Вибрационный плотномер

            Нам известно, что во вторичном  очаге поражения находится 250 человек. По таблице 29 определяем потери:

                                             

           где  Q_ч – количество человек находящихся в очаге поражения,

               К_п – коэффициент возможных потерь рабочих, служащих и населения от СДЯВ в очагах поражения, %

                                            Р= 250 · 0,04= 10 чел.

           В соответствии с примечанием к таблице 29 структура потерь рабочих и служащих на объекте будет:

- со  смертельным исходом – 10 ·  0,35 = 3 чел.;

- средней  и тяжелой степени – 10 ·  0,4 = 4 чел.;

- легкой  степени – 10 · 0,25 = 3 чел.

           Всего со смертельным исходом  и потерявших трудоспособность – 7 человек. 
 
 
 

     8.Технологические  расчеты

8.1. Назначение. Условия эксплуатации 

       Вибрационный  плотномер с цилиндрическим резонатором  устанавливается в технологическом  трубопроводе или в байпасной  линии с номинальными диаметрами от DN60 до DN200, при толщине стенки от 2 до 20 мм для металлических и пластмассовых трубопроводов.

       Плотномер предназначен для автоматического  измерения плотности жидкости с  максимальной кинематической вязкостью  до 100 мм²/с в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85°С.

       Пределы допускаемой  абсолютной погрешности  при преобразовании плотности жидкости в выходной сигнал составляют ±0,08 %.   

       Габаритные  размеры Вибрационного плотномера составляют: длина 217 мм, диаметр 140 мм. Питание вибрационного плотномера осуществляется от сети переменного тока напряжением от 187 до 242 В, частотой (50±1) Гц.

       Вид производства: мелкосерийный.

       Для достижения точности размерной цепи используется метод пригонки детали по месту. Этот метод используется, потому что сборка по методу подбора деталей имеет много недостатков (особенно в мелкосерийном производстве) таких как ограниченная взаимозаменяемость, необходимость создания в цехе излишних запасов деталей, а также некоторое повышение трудоемкости и стоимости сборки за счет времени, затрачиваемого на сортировку.

       При сборке по методу пригонки необходимая  точность в сопряжении достигается  изменением размера одной из деталей  узла путем механической обработки. Другие же сопряженные детали изготавливаются  по допускам, выгодным для данного производства. 

       Условия эксплуатации:

       - температура окружающего воздуха  от минус 50 до 150^о С;

       - относительная влажность окружающего  воздуха 80 % при температуре 25^о С. 

       Краткое описание прибора: 

       Вибрационный  плотномер состоит из корпуса; цилиндрического  резонатора, закрепленного в корпус двумя фланцами; двумя парами катушек возбуждения и приема колебаний; по краям корпуса привариваются фланцы для крепления плотномера к трубопроводу. 

8.2. Технические требования к сборке 

       При сборке вибрационного плотномера следует зафиксировать фланцы, находящиеся внутри корпуса и фиксирующие положение резонатора. Фиксация достигается установкой фланцев в корпус с натягом и установкой разжимных колец. В местах установки катушек должна быть герметичность, что достигается установкой резиновой прокладки. Оси отверстий фланцев привариваемых по краям корпуса должны совпадать. Соосность этих отверстий достигается запрессовкой фланцев в приспособлении. 

       8.3. Градуировка и поверка вибрационного плотномера с цилиндрическим резонатором.

       Градуировка вибрационных плотномеров заключается  в определении параметров, входящих в выражения их уравнений шкалы.

       При использовании однорезонаторного  первичного измерительного преобразователя  в режиме измерения действительной плотности жидкости в широком интервале ее возможных значений можно воспользоваться уравнением шкалы:

        ;                                     (53)

         Автоматизированную обработку этого уравнения целесообразно проводить в несколько этапов. Вначале рассчитывают плотность среды ρ^/ без учета действия ее температуры по двухчленной формуле:

        ;                                                                                       (54)

       или трехчленной формуле, как это  делается в плотномерах, выпускаемых английской фирмой Solartron:

        .                                                                          (55)

       Значения  коэффициентов С₁ и С₂ в формуле (54) находят экспериментально по двум жидкостям с известными плотностями при начальной температуре, для определения трех коэффициентов в формуле (55) необходима еще и третья среда с известной плотностью, в качестве которой обычно используют воздух.

       На  втором этапе рассчитывают значение плотности ρ(Θ) при данной текущей температуре Θ по формуле

        ,

       в которой коэффициенты С₃ и С₄ находят экспериментально по двум известным значениям плотности жидкости (например, воды) при двух фиксированных ее температурах. 

       Очевидно, что процедура коррекции измеренного  значения плотности среды по температуре возможна лишь на основе информации, полученной от дополнительных преобразователей температуры контролируемой жидкости. 
 

       

       Рисунок 18. Схема экспериментальной установки для градуировки вибрационных плотномеров.

