Мета роботи: Дослідити роботу схеми керування автоматизованої теплогенераторної установки.

Правила техніки безпеки: Відповідно до інструкції

Зміст та послідовність виконання завдання

Після виконання завдань студент повинен знати:

Після виконання завдань студент повинен уміти:

Завдання для звіту.

1. У звіті повинно бути найменування роботи, мета, короткі відомості з розділу: "Загальні теоретичні відомості”.

2. Принципова електрична схема керування автоматизованої теплогенераторної установки.

3. Функціональна схема теплогенераторної установки.

4. Скласти специфікацію на ТЗА.

5. Висновок.

ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Теплогенератори являють собою пристрої для нагрівання повітря продуктами згоряння рідкого палива без посереднього контакту їх з повітрям, що нагрівається. Теплогенератори призначені для опалення і вентиляції тваринницьких та інших виробничих приміщень.

При теплогенераторному опаленні приміщень можна обійтись без спорудження котельних, прокладання теплотрас, які дорого коштують.

Найбільше застосування знайшли теплогенератори ТГ-75, ТГ-1, ТГ-2,5, ТГ-150, ТГ-350 і ТГ-500. Вони забезпечують підігрів від 5,3 до 25 тис. м³/г. повітря до 60 °С, витрачаючи від 9 до 50 кг/год. рідкого палива.

Технологічна схеми теплогенератора ТГ показані на малюнку 1.

Теплогенератор складається з корпуса 10, до якого приєднані чи убудовані в нього вентилятор 1 повітря, що підігрівається, вентилятор 2 топкового блока, пальник 5 з диффузорними розпилювачами палива, камера газифікації 7, топкова камера 8, теплообмінник - повітронагрівач 9, димар 11. Паливо подається в топку по паливопроводу 3 і розпорошується повітрям від вентилятора 2. Відкриття і закриття паливопроводу здійснює електромагнітний вентиль УА, запалюють топку за допомогою електроікрових електродів 6, для контролю наявності полум'я призначений фоторезистор 4.

Мал. 1. Технологічна схеми теплогенератора

Схема керування теплогенератором передбачає можливість його роботи в трьох режимах: опалення автоматичне, опалення ручне, вентиляція ручна.

Система автоматичного керування теплогенератором складається з напівпровідникового терморегулятора типу ПТР-2, програмного блока, блока запалювання, блока контролю нагрівання і датчика аварійного перегрівання, блока слідкування за наявністю факелу в камері згоряння, блока сигналізації.

Принципова електрична схеми зображені на малюнку 2. У режимі автоматичного керування перемикачі SA1 і SA2 перебувають в положенні А. Якщо температура в приміщенні внаслідок вентиляції стає нижче заданої, контакти напівпровідникового терморегулятора Р замикаються, отримують живлення реле часу КТ і проміжне реле KV1, яке вимикає магнітний пускач КМ1 електровентилятора M1. Вентиляція приміщення припиняється.

Через 5 с після вмикання реле часу замикається його контакт КТ4 і магнітний пускач КМ2 отримує живлення (по колу контактів КТ3, КТ4, SA2, КТ1 і SK3). Вмикається двигун вентилятора пальника М2 і починається продувка камери згоряння.

Мал. 2. Принципова електрична схеми теплогенератора ТГ.

Через 20—25 с замикаються контакти КТ2 реле часу і напруга подається на високовольтний трансформатор запалювання TV, вмикається електромагнітний клапан YA, що відкриває доступ палива до камери згоряння. Від іскри трансформатора TV повітряно-паливна суміш запалюється і освітлює камеру згоряння. Під дією світла опір R фотореле BL зменшується, що викликає спрацювання спочатку проміжного реле KV3, а потім і реле KV2, контакти якого KV2.2. і KV2.3 вимикають трансформатор запалювання TV і реле часу КТ.

Коли камера згоряння прогрівається, розмикаються контакти датчиків температури SK1 і SK2, реле KV1 втрачає живлення і своїми розмикаючими контактами КV.1.1 вмикає котушку магнітного пускача КМ1, через силові контакти якого отримує живлення електродвигун вентилятора M1. У приміщення починає надходити повітря, нагріте в теплогенераторі. Коли температура теплогенератора перевищить допустиме значення, контакти датчика SK3 розімкнуться і магнітний пускач КМ2 зупинить роботу агрегату.

