Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Обзор методов и иредствизмерений расхода воздуха
• 1.1. Технология очистки сточных вод
• 1.2. Расходомеры переменного перепада давления
• 1.2.1. Общая характеристика
• 1.2.2. Напорные устройства
• 1.3. Характеристика осредняющей напорной трубки Аннубар
• 1.3.1. Принцип работы
• 1.3.2. Достоинства
• 1.4 Разработка структурной схемы и алгоритма работы
• Выводы
• Список источников

Введение

В настоящее время уровень загрязненности окружающей среды продуктами жизнедеятельности человека в густонаселенных местах достигает критической отметки. Основным источником загрязнения водоемов, приводящим к ухудшению качества воды, являются сбросы промышленных сточных вод. В настоящее время многие водоемы мира из–за загрязнения утратили свое значение как источники рыб хозяйственного и санитарно–бытового водопользования. Проблема очистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно–питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение. Сложности очистки связана с чрезвычайным разнообразием примеси в стоках, количество и состав которых постоянно изменяется вследствие появления новых производств и изменение технологии существующих. В настоящее время метод очистки сточных вод активным илом является наиболее универсальным и широко применяемым при обработке стоков. Использование технического кислорода, высокоактивных симбиотических иловых культур, стимуляторов биохимического окисления, различного рода усовершенствованных конструкций аэротенков, аэрационного оборудования и систем отделения активного ила позволило в несколько раз повысить производительность метода биологической очистки

Процесс очистки сточных вод начинается сразу после того, как стоки по системе канализационного трубопровода попадают в очистное сооружение. Здесь благодаря используемому способу очистки концентрация загрязнений и органических примесей в стоках резко уменьшается. В зависимости от степени загрязнения стоков используются разные способы очистки или их комбинация. От этого зависит схема, по которой будет сооружаться станция биологической очистки сточных вод. Для этого используются специальные микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности разлагают сложные органические соединения на более простые элементы (углекислый газ, воду и минеральный осадок). Такая переработка позволяет снизить концентрацию органических загрязнителей до приемлемого уровня.

Для нормальной жизнедеятельности организмам активного ила требуются малые количества растворенного кислорода. Критической концентрацией считается 0,2 мг, вполне удовлетворительной - 0,5 мг растворенного кислорода. Однако активный ил не терпит залежей и при малейшем застое начинает гибнуть от собственных метаболитов (загнивание). Поэтому нормы на содержание растворенного кислорода (не менее 1,0–2,0 мг в любой точке аэротенка) предполагают обеспечение интенсивного перемешивания иловой смеси с целью ликвидации ее залежей. При концентрации растворенного кислорода, превышающей максимально необходимую, критическую величину, степень активности микроорганизмов не увеличивается и очистка не улучшается. Поэтому для каждого очистного сооружения устанавливается своя «критическая концентрация» кислорода, причем степень его поглощения определяется, главным образом, характером и концентрацией загрязнений. Для регулировки подачи воздуха в аэротенк применяются расходомеры различного принципа действия.

Целью работы является разработка расходомера воздуха для аэротенок Донецких очистных сооружений. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи: выполнить аналитический обзор методов и средств измерений расхода воздуха; выбрать метод измерений расхода; разработать структурную схему и алгоритм работы; разработать принципиальную схему расходомера; выполнить моделирование узлов принципиальной схемы; оценить погрешность измерений; разработать печатную плату и элементы конструкции.

1. Обзор Методов И Средств Измерений Расхода Воздуха

1.1. Технология очистки сточных вод

Технологический процесс очистки сточных вод начинается с поступления на станцию аэрации по напорно–самотечным коллекторам в приемный лоток, приемный лоток предназначен для распределения поступающих стоков по трем каналам, ведущим к механическим решеткам. Решетки предназначены для задержания крупных плавающих отбросов и установлены на пути движения воды наклонно под углом 60–70° к горизонту.Далее, согласно технологическому процессу очистки сточных вод, сточные воды поступают на горизонтальные песколовки, где происходит выделение из сточных вод песка и других минеральных примесей с крупностью не менее 0,25 мм. Песок, задержанный в приямках секции песколовок, удаляется гидроэлеватором по пульпопроводу в бункера для обезвоживания песка. Отстоянная вода из бункера по переливному трубопроводу подается в приемный лоток перед решетками, а песок из бункера выгружается на машину и вывозится на свалку. Очищенная от песка сточная вода поступает из песколовок по открытому лотку в преаэратор, предназначенный для предварительной аэрации стоков кислородом воздуха с добавлением активного ила, который способствует укрупнению взвесей и лучшему выпадению их в осадок на первичных отстойниках. Далее сточные воды поступают в распредчашу первичных отстойников, откуда по трубопроводам направляется в центр каждого отстойника, а сбор осветленной воды производится по периферии. Осветленная сточная вода с первичных отстойников по трубопроводам направляется в верхний канал осветленной воды аэротенков. Здесь производится аэрация сточных вод в смеси с активным илом. При аэрации загрязнения сточной жидкости окисляются за счет жизнедеятельности микроорганизмов активного ила, представляющие собой хлопья ила, заселенные большим количеством микроорганизмов, способных минерализовать органические вещества сточных вод. Непрерывно подаваемый в аэротенки воздух обеспечивает ил кислородом, необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов, а также способствует химическому окислению некоторых видов загрязняющих веществ, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состоянии. Таким образом, аэротенки должны обеспечивать биологическую очистку сточных вод во время технологического процесса очистки сточных вод (см.рис.1.1).Аэротенк представляет собой резервуар прямоугольного сечения, состоящий из 4–х коридоров. Всего три секции. В каждой секции один коридор отведен под регенератор. Аэротенк работает по принципу смесителя. Подача воздуха в аэротенк осуществляется от воздуходувной станции. Время аэрации 11–12 часов. Смесь сточной воды с активным илом по лотку подается в распредчашу вторичных отстойников, откуда по трубопроводам подводится во вторичные отстойники. Вторичные отстойники служат для выделения активного ила из сточной жидкости. Представляют собой круглый в плане резервуар.

