Теплотехнический контроль котлоагрегата

1.Краткое описание объекта контроля

2. Функциональная схема

2.1 Описание функциональной схемы

3. Обоснование выбора приборов

3.1 Термопара ТХК-1489

3.2 Милливольтметр Ш-4500

3.3 Диафрагма камерная ДКС 10 — 65

3.4 Дифманометр ДМЭР-1000

3.5 Вторичный прибор КСУ

3.6 Манометр МЭД-22 365

3.7 Вторичный показывающий прибор КСД-2

4. Специальное задание

4.1 Принципиальная электрическая схема

4.2 Расчёт сужающего устройства

4.3 Описание монтажной схемы Список используемой литературы

В данном курсовом проекте необходимо осуществить теплотехнический контроль котлоагрегата Еп-670−140 ГМ.

По необходимым данным подобраны приборы теплотехнического контроля. Предварительно выполнен расчет диаметра отверстия диафрагмы ДКС 10−125.

Далее в курсовом проекте предоставлено краткое описание объекта контроля котлоагрегата Еп-670−140 ГМ, из которого узнаем основные требования, сведения и характеристики объекта регулирования. Затем следует функциональная схема контроля, описание представленной функциональной схемы контроля, расчетная часть, описание правил монтажа элементов схемы контроля (диафрагма и дифманометр).

Графическая часть курсового проекта содержит в себе чертеж принципиальной электрической схемы

На последних частях курсового проекта и пояснительной записки находится список литературы, которая была использована при выполнении данного курсового проекта.

1. Краткое описание объекта контроля

КОТЛОАГРЕГАТ Еп-670−140 ГМ (ТГМЕ-206)

Котельный агрегат Еп-670−140 ГМ (рис. 1, 2) предназначен для сжигания высокосернистого мазута и природного газа в блоке с паровой турбиной 210 МВт.

Котельный агрегат однобарабанный, однокорпусный, с естественной циркуляцией, на высокие параметры пара с промперегревом, Х-образной компоновки.

Котел рассчитан на работу под наддувом с низким избытком воздуха при сжигании мазута.

Топочная камера открытого типа, призматическая, в сечении представляет собой прямоугольник размерами по осям труб 18X7,68 м.

Стены топки экранированы цельносварными панелями из гладких труб диаметром 60 мм с толщиной стенки 6 мм и вваренной полосой 6×21,5 мм (сталь 20), а стены фронтового экрана против горелок из стали 15ХМ.

Под топочной камеры является началом фронтового экрана и имеет наклон 15° к горизонтали в сторону задней стены.

Для улучшения аэродинамики трубами заднего экрана в верхней части топки образован выступ в сторону топки размером 2000 мм.

Топка оборудована 12 газомазутными горелками, расположенными в два яруса на задней стене. Горелки вихревые двухпоточные, предназначены для раздельного сжигания газа и мазута.

Барабан котла имеет внутренний диаметр 1600 мм с толщиной стенки 115 мм (сталь 16НГМА), сварной конструкции.

Схема испарения двухступенчатая, с промывкой пара. Первая ступень находится в барабане и представляет собой систему циклонов и промывочных устройств. Вторая ступень испарения размещается в выносных циклонах диаметром 426 мм.

Вода из барабана к испарительным экранам поступает по шести стоякам диаметром 465 мм, из которых подается в нижние камеры экранов трубами диаметром 159 мм с толщиной стенки 15 мм.

Пароводяная смесь из экранов в барабан отводится трубами диаметром 133 мм с толщиной стенки 13 мм. Все указанные выше трубы и камеры выполнены из стали 20.

Стены и под переходного газохода, потолок поточной камеры и опускной газоход экранированы цельносварными панелями из плавниковых труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 20, 12Х1МФ) и включены в тракт пароперегревателя высокого давления.

Пароперегреватель высокого давления по характеру восприятия тепла делится на три части: радиационную, полурадиационную и конвективную.

Радиационный настенный пароперегреватель выполнен из труб диаметром 36 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 12Х1МФ) в виде горизонтальных лент на всех стенах топки выше горелок. Ширмовый пароперегреватель состоит из 24 отдельных ширм из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 12Х1МФ) и расположен в верхней части топки в один ряд. Конвективный пароперегреватель высокого давления выполнен из двух ступеней: входной и выходной в виде вертикальных пакетов. Входная часть состоит из труб диаметром 36 мм с толщиной стенки 6 мм (сталь 12Х1МФ), выходная петля второй ступени конвективного пароперегревателя — из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 4 мм (сталь 12Х18Н12Т).

Промперегреватель выполнен из двух частей, состоящих из труб диаметром 42 мм с толщиной стенки 4 мм (сталь 12Х1МФ), и расположен в переходном газоходе. Третья, выходная, часть — из стали 12Х1МФ и частично из стали 12Х18Н12Т.

В конвективном опускном газоходе расположен водяной экономайзер из труб диаметром 28 мм с толщиной стенки 4 мм (сталь 20).

Воздух подогревается двумя регенеративными вращающимися воздухоподогревателями диаметром 6,8 м, которые вынесены за пределы котельной.

Пароперегреватель высокого давления выполнен в виде двух независимых потоков. Температура перегретого пара регулируется тремя впрысками питательной воды по ходу пара. Первый впрыск осуществляется перед ширмами, второй — перед первым пакетом конвективного пароперегревателя, третий — перед второй частью пароперегревателя.

Тракт пара промперегревателя состоит из двух независимых потоков. Температура пара промперегрева регулируется рециркуляцией дымовых газов в нижнюю часть топки.

Предусмотрен также аварийный впрыск в рассечку между частями перегревателя.

Так как котел работает под наддувом, все проходы поверхностей нагрева через потолок уплотнены. Над потолком расположен уплотненный «шатер» («теплый ящик»). Места прохода труб и подвесок через «шатер» уплотнены сильфонами. В «теплый ящик» подается горячий воздух под давлением, повышающим давление в газоходах котла.

