automatizarea ursu

Author: iuliana-margina

Post on 06-Apr-2018

254 views

Category:

Documents


2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    1/20

    Ministerul Educaiei i tiinei al Republicii MoldovaUniversitatea Tehnic a Moldovei

    Facultatea Urbanism i ArhitecturCatedra Ci Ferate, Drumuri i Poduri

    PROIECT

    La Automatizarea proceselor tehnologice

    Tema :Automatizarea instalaiei de nclzire cu aer a fierbinte

    A efectuat : st. gr ACGV-051Ursu Pavel

    A verificat : conf.univ.dr.Ursu Victor

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    2/20

    Chiinu ~ 2008 ~

    Cuprins

    1. Introducerepag.3

    2. Traductorul...................................................................pag.5

    2.1.Clasificarea traductoarelor....................................pag.5

    2.2.Alegerea traductorului .........................................pag.6

    3. Schema de msurare....................................................pag.8

    3.1.Clasificarea schemelor..........................................pag.8

    3.2.Alegerea schemei..................................................pag.8

    3.3.Componena i funcionarea schemei ..................pag.94. Amplificatorul.............................................................pag.12

    4.1.Clasificarea amplificatoarelor..............................pag.12

    5. Schema amplificatorului..............................................pag.13

    6.Schema motoarelor trifazate cu revers cu dou regimuri decomand ...................................................................... pag.14

    7. Bibbliografie...............................................................pag.19

    2

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    3/20

    1. Introducere

    n procesele de producere a bunurilor materiale, o importan deosebit o are

    automatizarea acestor procese, adic realizarea lor fr participarea direct a

    omului.

    Automatica este o ramur a tiinei i tehnicii care cuprinde totalitatea metodelor

    i mijloacelor tehnice de stabilire a unor legaturi corespunzatoare ntre instalaiiletehnologice i dispozitivele nou introduse, astfel, nct conducerea proceselor de

    producie s se desfoare fr participarea direct a omului.

    Automatizarea este constituit din introducerea unor dispozitive i legturi cu

    scopul de a realiza operaiile de comand i reglare a procesului, fr participarea

    omului.

    Sistemele automate pot efectua msurarea, compararea valorilor reale aleparametrilor cu valorile dorite (prescrise), amplificarea mrimilor, comand i

    semnalizare. Aceste funcii servesc ca baz pentru alte funcii mai complexe:

    Reglarea

    Controlul

    Protecia

    Progresul tehnico-tiiific a provocat dezvoltarea intensiv a tuturor ramurilor deproducere care cer automatizarea deplin sau parial a proceselor tehnologice.

    Acest factor duce la mrirea productivitii, calitii, fiabilitii n exploatarea

    diferitor sisteme i instalaii tehnologice.

    n proiectul dat se vor precuta metode, soluii i scheme de automatizare a

    instalaiei de ncalzire cu aer fierbinte.

    3

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    4/20

    La automatizarea instalaiei de ncalzire cu aer fierbinte folosim schema

    automat de meninere a temperaturii n ncpere prin reglarea debitului de aer

    refulat i debitul apei calde, care nclzete aerul.

    Schema tehnologic conine un traductor de temperatur (TE-termometru de

    rezisten electric), un regulator specializat pentru procese termice, care este

    format dintr-o schem de msurare SM, un amplificator. Am, trei scheme de

    comand (SC1,SC2,SC3), care acioneaz asupra motoarelor electrice

    (M1,M2,M3). Motoarele la rndul lor acioneaz asupra clapetei de aer exterior,

    vanei de reglare a apei fierbini i rotirii ventilatorului respectiv.

    Schema tehnologic mai conine un filtru de aer i un schimbtor de cldur.

    Pentru protecia sistemului la nghe , cnd temperatura aerului proaspt va fi

    mai joas de 3 C , iar temperatura agentului termic va fi mai joas de +30 ( n

    cazul nostru agentul termic este apa cald ) atunci n sistem se prevede oprirea

    ventilatorului 4 i nchiderea complet a clapetei 1.

    Valoarea temperaturii prescrise se alege cu rezistena variabil R3 , dup

    caracteristica termometrului de rezisten electric. Dac temperature medie n

    ncpere este mai joas dect cea dorit, atunci i rezistena termometrului v-a fi

    mai mic dect cea prescris. n acest caz puntea de msurare este dezechilibrat i

    la bornele B i D va fi o diferen de poteniale.Atunci se pornete motorul ce

    rotete vana n sensul mririi debitului de ap fierbinte, n acelai moment se

    rotete i clapeta mrind debitul de aer care v-a fi refulat n ncpere.Acest process

    v-a continua pn cnd temperatura n ncpere nu v-a ajunge la valoarea prescris.