       Для определения коэффициентов, входящих в приведенные формулы, может быть использована экспериментальная установка, схема которой показана на рисунке 18. Установка содержит сосуды 1 и 2, заполненные жидкостями с известными значениями их плотностей, например веретенным маслом, точное значение плотности которого при начальной температуре 20°С следует определить экспериментально пикнометром, и дистиллированной водой с плотностью ρ(Θ₀)=998,2 кг/м³ при Θ₀ = 20 °С и атмосферном давлении 101,325 кПа. Каждая из заполняющих сосуды жидкостей может с помощью насосов 3 транспортироваться по соответствующему замкнутому контуру, проходя через первичный измерительный преобразователь 4, установленный в напорной линии с помощью фланцевых соединений 5. Температура градуировочных жидкостей может изменяться и поддерживаться на постоянном значении с помощью регулирующего контура, состоящего из термометра 6, регулятора 7 и электронагревателей 8, подключаемых к выходу регулятора переключателем 9. Для охлаждения жидкостей в сосудах 1 и 2 используются теплообменники 10 в виде трубчатых змеевиков с протекающей внутри них охлаждающей жидкостью (например, водопроводной водой). Температура перекачиваемых жидкостей контролируется образцовым жидкостным стеклянным термометром 11. Включение соответствующих транспортных линий установки в различных режимах ее работы осуществляется с помощью вентилей 12-18, как это указано в таблице 30. Вентиль 19 предназначен для слива воды из сосуда 2 в канализацию после окончания экспериментальных работ. Масло из сосуда 1 может сливаться через вентиль 20. Для обеспечения возможности некоторого смещения верхних трубных каналов установки в вертикальном направлении при изменении межфланцевого расстояния первичных преобразователей патрубки ввода промывочной жидкости (например, водопроводной воды) и воздуха для осушки должны подключаться к соответствующим линиям с помощью гибких шлангов. Усилитель систем возбуждения автоколебаний резонаторов подключается к источнику питания 21, а выходной сигналы подается на измеритель периода колебании 22.

       При определении коэффициентов уравнений  шкалы вибрационных плотномеров  в процессе их градуировки с помощью экспериментальной установки можно использовать данные о плотностях атмосферного воздуха и дистиллированной воды, приведенные в приложении.

       Поверка вибрационного плотномера заключается в сличении его показаний с плотностями приготовленных и аттестованных поверочных жидкостей, в качестве которых можно использовать жидкости, применяемые  для поверки образцовых и рабочих   денситометров.

       Таблица 30. Режимы работы экспериментальной установки

 
 

                                        8.4. Приспособления  

       При сборке вибрационного плотномера с  цилиндрическим резонатором очень  важное место имеет взаимное расположение деталей относительно друг друга.

       Если  отверстия фланцев (4) не будут совпадать, тогда при протекании жидкости через  эти отверстия будут возникать завихрения которые будут отрицательно складываться на измерениях и могут привести к дополнительным погрешностям.

       На  рисунке 19 и 20 показаны приспособления, которые обеспечивают взаимное расположение деталей при сборке.

       Рисунок 19. Приспособление для обеспечения соосностей осей отверстий и параллельностей плоскостей деталей. 

 

       Рисунок 20. Приспособление для обеспечения  соосностей осей отверстий и параллельностей  плоскостей деталей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8.5. Технологическая схема сборки 

      Технологическая схема сборки вибрационного плотномера для жидких сред с цилиндрическим резонатором представлена на рисунке 21.

  

       Рисунок 21. Технологическая схема сборки вибрационного плотномера

9. Заключение 

       В данном дипломном проекте было предложено усовершенствовать  вибрационный плотномер для жидких сред с цилиндрическим резонатором путем внедрения двух датчиков температуры, погрешность которых значительно меньше, и составляет 0,01 % от результата измерений. При уменьшении погрешности измерения температуры контролируемой среды уменьшается и погрешность измерения плотности вибрационного плотномера.

         У предложенных датчиков температуры  срок службы превышает срок  службы ранее установленного датчика температуры. Предложенные датчики устанавливаются непосредственно в трубопровод до и после самого плотномера, а не внутри плотномера. Также эти датчики можно менять, при выходе их из строя, не останавливая перекачку жидкости по трубопроводу.

       Также в данной конструкции предложен  ряд изменений в целях достижения взаимозаменяемости отдельных узлов и деталей.

       Комплекс  этих усовершенствований позволяет  снизить затраты на обслуживание данного измерительного устройства.

 

        6. Литература 

1. Ю.П. Жуков. Вибрационные плотномеры. – М. Энергоавтомиздат, 1991. – 144 с.: ил. – (Б-ка по автоматике; Вып 678).
2. Пат. 1175586 – Англия, МКИ G 01 n 9/00. Measuring of fluid density / J. Agar. 1969.
3. Пат. 1294489 – Англия, МКИ G 01 N 9/00. Linearing circuit / A.J. Ley. 1978.
4. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т. / Под ред. В.Н. Челомея. Т. 1. М.: Машиностроение, 1978.
5. О. И. Рыбьякова “Расчет затрат на разработку программного продукта”
6. СанПиН 2.2.3.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
7. СНиП 23.05-95. Естественное и искусственное освещение.
8. Волосов С. С. Приборы для автоматического контроля в машиностроении. М., 1975.
9. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т. / Под ред. В.Н. Челомея. Т. 6. М.: Машиностроение, 1981.
10. Кивилис С.С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980.
11. Измеритель плотности жидкости вибрационного типа / ВЦП. № Ц-7008. М., 1973. Пер. ст. С. Охата, К. Ватабэ – из журн. «Кэйсо». 1968. Т. 11. №6. С. 45-51.