Выбор средств измерения технологических переменных, измерительных схем, преобразователей

4 Выбор и расчет технических  средств

 

4.1 Выбор средств измерения  технологических переменных, измерительных схем, преобразователей

 

4.1.1 В соответствии  с технологическим процессом   произведём выбор датчика, позволяющего  измерять температуру агрессивного раствора в пределах 160 ºС с погрешностью ∆t = 5 ºС [].

На основании вышеизложенного  выбираем термометр сопротивления  ТСМУ 014.85 "Термоприбор", обозначаемого при заказе ТСМУ/014/85/100

Код заказа: ТСМУ/014/85/100.

В таблице 4.1 приведены  технические характеристики термопреобра-зователя

 

Таблица 4.1 – Технические  характеристики термопреобразователя ТСМУ 014.85

Параметры	Значения
Исполнение термопреобразователя	ТСМУ 014.85
Диапазон измерения  температуры,°С	0…180
Выходной сигнал, mA	4…20
Класс допуска	С
Длина монтажной части L, мм	100
Диаметр монтажной части, D,мм	5
Масса	0.4

 

 

 На рисунке 4.1 приведены габаритные и присоединительные размеры датчика.

Рисунок 4.1 – Габаритные и присоединительные размеры  датчика ТСМУ 014.85

 

Схема внешних электрических подключений датчика температуры показана на рисунке 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Схема  внешних электрических подключений  датчика температуры ТСМУ 014.85

 

4.1.2 Выбор датчика уровня

Датчик уровня – предназначен для контроля уровня в ванне. Данный датчик представляет собой индуктивный цилиндрический датчик релейного типа, устанавливаемый в торце ванны на необходимом уровне.  
   На основании выше изложенного выбираем датчик Ni10-R20-AP5X фирмы PEPPERL+FUCHS [4].

Код заказа: Ni10/R20/AP5X

В таблице 4.2 приведены технические характеристики датчика уровня

 

Таблица 4.2 – Технические характеристики датчика уровня           Ni10-R20-AP5X

Параметры	Значения
Напряжение питания  постоянного тока Uпит	24В
Ток нагрузки Iн	200мА
Ток холостого тока Iо	12мА
Диапазон рабочих температур	-20 - +160
Частота срабатывания	400Гц
Зона реагирования	1,2мм

 

Схема внешних электрических  подключений датчика уровня показана на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема  внешних электрических подключений датчика уровня Ni10-R20-AP5X

 

 

4.1.3 Выбор датчика наличия и положения

Датчик наличия и положения  – это индуктивный датчик и  предназначен для позиционирования автооператора над ванной, присутствие  барабана в ней.

В качестве датчика положения и наличия выбираем индуктивный датчик Е2А-M12LS04-WP-D1 2M BY OMG фирмы OMRON [].

Код заказа: 206156

 

В таблице 4.3 приведены технические характеристики датчика Е2А-M12LS04-WP-D1 2M BY OMG

 

Таблица 4.3 – Технические  характеристики датчика Е2А-M12LS04-WP-D1 2M BY OMG

Параметры	Значения
Диапазон срабатывания мм	0,6 - 60
Рабочая температура °С	-25 - 180
Класс защиты	IP67
Материал корпуса индукционных датчиков	нержавеющая сталь

 

На рисунке 4.4 – Приведены габаритные и присоединительные размеры

 

Рисунок 4.4 – Габаритные и присоединительные размеры датчика Е2А-M12LS04-WP-D1 2M BY OMG

Схема внешних электрических  подключений индуктивного датчика  показана на рисунке 4.4.

 

Рисунок 4.4 – Схема  внешних электрических подключений  индуктивного датчика Е2А-M12LS04-WP-D1 2M BY OMG

 

 

 

4.1.4 Выбор датчика PH

В соответствии с технологическим  процессом  произведём выбор датчика, позволяющего измерять РН раствора в  пределах от 0 до 14.

На основании вышеизложенного  выбираем  СЛ10- РН-ТВ1 электрод фирмы СОЛИС[].

Код заказа: СЛ10\РН\ТВ1

 

В таблице 4.4 приведены технические характеристики датчика СЛ10- РН-ТВ1

 

Таблица 4.4 – Технические  характеристики датчика СЛ10- РН-ТВ1

Параметры	Значения
Диапазон	0…14 РН
Чувствительность	±0.05 РН
Максимальная аппаратура	180 °С

 

Продолжение таблицы 4.4

Максимальное давление	10 Бар
Способ установки	Вертикальная, горизонтальная, перевернутая, иммерсионная

 

Схема внешних электрических подключений  датчика РН показана на рисунке 4.5

 

Рисунок 4.5 – Схема  внешних электрических подключений  датчика  СЛ10- РН-ТВ1

 

 

 

4.1.5 Выбор электромагнитного  клапана подачи пара

На подачу водяного пара для обогрева ванн необходимо установить задвижку. Для этой цели используем регулирующий шаровой клапан R331 и электропривод для регулирующих клапанов LR24-SR фирмы BELIMO [].