Для получения собственного конденсата предусмотрены шесть конденсаторов диаметром 426 мм, расположенных на боковых стенах котла на уровне ширмового пароперегревателя.

Обмуровка котла натрубная, облегченная, крепится на цельносварных панелях, ограждающих топочную камеру, переходный газоход и конвективную шахту.

Для очистки ширмовых и конвективных поверхностей нагрева в переходном газоходе предусмотрена паровая обдувка, для экранов и РВП — длинновыдвижные аппараты ОГ-8 и ОГ-8А. Водяной экономайзер очищается дробью.

Котел снабжен необходимой арматурой, устройствами для отбора проб пара и воды, а также контрольно-измерительными приборами. Процессы питания котла, регулирования температуры перегретого пара и горения автоматизированы. Предусмотрены средства тепловой защиты технологических процессов.

Техническая характеристика

Паропроизводительность, т/ч. .. .. .. .. .. .. ... 670

Расход пара через промперегреватель, т/ч. ... . 590

Давление пара на выходе, кгс/см²:

пароперегревателя высокого давления.. 140

промперегревателя.. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 24,5

Температура, ^?С:

пара высокого давления.. .. .. .. .. .. .. ... 545

пара промперегрева.. .. .. .. .. .. .. .. ... . 545

питательной воды.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 243

уходящих газов. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... . 138/124*

КПД (брутто) гарантийный, %. .. .. .. .. .. .. .. 92,5/93*

Габаритные размеры, м:

ширина по осям колонн. .. .. .. .. .. .. .. .. 28,1

глубина по осям колонн.. .. .. .. .. .. .. ... 24,88

высота. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... . 34,5

_____________________________________________________________

* В числителе — данные для мазута, в знаменателе — для газа.

2. Функциональная схема

2.1 Описание функциональной схемы

ТЕ — термопара ТХК-1489.

TI — милливольтметр Ш4500.

FE — диафрагма камерная ДКС 10−100.

FT — дифманометр ДМЭР-1000.

— вторичный прибор КСУ.

— манометр МЭД-22 365.

— вторичный показывающий прибор КСД-2.

— манометр МЭД-22 365

— вторичный показывающий прибор КСД-2.

3. Обоснование выбора приборов

3.1 Термопара ТХК-1489

Действие термоэлектрических термометров основано на свойстве металлов и сплавов создавать термоэлектродвижущую силу (термо-э. д. с), зависящую от температуры места соединения (спая) концов двух разнородных проводников (термоэлектродов), образующих чувствительный элемент термометра — термопару. Располагая законом изменения термо-э. д. с. термометра от температуры и определяя значение термо-э. д. с. электроизмерительным прибором, можно найти искомое значение температуры и месте измерения.

Термоэлектрический термометр, состоящий из двух спаянных и изолированных по длине термоэлектродов, защитного чехла и головки с зажимами для подключения соединительной линии, является первичным измерительным преобразователем.

В качестве вторичных приборов, работающих с термоэлектрическими электрическими термометрами, применяются магнитоэлектрические миллиамперметры и потенциометры.

Термоэлектрические термометры широко применяются в энергетических установках для измерения температуры перегретого пара, дымовых газов, металла труб котлоагрегатов и т. п.

Положительными свойствами их являются: большой диапазон измерения, высокая чувствительность, незначительная чувствительность, незначительная инерционность, отсутствие постороннего источника тока и лёгкость осуществления дистанционной передачи показаний.

Основные свойства термоэлектрических термометров. Явление термоэлектричества, открытое в XVIII в. и получившее широкое применение для измерения температуры и ряда других неэлектрических величин, заключается в том, что в замкнутом контуре, состоящем из двух разно родных проводников, непрерывно течет электрический ток, если места спаев проводников имеют различные температуры. Существующее представление о механизме образования термо-э. д. с. основывается на том, что концентрация в межмолекулярном пространстве проводника свободных электронов, находящихся в единице объема, зависит от материала проводника и его температуры.

При соединении одинаково нагретых концов двух проводников из разнородных материалов, из которых в первом количество свободных электронов в единице объема больше, чем во втором, последние будут диффундировать из первого проводника во второй в большем числе, чем обратно. Таким образом, первый проводник станет заряжаться положительно, а второй — отрицательно. Образующееся при этом в месте соединения (спае) проводников электрическое поле будет противодействовать этой диффузии, в результате чего наступит состояние подвижного равновесия, при котором между свободными концами указанных проводников появится некоторая разность потенциалов (термо-э. д. с). С увеличением температуры проводников значение этой термо-э. д. с. также увеличивается.

Кроме того, тсрмо-э. д. с. возникает и между концами однородного проводника, имеющими разные температуры. В этом случае до наступления состояния подвижного равновесия положительно заряжается более нагретый конец проводника как обладающий большей концентрацией свободных электронов по сравнению с концом, менее нагретым. Возрастание разности температур между концами проводника приводит к увеличению возникающей в нем термо-э. д. с.

В замкнутом контуре термоэлектрическою термометра, состоящем из разнородных термоэлектродов, одновременно действуют оба указанных выше фактора, вызывающие появление в спаях температур t и t₀ и материала термоэлектродов двух суммарных термо-э. д. с., взятых при обходе контура против часовой стрелки. Отсюда действующая в контуре результирующая термо-э. д. с. равна алгебраической сумме термо-э. д. с. обоих спаев.

Следовательно, вырабатываемая термометром термо-э. д. с. равна разности двух действующих навстречу суммарных термо-э. д. с, появляющихся на концах термоэлектродов в спаях. При равенстве температур обоих спаев результирующая термо-э. д. с. равна нулю.

В зависимости от значении вырабатываемой термо-э. д.с. и общего сопротивлении контура в проводниках появляется электрический ток, сила которого определяется законом Ома.

