СодержаниеСодержание
Стр.
Введение 6
1. Исследовательский раздел 8
1.1 Обзор существующих технических решений 8
1.2 Тахометрические расходомеры 10
1.2.1 Расходомеры и счетчики с аксиальной турбинкой 15
1.2.2 Расходомеры и счетчики с тангенциальной турбинкой 20
1.2.3 Камерные расходомеры и счетчики 25
1.3 Расходомеры перепада давления 28
1.4 Постановка задач проектирования 34
1.5 Техническое задание 36
2. Конструкторский раздел 37
2.1 Разработка схемы прибора 37
2.2 Расчет и выбор элементов прибора 41
2.2.1 Расчет сужающего устройства 41
2.2.2 Дифференциальный манометр 49
2.2.3 Выбор датчика температуры 54
2.2.4 Выбор микроконтроллера 58
2.2.5 Аналого-цифровой преобразователь 75
2.2.6 Супервизор питания 78
2.2.7 Источник стабилизированного напряжения 81
2.2.8 Индикатор 83
2.3 Выходная статическая характеристика прибора 94
2.4 Расчет погрешностей 101
2.5 Расчет надежности 102
3. Технологический раздел 115
3.1 Сборка печатной платы цифрового модуля 115
3.2 Разработка алгоритма работы цифрового модуля 119
3.2.1 Инструментарий разработки 119
3.2.2 Алгоритм работы цифрового модуля 133
4. Раздел "Безопасность жизнедеятельности" 136
4.1 Анализ опасных и вредных факторов и возможных чрезвычайных
ситуаций, возникающих при изготовлении печатной платы 136
4.2 Разработка мероприятий, обеспечивающих безопасные и безвредные
условия изготовления печатных плат 138
4.3 Утилизация печатных плат 147
4.4 Выводы к разделу БЖД 148
5. Организационно-экономический раздел 150
5.1 Подготовка производства 150
5.1.1 Конструкторская подготовка производства 150
5.1.2 Технологическая подготовка производства 150
5.1.3 Производственная подготовка производства 153
5.2 Расчет продолжительности этапов технической подготовки
производства 154
5.3 Календарный план-график технической подготовки производства. 156
5.3.1 Расчет и построение сетевого графика ТТП датчика расхода воды
по перепаду давления и сборки с дифференциальным манометром. 156
5.3.2 Оптимизация сетевого графика ТТП датчика расхода воды по пе¬
репаду давления и сборки с дифференциальным манометром 157
5.4 Расчет технико-экономических показателей и эффективности проекти¬
руемого датчика расхода воды 161
5.4.1 Смета затрат на техническую подготовку производства 161
5.4.2 Расчет оптовой цены и балансовой стоимости прибора 167
5.4.3 Расчет эксплуатационных расходов проектируемого и базового
приборов 168
5.4.4 Расчет амортизационных отчислений 168
5.4.5 Определение экономической эффективности проектируемого
прибора 169
5.5 Выводы организационно-экономического раздела 171
Заключение 172
Использованная литература 173ВведениеВведение
Настоящий дипломный проект посвящен разработке прибора коммер¬ческого учета воды - расходомера воды Для сети городского водопровода. Расходомерами называют приборы, указывающие количество и скорость те¬чения контролируемой среды, в нашем случае воды, непосредственно в единицах объема или массы вещества, расход которого контролируется. Данные приборы находят свое применение для измерения количества и потока как по открытым каналам (реки, водные пути и т.д.), так и в закрытых трубопроводах.
При увеличении количества жителей и при современных темпах разви¬тия промышленности увеличивается потребление воды, как для житейских, так и для промышленных нужд. Поэтому возникают весьма актуальные сего¬дня задачи рационального использования водных ресурсов и контролирова¬ния расхода.
