Калибровка терморегуляторов - Дипломная работа

От стабильной и надежной работы терморегулятора зависит качество выпускаемой продукции, т.к. при возникновении метрологического отказа средства измерения и регулирования температуры может произойти либо недогрев, либо перегрев любой рабочей зоны печи, что приведет к нарушению технологического процесса. Поэтому, чтобы терморегуляторы обеспечивали надежное регулирование температуры в печах при термообработке, необходимо, чтобы они своевременно проходили калибровку в ремонтно-калибровочном подразделении. Существующий на данный момент эталон не обеспечивает требуемый объем калибровки, так как время нахождения терморегуляторов в калибровке увеличивается, что не удовлетворяет требованиям цехов, поскольку происходит невыполнение графиков калибровки и цехи не обеспечиваются необходимым оборудованием для контроля параметров технологических процессов. Прибегать к помощи сторонних организаций по калибровке терморегуляторов, имея право проведения калибровочных работ, аттестованный персонал, необходимую документацию и калибровочные помещения, не целесообразно, так как одна калибровка сторонней организацией обойдется в 300 рублей. При создании АРМ для калибровки решается также вопрос времени на регистрацию данных в протоколе, архивации данных о калибровках и появится возможность отслеживания динамики калибруемых приборов за межкалибровочный интервал.Произведя анализ калибровочной деятельности лаборатории теплотехнических измерений Верхнесалдинского металлургического производственного объединения было установлено, что в связи с сокращением межкалибровочного интервала терморегуляторов и увеличением за счет этого числа калибровок (до 2000 в год) появилась необходимость автоматизировать процесс калибровки. Это приведет к увеличению парка терморегуляторов и, соответственно, к увеличению числа калибровок. Анализ показал, что для решения поставленной в дипломном проекте измерительной задачи имеется соответствующая электронно - измерительная аппаратура, в частности, калибратор П320 (г. Описана процедура калибровки терморегуляторов согласно разработанной методике, рассмотрены операции калибровки с применением в качестве рабочего эталона потенциометр постоянного тока ПП-63, рассмотрены недостатки этого потенциометра. Разработана структурная схема АРМ для калибровки терморегуляторов, включающая: блок коммутации, калибратор, блок управления калибратором, ЭВМ, принтер.

Содержание

Введение

Метрологическая служба ВСМПО

1.1 Основные задачи

1.2 Функции метрологической службы

Терморегуляторы

Анализ калибровочной деятельности ВСМПО

Разработка структурной схемы АРМ для калибровки терморегуляторов

Принципиальная электрическая схема блока коммутации и расчет ее элементов

Конструкторско - технологическая часть

Определение метрологических характеристик

Программное обеспечение АРМ для калибровки терморегуляторов

Государственная поверочная схема для средств измерений электродвижущей силы и постоянного напряжения

Технико - экономическое обоснование

Безопасность жизнедеятельности

Заключение

Список литературы

Приложения

Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (далее оп тексту ВСМПО) является первым специализированным предприятием России по производству металлургических полуфабрикатов из легких сплавов на основе титана и алюминия.

В настоящее время ВСМПО имеет сертификаты и является разрешенным поставщиком крупнейших аэрокосмических фирм мира, таких как Боинг, Эрбас Индастри, Дженерал Электрик, Снекма, Роллс Ройс, Прайт энд Уитней и др (всего 30 сертификатов).

На ВСМПО производится термообработка титана и алюминия. Для этого применяются нагревательные, термические и плавильные печи, которые должны быть оснащены системами регулирования, регистрации температуры и системой аварийной сигнализации и отключения нагрева при превышении температуры печи.

Для регулирования температуры в печах термообработки используются терморегуляторы. Они предназначены для стабилизации температуры в рабочих зонах печей во время технологического процесса. При помощи терморегуляторов задается необходимая температура и цикл нагрева (ступенчатый), а затем происходит нагрев печи до нормируемого значения, предусмотренного технологической инструкцией. При достижении заданной температуры в печи терморегулятор перестает выдавать задание на нагревательные элементы. В зависимости от характера цикла нагрева, терморегулятор поддерживает заданное значение температуры или отрабатывает заданную программу остывания печи.