    4

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    5/20

    2 .Traductorul

    Pentru msurarea mrimilor fizice ce descriu un proces tehnologic, este

    necesar de obicei, convertirea (traducerea) acestora n mrimi de alt natur

    fizic, care pot fi introduse cu uurin ntr-un circuit de

    automatizare.Elementul care permite convertirea unei mrimi fizice-de

    obicei,neelectrice-ntr-o alt mrime fizic-de obicei , electric-dependent de

    prima , n scopul ntroducerii acesteia ntrun circuit de automatizare se numete

    traductor.

    2.1.Clasificarea traduc toarelor

    Tehnica automatizrilor cunoate n prezent o variaie foarte mare de traductoare

    , de aceia ele se grupeaz n categorii rezltante din clasificarea acestora.

    Din punct de vedere al naturii mrimei de ntrare sunt:

    -traductoare pentru mrimi neelectrice : temperatur , presiune , debit , nivel ,

    deplasare , vitez , umiditate , analiz fluid ;

    -traductoare pentru mrimi electrice : tensiunea , curent , putere , fregven , faz .

    Din punct de vedere al naturii marimei de eire se deosebesc:

    5

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    6/20

    -traductoare cu semnal de eire neelectric de obicei , mecanic , pneumatic ,

    hidraulic.

    -traductoare cu semnal de eire electric , care pot fi:

    * traductoare generatoare , la care mrimea de eire este o tensiune electro

    motoare ;

    *traductoare parametrice , la care mrimea msurat este transformat

    ntrun ,,parametrul de circuit electric.

    n cazul nostru utelizm traductoare de temperatur .Temperatura este parametrul cel mai frecvent n procesele tehnologice i reese c

    este parametrul cel mai frecvent msurat i reglat automat n instalaie.

    Pentru msurarea temperaturii se folosesc mai multe procedee care se bazez pe

    fenomene fizice .Un procedeu folosit ca fenomen de baz l constituie dilatarea

    lichidilor i corpurilor solide .

    Traductoarele de temperatur se npart n:

    -traductoare de dilatare ;

    -traductoare manometrice ;

    -traductoare de rezisten electric;

    -traductoare termocuplu ;

    2.2.Alegerea traductorului

    n cazul dat pentru msurarea temperature folosim traductoare de rezisten ,

    care se bazeaz pe variaia cu temperatura rezistenei unui conductor sau

    semiconductor electric.Temperatura este parametrul de msurare (mrimea de

    6

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    7/20

    ntrare) , iar mrimea de ieire fiind deci rezistena electric . Traductoarele de

    rezisten sau cum se mai numesc termorezistene pot fi:

    -termorezistene conductoare (metalice);

    -termorezistene semeconductoare;

    Termorezistenile conductoare sunt confecionate din metale pure , avnd

    coeficientul de temperatur cuprins ntre 3107.3 i C03 ,105.6 .Aceasta nseamn c

    la o cretere a temperaturii de 100 C0 rezistena materialului crete cu 37-65%.

    Alegerea traductorului , de obicei , se efectueaz n dou etape .La prima etap

    se aleg tipurile de traductoare , la etapa a doua dup ce se aleg celelalte elemente

    automate se aleg dup agenda demenseunele traductorului .

    Termometrile de rezisten elecric msoar temperatura cu o eroare nu mai

    mare de 0,5% .n limitele de la -50 pn la +500 C0 mai bine de folosit

    termometrele de rezisten electric din cauza c asupra lor nu influenez

    cmpurile electrice i magnetice

    7

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    8/20

    3. Schema de msurare

    3.1.Clasificarea schemelor

    Comparatoarele electrice compar mrimile parametrice ntr-un circuit

    electric.n sisteme automate n calitate de comparatoare electrice se folosesc

    urmtoarele scheme de msurare :

    1. Schema punii de msurare (puntea Wheatstone);

    2. Schema de compensaie;

    3. Schema de circuit difereniat.

    3.2.Alegerea schemei

    n cazul dat alegem schema punii de msurare,deoarece traductorul

    ales are parametrul de ieire rezistena electric.