Для обеспечения различных технологических процессов требуются приборы, показывающие текущий расход или регистрирующие общее по¬требление газов, жидких или сыпучих материалов. Например, на растворных узлах марка раствора или бетона зависит от массового соотношения цемента к песку или гравию. Поэтому для правильной маркировки продукции и со¬хранении темпа производства необходимо контролировать массовый расход материалов при загрузке в смесительное устройство. В качестве другого примера можно привести приборы коммерческого учета природного газа, хо¬лодной и горячей воды в городских квартирах. Данные приборы позволяют: во-первых, осуществлять взаимные расчеты с коммунальными службами по фактическому потреблению услуг, а не по не всегда понятным и обоснован-
ным схемам и тарифам; во-вторых, контролировать качество данных услуг, в-третьих, осуществлять рациональное планирование расходов воды, напри¬мер, осуществлять стирку в определенные дни или часы. Приведенные при¬меры отображают необходимость в регистрирующих расходомерах.
В настоящей работе осуществляется проектировка прибора для опреде¬ления, как текущего расхода воды, так и общего ее количества, пропущенно¬го через систему и полученную потребителем в период, определяющимся временем активной работы прибора (включенным состоянием). Такой при¬бор позволяет отмерить необходимое количество воды, как горячей, так и холодной из системы городского водоснабжения.
1 Исследовательский раздел 1.1 Обзор существующих технических решений
Среди довольно широкой классификации приборов, измеряющих объ¬емный или массовый расход, можно выделить два класса: контактные и бес¬контактные. Классы можно разделить на группы, в основу работы которых легли различные принципы.
Рассмотрим класс контактных расходомеров - преобразователь непо¬средственно контактирует с потоком [1]. Так расходомеры строятся на зави¬симости расхода от перепада давления контролируемой среды. Различают расходомеры переменного и постоянного перепада давления. В приборах пе¬ременного перепада давления рассматривается проход среды через сужаю¬щее устройство и контролируется давление до и после сужающего устройст¬ва [1]. В приборах постоянного перепада давление контролируется выталки¬вающая сила, действующее со стороны движущегося потока на возникающее на его пути препятствие в виде поплавка [1].
Другим направлением строительства контактных расходомеров явля¬ются тахометрические или турбинные расходомеры [1]. Здесь рассматривает¬ся зависимость параметров углового перемещение препятствия в виде рото¬ра, заслонки или крыльчатки от скорости потока.
Вихревые расходомеры строятся на контроле вихрей (турбулентности) потока, возникающих в результате взаимодействия набегающего потока и неподвижного препятствия в виде крыла или другой формы [1]. При этом измеряется частота колебаний, возникающих в процессе вихреобразования.
Существуют также расходомеры обтекания (ротаметры): поршневые, поплавковые, шариковые расходомеры и расходомеры с неподвижным кры¬лом основаны на взаимодействии потока с препятствием (обтекаемым телом) и вызывающие их перемещение под воздействием динамического давления набегающего потока [1].
Силовые расходомеры [1], применяются для измерения массового рас¬хода и основаны на зависимости от массового расхода эффекта силового воз¬действия, сообщаемого потоку ускорение того или другого рода. Различают¬ся расходомеры данного класса по виду дополнительного движения и сооб¬щаемого при этом ускорения. Различают кориолисовые, турбосиловые и ги¬роскопические расходомеры.
Бесконтактные расходомеры основываются на взаимодействии с пото¬ком различного рода излучения и электромагнитных, магнитных и электри¬ческих полей. На взаимодействии потока токопроводящей жидкости с маг¬нитным полем строятся индукционные и электромагнитные расходомеры [1].
На основе анализа теплообменных процессов строятся тепловые расхо¬домеры [1]. Взаимодействие различного рода излучения с веществом потока дало развитие нескольких направлений расходомеров. Так зависимость ско¬рости распространения звука в движущейся среде от скорости движения сре¬ды легла в основу ультразвуковых расходомеров [1]. Сдвиг частоты отра¬женного оптического излучения полученного от взвешенных частиц или пу¬зырьков в потоке, в соответствии с эффектом Доплера, пропорционален ско¬рости движения частиц, которые увлекаются потоком и имеют его скорость. Данный принцип лег в основу лазерных доплеровских расходомеров [1]. Ио¬низация вещества радиоактивным или рентгеновским излучением и измере¬ние скорости сдвига данных заряженных образований, так же имеющих ско¬рость потока, легли в основу радиационных расходомеров [1]. Данные груп¬пы расходомеров: индукционные, тепловые, ультразвуковые, лазерные и ра¬диационные составляют класс бесконтактных расходомеров, не требующих разрушения целостности трубопровода.