От стабильной и надежной работы терморегулятора зависит качество выпускаемой продукции, т.к. при возникновении метрологического отказа средства измерения и регулирования температуры может произойти либо недогрев, либо перегрев любой рабочей зоны печи, что приведет к нарушению технологического процесса. Это, естественно, отразится на качестве металла, т.к. любое отклонение от необходимой температуры приводит к изменению структуры слитков и металл теряет свои свойства.

Поэтому, чтобы терморегуляторы обеспечивали надежное регулирование температуры в печах при термообработке, необходимо, чтобы они своевременно проходили калибровку в ремонтно-калибровочном подразделении.

На ВСМПО в данный момент применяется более 500 терморегуляторов. До 2000 года терморегуляторы подвергались калибровке 1 раз в год. По требованию заказчиков межкалибровочный интервал был сокращен до 3 месяцев. Сейчас необходимо произвести 2000 калибровок терморегуляторов в год. На производство одной калибровки (с применением в качестве эталона потенциометра постоянного тока ПП-63) необходимо 3 часа. Существующий на данный момент эталон не обеспечивает требуемый объем калибровки, так как время нахождения терморегуляторов в калибровке увеличивается, что не удовлетворяет требованиям цехов, поскольку происходит невыполнение графиков калибровки и цехи не обеспечиваются необходимым оборудованием для контроля параметров технологических процессов. Прибегать к помощи сторонних организаций по калибровке терморегуляторов, имея право проведения калибровочных работ, аттестованный персонал, необходимую документацию и калибровочные помещения, не целесообразно, так как одна калибровка сторонней организацией обойдется в 300 рублей.

В связи с этим назрела необходимость разработки автоматизированной установки, которая позволит снизить сроки калибровки, увеличить объем и повысить качество калибровки.

Автоматизированное рабочее место для калибровки терморегуляторов поможет решить проблемы, связанные с недостатками времени, эталонов и персонала. При создании АРМ для калибровки решается также вопрос времени на регистрацию данных в протоколе, архивации данных о калибровках и появится возможность отслеживания динамики калибруемых приборов за межкалибровочный интервал. При автоматизации калибровки средств измерений в первую очередь автоматизируется обработка измерительной информации и выдача документа о калибруемых средствах измерений, что составляет не менее 50% от общего объема операций калибровки.

Перечень операций калибровки, направленных на выявление пригодности конкретных средств измерений, весьма разнообразен и регламентируется в нормативной документации на методы и средства поверки. Анализ нормативной документации позволяет выявить ряд операций, которые являются общими для всех СИ. К ним относятся внешний осмотр, опробование и определение основной погрешности. Первые две операции связаны с распознаванием образов и трудно формализуются, поэтому вряд ли стоит говорить о целесообразности их автоматизации. Определение основной погрешности преследует своей целью получение объективной измерительной информации о реальных метрологических характеристиках калибруемого СИ и является одной из главных операций, по результатам проведения которой определяется пригодность СИ к дальнейшему применению. В процессе проведения этой операции калибровщик должен совершить некоторую последовательность действий, которые формально можно разделить на следующие процедуры: Подключение калибруемого СИ к средствам калибровки;

Выработка и подача на вход калибруемого СИ контрольного (или тестового) сигнала;

Наблюдение за реакцией калибруемого СИ на входной тестовый сигнал;

Статистическая обработка результатов измерений;

Установление годности или негодности калибруемого СИ;

Выдача документа с результатами калибровки и заключением.

Практически все из перечисленных процедур возможно автоматизировать при современном уровне развития средств автоматики и вычислительной техники.

В связи с вышеупомянутым увеличением объема калибруемых средств измерений и неавтоматизированным рабочим местом калибровщика, была поставлена задача - разработать автоматизированное рабочее место для калибровки терморегуляторов.

Целью данного дипломного проекта является разработка автоматизированного рабочего места для калибровки терморегуляторов по заказу предприятия.

1. Метрологическая служба

Основу метрологической службы объединения составляет Центральная лаборатория метрологии (ЦЛМ), которая создана на основе Устава объединения для выполнения задач по обеспечению единства и требуемой точности измерений при проведении исследований, разработок, производства, испытаний и других закрепленных за предприятием областей деятельности.