Код заказа: R331+LR24-SR

 

В таблице 4.5 приведены  технические характеристики электропривода для регулирующих клапанов LR24-SR

 

 

Таблица 4.5 – Технические  характеристики электропривода для регулирующих клапанов LR24-SR

Параметры	Значения
Номинальное напряжение	24 В~  50/60 Гц
Диапазон напряжения питания	19,2...28,8 В~
Потребляемая мощность	2,5 Вт
Рабочий диапазон	0…100% (15…90°)
Режим работы	Тип 1 / Класс А;

 

Схема внешних электрических подключений электропривода для регулирующих клапанов показана на рисунке 4.6

Рисунок 4.6 – Схема  внешних электрических подключений  электропривода LR24-SR

 

 

 

4.1.6 Выбор электромагнитного клапана для агрессивных растворов.

В качестве клапана для  агрессивной среды выбираем электромагнитный клапан YCFP21 фирмы Энергосервис []

Код заказа: YCFP210410 MPP

 

В таблице 4.6 приведены  технические характеристики электромагнитного клапана YCFP21

 

Таблица 4.6 – Технические характеристики электромагнитного клапана YCFP21

Параметры	Значения
Рабочая среда	Слабые и сильные  киcлоты
Материалы	Корпус: тефлон   Уплотнения: PTFE
Рабочие температуры  клапана для уплотнения	PTFE: -20…180°С
Рабочее давление	0.0…0.4 MПa
Присоединение	Резьбовое M8, 1/8", 1/4"
Катушки	Y82B, 6ВА(AC), 5Вт(DC), IP65
Питание	AC: 24В

 

На рисунке 4.7 приведены  габаритные и присоединительные  размеры электромагнитного клапана YCFP21

.

Рисунок 4.7 – Габаритные и присоединительные размеры  электромагнитного клапана YCFP21

 

Схема внешних электрических  подключений электромагнитного клапана показана на рисунке 4.7

 

Рисунок 4.7 – Схема  внешних электрических подключений  электромагнитного клапана YCFP21

 

 

4.2 Выбор и расчет исполнительных механизмов

Исполнительный механизм являются оконечным устройством, взаимодействующим непосредственно с объектом управления. Они являются преобразователем электрической энергии непосредственно в механическое движение, тепловую энергию и др.

 

4.2.1 В соответствии с заданием выберем насос предназначенный для перекачивания химически активной жидкости с плотностью до 1850 кг/м3 и содержанием механических примесей в количестве не более 0,1% по массе с размером частиц не более 0,2 мм.

На основании вышеизложенного выберем насос серии КМХ 65-40-200

 

В таблице 4.7 приведены технические характеристики насоса

КХМ 65-40-200

 

Таблица 4.7 – Технические характеристики насоса КХМ 65-40-200

Параметры	Значения
Подача номинальная, м3/ч	24
Напор номинальный, м	50
Частота вращения, об/мин	2900
Допустимый кавитационный  запас, м не более	4,5
Мощность, кВт	15
Электропитание, В	380
КПД, %	52
Габариты насоса с  эл. двигателем, мм	820х380х445
Масса насоса с эл. двигателем, кг не более	180

 

На рисунке 4.8 приведены габаритные и размеры насоса

КХМ 65-40-200

Рисунок 4.8 – Габаритные размеры насоса КХМ 65-40-200

 

 

4.2.2 Выбор электродвигателя  для передвижения конвейера с  заготовками и для вращения  барабана.

 

Диапазон скорости перемещения 11-30 м/мин.

Потребляемая мощность привода 0,75 кВт.

Определим максимальное количесто оборотов в минуту:

    (4.1)

где V – скорость, м/с

d – диаметр валиков, м

Примем диаметр валиков 0,1 м, тогда:

 

(об/мин);

 

Выберем трёхфазный асинхронный электродвигатель со встроенным электромагнитным тормозом АИР 80 А2Е "HELZ"[ ].

Код заказа:AИР/80А2/Е.

В таблице 4.8 приведены  технические характеристики электродвигателя АИР 80 А2Е

 

Таблица 4.8 – Технические  характеристики электродвигателя

АРИ 80 А2Е

Параметры	Значения
Потребляемая мощность, кВт	0,75
Частота вращения вала, об/мин	750
КПД, %	76
cosφ	0,73
Iп/Iн	4,0
Мп/Мн	1,4
Мmax/Мн	2,0
Масса, кг не более	25,1

 

 

Определим мощность на валу данного  двигателя по формуле:

                                           Р_в = Р_дв ∙ η      (4.2)

где Р_дв – мощность двигателя

η  – КПД двигателя

Р_в = 0,75 ∙ 0,76 = 0,57(кВт).

 

На рисунке 4.9 приведены  габаритные размеры электродвигателя

АРИ 80 А2Е

Рисунок 4.9 - габаритные размеры  электродвигателя

АРИ 80 А2Е

 

4.2.3 Расчет и выбор  редуктора

Рассчитываем  требуемое передаточное число редуктора :

 

                                           i= n1/ n2      (4.3)

 

где n1 – частота вращения вала двигателя

n2 – требуемая частота вращения выходного вала редуктора

 

 

Т.е. необходим двухступенчатый  редуктор

КПД редуктора:

 

η_ред = η_перед^к ∙ η_подш^g                               (4.4)

 

где η_перед – КПД передачи

η_подш – КПД подшипниковой пары

к – количество  передач

g – количество подшипниковых пар

 

η_ред = 0,92 ∙ 0,99² = 0,9

 

Мощность для нагрузки:

 

Р_нагр^р = Р_в ∙ η_ред                                (4.5)

 

Р_нагр^р =0,57 ∙ 0,9 =0,513(кВт);