну пряму до перетину з кривою для визначеного n . Ордината точки перетину відповідає максимальній відносній витраті через РО qmax .
Витратна х-ка РО з лінійною пропускною х-кою:


Витратна х-ка РО з рівновідсотковою х-кою:


9.3.3. Мінімальну відносну витрату середовища qmin визначаємо по формулі:


Лінійна витратна характеристика:

Рівновідсоткова витратна характеристика:

9.4. По побудованих витратних характеристиках для n=0.2636 визначеного згідно п.9.2, за значеннями








Лінійна витратна характеристика:






Рівновідсоткова витратна характеристика:






9.5. Для вибраного РО визначимо:
Лінійна витратна характеристика:
Коефіцієнт підсилення:


Рівновідсоткова витратна характеристика:
Коефіцієнт рівновідсотковості:


9.6. Визначимо найбільші додатні і від’ємні відхилення дійсних значень коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості від розрахованих в п.9.5:
Kв = Kд max – K ; Kн = Kд min – K;
Kвp = Kpд max – Kp ; Kнp = Kpд min – Kp ,
де Kд max , Kд min , Kpд max , Kpд min - максимальні і мінімальні значення коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості в діапазоні відносних витрат


Лінійна витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою


Kв =




Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом підсилення:

- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою


Kв = 2.5238–0.8843= 1.6395; Kн = 0.6170–0.8843= -0.2673.
Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом підсилення:

Рівновідсоткова витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою


Kвp = 5.3626–2.2157= 3.1469; Kнp = 1.1797–2.2157= -1.0360;
Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом рівновідсотковості (в діапазоні максимальної і мінімальної витрати):

- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою


Kвp =3.2112–2.2157= 0.9955; Kнp = 3.0783–2.2157= 0.8626;
Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом рівновідсотковості:

9.7. Підрахуємо відносні відхилення коефіцієнта підсилення к і коефіцієнта рівновідсотковості кр :


і вибиремо РО з тією пропускною характеристикою, де К (Кр) є найменшим.
Лінійна витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою

- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою

Так як К=16.5220% < К=185.3876% , то для забезпечення лінійної витратної характеристики вибираємо РО з лінійною пропускною характеристикою.
Рівновідсоткова витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою

- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою

Так як Кp=142.0293% > Кр=44.9281% , то для забезпечення рівновідсоткової витратної характеристики вибираємо РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою.
9.8. Проводимо профілювання затвора РО для забезпечення лінійної витратної характеристики РО з даною трубопровідною мережею (для n=0.2636).
Згідно конструктивних даних вибраного РО його умовний хід


Розбиваємо умовний хід




Для кожного





Будуємо рівняння кривої рівновеликих площ для кожного значення ходу. Рівняння кривої рівновеликих площ:

Шуканий профіль затвору будуємо як огинаючу до побудованих кривих рівновеликих площ.
В результаті побудови кривих рівновеликих площ для кожного значення ходу отримаємо:

Отже, робочий профіль затвору матиме вигляд:
hy







D

hy=10, Dc=40.
9.9. Виконаємо складальне креслення вибраного РО, а також профіль затвору, знайдений в п. 9.8.
Гайка
Ущільнююча прокладка
Сідло
Затвор
Пружина
PTFE-сальник
Верхня частина клапану
Різьбова втулка
Вказівник ходу
10 - Шток РО
Висновок: в даній розрахунковій роботі я провів розрахунок і вибрав регулюючий орган (РО) для заданого трубопроводу. Для вибору РО я визначив основні його параметри :
- діаметр DT = 80 мм ;
- максимальну пропускну здатність Kvy =25

За цими усіма параметрами обрав РО фірми “ Samson “, тип 241-1. Визначивши значення ходу затвора lmax та lmin з’ясував, що діапазон ходу затвора

^
1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справоч. пособие /Под ред. Б.Д.Кошарского. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976. - 488 с.
2. Арзуманов Э.С, Расчет и выбор регулирующих органов автоматических систем. - М.: Энергия, 1971. - 112 с.
3. Емельянов А.И., Емельянов В.А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. - М.: Машиностроение, 1975. - 224 с.
4. Иткина Д.М. Исполнительные устройства систем управления в химической и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 1984. -232 с.
5. Патрикеев В.Г., Сербулов D.C. Специальные исполнительные устройства химической промышленности. - Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1982. - 251 с.
6. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /Под общ. ред. В.В.Черенкова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 847 с.
7. Слободкин М.С., Смирнов П.Ф., Казинер Ю.Я. Исполнительные устройства регуляторов. - М.: Недра, 1972. - 304 с.
Скачать файл (1174 kb.)