Реферат по теме выпускной работы
Исследование и проектировка системы мониторинга концентрации диоксида серы на територии коксохимического предприятия.
Содержание
- Введение
- 1. Актуальность темы
- 2. Цель работы
- 3. Задачи исследования
- 4. Анализ работы
- 5. Оценка метрологических характеристик измерителя концентрации серы, методом математического моделирования
- Выводы
- Список источников
Введение
Прибор предназначен для мониторинга обьёмов диоксида серы, отображая его концентрацию на индикаторе отображения информации, помогая определить степегь загрязнения вокруг предприятия.
1. Актуальность темы
В нашем регионе, с хорошо развитой системой угольной и металургической промышленности, все более стает актуально оборудование мониторинга загрязнения атмосферы, в том числе и апаратов мониторинга концентрации диоксида серы в воздухе. Диоксид серы поступает в атмосферу при сгорании топлива, содержащего серу. Главным источником диоксида серы являются электростанции, котельные и предприятия металлургии. Воздействие диоксида серы в концентрациях выше предельно допустимых может приводить к существенному увеличению различных заболеваний дыхательных путей, воздействовать на слизистые оболочки, вызывать воспаление носоглотки, бронхиты, кашель, хрипоту и боль в горле. Особенно высокая чувствительность к диоксиду серы наблюдается у людей с хроническими нарушениями органов дыхания и с астмой. Разрабатываемый прибор должен определять концентрацию диоксида серы и показывать на индикаторе отображения информации в реальном времени, что существенно ускарит реагирование персонала на повышение концентрации исследуемого газа.
2. Цель работы
Целью исследования является анализ существующих методов и средств мониторинга концентрации газов в атмосфере с целью выбора двух, наиболее отвечающих требованиям задачи, методов с последующим выбором прототипа и улучшения его характеристик.
3. Задачи исследования
1. Проанализировать существующие методы и средства измерения концентрации диоксида серы, выбрать методы, обладающий высокой точностью и избирательностью с целью дальнейшего сравнения [1, 5].
2. Разработка математической модели прибора мониторинга для первого метода.
3. Разработать математическую модель прибора мониторинга для второго метода.
4. Исследовать функции математических моделей для анализа и выявления недостатков каждого из метотдов с последующим выбором лучшего.
4. Анализ работы
Одним из методов был выбран оптико–абсорбционный метод. Так как он один из наилучших с точки зрения избирательности. Избирательность, высокая чувствительность (10-4 об.% СО, СО2, СН4, С2Н2, Н3 и др.), быстродействие, пригодность для непрерывных измерений, большой выходной эффект при малых приростах концентрации анализируемого газа обуславливают перспективность его, несмотря на сложность инструментальных средств. Для реализации метода в структурной схеме предусмотрен источник узкополосного излучения со спектром излучения совпадающим со спектром поглощения диоксида серы, оптическая схема, в которой обеспечивается облучение газовоздушной смеси, фотоприемник, обеспечивающий преобразование потока оптического излучения в сигнал удобный для дальнейшей обработки с выделением информации о концентрации диоксида серы. Для снижения уровня шумов фотоприемника и устройства обработки сигнала, предусматривается модуляция оптического потока. Для реализации модуляции в структурной схеме предусматривается расчет выходного сигнала измерительного преобразователя концентрации напряжения, выполненные в прикладном пакете Matchcad [3, 4, 7].
Принципиальная схема датчика диоксида серы представлена следующей анимацией:
5. Оценка метрологических характеристик измерителя концентрации серы, методом математического моделирования.
Алгоритм получения результатов измерения:
Цифровая модель не учитывает:
— шумы аппаратуры
— температурные смещения сигналов в ОУ
— возмущения влияющие на измерительный процесс (стабильность потока измерения СИД, влияния изменения атмосферного давления и температуры, явление деградации оптоэлектронных приборов) и тд.
Выявление погрешностей измерения выполнено методом сличения результатов измерения (моделирования) с истинными значения измерений концентрации сернистого газа. Для задания наихудшего режима измерительного процесса, модель входного сигнала имеет нормальный закон распределения значений измеряемой величины (концентрации SО2). Длина реализации, число моделируемых измерений, составлено измерений.
Параметры погрешности обрабатывались по следующей методике:
Производим оценку среднего значения погрешности измерения [6]
Производим оценку дисперсии
Оцениваем С.К.О.
Выполняем оценку максимального значения погрешности
Приведенное значение максимальной погрешности
При измерениях принять максимальное значение концентрации
Минимальное значение
Приведенные значения погрешности составили
Выводы
В процессе проектирования прибора для измерения объёма диоксида серы били рассмотрены методы измерения и средства измерения сернистого газа. Бил выбран метод на основе которого были приняты принципиальные . Также были рассмотрены метрологические характеристики предложенной конструкции измерительного прибора на основе двух блоков. Один из блоков размещается непосредственно в зоне измерения параметра. Ввиду этого и были представлены результаты измерений. При оценке были получены результаты гораздо лучше, чем у рабочих средств измерения так как в ходе работы не были учтены ряд возмущений. Если бы в ходе работы были учтены ряд возмущений, то метрологические оценки оказались более близкие к реальным газоаналитическим средствам измерения, и имели бы значения погрешности где-то 1-2%.
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2017 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
Список источников
- Павленко В. А., Газоанализаторы, М. — Л., 1965; Бражников В. В., Дифференциальные детекторы для газовой хроматографии, М., 1974; Кулаков М. В., Технологические измерения и приборы для химических производств, М., 1983. А. М. Дробиз, В. А. Рылов, В. Ю. Рыжнев.
- Кестер У. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов. (Analog-Digital Conversion) Редактор оригинального издания Уолт Кестер. Перевод с английского под редакцией Власенко. A. A. (Москва: Издательство «Техносфера», 2010. — Серия «Мир электроники»).
- Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. 2005 год. 528 с.
- Никамин В. А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник A/D&D/A Converters Reference Book. Санкт-Петербург КОРОНА. принт Москва «Альтекс-А». 2003. 224 c.
- Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков. По материалам семинара «Practical design techniques for sensor signal conditioning» Перевод выполнен фирмой Автэкс. Автор перевода: Горшков Б. Л. Редактор перевода: Силантьев В. И. 2011 год. 311 с.
- Изъюрова — Расчёт электронных схем. Примеры и задачи. М.: Высшая школа, 1987. 335 с. Заездный А. М. Гармонический синтез в радиотехнике и элементы связи. Л. «Энергия». 1971. 528с.
- Гусев Ю. М. — Электроника. 2-e, перер. и доп. — М: Высшая школа, 1991. — 622 с.