Спай, погружаемый в измеряемую среду, называется рабочим концом термоэлектрического термометра, а спай 2- свободным концом.

Термоэлектроды термометра обозначаются знаками + и -. Положительным термоэлектродом считается тот, по которому ток течет от рабочего конца к свободному.

Для измерения термо-э. д. с. к термоэлектрическому термометру посредством соединительных проводов подключается вторичный прибор, образующий с ним замкнутую цепь. Применяются два способа включения последнее и контур термометра: в свободный конец или в один из его термоэлектродов. Наибольшее распространение имеет первый из них.

Рассмотрим, как будет влиять на значение результирующей термо-э. д. с. включение в свободный конец термометра третьего разнородного (соединительного) проводника с вторичным прибором. В этом случае термометр будет иметь не один, а два свободных конца со спаями, находящимися при одинаковой температуре t₀.

Если принять, что температуры всех трех спаев одинаковы и равны г₀" ^{то в} замкнутой цепи результирующая термо-э. д. с. будет равна нулю.

Принципиально ничем не отличается от разобранного выше и включение третьего проводника со вторичным прибором и термоэлектрод термометра.

При включении прибора в термоэлектрод в замкнутой цепи появляются два новых, расположенных рядом спая.

Включение в контур термометра третьего разнородного проводника не влияет на развиваемую им термо-э. д. с, если места присоединения проводника имеют одинаковую температуру.

Термо-э. д. с. любого термоэлектрического термометра может быть определена, если известна термо-э. д. с, развиваемая каждым из его термоэлектродов в паре с одним и тем же третьим разнородным термоэлектродом.

Для различных типов термоэлектрических термометров эта функция имеет сложный вид и определяется опытным путём.

Экспериментальная зависимость термо-э. д. с. от температуры рабочего конца при постоянной температуре свободных концов обычно равной О °С, называется градуировочной характеристикой термоэлектрического термометра . Па основании ее составляются градуировочные таблицы и графики для практического пользования.

Значение развиваемой термо-э. д. с. зависит от материала термоэлектродов и температуры рабочего и свободных концов термометра. В качестве термоэлектродов преимущественно применяются те металлы и сплавы, которые, отвечая одновременно и ряду других требований, развивают сравнительно больший термо-э. д. с. При измерениях температуру свободных концом термометра с целью увеличения термо э. д. с. часто искусственно поддерживают на возможно более низком постоянном уровне.

Применение термометров с более высокими значениями термо-э. д. с. увеличивает надежность измерения температуры. Создаваемая термометрами термо-э. д. с. сравнительно невелика; она составляет не более 8 мВ на каждые 100 °C и при измерении высоких температур не превышает 70 мВ.

Термоэлектродные материалы.

В качестве термоэлектродных материалов для изготовления термометров применяются главным образом чистые металлы и их сплавы. Выбор материала для термоэлектродов имеет существенное значение. Наряду с требованием создания большой термо-э. д. с. термоэлектроды должны по возможности обладать:

— постоянством термоэлектрических свойств независимо от изменения со временем внутренней структуры (рекристаллизации) и загрязнения поверхности;

— устойчивостью против действия высоких температур, окисления и других вредных факторов;

— хорошей электропроводимостью и небольшим температурным коэффициентом электрического сопротивления:

— однозначной и по возможности линейной зависимостью термо-э. д. с. от температуры;

однородностью и постоянством состава для обеспечениявзаимозаменяемости термометров.

Состав термоэлектродов сильно влияет на значение развиваемой ими термо-э. д. с, поэтому воспроизводимость состава металла или сплава значительно упрощает и облегчает условия промышленной эксплуатации термоэлектрических термометров. В этом случае при замене однотипных термометров не требуется переградуировки шкалы вторичного прибора.

Для оценки значения термо-э. д. с. различных термометров обычно пользуются опытными значениями термо-э. д. с. металлов и сплавов в паре с чистой платиной. Выбор платины в качестве основного термоэлектрода вызывается тем, что она обладает постоянством термоэлектрических свойств, устойчива против действия высоких температур и окисления и сравнительно легко может быть получена в чистом виде.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических термометров получили материалы: платина, платинородий, хромель, алюмель и копель. Для измерений в лабораторных установках находят также применение медь, железо и константан.

Типы и характеристики термоэлектрических термометров.

Для получения сравнительно высоких значений термо-э. д. с. выбор термоэлектродов производится таким образом, чтобы в паре с платиной один из них создавал положительную, а другой отрицательную термо-э. д. с.

Термоэлектрические термометры, получившие практическое применение, разделяются по материалу термоэлектродов на две группы: из благородных и неблагородных металлов или сплавов. Термоэлектрические термометры типов ТПП, ТПР, ТХА и ТХК включены в государственный стандарт.

Ввиду надежного обеспечения однородности состава термоэлектродов термометром последние имеют постоянные градировочные характеристики.

Термометры типов ТПП и ТПР с термоэлектродами из благородных металлов и сплавов применяются главным образом для измерения температуры выше 1000 °C, так как они обладают большой термостойкостью.

Несмотря на относительно малые значения развиваемой термо-э. д. с. термометры типа ТПП благодаря исключительному постоянству термоэлектрических свойств и большому диапазону измерения получили широкое распространение главным образом как лабораторные, образцовые и эталонные. Последние используются для воспроизведении МПТШ-68 в диапазоне температур 630, 74—1064,43 °С и поверяются по платиновому термометру сопротивления и точкам затвердевания серебра и золота.

Термометры типов ТПП и ТПР хорошо противостоят окислительной среды, но быстро разрушаются под влиянием восстановительной атмосферы (водорода и окиси углерода), двуокиси углерода и паров металлов.

Поэтому термоэлектроды технических термометров этих типов тщательно изолируют от непосредственного соприкосновения окружающей средой.

