Модебадзе Тимур Годердзиевич

Зміст

• Вступ
• 1. Огляд методів та іредствізмереній витрати повітря
• 1.1. Технологія очищення стічних вод
• 1.2. Витратоміри змінного перепаду тиску
• 1.2.1. Загальна характеристика
• 1.2.2. Напірні пристрої
• 1.3. Характеристика осередненій напірної трубки Аннубар
• 1.3.1. Принцип роботи
• 1.3.2. Переваги
• 1.4 Розробка структурної схеми і алгоритму роботи
• Висновки
• Список джерел

Вступ

В даний час рівень забрудненості навколишнього середовища продуктами життєдіяльності людини в густонаселених місцях досягає критичної позначки. Основним джерелом забруднення водойм, що призводить до погіршення якості води, є скиди промислових стічних вод. В даний час багато водойм світу через забруднення втратили своє значення як джерела риб господарського та санітарно побутового водокористування.Проблема очищення промислових стоків і підготовки води для технічних і господарсько–питних цілей з кожним роком набуває все більшого значення. Складнощі очищення пов'язана з надзвичайною різноманітністю домішки в стоках, кількість і склад яких постійно змінюється внаслідок появи нових виробництв і зміна технології існуючих. В даний час метод очищення стічних вод активним мулом є найбільш універсальним і широко застосовуваним при обробці стоків. Використання технічного кисню, високоактивних симбіотичних мулових культур, стимуляторів біохімічного окислення, різного роду вдосконалених конструкцій аеротенків, аераційного обладнання та систем відділення активного мулу дозволило в кілька разів підвищити продуктивність методу біологічної очистки

Процес очищення стічних вод починається відразу після того, як стоки по системі каналізаційного трубопроводу потрапляють в очисні споруди. Тут завдяки використовуваному способу очищення концентрація забруднень і органічних домішок в стоках різко зменшується. Залежно від ступеня забруднення стоків використовуються різні способи очищення або їх комбінація. Від цього залежить схема, по якій буде споруджуватися станція біологічного очищення стічних вод. Для цього використовуються спеціальні мікроорганізми, які в процесі життєдіяльності розкладають складні органічні сполуки на простіші елементи (вуглекислий газ, воду і мінеральний осад). Така переробка дозволяє знизити концентрацію органічних забруднювачів до прийнятного рівня.

Для нормальної життєдіяльності організмів активного мулу потрібні малі кількості розчиненого кисню. Критичною концентрацією вважається 0,2 мг, цілком задовільною–0,5 мг розчиненого кисню. Однак активний мул не терпить покладів і при найменшому застої починає гинути від власних метаболітів (загнивання). Тому норми на вміст розчиненого кисню (не менше 1,0–2,0 мг в будь-якій точці аеротенках) припускають забезпечення інтенсивного перемішування мулової суміші з метою ліквідації її покладів. При концентрації розчиненого кисню, що перевищує максимально необхідну, критичну величину, ступінь активності мікроорганізмів не збільшується і очищення не покращується. Тому для кожного очисного споруди встановлюється своя «критична концентрація» кисню, причому ступінь його поглинання визначається, головним чином, характером і концентрацією забруднень. Для регулювання подачі повітря в аеротенки застосовуються витратоміри різного принципу дії.

Метою роботи є розробка витратоміра повітря для аеротенок Донецьких очисних споруд. Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані і вирішені наступні завдання: виконати аналітичний огляд методів і засобів вимірювань витрати повітря; вибрати метод вимірювання витрати; розробити структурну схему і алгоритм роботи; розробити принципову схему витратоміра; виконати моделювання вузлів принципової схеми; оцінити похибку вимірювань; розробити друковану плату і елементи конструкції.