Якщо пуск теплогенератора триває більше ніж 25 с і стає безуспішним, то розмикаючий контакт КТ1 вимикає електромагнітний клапан YA і подача пального припиняється. Потім замикаючим контактом КТ5 вимикається сигнальна лампа HL4, а розмикаючим контактом КТ3 припиняється живлення котушки магнітного пускача КМ2 і вентилятор М2 топки зупиняється. В разі короткочасного зриву факела при нормальній роботі теплогенератора реле KV3 фотореле своїми контактами KV3 знеструмлює реле KV2 і через розмикаючі контакти KV2.2 подається напруга на трансформатор запалювання TV. Якщо після цього суміш не запалюється, теплогенератор вимикається контактами КТ1 і КТ3. Повторно його вмикають вручну, повертаючи рукоятку SA1 спочатку в положення 0, а потім назад—в положення А. При цьому програмний пристрій КТ повертається у початкове положення. Якщо температура повітря в приміщенні стає нижче заданої, теплогенератор автоматично запускається.

Для нормальної зупинки теплогенератора перемикач SA 1 переводять у положення 0.

У режимі ручного опалення, до якого звертаються для налагодження, випробування, а також у випадку відмовлень автоматики, перемикачі SA1 і SA2 ставлять у положення Р. Одержує харчування котушка магнітного пускача КМ2, і починається продувка багнисті. Потім перемикач SA2 переводять у положення Я. Включається електромагнітний клапан УА, і паливо подається в камеру згоряння. Після необхідного прогріву камери згоряння замикається тумблер S, магнітний пускач КМ1 включає електродвигун вентилятора M1.

У режимі ручної вентиляції вентиляторами теплогенератора керують за допомогою тумблера S.

Характеристик датчика освітленості та аналіз роботи приладу контролю полум'я

При автоматизації різних виробничих процесів широке застосу­вання знаходять фотоелектричні пристрої, які перетворюють світло­вий потік на електричний сигнал. Такі пристрої називають датчиками освітленості. Розрізняють три види таких датчиків:

− із зовнішнім фотоефектом (вакуумні або газонаповнені фотоеле­менти);

− з внутрішнім фотоефектом (фоторезистори);

− вентильні фотодіоди (фототранзистори).

Фоторезистори являють собою світлочутливий матеріал, нанесе­ний на ізоляційну підкладку і покритий тонкою прозорою лаковою плівкою.

Принцип дії фоторезистора полягає в тому, що під дією світла в шарі світлочутливого матеріалу відбувається перерозподіл електронів по енергетичних рівнях, що призводить до зміни опору світлочутливо­го матеріалу. Найбільш поширені сірчано-кадмієві (ФС-К), сірчано-вісмутові (ФС-В) та сірчано-свинцеві (ФС-С) фоторезистори.

Прикладом застосування фоторезисторів на виробництві є при­лад контролю полум'я, який використовують для контролю горіння пального в камерах згоряння стаціонарних і пересувних нагрівальних установок. при зникненні полум'я прилад припиняє подачу палива в камеру згоряння та вмикає сигналізацію.

Прилад ПКП-Ф являє собою фотоелектричне реле, яке склада­ється з електромагнітного реле постійного струму КV (Мал. 3), у коло живлення якого ввімкнено фоторезистори R1 і R2. Реле живиться від однонапівперіодного випрямляча на діодах VD1 і VD2 з фільтрами СІ i С2. Вмикання приладу в мережу змінного струму напругою 220 В проводиться апаратами керування нагрівальної установки, на якій змонтовано ПКП-Ф.

Мал.. 3. Принципова електрична схема приладу ПКП-Ф

При натисканні на кнопку SВ ("Пуск") її кон­тактами шунтуються фоторезистори, фотоголовки та резистори R5 i R6. Це призводить до збільшення струму через котушку реле до рівня, необхідного для спрацювання реле. Своїми контактами реле вмикає пристрій подачі палива.

