Обзор существующих средств автоматизации

Введение

Развитие и совершенствование техники, повышение качества и технического уровня нового оборудования сопровождается процессом усложнения его конструкции, повышением технических параметров и требований к надежности. Усложняется и интенсифицируется рабочие процессы машин, повышается давление рабочей среды, возрастают усилия и мощность привода, скорости и массы перемещаемых объектов, повышаются требования к прочности и жесткости деталей. В связи с этим роль расчетов, проводимых на стадии проектирования, при создании новых машин все больше возрастает. В настоящее время все расчеты лучше производить при помощи ЭВМ, что значительно экономит время и увеличивает их точность.

Целью данного курсового проекта является раработка комплексной схемы автоматизации смесеприготовительного комплекса ХТС.

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Датчики уровня сыпучих и жидких материалов в бункерах

Для контроля уровня шихтовых и формовочных материалов в бун­керах широко применяют электродные и емкостные сигнализаторы с магнитными и электронными усилителями. В основу работы этих сигнализаторов положена зависимость электрического сопротивления (электрической емкости) между электродами от свойств смеси.

Кондуктометрический сигнализатор:контроль уровня сыпучих материалов в бункерах с сопротивлением сигнальной цепи не более 25 мОм. Для двухпозиционного контроля и сигнализации уровня применяют двухэлектродные сигнализаторы с двумя выходными реле. Погрешность кондуктоме-сигнализаторов не превышает ±2,5 мм при температуре среды + (10—60) °С и относительной влажности воздуха до 80%.

В искробезопасном сигнализаторе типа ИКС-2 (рисунок 1.5) используют высокочувствительное поляризованное реле Р1 типа РП-5, обмотки которого через выпрямительный мост ВМ1 и переключа­тель П1 подключены к трансформатору Тр. При сопротивлении контролируемой среды 12 кОм параллельно обмоткам реле Р1 переключателем П2 подключается шунтирующий резистор Л.

Рисунок 1 - Сигнализатор уровня ИКС-2

Селеновые вентили ШС1 и ШС2 служат для искрогашения в цепи электроды (Э1 и Э2) — контролируемый материал и между реле Р1. Блокировочное устройство РБМ обеспечивает работу сигнализатора при снятии крышки корпуса. Промежуточное реле сигнализатора Р2 запитано посредством моста ВМ2.

Сигнализаторы модификаций ИКС-2, ИКС-2Н комплекту датчиками типа ДУ, а ИКС-2М — датчиками типа ЭТ-1М (Рисунок. 1.1.2, а, б).

Рязанским заводом «Теплоприбор» освоен выпуск сигнализаторов уровня формовочных и стержневых смесей мод. СУС-13. Конструктивно эти сигнализаторы выполнены в виде первичного и вторичного преобразователей. Первичный преобразователь состоит из чувствительного элемента и корпуса, внутри которого установлены монтажные платы с элементами электрической схемы. Рабочий электрод первичного преобразователя защищен фторопластом и соединен с корпусом посредством фторопластового уплотнителя. Преобразователь можно устанавливать в контролируемой емкости вертикально,

горизонтально и наклонно. Для предотвращения налипания смеси участок стенки бункера в месте установки преобразователя облицовывают листовым фторопластом.

Основные характеристики преобразователей в табл. 2. Сигнализаторы СУС-13 внедрены на рязанском «Центролит» на формовочной линии в системе подачи единой смеси в бункер формовочной машины.

Емкостный сигнализатор ЭСУ-1М (рис.1.6) содержит генератор на лампе Л1, в анодную цепь которой включено сигнальное реле Р. В цепь сетки лампы Л1 включен управляющий колебательный контур, состоящий из катушки индуктивностии конденсаторов С1, СЗ.

Работа сигнализатора основана на изменении емкости.

Рисунок.1.6 - Датчики сигнализаторов ИКС:

а—ДУ ; б—ЭТ-1М; 1 - охранное кольцо; 2 — штуцер; 3 — прокладка; 4 -крышка; 5 — корпус ; 6 — гайка; 7 — основание; 8 — рым-гайка; 9 - электрод; 10 — токопровод; 11 — подпятник; 12 - шпилька; 13, 14 - изоляторы; 15 — крышка подпятника.

Рисунок 1.7 - Сигнализатор уровня ЭСУ-1М, конструкция датчика ДЕ-4:

1 — рабочий электрод; 2 — пластинчатый электрод; 3 — шпилька

Сигнализатор может работать в двух режимах, выбор которых оператор осуществляет переключателем П в зависимости от конца верхнего В и нижнего Н уровней.

Сигнализаторы ЭСУ-1М имеют четыре модификации (ДЕ-1 — ДЕ-4) с электродами длиной 0,1—2,0 м. Датчики обеспе­чивают контроль уровня материалов с температурой от —60 до +250 °С. .

Существенными недостатками рассмотренных сигнализаторов уровня являются зависимость погрешности от электропроводности материала, чувствительность к вибрациям и ударам, износ чувствительных элементов.

В смесеприготовительных отделениях литейных цехов наряду с электронными сигнализаторами применяют радиоактивные, и механические датчики уровня. Среди механических датчиков распространены мембранные датчики благодаря простоте и удобству в обслуживании.

Мембранный датчиксостоит из упругого элемента с прямоугольной рамкой и микровыключателями.