Промышленные термометры типов ТХА и ТХК с термоэлектродами из неблагородных металлов и сплавов применяются для измерения температуры до 1000 °C. Термометры развивают большие термо-э. д. с, что является их достоинством. Так, например, при одних и тех же температурах рабочего и свободных концов термометр типа ТХК дает в среднем в 8 раз большую термо-э. д. с, чем термометр типа ТПП.

Большое распространение получили термометры типа ТХА, которые по сравнению с остальными термометрами из неблагородных металлов являются наиболее стойкими в окислительной среде, но также подвержены влиянию восстановительной атмосферы.

Термометры типа ТХК развивают наибольшую термо-э. д. с. и достаточно устойчивы против воздействия окружающей среды.

Допускаемое отклонение термо-э. д. с. термометров типа ТХА и ТХК от градуировочных значений составляет до температуры 300 °C соответственно ±0,16 и ±0,2 мВ.

Термоэлектроды из благородных металлов изготовляются обычно из проволоки диаметром 0,5 мм, а из неблагородных — диаметром 1,2—3,2 мм. Диаметр термоэлектродов определяется назначением термометра (технический, лабораторный и др.), диапазоном измеряемых температур, а также необходимой прочностью.

Рабочий конец термометров в большинстве случаев образуется скруткой и сваркой концов термоэлектродов в пламени электрической дуги или гремучего газа. Иногда применяется также спайка концов термоэлектродов серебряным припоем.

Длина термоэлектродов выбирается в зависимости от условий установки термометра, в частности от глубины погружения его в измеряемую среду.

Устройство термоэлектрических термометров Для изоляции термоэлектродов и защиты их от вредного воздействия окружающей среды, а также для обеспечения прочности термометра и удобства его установки он имеет специальную арматуру, состоящую из электроизоляции, защитного чехла и головки с зажимами для присоединения внешних проводов.

Термоэлектроды термометра от спая до зажимов тщательно изолируются. В качестве изоляции применяются одноили двухканальные трубки или бусы — из фарфора (до температуры 1300 °С) и окислов алюминия, магния пли бериллия (свыше 1300 °С), надеваемые на термоэлектроды.

Защитный чехол термометра представляет закрытую с одного конца трубку, предохраняющую термоэлектроды от воздействия внешней среды. Он должен обладать устойчивостью против действия высокой температуры и резких ее колебаний, быть механически прочным и газонепроницаемым, а также не выделять при нагревании вредных для термоэлектродов газов и паров.

Термометры из благородных металлов имеют защитные чехлы из алунда, состоящего из смеси окислов алюминия (99%) и титана (1%), выдерживающие температуру до 1600 °C. Для термометров из неблагородных металлом используются стальные защитные чехлы. Чехлы на углеродистой стали применяются для работы при температуре до 600 °C, а из нержавеющей и жаропрочной — до 1000 °C.

Для снижения стоимости стальных чехлов их иногда выполняют составными: концевую часть, погружаемую в измеряемую среду, — из легированной стали, а остальную часть — из углеродистой. Стальные защитные чехлы термометров бывают без штуцера и с подвижным или неподвижным штуцером с резьбой, служащим для установки термометра в месте измерения температуры. Термометры без штуцера устанавливаются с помощью особого крепления.

Головка термометра, закрытая съемной крышкой и имеющая обычно водозащищенное исполнение, изготавливается из бакелита или алюминия и жестко соединяется с открытым концом защитного чехла. В головке расположены зажимы для подключения внешних проводов и штуцер с уплотнением для их ввода.

В тех случаях, когда термоэлектроды не подвергаются длительно вредному воздействию внешней среды и не требуют придания им большой прочности, защитные чехлы и закрытые головки не применяются. К этой группе относится большинство термометров, применяемых при специальных и лабораторных измерениях.

Запаздывание показаний термоэлектрических термометров зависит от их тепловой инерции, показателем которой является время, необходимое для того, чтобы при быстром внесении равномерно нагретого до 30—35 °С термометра в водяной термостат с более низкой постоянной температурой (около 15—20 °С) разность температур воды и термометра стала равной 37% температуры, которую термометр будет иметь к моменту наступления теплового равновесия (т. е. практически от температуры воды в термостате). В зависимости от значения показателя тепловой инерции термометры бывают малоинерционные (до 40 с), со средней инерционностью (до 1 мин), с большой инерционностью (до 3,5 мин) и с ненормированной инерционностью (свыше 3,5 мин).

Выпускаются одинарные (с одним чувствительным элементом) и двойные (с двумя чувствительными элементами) термоэлекртические термометры различных типов.

Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же место одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла. В головке термометра находятся четыре зажима для присоединения проводов от вторичных приборов.

Для измерения высокой температуры газов при атмосферном давлении применяются термоэлектрические термометры типов ТПП-0555 и ТПР-0555.

Для измерения температуры жидкости, газа и пара применяются одинарные и двойные виброустойчивые термоэлектрические термометры типов ТХА-0515 и ТХК-0515, выпускаемые в трех исполнениях — без штуцера, с подвижным штуцером и с неподвижным штуцером . Защитный чехол термометров имеет наружный диаметр 10 мм. Для первого термометра он изготовляется из стали 0X13, Х18Н10Т или 0Х20Н14С2 и для второго — из стали 0X13 или 0Х20Н14С2. Термоэлектроды термометров изолированы двухканальными фарфоровыми бусами , а рабочий конец — фарфоровым колпачком. Термометры снабжены водозащищенной головкой . Для термометров с подвижным штуцером допускаемое условное давление среды составляет 0,4 МПа, а с неподвижным штуцером и без него — 6,4Мпа. При установке термометров с неподвижным штуцером в защитной гильзе допускаемое условное давление среды равно 25 или 50 МПа. Монтажная длина термометров изменяется в пределах 120—2000 мм, причем для термометров со штуцером она ограничивается его положением на чихле. Инерционность термометра составляет 10— 40 с, а в защитной гильзе — 40—120 с.

