Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.
Аннотация к работе
В условиях рыночной экономики все острее встает вопрос об экономии имеющихся ресурсов и правильном их учете. На предприятиях всех форм собственности ведется внутренний и коммерческий учет всех энергоресурсов. Возникает необходимость точного учета природного газа на всех уровнях: добыча, транпортировка, потребление природного газа. На объектах газового хозяйства еще широко используются для учета газа механические дифманометры ДСС, обладающие такими существенными недостатками как низкая точность измерений, нелинейность характеристик, зависимость результатов от человеческого фактора, ручной труд при обработке диаграммы. Предлагаемые комплексы учета импортного производства на базе вычислителей дороги и в них могут быть заложены алгоритмы расчетов, которые не соответствуют отечественной нормативной базе.Система учета количества веществ невозможна без средств измерения расхода, которые основаны на различных методах измерения расхода. Поэтому ставится цель сравнить и проанализировать работу приборов, применяемых для задач измерения расхода (количества) газа на производстве. На объектах газовой промышленности расход газа и его количество измеряют в основном методом переменного перепада давления на сужающем устройстве, при помощи тахометрических расходомеров и счетчиков, а так же в последнее время активно внедряются ультразвуковые расходомеры. Согласно [1], [2] погрешность измерения расхода зависит от погрешностей определения коэффициента истечения, коэффициента расширения, измерения перепада давлений, плотности, средств измерения температуры и абсолютного давления. Раньше расходомеров появились счетчики, у счетчиков вал преобразователя расхода через редуктор связан со счетным механизмом, что позволяло измерять количество прошедшего вещества.В зависимости от используемого первичного преобразователя (датчика) счетчики бывают: электромагнитные, тахометрические, индуктивные, фотоэлектрические. Фотоэлектрические датчики нашли широкое применение благодаря высокой чувствительности, точности, надежности, малым габаритам и относительными температурными режимами. Применение муаровых растровых сопряжений позволяет построить автоматические измерительные устройства обладающие высокой точностью до 0,1мкм при измерении линейных перемещений и до 0,2 “при измерении угловых перемещений. Разрешающая способность растровых дисков ограничивается различимой длиной элемента кода. в) оптические угловые (поворотные) кодирующие устройства: шифраторы приращений и/или абсолютные шифраторы [10]. В данных датчиках ошибки устраняются применением системой кодировки дисков: вместо двоичного кода используется код Грея.При разработке узла учета газа для ГРП технологического объекта должны решаться следующие задачи:-достижение независимости результатов измерения от изменения параметров среды за счет контроля давления и температуры газа;ГРП (газораспределительный пункт) - предназначен для снижения давления природного или попутного нефтяного, предварительно очищенного от тяжелых углеводородов, газа до заданного давления и поддержания его с заданной точностью. В типовой конструкции газораспределительных пунктов (ГРП) предусмотрены следующие отсеки - технологический и управления, они оборудованы обособленными входами снаружи и защищены от доступа посторонних лиц. В технологическом отсеке (категория отсека по взрывопожарной безопасности - А) размещаются: - узел переключения; В отсеке управления размещаются (категория отсека по взрывопожарной безопасности - Д): - отопительный агрегат с обвязкой;Первичный преобразователь (датчик) температуры газа, для введения корректировки в расчет величины расхода. Первичный преобразователь (датчик) давления газа, для введения корректировки в расчет величины расхода. Микроконтроллер - элемент, управляющий схемой, т.е. опрашивающий датчики с некоторой периодичностью и преобразующий аналоговые электрический сигналы в цифровые. ЖК модуль - блок передающий информацию для отображения значение расхода газа в виде десятичных цифр.Принцип работы преобразователя основан на преобразовании объема протекающего через него газа в пропорциональное количество оборотов турбинки. Сигнал с измерительного датчика числа оборотов через блок обработки сигнала поступает в схему электронного преобразователя собранного на микроконтроллере и непосредственно в микроконтроллер. Сигнал с измерительного датчика температуры через блок обработки сигнала поступает в схему электронного преобразователя собранного на микроконтроллере и непосредственно в микроконтроллер. Сигнал с измерительного датчика давления через блок обработки сигнала поступает в схему электронного преобразователя собранного на микроконтроллере и непосредственно в микроконтроллер.В качестве датчика оборотов выбираем цифровой фотоимпульсный энкодер, который служит для измерения основных кинематических параметров работы вала: скорости и положения. Основным преимуществом абсолютного энкодера перед инкрементным является функция сохранения текущего значения углового перемещения вне зависимости
План
Содержание
Введение
1. Сравнительный анализ методов и средств измерения расхода газа
2. Анализ первичных преобразователей для счетчиков
3. Разработка структурно-функциональной схемы
3.1 Задачи разработки
3.2 Учет особенностей ГРП
3.3 Состав структурно-функциональной схемы
3.4 Описание работы структурно-функциональной схемы
4. Выбор измерительных датчиков
4.1 Датчик оборотов
4.2 Датчик температуры
4.2.1 Типы датчиков температуры
4.2.2 Выбор датчиков температуры
4.2.3 Особенности конструкции термометров сопротивления
4.2.4 Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе
4.3 Датчик давления
4.3.1 Емкостной датчик давления
4.3.2 Вибрационно-частотный способ преобразования
4.3.3 КНС преобразователи
4.3.4 КНК преобразователи
4.3.5 Анализ конструкций и технологии изготовления чувствительных элементов датчиков давления ведущих мировых производителей
4.3.6 Конструктивное устройство датчика давления
4.3.7 Электронный преобразователь датчика давления
4.4 Обеспечение взрывозащищенности датчиков
5. Разработка схемы преобразователя расхода
5.1 Выбор и работа микроконтроллера
5.2 Анализ возможных интерфейсов с ПК диспетчеризации
5.2.1 Интерфейс USB
5.2.2 Интерфейс Ethernet
5.2.3 Интерфейс CAN
5.2.4 Интерфейс RS-232
5.3 Расчет элементов блока питания
6. Расчет показателей надежности
6.1 Математические модели для расчета интенсивностей отказов основных комплектующих изделий
В условиях рыночной экономики все острее встает вопрос об экономии имеющихся ресурсов и правильном их учете. На предприятиях всех форм собственности ведется внутренний и коммерческий учет всех энергоресурсов. Возникает необходимость точного учета природного газа на всех уровнях: добыча, транпортировка, потребление природного газа. Рынок средств учета различных энергоносителей на сегодняшний момент является наиболее сложным. Важной задачей становится правильно сориентироваться в этом разнообразии и найти оптимальное решение.
На объектах газового хозяйства еще широко используются для учета газа механические дифманометры ДСС, обладающие такими существенными недостатками как низкая точность измерений, нелинейность характеристик, зависимость результатов от человеческого фактора, ручной труд при обработке диаграммы. Предлагаемые комплексы учета импортного производства на базе вычислителей дороги и в них могут быть заложены алгоритмы расчетов, которые не соответствуют отечественной нормативной базе.
При разработке алгоритмов необходимо учитывать: СНИП 42-01-2001 "Газораспределительные системы";
"Правила учета газа" от 14 октября 1996г. Министерство топлива и энергетики.
Для коммерческого учета газа активно используются счетчики газа, которые ранее в основном использовались при техническом учете. При выборе и разработке таких счетчиков необходимо руководствоваться
ПР 50.2.019-2006. "Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков".
В курсовом проекте рассматривается вариант конструкторского решения на базе фотоэлектрического абсолютного углового шифратора с коррекцией по температуре и давлению газа. Это позволит улучшить точность учета расхода, что является актуальной задачей на современном развитии российского общества.