    Schema punii de msurare este folosit pentru msurarea rezistenei

    electrice, capacitii electrice, inductanei sau pentru msurarea tuturor parametrilor

    proceselor care sunt transformate cu ajutorul traductoarelor n rezisten electric,

    capacitate electric, inductan. Schema reprezint 4 rezistene care sunt unite n

    punctele A;B;C;D; formnd patru brae A-B; B-C; C-D; D-A

    8

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    9/20

    Fig 1

    e

    Sc

    c

    d

    D

    CA U

    R3

    R2R1

    RMD

    f

    3.3.Componena i funcionarea schemei

    Schema este alctuit din : patru rezistene, trei rezistene sunt fixe i una

    variabil. Din trei rezistene constante una este necunoscut. Schema se

    alimenteaz cu tensiunea U la diagonala AC.

    Schema poate fi n dou stri :

    1. Echilibrat;

    2. Dezechilibrat.

    Schema se alimenteaz la diagonala A-C de la o surs cu tensiunea U care

    poate fi de curent continuu sau alternativ.Trei rezisten R1;R2 ;R4 sunt fixe,

    9

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    10/20

    iar rezistena R3 este variabil.Rezistenele R1 i R2 sunt tiute i ca de obicei

    se aleg R1 =R2 , iar R4 este necunoscuta R4 =Rx

    Schema este echilibrat atunci cnd curentul n diagonala BD = 0, ceea ce

    nseamn c se respect relaia :R1R4 = R2R3

    sau produsele rezistenelor din braele opuse sunt egale.

    Cnd se realizeaz aceast relaie se spune, c schema este echilibrat i dac

    R4=Rx , Atunci se poate de aflat :

    ,1

    324

    R

    RRRR x

    ==

    dac R1=R2 atunci Rx=R3 .

    Pentru a echilibra schema este prevzut rezistena variabil R3 .pe cursor se

    fixeaz acul arttorului care arat pe scara de msurare valoarea rezistenei R3

    Practic msurarea se ndeplinete n aa ordine:

    -se unete la bobinele c-d rezistena necunoscut R3

    -se echilibreaz schema micnd cursorul rezistenei R3 pn cnd acul

    galvanometrului se va fixa la valoarea 0

    -de pe scara de msurare se citete rezultatul msurriiDac la bobinele c-d se vor uni traductoarele atunci schema d posibilitate

    de a msura parametrii corespunztori cu deosebirea c de fiecare dat scara

    de msurare va fi gradat n uniti corespunztoare.

    10

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    11/20

    Schema pentru o msurare manual este folosit , atunci cnd parametrul de

    msurat nu se schimb n timp (este constant) sau se schimb puin ca omul s

    reueasc s ia msurrile.

    Dac parametrii de msurare se schimb brusc n timp, n form de oscilaii,

    atunci ne folosim de aparatul numit puntea automat construit pe baza acestei

    scheme cu unele deosebiri : n locul galvanometrului se unete un amplificator. La

    ieirea amplificatorului se unete un motor electric, arborele cruia mecanic este

    unit cu cursorul rezistenei R3

    . Pe cursor se fixeaz o peni care se atinge de ohrtie pus n micare de alt motor electric. Cele expuse mai sus sunt valabile n

    cazul punii funcionnd cu traductor rezistiv Rtr , deci alimentat att n curent

    continuu, ct i alternativ.

    11

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    12/20

    4.Amplificatorul .

    4. 1Clasificarea amplificatoarelor .

    Amplificatorul are funcia de a mri amplitudinea semnalului de ieire a

    comparatorului .

    Dup natura mrimii fizice furnizate de sursa de energie (sau de alimentare )

    amplificatoarele se npart n :

    -amplificatoare de mrimi electrice (electronice , magnetice , rotative etc.) ;

    -amplificatoare de mrimi neelectrice (mecanice , pneumatice i hidraulice);

    Elementele caracteristice pentru definirea amplificatorului sunt:-coeficientul de amplificare;

    -puterea folosit de la sursa de alimentare ;

    -puterea de ieire ;

    -tipul de caracteristice )( ie XfX =

    Amplificatoare electronice pot fi cu tuburi electronice sau cu tranzistoatre.

    Datorit avantajelor pe care le prezint materialele semiconductoare , n prezent

    sunt larg rspndite amplificatoare cu tranzistoare .

    12

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    13/20

    5. Schema amplificatorului.

    Schema amplificatorului (Am1) cu dou trepte de amplificare

    T2

    1Ri 1Re 1Ce 2Re 2Ce

    ReC

    -Ec

    +Ec

    2Tr

    1Tr

    T1

    a

    b

    Pentru a amplifica semnale mari (semnale de putere) se folosesc amplificatoare

    n varianta inductiv care const din cuplarea unui tranzistor cu urmtorul printr-un

    transformator. Transformatorul are rolul de a mri randamentul treptei a crui

    rezisten de sarcin este, de obicei, prea mic.

