Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение  образования

«Брестский  государственный технический университет»

Кафедра технологии бетонов и строительных материалов

 
 
 
 
 

                                                                              К защите допущен:

                               «___» __________ 2011г. 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

К  курсовому  проекту  на тему

«Система автоматического регулирования уровня воды» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. СТ-31                  Слипченко П. М.

               Проверил: Макул В.В. 
 
 
 
 
 

Брест  2011

Реферат 

   Пояснительная записка к курсовому проекту  по дисциплине “Основы автоматики и автоматизации промышленных процессов”  на тему “Система автоматического  регулирования уровня воды”: 70.01 01 /БрГТУ; Слипченко П.М.; СТ-31; Кафедра АТП и П.- Брест, 2011.-   с.:    рис.,    табл.,   ист.

   Ключевые  слова: уровень воды, исполнительный механизм, аппаратура управления, ёмкостный  датчик, регулирование.

   В данном проекте приведены описание технологического процесса, описание функциональной схемы, выбор и расчет схем автоматизации, описание электрической принципиальной схемы, список использованных источников.                                                    

   К пояснительной записке прилагается 2 чертежа формата А2 с функциональной и принципиальной схемами, спецификациями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

1. Введение………………………………………………………………………
2. Краткое описание технологического процесса…………………………….
3. Структурная схема автоматизации………………………………………….
4. Функциональная схема автоматизации……………………………………..
5. Расчёт и выбор технических средств автоматизации………………………
6. Описание электрической принципиальной схемы автоматизации………..
7. Заключение……………………………………………………………………
8. Список используемой литературы …………………………………………

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

 

  Автоматизация систем транспортирования и обработки  природных и сточных вод призвана корректным образом преобразовать  рабочие места, сделать труд более  производительным, творческим и привлекательным.

  На  современном этапе развития техники водообработки невозможно управлять системами водоснабжения и водоотведения (CВВ) без их автоматизации. Высокая производительность оборудования, скорости потоков и физико-химических превращений, большие объёмы аппаратов и сооружений, зависимость технико-экономических показателей (ТЭП) от большого числа разнообразных факторов – всё это предъявляет высокие требования к управлению CВВ. Если человек-оператор раньше с успехом справлялся с задачами управления, то теперь он этого сделать не может из-за своих ограниченных возможностей: утомляемости, субъективности в оценке возникающих ситуаций, ограниченной скорости реакций на резкие изменения режимных параметров и т. п. В результате функции управления в инженерных системах и на очистных сооружениях всё в большем объёме передаются автоматическим устройствам.

  В современных условиях от техника-строителя-технолога  требуются знания не только технологии и оборудования, но и автоматических устройств контроля и управления – от простейших приборов до управляющих вычислительных машин (УВМ). Технолог должен уметь следить за показаниями измерительных приборов «видеть» ход технологического процесса, скрытого за стенками сооружений, машин и аппаратов, вмешиваться при необходимости в работу автоматических управляющих устройств и устранять простейшие неисправности в их работе. Всё это невозможно сделать без знания основных принципов CВВ, особенностей устройства и эксплуатации приборов, регуляторов и других средств автоматизации.

     Автоматизация производственных и технологических процессов предприятий по изготовлению строительных изделий и конструкций затрачивает операции обработки, контроля, хранения и транспортировки продукции. В результате анализа строится модель процесса, определяющая его структурно-функциональные свойства, связи между входными, выходными переменными, управляющими и возмущающими воздействиями. В результате синтеза структуры и параметров технологического процесса формируются требования по автоматизации и техническое задание на проектирование автоматизированной системы управления производством строительных изделий и конструкций. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Краткое описание технологического процесса

 

   В курсовом проекте рассмотрен процесс  регулирования уровня воды в ёмкости. 

   Рассмотрим  основные устройства автоматики, обеспечивающие регулирование уровня воды и управление этим процессом.

   Емкостным датчиком называют преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления.

   Емкостные датчики уровня жидкости. Емкостной преобразователь для измерения уровня непроводящей жидкости представляет собой два параллельно соединенных конденсатора

   Вода  подаётся в ёмкость по трубопроводу. Специальный насос закачивает воду в ёмкость. Датчики  уровня осуществляют контроль за заполнением ёмкости до назначенного уровня. Внизу ёмкости расположен сток, через который осуществляется слив воды. Регулирование уровня воды осуществляется с помощью 3-х ёмкостных датчиков, которые показывают верхний, нижний и заданный уровни.

