Разработка системы слива жидкого гелия - Дипломная работа

С целью оптимизации работ по снабжению физических установок жидким гелием во время проведения сеанса, была поставлена задача дополнить криогенно-вакуумную установку физического канала 21К (КВУ 21К), путем создания автоматизированной системы управления сливом сжиженного гелия (АСУ ССГ) которая выполняла бы следующие задачи: - Накопление жидкого гелия в специальном накопительном сосуде до объема, равного 720 л в режимах работы криогенно-вакуумной установки (КВУ), при повышенной холодопроизводительности (захолаживание криогенного коллектора до Т=100 К, тренировка резонаторов при Т=2,5-3 К, криостатирование дефлекторов при Т=1,8 К) при условии, что уровень жидкого гелия в ванне промежуточного охлаждения (ВПО) не ниже 33 см. Поддержание уровня жидкого гелия в НС при поддержании его уровня ВПО в заданных пределах, поддержание уровня в НС не выше 750 л и испарение по достижении этого уровня. Контроль за подсоединением сосуда для транспортировки жидкого гелия (СТГ) к системе слива гелия (ССГ) в режиме интерактивного взаимодействия с клиентом, тестирование соединений. Для реализации вышеперечисленных задач потребуется следующий принцип действия ССГ: сжиженный гелий из ВПО КВУ подается в накопительный сосуд ССГ через криогенный коллектор К1 и вентиль ДВ1. Из емкости НС сжиженный гелий может заливаться в транспортные сосуды СТГ через вентиль РВ1 или испаряться электронагревателем W, образовавшийся газообразный гелий через вентиль ДВ2 и теплообменник ПТ направляется в хранилище криогенного цеха.Для испытания на ударный изгиб при температуре кипения жидкого гелия (минус 269 °С) образец помещают в контейнер, изготовленный из миллиметровой бумаги по ГОСТ 334 (рис.1.1). В данном случае переходник служит для соединения трубы диаметром 30мм и сильфона, диаметром 20 мм. Условием выбора данного материала для производства детали "Переходник" было то, что деталь находится в среде под давлением, при температуре до-196 °С, а так же то, что деталь имеет сварные соединения. Определим размер партии деталей, запускаемых в производство одновременно, по формуле: где N - годовой выпуск деталей = 700 штук, t = 15 - норма запаса деталей для хранения на складе готовых деталей в ожидании сборки, 253 - число рабочих дней в году. Численную велечину исходного индекса (ИН) можно определить по формуле: ИН=NI (MS-1) (ST-1) 2 (KT-1), где NI - номер интервала, в который попадает масса поковки; MS - группа стали (MS=1 для группы стали М1, MS=2 для группы стали М2, MS=3 для группы стали М3); ST - степень сложности поковки (ST=1 для С1, ST=2 для С2, ST=3 для С3, ST=4 для С4); KT - класс точности (КТ=1 для Т1, КТ=2 для Т2, КТ=3 для Т3, КТ=4 для Т4)Расчет режимов резания для подрезки торца. Для стали 12Х18Н10Т, максимальном диаметре детали 30 мм, при глубине резания t = 0,5 мм, размерах державки резца 16 х 25 мм подача будет равна 0,5 (мм/об). Принимаем Т = 45 мин. KMV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, KПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки, KИV-коэффициент, учитывающий качество материала инструмента. 3) Частота вращения шпинделя: Станок имеет программно управляемую коробку передач в диапазоне от 10 до 2000 об/мин с шагом 1 об/мин.Операция Переход Инструмент Точки t,мм S мм/мин , мин n, об/мин V,м/мин G95 - функция подачи, подача на оборот; G02 - круговая интерполяция, движение по часовой стрелке; G03 - круговая интерполяция, движение против часовой стрелки; G97 - функция главного движения, обороты в минуту;Технические характеристики: o Максимальные размеры обработки : · Диаметр детали над направляющими оси Z, мм-O595 В пазах корпуса патрона установлены три кулачка , к которым винтами и сухарями прикреплены сменные кулачки . В корпусе патрона установлена втулка , которая винтом и тягой соединена со штоком поршня пневмоцилиндра. Во втулке имеются три паза "а" с углом наклона 150, в которые входят наклонные выступы "б" кулачков , образуя клиновые сопряженные пары. Во время подачи сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в пневмоцилиндре влево, шток через тягу, винт и втулка , передвигает выступы "б" кулачков вниз по наклонным пазам "а" втулки .На 70 ГЭВ протонном синхротроне ИФВЭ создается пучок чистых К-мезонов для изучения СР-нарушения в распадах К - мезонов. Для выделения экзотических частиц К-мезонов из общего числа частиц, вылетевших из мишени, используется сверхпроводящий высокочастотный сепаратор, погруженный в криостат с жидким сверхтекучим гелием. Охлаждение дает возможность резко увеличить добротность и отклоняющее поле, уменьшить полосу пропускания и, в конечном счете, получить более чистый пучок частиц. В криогенной установке газ захолаживается, и жидкий гелий с температурой Т = 4,2К поступает в криостаты. Режимом работы откачной машины управляет блок дистанционного управления откачной машиной (БДУ).В криогенном цехе (КЦ) из газгольдеров газообразный гелий при помощи компрессоров по трубопроводу тра