    Bobina primar a transformatorului se unete n circuitul de colector al

    tranzistorului , iar bobina secundar se unete ntre baza tranzistorului urmtor i

    polul plus. n cazul cnd Ui= 0, curentul de colector i fluxul din transformator au

    valori constante. Ca urmare, tensiunea la bornele bobinei secundare este nul.

    13

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    14/20

    Dac curentul n bobina primar variaz atunci la bornele bobinei secundare

    apare o tensiune proporional numai cu variaia de flucs.

    n acest mod elementul urmtor primete numai tensiunea proporional cu

    semnalul amplificat.

    n sisteme automate este necesar de a se trasnsmite prin amplificator nu numai

    variaia amplitudinii semnalului, dar i sensul abaterii. Acesta este sesizat n

    comparator sub forma modificrii polaritii (n curent continui). Astfel, se

    coneceaz la bornele bobinei de ieire una din bobinele unui motor asincron

    bifazic.

    6. Schema motoarelor trifazate cu revers

    cu dou regimuri de comand

    n instalaiile de construcii deseori este necesar de folosit motoare electrice, care

    pun n funcie elemente (organele) de reglare a sistemelor automate. Procesul de

    reglare a parametrelor tehnologici cere schimbarea direciei de deplasare a

    elementului de reglare (de exemplu clapete, vane, ventiluri etc), de aceea trebuie decondus motorul pentru a se roti n dou sensuri. Pentru aceasta putem folosi schema

    de comand descris n figura A,care prevede regimul manual de comand. Fiindc

    reglarea automat se realizeaz printr-o msurare a valorilor parametrilor de

    reglare, trebuie de folosit comanda automat n dependen de valorile parametrilor

    de reglare. Dou regimuri de comand (comand manual i automat din schem).

    Acest schem prevede schimbarea regimelor de comand cu ajutorulcomutatorului de comand CC i oprirea automat a motorului n dependen de

    poziia elementului de reglare cu ajutorul contactelor butoanelor automat. Pentru a

    lmuri detaliat funcionarea schemei desfurate electrice folosim ca exemplu vana

    de reglare a debitului de gaze (abur, ap etc.). Schema constructiv a vanei este

    reprezentat n figura B. Schema din fig. A n ansamblu cu schema din fig.B

    funcioneaz n modul urmtor :

    14

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    15/20

    De exemplu vana 13 (fig. B) schimb debitul gazului, care este folosit ntr-o

    oarecare instalaie termic (cuptor, usctor de tutun, usctor de cereale,etc).Se cere

    de a regla temperatura ntre valorile maxime i minime. Aceasta se efectueaz prin

    schimbarea debitului gazului cu ajutorul vanei care poate ocupa o poziie maxim

    sau o poziie minim. Pentru a regla cu o precizie mai nalt nu se folosesc poziiile

    vanei complect nchis sau complect deschis, ce poziiile intermediare minim sau

    maxim. Schema fig. A funcioneaz n cazul dat n dependen de valorile maxime

    i minime a temperaturii i totodat n dependen de poziiile maxim i minim a

    vanei de reglare.

    Pentru regimul automat de comand comutatorul CC este fixat n poziia A

    (poziia automat) i n aceast poziie a comutatorului CC seciile (1-1I) i (3-3I)

    sunt nchise. n schem pentru regimul automat de comand sunt folosite contactele

    releelor 1Re1 i 1Re2.

    Contactul 1Re1 este folosit n cazul nostru de la releul Re1 de temperatur care

    controleaz valoarea minim a temperaturii, iar contactul 1Re2 este folosit de la

    releul Re2 de temperatur care controleaz valoarea maxim de temperatur. La

    nceputul procesului vana 13 este complect nchis i valoarea de temperatur este

    mai joas dect valoarea minim, de aceea, releul Re1 nchide contactul 1Re1. Prin

    acest contact se formeaz circuitul: faza F-Sg-secia (1-1I) CC-1Re1-5C2-C1-

    1BAmax-1Re1-zero(0). Pe acest circuit se alimenteaz bobina contactorului C1,

    starterul nchide contactele de putere 1C1,2C1,3C1,4C1 i deschide contactul 5C1.

