Розрахунково-графічна робота - Вибір та розрахунок регулюючого органу - файл 1.doc

Розрахунково-графічна робота - Вибір та розрахунок регулюючого органу
скачать (1174 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc

1174kb.

16.11.2011 20:46

скачать

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 ]
• Котельная установка(укр.) [ документ ]

1.doc

Міністерство освіти і науки України

Національний 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;

Р_п=2.8 кгс/см² – тиск на вході в трубопровідну мережу;

Р_к=2.1 кгс/см² – тиск на виході з трубопровідної мережі;

Q_max=640 м³/год, Q_min=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:

(мм);

отримане значення округлимо до найближчого більшого стандартного значення:

(мм).

5.Визначимо число Re за формулою для рідин:

m=0.683 – газова постійна.

Пз.



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:

, мм^-4 , (2)

де i - номер ділянки трубопровідної сітки з умовним діаметром D_ті;

N – кількість ділянок трубопровідної сітки;

D_Ті – умовний діаметр і-ої ділянки, в мм;

К₀ – корекційний коефіцієнт на зварні стики і фланці;

l_i – 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 90^о (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 р_ро і трубопроводі р_т при максимальній витраті, кгс/см² :

д л я г а з і в:

;

.

р_ро = р₁ – р₂ =2.6314-1.9627=0.6688 (кгс/см²);

р_т = р_п – (р_к + р_ро)=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), =1.

.

8. 
   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 , мм	Умовна пропускна здатність , м3/год	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 приймається не меншим 1.1.

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 , мм, виберемо таким, щоб виконувалася умова:

0.25D_Т< D_y <D_Т,

20< D_y <80,

.

Вибір РО починають з нижньої допустимої межі, оскільки від D_y 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:

K_vy   K_T K_vmax ,

де K_T – коефіцієнт впливу звуження трубопроводу, який розраховується по формулі:

, де , .


, ,



Отже, умовна пропускна здатність повинна задовольняти умову:

,

K_vy=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 Re_y , віднесене до умовного проходу попередньо вибраного РО, за формулою:

_.

8.3.2. Так як >2320, застосовують РО з умовною пропускною здатністю , визначеною по п.8.1, з наступною перевіркою на можливість виникнення кавітації.

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

(13)

де мм² .



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 К_vт. В формулу замість p_po підставимо p_т :

.

9.2. Визначимо гідравлічний модуль згідно формули:

n = K_vy / K_vT = 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 і відносною пропускною здатністю має вид

(15)

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 q_max і q_min наступним чином:

9.3.1. Знайдемо попереднє значення максимальної відносної витрати q^п_max по формулі:

q^п_max = K_vmax / K_vу (16)

q^п_max = 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 q^п_max 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 q_max .

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





Витратна х-ка РО з рівновідсотковою х-кою:






9.3.3. Мінімальну відносну витрату середовища q_min визначаємо по формулі:

. (17)

Лінійна витратна характеристика:



Рівновідсоткова витратна характеристика:




9.4. По побудованих витратних характеристиках для n=0.2636 визначеного згідно п.9.2, за значеннями , знайдемо , і діапазон ходу затвора РО . Перевіримо виконання умов:  0,1;  0,9;  0,25.

Лінійна витратна характеристика:







 0.1;  0.9;  0.25.

Рівновідсоткова витратна характеристика:







 0.1;  0.9;  0.25.

9.5. Для вибраного РО визначимо:

Лінійна витратна характеристика:

Коефіцієнт підсилення: ; (18)



Рівновідсоткова витратна характеристика:

Коефіцієнт рівновідсотковості: ; (19)



9.6. Визначимо найбільші додатні і від’ємні відхилення дійсних значень коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості від розрахованих в п.9.5:

K^в = K_{д max} – K ; K^н = K_{д min} – K;

K^в_p = K_{pд max} – K_p ; K^н_p = K_{pд min} – K_p ,

де K_{д max} , K_{д min} , K_{pд max} , K_{pд min} - максимальні і мінімальні значення коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості в діапазоні відносних витрат , .

Лінійна витратна характеристика:

- для РО з лінійною пропускною характеристикою



K^в = –= 0.1461; K^н = –= 0.0829;

Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом підсилення:



- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою



K^в = 2.5238–0.8843= 1.6395; K^н = 0.6170–0.8843= -0.2673.

Залежність між відносною витратою і коефіцієнтом підсилення:



Рівновідсоткова витратна характеристика:

- для РО з лінійною пропускною характеристикою



K^в_p = 5.3626–2.2157= 3.1469; K^н_p = 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



K^в_p =3.2112–2.2157= 0.9955; K^н_p = 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 , діаметр сідла .

Розбиваємо умовний хід на 15 частин. Для кожного значення з рівняння лінійної пропускної характеристики розраховуємо пропускну здатність за формулою: .

Для кожного отримаємо значення площ за формулою: , де коефіцієнт для односідлових РО з подачею речовини під затвор визначається як: .

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:


h_y


D_c

h_y=10, D_c=40.

9.9. Виконаємо складальне креслення вибраного РО, а також профіль затвору, знайдений в п. 9.8.

^

Регулюючий орган фірми “ Samson “, тип 241-1.

1. 
   Гайка
   
2. 
   Ущільнююча прокладка
   
3. 
   Сідло
   
4. 
   Затвор
   
5. 
   Пружина
   
6. 
   PTFE-сальник
   
7. 
   Верхня частина клапану
   
8. 
   Різьбова втулка
   
9. 
   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 D_T = 80 мм ;

- максимальну пропускну здатність K_vy =25 ;

За цими усіма параметрами обрав РО фірми “ Samson “, тип 241-1. Визначивши значення ходу затвора l_max та l_min з’ясував, що діапазон ходу затвора не виходить за допустимі межі. Провів профілювання РО для забезпечення лінійної витратної характеристики. Врахував діапазон робочого ходу і переконався, що виконується умова гладкості профілю: збільшення Х викликає постійне значення У.


^

Список літератури

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.)

Поиск по сайту:  

---