   Как только уровень воды достигает нижнего  датчика, то нижняя заслонка закрывается, а через верхнюю с помощью  насоса увеличивается подача жидкости. Если уровень жидкости достигает  верхнего уровня, то подача воды прекращается, пока уровень не снизится до заданного, затем она возобновляется снова. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Структурная схема автоматизации.

  Рис.1. Структурная схема САУ 

  Объектом  управления является ёмкость с жидкостью, в котором регулируется физическая величина Y (уровень воды). На объект действуют внешние возмущения fi приводящие к изменению регулируемой переменной Y. Регулирование объектом осуществляется путём изменения управляющего сигнала U. Регулируемая переменная Y измеряется ёмкостными датчиками и преобразуется в нормированный выходной сигнал Yoc, который в сравнивающем устройстве сравнивается с нормированным сигналом задания g, формируемым задающим устройством ЗУ, или системой управления вышестоящего уровня. Сигнал отклонения (ошибки) ε поступает на регулятор, который формирует управляющее воздействие U. В состав регулятора входит большое число различных блоков и устройств, обеспечивающих требуемое преобразование сигналов. Это исполнительное устройство (исполнительный насос) с регулирующим устройством (клапан); усилитель мощности; модуляторы; демодуляторы; динамические преобразователи (интеграторы, дифференциаторы), формирующие требуемый закон регулирования; нелинейные преобразователи; корректирующие устройства и др.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

4. Функциональная  схема автоматизации

 

  Функциональная  схема является одним из основных документов при разработке систем автоматизации. Она позволяет определить  необходимые  средства автоматизации, для функционирования системы, количество и места их установки, функциональную  взаимосвязь между ними. Измерение уровня осуществляется уровнемером. Сигнал от датчика поступает на устройство усиления, которое в свою очередь подаёт сигнал на устройство сигнализации LE и управлением насосом М1.

  Описание  функциональной схемы:

  Функциональная схема автоматического регулирования уровня воды приведена на формате А2 (лист 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

5.Расчёт  и выбор технических  средств автоматизации. 

   В общем случае изменение уровня описывается  уравнением вида 

   

,  (5.1) 

   где S – площадь горизонтального (свободного) сечения аппарата;

   G_ВХ, G_ВЫХ - раcходы жидкости на входе в аппарат и выходе из него;

   G_ОБ - количество жидкости, образующейся (или расходуемой) в аппарате в единицу времени.

  В этом курсовом проекте применяется  позиционное регулирование, при котором уровень в аппарате поддерживается в заданных, достаточно широких пределах: LН L LВ.

   Насос для подачи воды принимаем К 8/18а (центробежный консольный одноступенчатый чугунный): 

Подача  – 8 м³/ч;

Напор – 14 м;

Мощность  – 1.5 кВт;

Частота вращения – 3000 об/мин;

Масса – 58 кг;

Габариты  – 764×257×310 мм;

Диаметр входного патрубка – 40 мм;

Диаметр выходного патрубка – 32 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.Описание  электрической принципиальной  схемы автоматизации. 

  Если  жидкость в резервуаре отсутствует, то при замыкании ключа К, обеспечивающего включение системы, срабатывает магнитный пускатель, контакты которого Рn1 и Рn2 замыкаются, включая двигатель насоса При этом загорается сигнальная лампа Л1 («мало»). При наполнении резервуара до нижнего уровня Н1 реле нижнего сигнализатора срабатывает, контакты Рнз размыкаются, включая сигнальную лампу Л3. Одновременно с размыканием контакта Рн3 замыкаются контакты Р Н2  при этом загорается лампа Л2   («нормально»). Несмотря на то,   что   одновременно  происходит размыкание контактов Рн1 двигатель продолжает работать, так как эти контакты оказывается заблокированными контактами Рв2 и жидкость продолжает    поступать в резервуар.  

  При    подходе    уровня    жидкости к верхнему датчику В срабатывает    реле    верхнего   сигнализатора, в результате чего  размыкаются    контакты Рн1, Рв3 и замыкаются   контакты Рв2. При размыкании контакта Рв3 гаснет сигнальная лампа Л2 и вместо  нее загорается сигнальная    лампа Л1    («много»). Кроме того,   вследствие    размыкания    контактов  Pвl, прекращается прохождение тока через  обмотку пускового реле, что приводит к размыканию и блокировочного контакта Рп2 и контакта Рп1. Электродвигатель останавливается, в результате чего прекращается поступление жидкости в резервуар. При расходе жидкости уровень ее в резервуаре опускается. Как только он станет ниже верхнего датчика В, размыкаются контакты Рв2 и замыкается контакт Рв3. Так как при этом контакты Рн2 замкнуты, то  гаснет сигнальная    лампа Л1 и зажигается лампа Л2.