    Fig.A. Schema de comand motorului trifazat cu revers,

    cu dou regimuri de comand

    15

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    16/20

    S g 4

    4 C 2

    4 C 1B O

    B P 1

    B P 2

    5 C 2

    5 C 1

    C 2

    C 1

    1 B A m ax

    1 B A m in

    AMC C

    11

    2 2

    33

    1R e t

    1 R eC m a x

    1 R eC m in

    16

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    17/20

    S g 2S g1 S g 3

    2 C 13 C 11 C 1 2 C 2 3 C 21 C 2

    R e t R e t

    1

    2M

    Fig.B. Schema constructiv a vanei de reglare.

    17

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    18/20

    - min

    - max

    BAmax

    BAmin

    12

    11

    10

    13

    14

    10 - M otor electric;

    11 -Re duc tor si dispozitiv

    de t ransform are a

    formei de m iscare;

    12 - Pirgh ie de leg atura

    mecanica;

    13 - V ana ;

    14 - Con ducta d e apa.

    Contactele de putere a motorului ,contactul 4C1 automenine alimentarea C1 n

    regim de comand manual. Motorul electric 10 din Fig.B,iar circuitul desfurat

    fig.A a) se rotete n direcia de a deschide vana 13 Fig.B. Cnd poziia vanei este

    maxim se acioneaz butonul automat BAmax , care deschide contactul 1BAmax

    fig.A C1 pierde alimentarea i motorul 10 se oprete.Vana cnd s-a deschis la

    maxim se mrete debitul gazului i temperatura se ridic. La valoarea mai mare de

    minim de temperatur releul Re1 deschide contactul 1Re1,iar n schema (fig.B) nu

    se produce nici o schimbare, de aceea, vana 13 rmne n poziia maxim. Procesul

    de ridicare a temperaturii se prelungete pn cnd temperatura este de valoarea

    maxim. La valoarea maxim de temperatur se acioneaz releul Re2, care nchide

    contactul 1Re2 i se formeaz circuitul: faza F-Sg-secia (3-3I) CC-1Re2-5C1-C2-

    1BAmin-1Re1 - zero (0) . Pe acest circuit se alimenteaz contactorul C2, se

    acioneaz starterul electromagnetic care nchide contactele 1C2, 2C2, 3C2, 4C2 i

    deschide 5C2. Primele trei contacte sunt artate fig.A i acioneaz motorul 1 fig.B

    n sens opus, care nchide vana 13. Cnd vana 13 ocup poziia minim se

    acioneaz butonul automat BAmin, care deschide contactul 1BAmin i automat se

    dezalimenteaz contactorul C2. Prin acest motor 10 se oprete, vana 13 rmne

    18

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    19/20

    nchis la minimum, debitul gazului se micoreaz, temperatura se coboar. Cnd

    temperatura este mai jos de valoarea minim din nou se acioneaz releul Re1 i

    procesul se repet .

    Regimul manual de comand se efectuiaz cu ajutorul butoanelor manuale BP1,

    BO i BP2, ficsnd comutatorul de comand CC n poziia M (manual). Descrierea

    funcionrii schemei a fost pentru cazul de reglare a temperaturii folosind

    contactele releelor de temperatur. Tot aceast schem de comand (fig.A) poate fi

    folosit pentru reglarea presiunei, nivelului, umiditii, i etc, cu deosebirea c

    contactele 1Re1 i Re2 vor fi folosite corespunztor de la releele care fac controlul

    de presiune, nivel i etc. De aceea, rezult c n fig.A este reprezentat o schem

    universal de comand.

    Circuitul de putere cuprinde trei contacte de putere (principale) 1C1, 2C1, 3C1 i

    trei contacte de putere ale altui starter electromagnetic 1C2, 2C2, 3C2. Prin aceste

    serii de contacte se realizeaz comutarea a dou faze ntre ele cum este artat n

    fig.A. Celelalte elemente n circuitul de putere : siguranele Sg1, Sg2, Sg3, care

    asigur protecia la scurtcircuit a circuitului de putere, contactele de putere

    (principale) 1C, 2C, 3C a contactorului C, elementele releului termic Re t, care

    realizeaz controlul motorului la suprasarcin. Circuitul de comand manual este

    reprezentat n fig.A. i cuprinde: sigurana Sg4, butonul de oprire BO, dou

    butoane de pornire BP1 i BP2, dou bobine ale starterelor electromagnetice SE1 i

    SE2, contactul releului termic 1Ret, contactele de interblocare ntre cele dou

    startere 5C1 i 5C2.

    19

  • 8/3/2019 Automatizarea Ursu

    20/20

    6. Bibliografie

    1.Victor Ursu. ndrumar de proiectare Proiectarea sistemelor

    automate pentru construcii , Secia Redactare i Editare a

    U.T.M., Chiinu, 2003.

    2. ..

    . , 1986.