При нормальному полум'ї (освітленість фоторезисторів стано­вить 5-50 Лк) опір фоторезисторів такий, при якому величина струму в колі живлення реле достатня для його утримання при відпущеній кнопці "Пуск".

Коли полум'я гасне, освітленість фоторезисторів зменшується, їх опір збільшується, а струм в обмотці реле знижується. Реле спрацьовує і припиняє подачу палива в камеру згоряння теплогенератора та вмикає сигналізацію.

Резистор R6 використовується для регулювання порогу спрацювання приладу.

Основні характеристики фоторезистора ФС-К-6:

Мал. 4. Фоторезистор:

а— конструкція; б-схема включення:

1-захисний прозорий шар; 2 — корпус; 3 — електрод; 4 — шар напівпровідника; 5 — підкладка (ізолятор); 6 — виводи.

Електромагнітні клапани

Для керування гідро- і пневмопотоками служать електромагнітні клапани. Їх можна використовувати для безпосереднього регулювання витрати рідини чи газу і для керування пневмо- чи гідроенергією, яка підводиться у гідро- чи пневматичні виконавчі механізми.

Конструкції клапанів дуже різноманітні. Клапани розрізняють по діаметрі умовного проходу, робочому тиску, способу монтажу в трубопровід (штуцерне, фланцеве). Випускають клапани одноходові: керований потік йде по одному каналі (мал. 5); двоходові, напрямні потік з одного каналу на один із двох інших, і т.д.

При всім різноманітті конструктивних виконань загальним для всіх електромагнітних клапанів є те, що вони мають рухливу систему, яка приводиться в дію електромагнітом.

Принцип дії електромагнітних клапанів чи вентилів аналогічний принципу дії клапанів з ручним керуванням. Розходження полягає в приводі. Якщо при ручному керуванні власне клапан переміщається від зусилля, прикладеного оператором, то в електромагнітному вентилі плунжер і зв'язаний з ним клапан чи діафрагма переміщаються під дією сили, що розвивається електромагнітом. Приклад пристрою клапанів приведений на малюнку 5.

Клапан складається з корпуса 7 із вхідним і вихідним штуцерами. Штуцери з'єднані каналом чи проходом, що містить сідло клапана. На малюнку сідло показане закритим діафрагмою 3, що герметично розділяє порожнини електромагніта і корпуса клапана. Діафрагма 3 зафіксована в корпусі ущільнювальним кільцем 2 і накидною гайкою. У крайнім нижнім положенні (закрито) діафрагму утримує плунжер 7, на який впливає поворотна пружина 4. У крайнє верхнє положення (відкритий) плунжер переміщається під дією сили, що розвивається електромагнітом, котушка якого знаходиться в корпусі 6. З ланцюгом керування котушка з'єднується за допомогою виводів.

Основні ушкодження таких виконавчих пристроїв: вихід з ладу електромагніта і заклинювання рухливої системи. Визначення несправностей варто починати з перевірки електромагніта.

Мал. 5. Електромагнітний вентиль:

1- корпус вентиля; 2 — ущільнювальне кільце; 3 — діафрагма; 4 — поворотна пружина плунжера; 5 — котушка; 6 — корпус котушки; 7 — плунжер.

Напівпровідниковий терморегулятор ПТР-2 двохпозиційної дії. Чуттєвий елемент приладу включається в плече вимірювального моста перемінного струму. При рівності температур регульованого об'єкта міст буде збалансований і сигнал на виході моста дорівнює нулю. При відхиленні температури регульованого об'єкта від заданого значення міст розбалансується і на виході його з'явиться сигнал, величина якого пропорційна величині відхилення температури, а полярність буде залежати від знака зазначеної зміни.

Різниця між температурою замикання і температурою розмикання контактів реле (диференціал приладу) регулюється в межах від мінімального значення до 5°С.

Погрішність шкали диференціала дорівнює ±25% від установленого значення. Мінімальний диференціал дорівнює 0,5±0,3°С для модифікацій ПТР-2-02... ПТР-2-05 і 1±0,5 °С для модифікації ПТР-2-06.

