Розробка інформаційно-вимірювальної системи тиску газу в газопроводі - Курсовая работа

Газ набув дуже широкого використання в нашому житті, оскільки є не лише висококалорійним паливом, але і цінною сировиною для хімічної промисловості. Газ має великі переваги перед всіма іншими видами палива, як по калорійності, так і по ціні. Споживачам газ доставляється по газорозподільним мережам - системах трубопроводів для транспортування газу по обєктах. Гідравлічні режими роботи газорозподільних мереж приймаються з умов забезпечення стійкої роботи газорегуляторних пунктів і устаткування, а також пальників комунальних і промислових споживачів при максимально допустимих перепадах тиску газу.Перед безпосередньою розробкою ІВС вимірювання тиску газу в газопроводі розглянемо три можливих варіанти реалізації цієї системи. Принцип роботи наведеного варіанту полягає в наступному. Кожна з фізичних величин, які вимірюються, перетворюються у відповідному вимірювальному каналі за допомогою первинного та вторинного вимірювальних перетворювачів, після чого уніфікований сигнал поступає на вхід АЦП. Фізична величина у відповідному вимірювальному каналі перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою первинного та вторинного вимірювальних перетворювачів, після чого поступає на вхід АЦП. Для вибору кращого варіанту реалізації системи використаємо узагальнений якісний критерій порівняння, який полягає у визначенні загальної ефективності системи як відношення реального якісного критеріюСтруктурною схемою вимірювального кола засобу вимірювань називається схема, що відображає його основні функціональні частини (структурні елементи), їх призначення та взаємозвязки. Отже, згідно завдання на курсовий проект задана системи повинна складатись із чотирьох вимірювальних каналів, в трьох з яких відповідно вимірюватимуться надлишковий тиск, різниця тисків та розрідження в газопроводі, а четвертий канал слугуватиме для контролю температури в газопроводі. Газ - корисна копалина, яка є сумішшю вуглеводнів та не вуглеводневих компонентів, перебуває у газоподібному стані за стандартних умов (тиску 760 мм ртутного стовпчика або 101,325 КПА і температури 20°C) і є товарною продукцією. Варто відзначити, що природній газ не має запаху, а відомий всім запах газу - це запах етил меркаптану, який спеціально додається до газу для можливості виявлення його витоку з газопроводу по запаху. Методи вимірювання тиску газу ґрунтуються на порівнянні сил тиску, що вимірюється, з наступними силами: тиску стовпця рідини (ртуті, води) відповідної висоти; такими, що утворюються при деформації пружних елементів (пружин, мембран, манометричних коробок, сильфонів та манометричних трубок); а також із пружними силами, що виникають при деформації деяких матеріалів, при яких виникають електричні ефекти [2].При розробці принципової схеми спочатку виберемо первинний вимірювальний перетворювач тиску, який безпосередньо перетворюватиме значення тиску, різниці тисків та розрідження, що вимірюються, у вихідні електричні величині зручні для подальшої її передачі по вимірювальному каналі та обробки мікропроцесором. Тиск чи зусилля викликає деформацію тонкої кремнієвої діафрагми, що призводить до зміни геометрії тензорезисторів, що перебувають із нею в тісному механічному звязку. Для вимірювання надлишкового тиску виберемо датчик FP2000 компанії Honeywell, який має наступні характеристики: а) діапазон тисків - 0-6,98 МПА; Для вимірювання різниці тисків використаємо датчик 26 PC SMT компанії Honeywell, характеристики якого наступні: а) діапазон тисків - 0…104,7КПА; Вихідний сигнал сігма-дельта модулятора кодується, використовуючи відповідну схему, яка дає на виході послідовний цифровий код у вигляді частотно-модульованого сигналу, зображений на рисунок 3.2.Розрахуємо схему диференційного включення операційного підсилювача LM358, зображену на рисунку 3.7 для вимірювальних каналів різниці тисків та розрідження. IMG_b13f2235-657d-4bb4-ab33-c5b89b18857a датчика протікатиме через резистор R1, а вихідна напруга падатиме на резисторі R1, оскільки потенціал на інверсному вході дорівнюватиме 0 в наслідок того, що він зєднаний землею через великий вхідний опір операційного підсилювача. Оскільки діапазон вхідних напруг АЦП від 0 до 10 В, а діапазон вихідних напруг датчика SLP від 0 до 50 МВ, то необхідно забезпечити коефіцієнт підсилення рівний Для датчика SLP вихідний струм згідно [5] становить 10 МА, а максимальна напруга - 50 МВ, тоді для схеми, що використовується у вимірювальному каналі розрідження Для датчика 26 PCSMT вихідний струм згідно [5] становить 10 МА, а максимальна напруга - 150 МВ, тоді для схеми, що використовується у вимірювальному каналі різниці тисківДжерелами виникнення похибки вимірювання є датчики тиску і температури та аналого-цифровий перетворювач. Похибка мікросхеми ТМР03 - це похибка шпаруватості, яка визначається за формулою: IMG_6a2dd7dd-0679-4183-b4c6-6f0f667084fc (5.1) де Пристрій працює з фіксованою довжиною імпульсу Т1, яка складає 10 мс. СКВ квантування АЦП можна визначити за формулою IMG_65a06dc5-827d-4f00-8d45-0e0950ffe54c - крок квантування, який

Зміст

Вступ

1. Технічне обґрунтування варіанту реалізації системи

2. Розробка структурної схеми інформаційно-вимірювальної системи тиску газу в газопроводі

3. Розробка електричної принципової схеми інформаційно-вимірювальної системи тиску газу в газопроводі

4. Електричні розрахунки

5. Розрахунок похибки вимірювання

Висновки

Література