1. Огляд методів та іредствізмереній витрати повітря

1.1. Технологія очищення стічних вод

Технологічний процес очищення стічних вод починається з надходження на станцію аерації по напірно–самопливним колекторам в приймальний лоток, приймальний лоток призначений для розподілу вступників стоків по трьох каналах, що ведуть до механічних решіток. Грати призначені для затримання великих плаваючих покидьків і встановлені на шляху руху води похило під кутом 60–70 ° до горізонту.Далее, згідно з технологічним процесом очищення стічних вод, стічні води надходять на горизонтальні пісколовки, де відбувається виділення з стічних вод піску та інших мінеральних домішок з розміром не менше 0,25 мм. Пісок, затриманий в приямках секції песколовок, видаляється гідроелеватором по пульпопроводу в бункера для зневоднення піску. Відстояна вода з бункера по переливні трубопроводу подається в приймальний лоток перед гратами, а пісок з бункера вивантажується на машину і вивозиться на звалище. Очищена від піску стічна вода надходить з пісковловлювачів з відкритого лотка в преаератор, призначений для попередньої аерації стоків киснем повітря з додаванням активного мулу, який сприяє укрупненню суспензій і краще випадання їх в осад на первинних відстійниках. Далі стічні води надходять в распредчашу первинних відстійників, звідки по трубопроводах направляється в центр кожного відстійника, а збір освітленої води проводиться по периферії. Освітлена стічна вода з первинних відстійників по трубопроводах направляється в верхній канал освітленої води аеротенків. Тут проводиться аерація стічних вод в суміші з активним мулом. При аерації забруднення стічної рідини окислюються за рахунок життєдіяльності мікроорганізмів активного мулу, що представляють собою пластівці мулу, заселені великою кількістю мікроорганізмів, здатних минерализовать органічні речовини стічних вод. Безперервно подається в аеротенки повітря забезпечує мул киснем, необхідним для життєдіяльності мікроорганізмів, а також сприяє хімічному окисленню деяких видів забруднюючих речовин, що знаходяться в підвішеному, колоїдному і розчиненому стані. Таким чином, аеротенки повинні забезпечувати біологічну очистку стічних вод під час технологічного процесу очищення стічних вод (см.ріс.1.1) .Аеротенк є резервуар прямокутного перетину, що складається з 4-х коридорів. Всього три секції. У кожній секції один коридор відведено під регенератор. Аеротенк працює за принципом змішувача. Подача повітря в аеротенк здійснюється від повітродувної станції. Час аерації 11–12 годин. Суміш стічної води з активним мулом по лотку подається в распредчашу вторинних відстійників, звідки по трубопроводах підводиться у вторинні відстійники. Вторинні відстійники служать для виділення активного мулу з стічної рідини. Являють собою круглий в плані резервуар.

1.2. Витратоміри змінного перепаду тиску

1.2.1. Загальна характеристика

Витратоміром змінного перепаду тиску називається вимірювальний комплекс, заснований на залежності від витрати перепаду тиску, створюваного перетворювачем витрати, встановленим в трубопроводі, або елементом останнього (наприклад, коліном).

До складу вимірювального комплексу входять:

• Первинний перетворювач витрати;
• Первинна лінія зв'язку з'єднувальні трубки і допоміжні пристрої на них;
• Первинний вимірювальний прилад–дифманометр;

В разі необхідності передачі показань на значну відстань до цих елементів додаються:

• вторинний перетворювач переміщення рухомого елемента дифманометра в електричний або пневматичний сигнал;
• вторинна лінія зв'язку–електричні дроти або сполучні трубки;
• вторинний вимірювальний прилад;

Витратоміри змінного перепаду тиску засновані на тому, що витрата речовини залежить від перепаду тиску, створюваного нерухомим пристроєм, встановленим в трубопроводі, або елементом трубопроводу. До цієї групи належать витратоміри з сужающим пристроєм, з напірним пристроєм і ін. (См.ріс.1.2).

Гідність:

• простота конструкції, дешевизна;
• досить висока точність;
• повірка без демонтажу з контролю геометричних параметрів;

До недоліків слід віднести:

• малий динамічний діапазон вимірювань (не більше 10);

1.2.2. Напірні пристрої

Напірні пристрої створюють перепад тиску, що залежить від динамічного тиску потоку. Вони перетворять кінетичну енергію потоку в потенційну. До цих пристроїв відносяться напірні трубки, усреднители, крила і підсилювачі. Тільки напірні усреднители утворюють перепад тиску в залежності від витрати, а інші пристрої–залежно від швидкості, яка існує у місці їх установки. Проте за допомогою напірних трубок можна визначати витрата рідин і газів.

Гідність напірних пристроїв: мала втрата тиску, можливість вимірювати в трубах і каналах некруглого перетину, доступність вимірювання місцевих швидкостей при експериментальних та інших роботах. Недолік–дуже мала чутливість при невеликих швидкостях.

Напірні трубки. Класичний приклад напірного пристрою–трубка Г–подібної форми з отвором, спрямованим назустріч потоку, которя називається трубкою Піто по імені французького вченого, що застосував її для вимірювання швидкості течії річки. Така трубка сприймає повний тиск, що дорівнює сумі динамічного рд = pv2 / 2 і статичного рс тисків потоку. Щоб за допомогою такої трубки виміряти швидкість v в трубопроводі, необхідно крім трубки Піто мати ще трубку для відбору тільки статичного тиску рс. Тоді дифманометр, який вимірює різницю тисків, буде служити для визначення швидкості.

У більшості випадків трубки для відбору повного і статичного тисків конструктивно об'єднують. Подібний пристрій найбільш правильно називати диференціальної трубкою Піто.

Кожна з них складається з двох трубок, одна з яких розташована концентрично всередині іншої. Центральна трубка має відкритий кінець, спрямований назустріч потоку. Вона сприймає повний тиск рп. статичний тиск впливає через отвори, що знаходяться на циліндричній поверхні зовнішньої трубки. Осі цих отворів перпендикулярні до осі трубки, а значить, і до напрямку трубкою Піто, вимірює динамічний тиск, що дорівнює різниці повного і статичного тисків.