При установке термометра без защитной гильзы допускается скорость измеряемой среды равна для воды 15 и пара 25 м/с. При наличии защитной гильзы на условное давление 25 или 50 МПа допускаемая скорость для термометра типа ТХА-0515 составляет для воды 20 и для пара 40 м/с, а для термометра типа ТХК-0515 — для воды и пара при давлении 25 МПа соответственно 20 и 40 и давлении 50 МПа — 100 и 120 м/с.

Для измерения температуры жидкости и газа применяются также термоэлектрические термометры типов ТХА-VI11 и TXK-VIII с неподвижным штуцером и монтажной длиной 160—1250 мм, рассчитанные на условное давление 4 МПа, и типов ТХА-ХШ и ТХК-ХШ без штуцера с монтажной длиной 500—3200 мм, предназначенные для работы при атмосферном давлении. Защитный чехол наружным диаметром 21 мм изготовляется для термометров ТХА из стали Х18Н10Т или Х25Т, а для термометров типа ТХК — из стали 20 или Х18Н10Т. Термоэлектроды термометров изолированы фарфоровыми бусами. Рабочий конец термометров помещен в фарфоровый колпачок. Термометры снабжены алюминиевой головкой. Инерционность термометров 3,5 мин.

3.2 Милливольтметр Ш-4500

Магнитоэлектрический милливольтметр является чувствительным вторичным прибором. Для измерения температуры шкала его градуируется непосредственно в °С.

Принцип действия и устройство милливольтметра.

Работа милливольтметра основана на взаимодействии магнитного ноли, образуемого проводником, по которому протекает электрический ток, создаваемый термоэлектрическим термометром, с магнитным полем находящегося в приборе постоянного магнита.

Проводник в виде прямоугольной рамки, состоящей из нескольких витков тонкой изолированной проволоки и могущей поворачиваться на опорах вокруг вертикальной оси 0 — 0, помещается в магнитное поле постоянного магнита параллельно силовым линиям.

При прохождении тока через рамку появляется магнитное поле, перпендикулярное ее плоскости, которое, взаимодействуя с полем основного магнита, образует две одинаковые силы F, действующие согласно правилу левой руки на боковые стороны (активные) стороны рамки в противоположных направлениях. Сила F (Н) находится из выражения

F = nlBI,

где п — число витков рамки; I — активная высота рамки, м; В — магнитная индукция, Т; I — сила тока, А.

В результате на рамку воздействует вращающий момент М_в(Н*м), определяемый по формуле:

M_в=2rF, где r — радиус, рамки, м. (1)

Под влиянием этого момента рамка стремится повернуть вокруг оси до совпадения по направлению е магнитного поля с полем постоянного магнита. Движение рамки вызывает закручивание скрепленной с ней одним концом спиральной пружинки, противодействующей повороту рамки.

При отклонении рамки от плоскости, параллельной направлению магнитных линий постоянного магнита 2,

на угол ц значение М_п будет ввиду разложения силы F уменьшаться и выражение (1) примет вид:

M_B = 2rFcosц.

Для обеспечения постоянства М_в при различных значениях ц, что необходимо для получения равномерной шкалы прибора, рамка помещается в концентрированное радиальное магнитное поле образованное при помощи стальных полюсных наконечников 3 и цилиндрического сердечника 4, расположенного внутри рамки. Полюсные наконечники отделены друг от друга вкладышами 5 из немагнитного материала. Подковообразный постоянный магнит 1 из легированной стали снабжен полюсными наконечниками 2 с цилиндрической выточкой, между которыми неподвижно укреплен цилиндрический сердечник 3. В кольцевом воздушном зазоре шириной около 2 мм, образованном полюсными наконечниками и сердечником, изготовленными из мягкой литой стали, расположены боковые стороны подвижной рамки 4, состоящей из 100— 800 витков медной или алюминиевой изолированной проволоки диаметром 0,07—0,0.4 мм.

Рамка, жестко скрепленная с указательной стрелкой 5, образует подвижную часть прибора, которая может поворачиваться вокруг оси сердечника благодаря сидящим в рамке с торцевых сторон двум стальным корням 6, опирающимся на укрепленные в стойке 7 агатовые подпятники 8. Рядом с кернами диаметром около 4 мм и углом заточки 60⁰ расположены 2 спиральные пружины 9 из бериллиевой бронзы, внутренние концы которых прикреплены к рамке, а наружные у верхней пружинкик оси рычага 10 и у нижнейк штифту неподвижной стойки. С этими же пружинами соединены концы обмотки рамки и два зажима 11, служащие для подключения термоэлектрического термометра.

Последовательно с рамкой включен добавочный манганиновый резистор 12, определяющий заданный диапазон показаний прибора. В свободное пространство между полюсными наконечниками помещены немагнитные вкладыши 13. Указательная стрелка прибора, выполненная из алюминиевой трубки, уравновешивается передвижными противовесами 14, сидящими на двух балансировочных усиках с нарезкой. Благодаря противовесам центр тяжести подвижной части располагается по оси сердечника (рамки).

При соединении милливольтметра с термоэлектрическим термометром через рамку, резистор и спиральные пружинки протекает ток, вызывающий поворот рамки и стрелки вокруг оси сердечника. Одновременно с перемещением рамки происходит накручивание спиральных пружинок, создающих противодействующий момент, величина которого по мере увеличения угла поворота рамки возрастает и приводит подвижную часть и состояние равновесия. Таким образом, угол поворота рамки (стрелки) прибора, равный углу закручивании пружинок, зависит от силы тока, которая в свою очередь зависит от термо-э. д. с. термометра.