1.2. Расходомеры переменного перепада давления

1.2.1. Общая характеристика

Расходомером переменного перепада давления называется измерительный комплекс, основанный на зависимости от расхода перепада давления, создаваемого преобразователем расхода, установленным в трубопроводе, или элементом последнего (например, коленом).

В состав измерительного комплекса входят:

• Первичный преобразователь расхода;
• Первичная линия связи соединительные трубки и вспомогательные устройства на них;
• Первичный измерительный прибор - дифманометр ;

В случае необходимости передачи показаний на значительное расстояние к этим элементам добавляются:

• вторичный преобразователь перемещения подвижного элемента дифманометра в электрический или пневматический сигнал;
• вторичная линия связи–электрические провода или соединительные трубки;
• вторичный измерительный прибор;

Расходомеры переменного перепада давления основаны на том, что расход вещества зависит от перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, установленным в трубопроводе, или элементом трубопровода. К этой группе относятся расходомеры с сужающим устройством, с напорным устройством и др.(см.рис.1.2).

Достоинство:

• простота конструкции, дешевизна;
• достаточно высокая точность;
• поверка без демонтажа по контролю геометрических параметров;

К недостаткам следует отнести:

• малый динамический диапазон измерений (не более 10);

1.2.2. Напорные устройства

Напорные устройства создают перепад давления, зависящий от динамического давления потока. Они преобразуют кинетическую энергию потока в потенциальную. К этим устройствам относятся напорные трубки, усреднители, крылья и усилители. Только напорные усреднители образуют перепад давления в зависимости от расхода, а остальные устройства–в зависимости от скорости, существующей в месте их установки. Тем не менее с помощью напорных трубок можно определять расход жидкостей и газов.

Достоинство напорных устройств: малая потеря давления, возможность измерять в трубах и каналах некруглого сечения, доступность измерения местных скоростей при экспериментальных и других работах. Недостаток–очень малая чувствительность при небольших скоростях.

Напорные трубки. Классический пример напорного устройства–трубка Г–образной формы с отверстием, направленным навстречу потоку, которя называется трубкой Пито по имени французского ученого, применившего ее для измерения скорости течения реки. Такая трубка воспринимает полное давление, которое равно сумме динамического рд = pv2/2 и статического рс давлений потока. Чтобы с помощью такой трубки измерить скорость v в трубопроводе, необходимо кроме трубки Пито иметь еще трубку для отбора только статического давления рс. Тогда дифманометр, который измеряет разность давлений, будет служить для определения скорости.

В большинстве случаев трубки для отбора полного и статического давлений конструктивно объединяют. Подобное устройство наиболее правильно называть дифференциальной трубкой Пито.

Каждая из них состоит из двух трубок, одна из которых расположена концентрично внутри другой. Центральная трубка имеет открытый конец, направленный навстречу потоку. Она воспринимает полное давление рп. статическое давление воздействует через отверстия, находящиеся на цилиндрической поверхности внешней трубки. Оси этих отверстий перпендикулярны к оси трубки, а значит, и к направлению трубкой Пито, измеряет динамическое давление, которое равно разности полного и статического давлений.

Часть трубки, параллельная оси трубопровода, называется головкой, а перпендикулярная к этой оси–держателем. Носовая часть трубки имеет обтекаемую форму: коническую, полусферическую или полу эллипсоидальную.

Напорные усреднители. В напорных усреднителях перепад давления происходит в зависимости не от местного, а от некоторого среднего динамического давления потока. Усреднение может осуществляться в пределах одного, а так же двух радиусов или диаметров при кольцевой площади или иным способам.

Напорная лопасть. Напорное устройство имеет форму обтекаемой лопасти или крыла, занимающего небольшую часть проходного сечения трубы и установленного под некоторым углом (обычно в пределах 45–900) к оси потока.

Лопасть имеет отверстия, расположенные различным образом по отношению к оси потока. Разность давлений в этих отверстиях зависит от угла установки лопасти, что дает возможность применять данное устройство для измерения расхода при малых, так и при больших скоростях.