Частина трубки, паралельна осі трубопроводу, називається головкою, а перпендикулярна до цієї осі–держателем. Носова частина трубки має обтічну форму: конічну, напівсферичну або підлозі еліпсоїдальної.

Напірні усреднители. У напірних Усреднітель перепад тиску відбувається в залежності не від місцевого, а від деякого середнього динамічного тиску потоку. Усереднення може здійснюватися в межах одного, а так само двох радіусів або діаметрів при кільцевої площі або іншим способам.

Напорная лопать. Напірне пристрій має форму обтічної лопаті або крила, що займає невелику частину прохідного перетину труби і встановленого під деяким кутом (зазвичай в межах 45–900) до осі потоку.

Лопать має отвори, розташовані по–різному по відношенню до осі потоку. Різниця тисків у цих отворах залежить від кута установки лопаті, що дає можливість застосовувати даний пристрій для вимірювання витрати при малих, так і при великих швидкостях.

Напірні підсилювачі представляють собою поєднання напірних трубок з пристроями звуження потоку (зазвичай мікро трубками Вентурі), які займають невелику частину перетину потоку. Їх поява обумовлена ??прагненням підвищити вимірюваний перепад тиску, який при невеликих швидкостях потоку дуже малий у напірних трубок.

1.3. Характеристика осередненій напірної трубки Аннубар

1.3.1. Принцип роботи

У міру руху потоку по трубопроводу передня стінка тіла обтікання піддається впливу тиску напору технологічного середовища. В результаті динамічний тиск зчитується пазом камер високого тиску трубки Annubar, через яку проходить велика частина профілю потоку, дозволяючи робити більше повні і точні вимірювання. Таке динамічне тиск вище лінійного статичного, коли потік проходить тіло обтікання на задній стінці створюється низький тиск, воно нижче лінійного статичного, низький тиск зчитується отворами мінусовій камери розташованими на задній стінці трубки. Різниця між високим тиском виміряним на передньої стінки обтікання і низьким виміряним на задній стінці є диференціальним тиском яке вимірює перетворювач різниці тисків (см.ріс.1.3.1).

До складу витратомірів входять Т–подібні трубки Аннубар визнані кращими первинними елементами вимірювання витрати. Фронтальний плоский профіль Т–подібного перетину трубки Аннубар забезпечує фіксацію точки відриву потоку, що збільшує сигнал диференціального тиску і дозволяє проводити вимірювання в більш широкому діапазоні витрат. Розташування отворів камер низького тиску в зоні гальмування з тильного боку Т–подібного перетину трубки, забезпечує зниження рівня перешкод похибки вимірювань викликають коливання параметрів процесу, крім того таке розташування перешкоджає потрапляння твердих частинок в отвори камери і виключає засмічення (см.ріс.1.3.2 ).

1.3.2. Переваги

Максимальна економія енерго витрат–витратоміри Rosemount на базі ОНТ Annubar скорочують експлуатаційні витрати. Завдяки конструкції осредяющей напірної трубки безповоротні втрати тиску менше, ніж при використанні інших первинних елементів в витратомірах змінного перепаду тиску. Це, в свою чергу, дозволяє досягти суттєвої економії електроенергії за рахунок зниження витрат на енергопостачання насосів, нагнітають рідину, витрат на компресію газу і на енергоносії для вироблення пари. Така економія енерго витрат при експлуатації витратомірів Rosemount на базі ОНТ Annubar забезпечує їх окупність протягом шести місяців.

Зниження витрат на матеріали при великих діаметрах трубопроводів–витратоміри Rosemount на базі ОНТ Annubar вимагають менше матеріалів при установці, що скорочує вартість монтажу і вага витратоміра. Витратоміри на базі ОНТ Annubar є економічним рішенням для вимірювань витрати на трубопроводах великого діаметру.

Економія часу та скорочення матеріальних витрат на установку–запатентований тип монтажу Pak–Lok ™ є простим і доступним за ціною рішенням. Даний тип монтажу не вимагає використання спеціальних фланців, що забезпечує економію коштів.

1.4 Розробка структурної схеми і алгоритму роботи

Структурна схема вимірювального приладу для вимірювання витрати повітря (см.ріс.1.4.1)

Алгоритм роботи структурної схеми вимірювального приладу.

Напорная трубка вимірює різницю тиск потоку повітря, різниця тиску надходить на датчик диференціального тиску і перетворюється в електричний струмовий сигнал після надходить на перетворювач струм-напруга і виходить на мультиплексор аналогових сигналів.

Висновки

В даному розділі виконано огляд методів і засобів вимірювань витрати повітря. Показана технологія очищення стічних вод, а також витратоміри змінного перепаду тиску.

Обрана осередненою напірна трубка Аннубар, показаний принцип роботи трубки Аннубар і гідності трубки Аннубар.

І розроблена структурна схема і алгоритм роботи витратоміра.