Содержание

Введение

Техническое задание на разработку ССГ

1. Технологический раздел

1.1 Разработка технологического процесса изготовления детали типа "Переходник"

1.2 Расчет режимов резания

1.3 Разработка управляющей программы

1.4 Выбор технологического оборудования

2. Конструкторский раздел

2.1 Описание криогенно-вакуумной установки

2.2 Транспортировка сжиженного гелия

2.3 Конструкция и принцип действия вентиля дистанционного управления WEKA EPSYPLUS с электропневматическим позиционером Sipart PS2 фирмы Siemens

3. Система управления

3.1 Описание компонентов системы

3.1.1 Канал связи RS-485

3.1.2 PROFIBUS

3.1.3 Модуль связи DP/PA coupler FDC 157-0

3.1.4 Электропневматический позиционер для поступательного привода Sipart PS2 PA

3.1.5 Разветвитель и терминатор SPLITCONNECT

3.1.6 Кабель SIMATIC NET PROFIBUS

3.1.7 PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft

3.1.8 Источник бесперебойного питания АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V

3.1.9 Вывод

3.2 Система управления электропневматическими позиционерами

3.3 Конфигурация контроллера PROFIBUS

3.4 Описание алгоритма работы электропневматических позиционеров

3.5 Тестовая программа. Графический язык программирования

3.6 Описание программного кода тестовой программы

4. Безопасность жизнедеятельности

5. Организационно-экономический раздел

5.1 Калькулирование себестоимости продукции

5.2 План производства изделий

6. Исследовательский раздел

Заключение

Так как управление системой осуществляется с помощью программы LABVIEW, для которой необходимо совместимое оборудование, то для управления электропневматическими позиционерами при помощи персонального компьютера приобретена PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft, которая обеспечивает подключение ПК к полевой шине.

Шинная конфигурация PROFIBUS DP базируется на методе Master-Slave. Если логическое маркерное кольцо состоит только из одного активного и нескольких пассивных участников, то это соответствует "чистой" системе Master- Slave (рис.14.).

Метод Master-Slave делает возможным мастеру (активному участнику), который имеет право прямой передачи, опрашивать назначенных ему Slaves (пассивных участников). Мастер при этом имеет возможность принимать сообщения от Slave, и соответственно, передавать. Master‘ом является персональный компьютер, на котором установлена PCI плата PROFIBUS DP COMSOFT, а Slave‘ами - два электропневматических позиционера Sipart PS2.

Рис.14. Метод доступа Master - Slave.

Для PROFIBUS DP выбран кабель типа А длинной 4 м, цвет - черный (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). Для PROFIBUS PA выбран шинный провод типа А (основной) длинной 10 м, цвет - синий (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). В системе используется линейная структура. На шинную систему подключено 2 участника (два контроллера Sipart PS2).

Шинные сегменты PA подключены к сегменту PROFIBUS-DP с помощью модуля связи DP/PA-coupler FDC 157-0. Выбран данный модуль связи из условия, что суммарный ток всех полевых устройств не должен превышать максимальный выходной ток модуля связи DP/PA. Суммарный выходной ток двух электропневматических позиционеров Isum = 300 MA, максимальный выходной ток модуля связи Imax = 1000MA.

Подача питания на полевые устройства через PROFIBUS-PA: при использовании модуля связи DP/PA питание на полевые устройства подается через кабель сети PROFIBUS-PA, используемый для передачи данных.

Модуль связи DP/PA coupler устанавливается в шкафу, крепится на специальную монтажную S7 рейку. Используется привод простого действия.