Напорные усилители представляют собой сочетание напорных трубок с сужающими устройствами (обычно микро трубками Вентури), занимающими небольшую часть сечения потока. Их появление обусловлено стремлением повысить измеряемый перепад давления, который при небольших скоростях потока очень мал у напорных трубок.

1.3. Характеристика осредняющей напорной трубки Аннубар

1.3.1. Принцип работы

По мере движения потока по трубопроводу передняя стенка тела обтекания подвергается воздействию давления напора технологической среды. В результате динамическое давление считывается пазом камер высокого давления трубки Annubar, через которую проходит большая часть профиля потока, позволяя производить более полные и точные измерения. Такое динамическое давление выше линейного статического, когда поток проходит тело обтекания на задней стенке создается низкое давление, оно ниже линейного статического, низкое давление считывается отверстиями минусовой камеры расположенными на задней стенке трубки. Разница между высоким давлением измеренным на передней стенки обтекания и низким измеренным на задней стенке является дифференциальным давлением которое измеряет преобразователь разности давлений(см.рис.1.3.1).

В состав расходомеров входят Т–образные трубки Аннубар признанные лучшими первичными элементами измерения расхода. Фронтальный плоский профиль Т–образного сечения трубки Аннубар обеспечивает фиксацию точки отрыва потока, что увеличивает сигнал дифференциального давления и позволяет производить измерения в более широком диапазоне расхода. Расположение отверстий камер низкого давления в зоне торможения с тыльной стороны Т–образного сечения трубки, обеспечивает снижения уровня помех погрешности измерений вызывающих колебания параметров процесса, кроме того такое расположение препятствует попадания твердых частиц в отверстия камеры и исключает засорение(см.рис.1.3.2).

1.3.2. Достоинства

Максимальная экономия энерго затрат–расходомеры Rosemount на базе ОНТ Annubar сокращают эксплуатационные затраты. Благодаря конструкции осредяющей напорной трубки безвозвратные потери давления меньше, чем при использовании других первичных элементов в расходомерах переменного перепада давления. Это, в свою очередь, позволяет достичь существенной экономии электроэнергии за счет снижения затрат на энергоснабжение насосов, нагнетающих жидкость, затрат на компрессию газа и на энергоносители для выработки пара. Такая экономия энерго затрат при эксплуатации расходомеров Rosemount на базе ОНТ Annubar обеспечивает их окупаемость в течение шести месяцев.

Снижение затрат на материалы при больших диаметрах трубопроводов–расходомеры Rosemount на базе ОНТ Annubar требуют меньше материалов при установке, что сокращает стоимость монтажа и вес расходомера. Расходомеры на базе ОНТ Annubar являются экономичным решением для измерений расхода на трубопроводах большого диаметра.

Экономия времени и сокращение материальных затрат на установку запатентованный тип монтажа Pak–Lok™ является простым и доступным по цене решением. Данный тип монтажа не требует использования специальных фланцев, что обеспечивает экономию денежных средств.

1.4 Разработка структурной схемы и алгоритма работы

Структурная схема измерительного прибора для измерения расхода воздуха (см.рис.1.4.1)

Алгоритм работы структурной схемы измерительного прибора.

Напорная трубка измеряет разность давление потока воздуха, разность давления поступает на датчик дифференциального давления и преобразуется в электрический токовый сигнал после поступает на преобразователь ток–напряжение и выходит на мультиплексор аналоговых сигналов.

Выводы

В данном разделе выполнен обзор методов и средств измерений расхода воздуха. Показана технология очистки сточных вод, а также расходомеры переменного перепада давления.

Выбрана осредняющяя напорная трубка Аннубар, показан принцип работы трубки Аннубар и достоинства трубки Аннубар.

И разработана структурная схема и алгоритм работы расходомера.

Список источников

1. Компания НПО Промэлектроавтоматика. Расходомеры переменного перепада давления [Электронный ресурс] URL:http://www.pea.ru/fileadmin
2. Компания Аквакомм. Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств [Электронный ресурс] URL:https://aquacomm.ru/vodosnabzenie
3. Научно–производственная фирма ПРОБА. Трубки пневмометрические (напорные) [Электронный ресурс] URL:https://probakiev.com.ua/?p=653
4. Компания Emerson.О технологии осредняющей напорной трубки Annubar [Электронный ресурс] URL:https://www.emerson.ru/ru-ru/automation
5. Компания ЭМИС. Обзор методов измерения массового расхода [Электронный ресурс] URL:https://emis-kip.ru/ru/company/sob/articles/obzor-metodov-izmereniya-massovogo-raskhoda/
6. Компания Интелприбор. Типы существующих расходомеров: преимущества и недостатки [Электронный ресурс] URL:https://intelpribor.ru/blog/tipy-sushchestvuyushc
7. Найденова Т. В. Атоматизация контроля седиментационных свойств ила в аэротенках / Т. В. Найденова, Р. В. Юрченко // Наукові праці ДонНТУ. Серія Обчислювальна техніка та автоматизація.–2011–Випуск 21v (183).–c. 33–39.