Итак, классификацию жидкостных расходомеров можно представить так, как показано на рисунке 1.1.ЛитератураИспользованная литература
1. П.П. Кремлевский Расходомеры и счетчики количества. -Л.:
Машиностроение, 1975
2. Hayes E.N. How new turbine meters work and what they can do. - "Pipe line
industry", 17, 1962, N5
3. Thompson R.E., Grey J. Turbine flowmeter performance model. - Paper
ASME 1969, NWA/FM - 2p. 11.
4. Маевский Е.М., Калачев СИ. Расходомер для измерения и записи малых
расходов жидкости в стационарном и нестационарным режимах тече¬
ния./ "Вестник Киевского политехнического института". Серия тепло¬
техники, 1969, т.6
5. Бошняк Л.Л., Вызов Л.Н. Тахометрические расходомеры. - Л.: Машино¬
строение, 1968
6. Ильинский В.М., Лукьянов К.М. Малоинерционные расходомеры для
измерения неустановившихся потоков жидкостей. - М.: 1973
7. Storkenbaum Ch., Setzken M. Messwertaufnehmer fur digitale Durchfluss-
messung hoher Genauigkeit. - ATM, N 369, 1966
8. Кофман Д.Б. Выбор основных размеров магнитоиндукционных генера¬
торов импульсов крыльчато-тахометрических расходомеров. -" Приб. и
сист. упр." 1967, №7
9. Dorsch D. Gaumessungen mit Turbinenzahlern - "Gas Warme Internat", 17,
1968. №9
10. Вотлохин Б.З. Бессальниковый расходомер высокого давления. - "Неф¬
тяник", 1956, №6
11. Бызов Л.Н., Казначеев Б.А. и др. Турбинно-тахометрический расходомер
для пульсирующих газовых потоков./Измерение расхода жидкостей, га¬
за, пара. -М.: Машиностроение, 1973
12. Микрюков Б.Г., Славинский Ю.Н. Крыльчато-тахометрический расхо¬
домер природного газа для доменной печи./Автоматизация агломераци¬
онного и доменного производства. - Киев 1969
13. Каплан Б.Ю. Методические указания по расчету расходомеров перемен¬
ного перепада давления. - М.: МГАПИ 2003
14. Правила 28-64 ЕСИ "Измерение расхода жидкости, газа, пара сужающи¬
ми устройствами"
15. Кисилев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам ГОСЭНЕРГО-
ИЗДАТ-М.-Л.:1961
16. www.manometer.ru
17. Датчики фирмы "Honeywell"/B3K№ 15 - ?.: Додэка, 2000
18. www.atmel.ru
19. Евстфеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic. - ?.: Додэка,
2005
20. www.chipdip.ru
21. Методические указание по расчету погрешностей. - М.: ВЗМИ 1986г
22. ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие
требования безопасности».
23. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление.
Зануление».
24. ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Шум. Вибрация. Общие требования безопас¬
ности».
25. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности».
26. СНиП 2.04.05.-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
27. ОНТП 24-86 «Определение категорий помещений по взрывопожарной и
по пожарной опасности».
28. Технология "EcoSeparation System" фирмы Nee Tohoku. Форум News-
bytes на сайте www.recyclers.ru
29. Безопасность производственных процессов. Справочник под ред. Белова
Д.В., М.: Машиностроение, 1985г.
30. Организация, планирование приборостроительного производства и
управление предприятием, под ред. Петрова В.А., Л.: Машиностроение,
1987г.
31. Экономика и организация производства в дипломных проектах, под ред.
Великанова К.М., Л.: Машиностроение, 1986г.
|
|