Максимальна відстань від приладу до термочутливого елемента допускається до 300 м.

Кожній модифікації і комплекту приладу відповідає тільки одна термосистема.

Термометри опору. Принцип роботи термометрів опору заснований на використанні залежності електричного опору електропровідного матеріалу термометра від його температури. Цю залежність характеризує температурний коефіцієнт опору (ТКС). Вітчизняна промисловість випускає стандартні термометри опору з міді і платини (ТКС міді 43% на 100°С и платини — 39% на 100°С). Платинові термометри опору застосовують для виміру температури від —260 до 1300°С, мідні — від —50 до -180 °С.

Стандартні термометри опору мають різні конструкції. По величині опору при 0 °С термометри підрозділяють на п'ять градировок.

Платинові термометри з номінальним опором 10, 46 і 100 Ом мають відповідно 20, 21 і 22 градировки; мідні з опором 53 і 100 Ом мають 23 і 24 градировки.

Вимірювальний перетворювач (чуттєвий елемент) платинового термометра (мал. 6) являє собою платинову спіраль 4, поміщену в капілярних керамічних трубках 2, заповнених керамічним порошком 3, що служить ізолятором і володіє інгибиторними (сповільнюючи хімічні реакції) властивостями.

Мал. 6. Чуттєвий елемент:

1 — виводи; 2 — керамічна трубка; 3 — керамічний порошок; 4 — спіраль.

У мідних термометрах вимірювальний перетворювач являє собою бескаркасну безіндукційну (біфілярне намотування) обмотку з мідного дроту, покриту фторопластовою плівкою. До обмоток припаюють виводи з дроту більшого перетину. Перетворювачі поміщають у тонкостінну металеву гільзу.

Мал. 7. Конструкція термометра опору:

1 — штуцер під кабель; 2 — прокладка; 3 — корпус голівки; 4 — кришка; 5 — контактна клема; б — герметик; 7 — кожух; 8 — окис алюмінію; 9 — чуттєвий елемент; 10 — ізолятори; И — штуцер для кріплення.

Пристрій термометра опору показано на малюнку 6. Термометр має чуттєвий елемент 9, поміщений у кожух 7. Чуттєвий елемент за допомогою вивідних провідників, що проходять через порцелянові ізолятори (бусинки) 10, з'єднаний із затисками контактної клеми 5, Вільний простір трубки заповнений порошком окису алюмінію 8, що поліпшує теплообмін між чуттєвим елементом і стінками трубки, закритої герметиком 6. Контактні клеми 5 закріплені в корпусі голівки термометра, що містить штуцер для кабелю зовнішніх з'єднань 7 з ущільнювальною втулкою і затискною гайкою. Корпус голівки закритий кришкою 4, ущільненою прокладкою 3. На об'єкті термометр монтують за допомогою штуцера з гайкою 11.

У технічній документації прийняте скорочене позначення термометрів опору по перших буквах: термометр опору мідний (ТСМ), термометр опору платиновий (ТСП). Цифри вказують на модифікацію термометра.

Реле часу ВС-10-31

Вузол затримки такого реле електромеханічний. Він складається з асинхронного електродвигуна, що через редуктор (мал.8) обертає вал, на якому закріплено три диски з лімбами. На дисках знаходяться упори, які через кулачки діють на контактні групи. Момент замикання (розмикання) контактів залежить від кута встановлення дисків віднос­но вала. Встановлення заданої часової затримки виконується шляхом повороту дисків на певний кут відповідно до поділок лімба. Диски фіксуються на валу за допомогою затискної гайки.

Контактна група реле складається з трьох пар перемикаючих контактів. Після відпрацювання повної програми обертання осі з дисками припиняється розмиканням контактів живлення двигуна за допомогою важеля на кінці робочого валу.

Затримка часу, яка забезпечується цим реле, знаходиться у межах від 2 до 60 с. Крок зміни настройки реле - 1,5 с. Приведена похибка часу спрацювання - 0,7%. Напруга живлення - 220, 127, 110, 12 В змінного струму при частоті 50 Гц.