Метрологическую службу объединения возглавляет главный метролог объединения.

Метрологическая служба ВСМПО в своей деятельности руководствуется: Законом Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений»;

Политикой в области качества ;

Международным стандартом ИСО 9002 ;

Положением о метрологической службе объединения;

приказами и распоряжениями по объединению .

В состав метрологической службы входят следующие подразделения: лаборатория организации метрологического обеспечения ;

лаборатория теплотехнических и электрических измерений ;

лаборатория геометрических измерений ;

лаборатория механических измерений ;

отдельная лаборатория КИП и А ;

планово - экономическая группа .

Лаборатория организации метрологического обеспечения осуществляет метрологический контроль и надзор за состоянием средств измерений в объединении , актуализирует и разрабатывает нормативно - техническую документацию в сфере метрологического обеспечения, проводит систематический анализ состояния средств измерений , контроля и испытаний на всех стадиях разработки , производства и эксплуатации продукции .

Лаборатории по видам измерений выполняют работу по ремонту и калибровке средств измерений согласно утвержденных графиков и нормативных документов .

Отдельная лаборатория эксплуатации КИП и А обеспечивает безопасную , безотказную с требуемой точностью работу средств измерений температуры и автоматики тепловых процессов нагревательных устройств в производственных цехах объединения .

На основе проделанной работы можно сделать следующие выводы: Дипломный проект выполнен в соответствии с техническим заданием на дипломное проектирование. Проект решает производственную задачу.

Произведя анализ калибровочной деятельности лаборатории теплотехнических измерений Верхнесалдинского металлургического производственного объединения было установлено, что в связи с сокращением межкалибровочного интервала терморегуляторов и увеличением за счет этого числа калибровок (до 2000 в год) появилась необходимость автоматизировать процесс калибровки. Сокращение межкалибровочного интервала связано с требованием заказчика, который считает необходимым более часто проведение проверки метрологической пригодности терморегуляторов, так как они задействованы в ответственных технологических процессов. Также одним из требований заказчика является увеличение контролируемых зон печей для термообработки и оснащение зон контроля дополнительными терморегуляторами. Это приведет к увеличению парка терморегуляторов и, соответственно, к увеличению числа калибровок. Поэтому парк приборов, поставляемых в калибровку, будет постоянно возрастать.

Поэтому была поставлена задача повысить производительность калибровки путем создания АРМ. Анализ показал, что для решения поставленной в дипломном проекте измерительной задачи имеется соответствующая электронно - измерительная аппаратура, в частности, калибратор П320 (г. Краснодар).

3. В результате рассмотрения объектов калибровки - терморегуляторов типа ТП, с точки зрения их использования в процессе автоматизированной калибровки, было установлено, что все терморегуляторы этой серии не зависимо от модификации имеют одинаковые универсальные разъемы, что позволяет проводить калибровку приборов на одной установке, не меняя разъемы. Это дает возможность одновременной калибровки терморегуляторов различных модификаций в зависимости от их поступления в калибровку.

Описана процедура калибровки терморегуляторов согласно разработанной методике, рассмотрены операции калибровки с применением в качестве рабочего эталона потенциометр постоянного тока ПП -63, рассмотрены недостатки этого потенциометра.

Анализ операций , выполняемых при калибровке терморегуляторов, выявил, что автоматизировать возможно восемь операций из десяти. В этом случае уровень автоматизации достигнет 80%.

Разработана структурная схема АРМ для калибровки терморегуляторов, включающая: блок коммутации, калибратор, блок управления калибратором, ЭВМ, принтер.

Потенциометр постоянного тока ПП - 63 предлагается заменить на калибратор П 320, который имеет возможность подключения к ЭВМ через блок управления и может выполнять команды, предусмотренные программой.

В схему АРМ введен блок коммутации, обеспечивающий одновременное проведение калибровки нескольких терморегуляторов.

Представлены: структурная схема и эскиз АРМ, а также структурная схема блока управления калибратором и схема калибратора П 320.

В дипломном проекте определены метрологические характеристики АРМ для калибровки терморегуляторов.