В магнитоэлектрических приборах высокой чувствительности, называемых гальванометрами и применяемых, в частности, для определения разности потенциалов между двумя точками электрической цепи или отсутствия тока и каком-либо участке цепи (нулевые гальванометры), крепление рамки и подвод к ней тока производятся посредством двух вертикальных ленточных растяжек шириной 0,1 — 0,3 и толщиной 0,01—0,025 мм, изготовленных из бериллиевой бронзы. Скручивание растяжек по мере поворачивания рамки приводит к образованию противодействующего момента.

3.3 Диафрагма камерная ДКС 10 — 65

Камерная диафрагма, устанавливаемая во фланцах трубопровода на условное давление до 10МПа с условным проходом от 50 до 500 мм.

Диафрагмы должны быть установлены во фланцевые соединения состоящие из патрубка с фланцами. Для диафрагм вида ДКС-фланцы по ГОСТ 12 815–80 с доработкой посадочного диаметра под номинальный размер D₄ (табл.3) с предельным допускаемым отклонением h10 при D_у ?125мм и h11 при D_у свыше 125мм — для диафрагм исполнения I под номинальный размер D₆ — для диафрагм исполнения II.

3.4 Дифманометр ДМЭР-1000

Электрические дифманометры-расходомеры.

Бесшкальные электрические дифманометры-pacxoдомеры, работающие в комплекте со вторичными приборами, служат для дистанционной передачи показаний на щиты управления агрегатами. Выпускаются мембранные дифманометры типа ДМ с дифференциально-трансформаторным преобразователем (дифтрансформатором) и мембранные и сильфонные типов ДМЭР и ДСЭР с магнитомодуляционным преобразователем. Принцип действия этих приборов тот же, что и соответствующих деформационных электрических манометров типов МЭД и MМЭ.

Мембранный электрический дифманометр-расходомер типа ДМ моделей 23 573, 23 574 и 23 582, получивший широкое распространение, является взаимозаменяемым прибором с унифицированным выходным параметром (сигналом).

Электрические дифманометрырасходомеры — мембранный типа ДМЭР и сильфонный типа ДСЭР с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 0−5мА относятся к серии приборов ГСП с магнитомодуляционным преобразователем. Указанные дифманометры имеют тут же структурную и электрическую схемы, что и мембранный электрический манометр типа ММЭ.

Мембранный электрический дифманометррасходомер типа ДМЭР выпускается на предельный номинальный перепад давления 0,004−0,63МПА. Класс точности прибора 1,5. Допускаемое рабочее давление 40МПА. Прибор имеет такой же чувствительный элемент, как и мембранный дифманометр типа ДМ. Магнитомодуляционный преобразователь и усилительное устройство его аналогичны соответствующим элементам электрического мембранного манометра типа ММЭ. Для спрямления шкалы расходомера в усилительное устройство прибора дополнительно встроен квадрат, в электрической схеме которого извлекается квадратный корень из автогенераторного регулирующего устройства с широтно-импульсной модуляцией, собранного на интегральной микросхеме, и функционально-импульсного делителя, выполненного на транзисторе. Выходным сигналом квадратора являются прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, частота которых и коэффициент заполнения определяются уровнем входного сигнала.

Дифманометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50Гц. Потребляемая мощность 8В*А. габариты прибора 475*405*270мм и масса 28 кг.

Способ установки, условия измерения, тип вторичных приборов и их присоединение к мембранному дифманометру — расходомеру типа ДМЭР те же, что и для мембранного манометра типа ММЭ. Шкалы вторичных приборов градуируются в единицах расхода.

Сильфонный электрический дифманометррасходомер типа ДСЭР имеет то же устройство, что и сильфонный электрический тягомер типа ДСЭТ. Прибор предназначен только для измерения расхода газа при рабочем давлении до 0,025МПА. Предельный перепад давления 0,001- 0,004МПа. Класс точности прибора 1,5. В усилительное устройство дифманометра встроен квадратор. Дифманометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50Гц. Потребляемая мощность 8В*А. Габариты прибора 535*405*300мм и масса 13,5 кг.

3.5 Вторичный прибор КСУ

Манометры типов ММЭ и МПЭ могут, применяться комплекте с одним или несколькими вторичными приборами постоянного тока: автоматическими электронными показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов КСУ4, КСУЗ, КСУ2, КСУ1, КПУ1 и КВУ1, градуированнми и единицах давления, магнитоэлектрическими показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов Н340 и Н349, машинами централизованного контроля и другими устройствами, работающими от унифицированного входного сигнала 0—5 мА. Общее количество одновременно работающих с манометром приборов и устройств определяется допускаемой для него внешней нагрузкой, которая не должна превышать 2,5 кОм.

3.6 Манометр МЭД-22 365

Установка и поверка деформационных электрических манометры и вторичных приборов.

Деформационные электрические манометры рекомендуется устанавливать вблизи места отбора давления, причём манометры типов МЭД, МПЭ и «Кристалл» закрепляются вертикально, ниппелем вниз, а манометр тина ММЭгоризонтально на плоском основании (полке, кронштейне и. т. п.). Приборы должны располагаться в удобных для монтажа и обслуживания пунктах, не подверженных действию вибрации, высокой температуры, пыли, водяных брызг и агрессивных газов. Они должны быть удалены от мощных источников переменных магнитных полей (электродвигателей, трансформаторов и пр.). Для манометров типов МЭД и «Кристалл» окружающий приборы воздух может иметь температуру 5—50°С и относительную влажность 30—80%, а для манометров типов МПЭ и ММЭ — соответственно 5—60°С и 30—95%.

Соединительная линия от места отбора давления до манометра прокладывается с соблюдением тех же правил, что в случае установки обычного деформационного манометра.

Установка вторичных приборов, работающих в комплекте с деформационными электрическими манометрами производится так же, как и установка милливольтметров, логометров, автоматических потенциометров и уравновешенных мостов. Для соединения манометра со вторичным прибором применяются кабели с сечением жилы 0,75— 1,5 мм² и длиной до 250 м.