Таблица 1 характеристики преобразователей СУС-13 и СУС-14

Характеристики	СУС-13	СУС-14
Параметры контролируемой среды:
Температура, °С	До 45
Давление, Па	До 600
Температура окружающего воздуха, °С	От —30 до +50
Относительная влажность, %	До 80
Напряжение питания переменного тока, В	220 и 110
Потребляемая мощность, В-А	Не более 10
Длина линии связи между первичным и вторичным преобразователями, м	Не более 300
Погрешность при установке, мм:
Горизонтальной	±15	±10
вертикальной и наклонной	±35	±10
Габаритные размеры, мм:
первичного преобразователя	295X90X75	225X90X75
вторичного преобразователя	292X152X90
Длина электрода, мм	150; 250
Масса, кг	4,4	4,5

Рисунок 2 - Бесклеевой датчик типа ДСТБ

1-упругий элемент; 2-опорный шарикоподшипник; 3-корпус;

4-промежу­точная опора; 5-каркас компенсационных элементов;

6-проходной изолятор; 7 плата; 8— нижняя крышка;

9 — термокомпенсационный элемент;

10 — тензо-чувствительный элемент;

11- опорное кольцо; 12 — верхняя крышка.

Качество работы датчиков зависит от правильного выбора места их установки, а также ненадежность срабатывания из-за зависаний и налипания материалов в бункерах.

Применение мембранных датчиков эффективно для материалов с хорошей сыпучестью, а также при футеровке бункеров, образующей налипание плохосыпучих материалов. Датчики прошли длительную эксплуатацию в ПО «Киевтрактородеталь».

Широкие возможности для контроля уровня материалов в бункерах открывает использование электронно-тензометрических уст­ройств типа ЭТВУ.

ПО «Веда» (г. Киев) освоен серийный выпуск ТВУ

емкостей, опирающихся на одну, две, три и четыре опоры ЭТВУ-2Б, ЭТВУ-ЗБ и ЭТВУ-4Б), под которые встраивают силоизмерительные датчики с тензорезисторными преобразователями типа ДСТБ. Устройства работают в комплекте с вторичными при­борами типа КСП-4 и КСМ-3.

Силоизмерительный датчик устройства ЭТВУ состоит из упругого элемента, промежуточных опор с тензометрическими преобразователями и каркаса с компенсационными элементами. Упругий элемент датчика выполнен в виде плоского диска, рас­положенного в цилиндрическом гнезде корпуса и опирающегося на специальный опорный шарикоподшипник. С внутренней сторо­ны упругий элемент имеет 12 стоек со стеклянными промежуточ­ными опорами, на которые намотаны два тензочувствительных пре­образователя из константановой проволоки диаметром 0,07 мм. Под воздействием измеряемого усилия упругий элемент прогибается, и его стойки расходятся, вызывая растяжение тензочувствительных преобразователей.

Датчики устройств ЭТВУ работают при температуре до 150 С, имеют незначительный дрейф нуля, практически нечувствительны к влажности и обеспечивают измерение усилий в широком диапазоне с погрешностью 0,5—1% от верхнего предела измерения.

Датчики наличия материаловпоточно-транспорт­ных систем, а также на ленточных, пластинчатых, вибрационных питателях позволяют обеспечить контроль и бесперебойность ра­боты систем управления процессами составления шихты и смесеприготовления

Электромеханические датчикивыполнены в виде рычага со сменным щупом, подбираемым в зависимости от угла наклона кон­вейера. При отсутствии материала на конвейере рычаг находится в вертикальном положении и при появлении материала отклоняет­ся, поворачиваясь в шарнире. Нижняя кромка щупа занимает верхнее положение при максимальном уровне материала на ленте и касается ленты при отсутствии материала.

Электроконтактные датчики (сигнализаторы) отличаются от электромеханических повышенной надежностью и взаимозаменяе­мостью. В качестве электродного датчика используется, гибкий тросовый электрод, подвешенный на изолированной опоре, отечественной промышленностью освоен серийный выпуск сигнали­затора типа ЭС-1011, состоящего из электронного блока и тросового электрода типа ДЭ-63. Недостаток сигнализатора — быстрый износ тросового электрода.

Среди бесконтактных датчиков особое место занимают емкост­ные датчики наличия материала на конвейере, отличающиеся про­стотой конструкции чувствительного элемента и высокой надеж­ностью. Чувствительный элемент емкостного датчика состоит из двух плоских изолированных металлических пластин, устанавли­ваемых в одной плоскости под несущей лентой конвейера. В каче­стве измерительной схемы используют, как правило, автогенератор, в цепь обратной связи которого подключен чувствительный эле­мент. При появлении материала на ленте конвейера изменяется емкость чувствительного элемента, что приводит к срыву колеба­ний автогенератора и срабатыванию сигнального реле.

Датчики температуры.Для контроля температуры жидких металлов широко используют контактные и бесконтактные методы измерения, основанные на применении термопар погружения и пирометров различных конструкций.

Термопары погружения, рассчитанные на длительное применение, содержат термоэлектроды, защитный чехол и водоохлаждаемую арматуру.

Термоэлектроды, как правило, изготовляют из платинородиевой проволоки. Применение термоэлектродов ПР-30/6 обеспечивает непрерывное измерение температуры расплавов в течение не­скольких сот часов без обновления рабочего спая и не требует компенсации температуры свободных

концов до 200 °С.

В качестве защитных чехлов термопар применяют различные материалы в зависимости от назначения. Для кратковременных измерений используют кварцевые чехлы, для длительных-чехлы из окисной керамики, графита, карбида кремния и др.

Для повышения эксплуатационных характеристик чехлов в по­следние годы разработаны сложные композиции из окислов алю­миния и титана, окислов магния и циркония, смеси хрома и гли­нозема, окиси циркония с различными добавками и др.

Водоохлаждаемая арматура выполнена в виде трех коакси­альных медных труб. Во внутренней трубе устанавливают тер­моэлектроды. К арматуре с помощью медной обоймы крепят за­щитный чехол. Погрешность термопар погружения не превышает + 1%, постоянная времени равна 30—40 с и время чистого за­паздывания до 10 с.