Определено допускаемое отклонение АРМ с учетом допуска калибратора П 320 и ртутного термометра. Допускаемое отклонение рассчитано для максимального значения калиброванного напряжения (для температуры 800°С градуировки XK(L)). Средняя квадратическая погрешность калибровки терморегуляторов равна ±0,19°С. Произведен расчет неопределенности результата измерения на точке 800°С по способу В.

Приведена принципиальная электрическая схема основного узла, в качестве которого служит блок коммутации. Описан его принцип действия. Произведен расчет элементов, входящих в состав схемы блока.

Конструкторско - технологическая часть включает конструктивную разработку блока коммутации, описана технология сборки и монтажа блока. Представлена схема расположения деталей на плате и общий вид блока коммутации.

Представлено программное обеспечение АРМ для калибровки терморегуляторов. Описана процедура калибровки с применением программы. Представлены программные модули и сама программа.

Приведена государственная поверочная схема для средств измерения электродвижущей силы и постоянного напряжения и выделен путь передачи размера единицы напряжения от государственного первичного эталона единицы напряжения к разработанному АРМ и указано место АРМ в поверочной схеме.

Произведен расчет затрат на реализацию данной разработки. Рассчитан ожидаемый экономический эффект от применения разработки. Произведены расчет и построение основного элемента системы сетевого планирования и управления - сетевого графика.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности при калибровке терморегуляторов. Указаны основные моменты для организации АРМ. Приведен материал по электробезопасности и противопожарным мероприятиям. Произведен расчет освещенности на рабочем месте.

1 Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. - М,: Издательство стандартов,1991.

2 Шишкин И.Ф., Яншин А.И. Прикладная метрология. - Л.: СЗПИ, 1992.

Шишкин И.Ф. Контроль: Учебное пособие. - СПБ.: СЗПИ, 1992.

ГОСТ Р 50431 - 92 Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.

МУ 11 - 212- 98 Терморегуляторы программные. Методы и средства калибровки.

МИ 2552 - 99 Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений».

Техническое описание на терморегуляторы ТП.

Техническое описание на потенциометр постоянного тока ПП-63.

Техническое описание на калибратор программируемый П 320.

Сьюзанн Новалис Access 97. Руководство по макроязыку VBA. - М.: Изд-во ЛОРИ, 1998.

Основы автоматизации измерений: Учебное пособие / В.Б. Коркин, Т.В. Григорьянц, Э.Ф.Макаров. - М.: Издательство стандартов, 1991.

Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под редакцией Р.Г. Варламова. - М.: Сов. Радио, 1980.

Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / Под редакцией Н.Н. Горюнова.- М.: Энергоатомиздат, 1986.

Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. - Мн.: Беларусь,1994.

Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебное пособие. - Ростов н/Д: Изд-во «Феникс», 2000.

Московкин Л.Н., Сорокина Н.Н. Слесарно-сборочные работы в производстве радиоаппаратуры и приборов: Учеб. Пособие для СПТУ. - М.:Высшая школа, 1987.

Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.

Фролкин В. Т., Попов Л.Н. Импульсные устройства: Учебник для вузов. - М.: Сов. Радио, 19980.

Харазов К.И. Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Методы электрических измерений: Учебное пособие для вузов/ Под редакцией Э.И. Цветкова. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.

Чекулаев М.А. Сборник задач и упражнений по импульсной технике: Учебное пособие для учащихся радиотехн. спец. техникумов. - М.: Высшая школа, 1986.

Шамгин Ю.В., Алефиренко В.М. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов. - Мн.: Дизайн ПРО, 1998.

Курников И.Б., Рабинович Б.Д. Экономика, организация и планирование метрологического обеспечения народного хозяйства: Учебное пособие для техникумов. - М.: Изд-во стандартов, 1987.

Сетевые графики в планировании: Учебное пособие / Разумов И.М., Белова Л.Д., Ипатов М.И., Проскуряков А.В. - М.: Высшая школа, 1981.

Технико - экономические расчеты по организации, планированию и управлению металлургическим предприятием / Под редакцией Иванова И.Н. - М.: Металлургия, 1993.

Грапис С.А. Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях, - Киев: Изд - во Техника, 1979.

Сн и П 23 - 05 - 95 Естественное и искусственное освещение.

Размещено на .ru