Поверка деформационных электрических манометров включает следующие операции: внешний осмотр прибора, установку электрического нуля, проверку герметичности узла чувствительного элемента, определение основной погрешности и вариации выходного сигнала.

Структурная схема поверки указанных манометров состоит из поверяемого деформационного электрического манометра, устройства для создания давления среды, образцового манометра для измерения входного давления и образцового прибора для измерения выходного электрического сигнала.

В качестве образцовых приборов для измерения давления чаще всего применяются грузопоршневые манометры типа МП и образцовые трубчато-пружинные манометры типа МО.

Определение основной погрешности и вариации манометра обычно производится в следующем порядке: устройством устанавливается по образцовому манометру заданное значение давления среды и по образцовому прибору измеряется уровень выходного сигнала поверяемого манометра. Поверке подлежит не менее пяти значений поверяемого давления, соответствующих 0, 25, 50, 75 и 100% диапазона показаний манометра. Вначале прибор поверяется при плавно возрастающем давлении, а затем, после выдержки на конечном значении не менее 5 мин, в тех же точках при плавно убывающем давлении. При поверке манометра типе МЭД для измерения унифицированного выходного сигнала — взаимной индуктивности между цепями прибора в диапазоне 0—10 мГ — применяется образцовый магазин комплексной взаимной индуктивности типа Р5017 с вибрационным гальванометром типа М501 или потенциометр переменного тока типа Р56/2. В процессе поверки при каждом значении давления уравновешивают электрическую схему и производят отсчет показаний образцового прибора.

При поверке манометров типов МПЭ, ММЭ и «Кристалл» для измерения унифицированного токового выходного сигнала применяется миллиамперметр постоянного тока класса точности 0,1 или 0,2 с диапазоном показаний 0—5 мА.

3.7 Вторичный показывающий прибор КСД-2

Манометр типа МЭД работает в комплекте с одним из вторичных приборов автоматических дифференциально-трансформаторных приборов типов КСД3, КСД2, КСД1 или КПД1, градуированных в единицах давления. Эти приборы имеют сходные измерительные схемы, а по внешнему виду, габаритам и устройству отдельных узлов и блоков аналогичны соответствующим автоматическим потенциометрам типов КСП3, КСП2, КСП1 и КПП1.

Манометр МЭД и вторичный прибор КСД имеют одинаковые дифтрансформаторы, катушки которых 1 и 2 с сердечниками содержат первичную и вторичную обмотки. Кроме того, в средней части катушки 2 расположена дополнительная вторичная обмотка 3, шунтированная переменным резистором R3, служащая корректором электрического нуля вторичного прибора.

Первичные обмотки А₁ и А₂ катушек 1и 2 дифтрансформаторов соединены между собой последовательно и питаются переменным током напряжением 24 В, частотой 50Гц, от зажимов, а и в силового трансформатора электронного полупроводникового усилителя ЭУ. Вторичные обмотки этих катушек состоят их двух одинаковых секций: B₁и С₁, B₂ и С₂, B₃ и С₃. Секции каждой обмотки включены встречно, т. е. индуктируемые в них э.в.с. имеют противоположные направления. Все вторичные обмотки катушек дифтрансформаторов соединены последовательно и подключены к входным зажимам с и d ЭУ.

При среднем положении сердечников в катушках наводимые в секциях каждой вторичной обмотки э.д.с. равны и взаимно компенсируются. В этом случае разность потенциалов между вторичными обмотками катушек, подаваемая на вход ЭУ, равна нулю.

Измерение величины измеряемого давления называют смещение сердечника в катушке I, вследствие чего наводимые в секциях ее вторичной обмотки э.д.с. будут различны. Тогда на вход усилителя поступает разность напряжений между вторичными обмотками катушек. Разность напряжений и ее фаза зависят от смещения и направления сердечника в катушке I, т. е. от того, увеличилось или уменьшилось измеряемое давление.

4. Специальное задание

4.1 Принципиальная электрическая схема

Бесшкальные электрические дифманометры-pacxoдомеры, работающие в комплекте со вторичными приборами, служат для дистанционной передачи показаний на щиты управления агрегатами. Выпускаются мембранные дифманометры типа ДМ с дифференциально-трансформаторным преобразователем (дифтрансформатором) и мембранные и сильфонные типов ДМЭР и ДСЭР с магнитомодуляционным преобразователем. Принцип действия этих приборов тот же, что и соответствующих деформационных электрических манометров типов МЭД и MМЭ.

Мембранный электрический дифманометр-расходомер типа ДМ моделей 23 573, 23 574 и 23 582, получивший широкое распространение, является взаимозаменяемым прибором с унифицированным выходным параметром (сигналом).

Электрические дифманометрырасходомеры — мембранный типа ДМЭР и сильфонный типа ДСЭР с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 0−5мА относятся к серии приборов ГСП с магнитомодуляционным преобразователем. Указанные дифманометры имеют тут же структурную и электрическую схемы, что и мембранный электрический манометр типа ММЭ.

Мембранный электрический дифманометррасходомер типа ДМЭР выпускается на предельный номинальный перепад давления 0,004−0,63МПА. Класс точности прибора 1,5. Допускаемое рабочее давление 40МПА. Прибор имеет такой же чувствительный элемент, как и мембранный дифманометр типа ДМ. Магнитомодуляционный преобразователь и усилительное устройство его аналогичны соответствующим элементам электрического мембранного манометра типа ММЭ. Для спрямления шкалы расходомера в усилительное устройство прибора дополнительно встроен квадрат, в электрической схеме которого извлекается квадратный корень из автогенераторного регулирующего устройства с широтно-импульсной модуляцией, собранного на интегральной микросхеме, и функционально-импульсного делителя, выполненного на транзисторе. Выходным сигналом квадратора являются прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, частота которых и коэффициент заполнения определяются уровнем входного сигнала.

Дифманометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50Гц. Потребляемая мощность 8В*А. габариты прибора 475*405*270мм и масса 28 кг.

Способ установки, условия измерения, тип вторичных приборов и их присоединение к мембранному дифманометру — расходомеру типа ДМЭР те же, что и для мембранного манометра типа ММЭ. Шкалы вторичных приборов градуируются в единицах расхода.

Сильфонный электрический дифманометррасходомер типа ДСЭР имеет то же устройство, что и сильфонный электрический тягомер типа ДСЭТ. Прибор предназначен только для измерения расхода газа при рабочем давлении до 0,025МПА. Предельный перепад давления 0,001- 0,004МПа. Класс точности прибора 1,5. В усилительное устройство дифманометра встроен квадратор. Дифманометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50Гц. Потребляемая мощность 8В*А. Габариты прибора 535*405*300мм и масса 13,5 кг.

4.2 Расчёт сужающего устройства

Исходные данные:

Измеряемая среда — вода.

D₂₀=87мм;

Наибольший измеряемый массовый расход Qmax = 9.4 т/ч;

Средний измеряемый массовый расход Qср= 7.4 т/ч;

Абсолютное давление пара перед сужающим устройством Р=10мПа;

Температура воды перед сужающим устройством t =134 °С;

Материал трубопровода сталь 20 М.

Определение недостающих для расчета данных:

1. Плотность пара в рабочих условиях (Р и t), с:

с = 936.2 кг/м³ (прил. 8) [8]

2. Внутренний диаметр трубопровода D:

3. Внутренний диаметр трубопровода, округленный по ГОСТу до стандартного при температуре 20 °C, D₂₀:

D₂₀=87mm [6]

4. Средний коэффициент линейного теплового расширения материала трубопровода в`t, 1/?C

в`t = 1.0011 1/?C (табл. 1)[8]

5. Поправочный множитель на тепловое расширение материала трубопровода K’t:

6. Внутренний диаметр трубопровода при t, D:

D= D₂₀*K`t =87.124мм (ф. 155) [8]

7. Динамическая вязкость воды в рабочих условиях а:

м= 21.5*10^-6 кгс? с/м² (прил.26) [8]

Выбор сужающего устройства и дифманометра:

8. Тип сужающего устройства. Диафрагма камерная; материал — сталь 12Х17 (п. 12.1.1)[8]

9. Тип и разновидность дифманометра. Дифманометр мембранный (п. 12.1.2) [8]

10. Верхний предел измерения дифманометра. Ym пр:

Ум пр = 9.4 т/ч=9400 кг/ч (табл.2) (п. 12.1.4) [8]

Определение номинального перепада давления дифманометра:

11. Вспомогательная величина С:

12. Предельный номинальный перепад давления дифманометра? Рн, для m =0.2:

?Рн =815кгс/м² (прил.32)[8]

13. Число Рейнольдса_; соответствующее верхнему пределу измерения дифманометра Re:

Определение параметров сужающего устройства:

14. Наибольший перепад давления на диафрагме? Р:

?Р=?Рн =815кгс/м^:(ф.34)|8]

15. Вспомогательная величина :

16. Коэффициент расхода б_1:

17. Вспомогательная величина F₁ :

F₁=m₁* б₁=0.2*0.615=0.123

18. Относительное отклонение д₁ :

Проверка ограничений на число Рейнольдса:

19. Минимальное число Рейнольдса Re:

20. Минимальное допустимое число Рейнольдса Re min:

Re min =5×10³ (п 5.1.1) [8]

Условие Re > Re min удовлетворяется

21. Средний коэффициент линейного теплового расширения материала сужающего устройства в`t:

22. Поправочный множитель на тепловое расширение материала сужающего устройства Kt:

Kt= 1.118[8]

23. Диаметр отверстия диафрагмы при температуре 20? С:

мм (ф. 167) [8]

24. Диаметр отверстия диафрагмы при температуре 100? С:

d= d₂₀ * Kt =38.95мм (ф.154)[8]

Проверка расчета:

25. Расход соответствующий предельному перепаду давления Yмпр:

кг/ч [8]

4.3 Описание монтажной схемы

Магнитоэлектрический милливольтметр является чувствительным вторичным прибором. Для измерения температуры шкала его градуируется непосредственно в? С.

При соединении милливольтметра с термоэлектрическим термометром через рамку, резистор и спиральные пружинки протекает ток, вызывающий поворот рамки и стрелки вокруг оси сердечника. Одновременно с перемещением рамки происходит закручивание спиральных пружинок, создающих противодействующий момент, величина которого по мере увеличения угла поворота рамки возрастает и приводит подвижную часть в состояние равновесия. Таким образом, угол поворота рамки (стрелки) прибора, равный углу закручивания пружинок зависит от силы тока, которая в свою очередь зависит от термо-э.д.с. термометра.

Установка милливольтметра.

Прибор вставляется в отверстие щита и закрепляется с помощью двух специальных кронштейнов, вводимых в пазы пластин на боковых стенках корпуса. Кронштейн, поворачивающийся на оси, прижимается к щиту упорным болтом, ввинчиваемым в сидящую на кронштейне гайку.

Список используемой литературы

1. Правила измерения пара и жидкости стандартными сужающими устройствами РД-50−213−80

2. Каталог 13−81 Котлы большой мощности.

3. Диафрагмы стандартные для расходомеров. Технические условия ГОСТ 26 969–86

4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 5Ц 2.821.300 ТО

5. Мурин Р. П. Теплотехнические измерения М., Энергия 1979г

6. Вторичные приборы Каталог М., Энергоатомиздат, 1985

7. Образовательный стандарт УО МГЭК

8. ТО и инструкция по эксплуатации КСД-2