Расчет и обоснование выбора средств измерений и контроля конвертерного производства

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Информационных Технологий

 

 

 

Кафедра Автоматизации и

систем управления

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа по дисциплине

«Технические  измерения и приборы»

Тема: «Расчет и обоснование  выбора средств измерений и контроля конвертерного производства».

10 вариант

 

 

 

Выполнила:

студентка группы 1АП-31

Герингер Е. С.

Научный руководитель:

доцент кафедры АиСУ

Леонов П. Г.

Оценка:__________________

Дата сдачи:_______________

                                                                                                                                                                                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Череповец

2012 г.

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Задача курсовой работы:

Для технологического процесса, определенного в индивидуальном задание на курсовую работу, выбрать  комплекс технических средств измерений (первичные и вторичные преобразователи, показывающие и регистрирующие приборы, другие технические средства), который должен обеспечить измерение указанных в задание физических величин и последующее использование измерительной информации в системах управления.

 

Вариант задания  № 10.

Кислородный конвертер:

1. Уровень металла в конвертере.
2. Температура металла в конвертере.
3. Суммарный расход кислородного дутья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание кислородно-конвертерного  процесса

 

Рис. 1- Схема технологической  операции конвертерной плавки

 

1. Плавку начинают с загрузки металлолома в конвертер. Загрузку ведут через проем с помощью загрузочной машины или крана, которые опрокидывают лотки с ломом в наклоненный конвертер (рис. 1,а).
2. С помощью грузоподъемного крана заливают жидкий чугун, все через тот же проем (рис. 1,б)
3. После заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное положение. В углубление конвертера вводят фурму и включают подачу кислорода (рис. 1,в).
4. Загружают шлакообразующие материалы (рис 1,г).
5. После выполнения необходимых операции по исправлению плавки конвертер наклоняют, чтобы выпустить сталь в ковш через летку и одновременно вводят в ковш раскислители и легирующие добавки, сливают небольшое количество шлака (рис 1,д).
6. Оставшийся шлаковый слой предохраняет металл от быстрого охлаждения. Оставшийся шлак сливают в подаваемую под конвертер шлаковую чашу (рис 1,е).

 

 

 

 

Измеряемые  величины в технологическом процессе

1. Уровень металла в конвертере:

Диапазон измерений, м                                                      - 0 – 30

Погрешность, % ± 0,6

2. Температура металла в кислородном конвертере:

     Диапазон измерений, ^оС                                                 - 800 – 1600

     Погрешность, % ± 1

3. Суммарный расход кислородного дутья:

Диапазон измерения, м³ /мин                                          - 1100 - 1500

Погрешность, % ± 1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика конвертера

 

        

 

Рис. 2 -  Схема кислородно-конвертерного  агрегата

1 – корпус;

2 – огнеупорная футеровка;

3 – рабочее пространство;

4 – горловина;

5 – опорное кольцо;

6 – опорные узлы;

7 – станина;

8 – водоохлаждаемая  фурма.

 

 

 

Выбор технических  средств измерений

Для измерения уровня используют различные уровнемеры: механические, радиометрические, рентгеновские, лазерные и др.

 

Радиоволновые (радарные) уровнемеры взрывозащищенного                          исполнения УР 203Ex, ЗАО Научно-производственная компания "Эталон", г. Волгодонск

Радиоволновые (радарные) уровнемеры взрывозащищенного исполнения УР 203Ex предназначены для бесконтактного непрерывного измерения уровня жидких, сыпучих и кусковых продуктов, в технологических резервуарах.

Принцип действия уровнемера основан на облучении поверхности контролируемой среды радиоволновым сигналом СВЧ с периодически изменяющейся частотой. В результате взаимодействия

излученного и отраженного  сигналов возникает сигнал разностной частоты, пропорциональной расстоянию от антенны излучателя до поверхности  продукта. После соответствующей  обработки сигнала разностной частоты  вырабатывается цифровой (кодовый) и токовый выходные сигналы, пропорциональные текущему значению измеряемого уровня.

Преимущества: 
• Высокая надежность и стабильность измерений независимо от воздействия дестабилизирующих факторов (широкий диапазон температур, агрессивный характер измеряемой среды, запыленность); 
• Возможность работы в условиях испарений и конденсата; 
• Повышенная температурная стабильность; 
• Отсутствие непосредственного контакта с измеряемым продуктом;  
• Автодиагностика и сигнализация отказов; 
• Компактность, простота установки и эксплуатации; 
• Возможность демонтажа измерительной части прибора без разгерметизации емкости;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Диапазон измерения:
-УР 203 Ех-15	0,5 —15 м
-УР 203 Ех-30	0,5 —30 м
Параметры контролируемой среды:
-давление	до 1,6 МПа
-температура	от -40 до +1500 °С
Длина кабельной  линии связи для передачи выходных сигналов	до 1000 м
Пределы допускаемой  основной погрешности	±1 см
Степень защиты от пыли и воды, обеспечиваемая оболочкой	IP65
Взрывозащита:
-вид	взрывонепроницаемая оболочка
-маркировка	1ЕхdIIВT3
Показатели  надежности:
наработка  на отказ, не менее	105 ч
средний срок службы	14 лет

 

 

         Буйковые уровнемеры - это средство для непрерывного измерения уровня жидких продуктов в резервуарах и емкостях, измерения уровня раздела двух жидкостей, определения плотности продукта по пропорциональному изменению положения плавающего буйка. Они хорошо работают в различных жидкостях при широком диапазоне температур и давлений. Буйковые уровнемеры также применяются для решения различных прикладных задач во многих отраслях промышленности. Современная электроника позволяет встраивать уровнемеры в АСУТП любой сложности.

Измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, сжиженный газ и др.)

   Принцип действия буйковых уровнемеров основан на том, что на погруженный буек действует со стороны жидкости выталкивающая сила. По закону Архимеда эта сила равна весу жидкости, вытесненной буйком. Количество вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка, то есть от уровня в емкости. Таким образом, в буйковых уровнемерах измеряемый уровень преобразуется в пропорциональную ему выталкивающую силу. Поэтому зависимость выталкивающей силы от измеряемого уровня линейная. В буйковых уровнемерах буек передает усилие на рычаг промежуточного преобразователя. Выходной сигнал первого уровнемера — унифицированный пневматический, второго — унифицированный электрический сигнал (постоянный ток). Принцип действия буйковых уровнемеров позволяет в широких пределах изменять их диапазон измерения. Это достигается как заменой буйка, так и изменением передаточного отношения рычажного механизма промежуточного преобразователя.

Погрешность измерений  уровня от ±0,25% 

Диапазон рабочего давления: до 42 МПа

Температура окружающей среды от -40 до 80°С

Температура рабочей  среды от -29 до 1593°С

Взрывозащищенное исполнение

Маркировка взрывозащиты:

сенсора - EExdIICT6;

цифрового контроллера DLC 3000

0ExiaIICT6X, 1ExdIIBT6/H2X

Степень зашиты от проникновения пыли и воды IP 66

Межповерочный интервал - 1 год

Гарантийный срок эксплуатации - 1 год 

Внесен в Госреестр  средств измерений под №16861-02, сертификат №13285

 

Выбор метода измерения: Из рассмотренных  методов и приборов измерения выбираю Радиоволновой уровнемер взрывозащищенного исполнения УР 203Ex. Выбор основывается на следующих принципах: простой и удобный прибор для эксплуатации, недорогой, разработал и поставляет отечественный производитель, имеет высокие показатели надежности, параметры соответствуют данному процессу измерений.

 

Для обеспечения стабильности протекания процесса в кислородном конвертере целесообразно поддерживать на постоянных значениях ряд параметров, характеризующих управление снизу. Одним из этих параметров является температура металла.

Так как температура металла очень высока (800 – 1600 °С), то для ее измерения используются термопары и термоэлектрические преобразователи, способные выдержать этот температурный диапазон.

 

Преобразователи термоэлектрические.

Принцип действия термопары в стальном чехле:

Разность энергетических состояний (уровней Ферми) в различных  металлах вызывает скачок потенциала на границе двух металлов, величина которого зависит от температуры. Для  компенсации этого скачка в свою очередь на границе раздела должна появиться разность концентрации электронов, т.е. эквивалентная объемная плотность заряда. Этот объемный заряд в соответствии с уравнениями Максвелла является источником электрического поля т.е. термоЭДС.

Преобразователи термоэлектрические  платинородиевые (ТПР)  преобразователи термоэлектрические платинородий - платиновые (ТПП).

 

Выбираются  материалы:

Платина- платинародий                                          - ТПР, ТПП (S)

Наиболее стабильны  в окислительных средах

Максимальная температура                                               - 1800 С

Примерная величина ТЭДС                                                   - 6,4-13 мкВ/К

Проволока диаметром                                                                - 0,1-1 мм

 

Изготовитель «Промприбор», г. Омск.

ТПР 9202 (с двойным чехлом)	Преобразователи термоэлектрические для измерения температуры в кислородных конвертерах температуры купола воздухонагревателя контактным способом, а также для измерения температуры в других областях промышленности.	+600…+1350
ТПП 5 182 002	Преобразователи термоэлектрические для измерения температур в окислительных  и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалами термопары.	0…+1300
ТПР 5 182 003		+300…+1600
ТПР 5 182 004		+300…+1600
ТПП 2 821 004	Преобразователи термоэлектрические для измерения температур в окислительных  и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалами термопары.	0…+1300
ТПР 2 821 005		+600…+1600
ТПР 2 821 006		+600…+1700
ТПП 9717	Преобразователи термоэлектрические для измерения температуры в окислительных и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалами термопары.	0…+1400
ТПР 9819, ТПП 9819	Преобразователи термоэлектрические для измерения температуры в  окислительных и нейтральных  газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалами термопары.	+600…+1300

 

Изготовитель «Теплоприбор», г. Челябинск.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Термопара погружения SUPERTEMP предназначена для измерения температуры расплавленного металла в кислородных конвертерах и др..