Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Практично у всіх житлових, комерційних, складських та інших видах приміщень встановлені лічильники, що фіксують витрату води в них. Однак, те, що власник приміщення, або уповноважені ним особи, періодично знімають з лічильників поточні показання, аж ніяк не всі...

Ці прилади обліку потребують періодичної перевірки, яку виконують відповідні фахівці, що володіють належною акредитацією і спеціальним обладнанням. Які ж сьогодні існують варіанти для проведення повірки лічильника, яка за нормативом, повинна проходити раз в 4 роки для лічильників гарячої води і один раз на 6 років для лічильників на холодну воду?

Варіант перший, провести перевірку безпосередньо на місці розташування приладу обліку, переносний перевірочною установкою, в нинішніх реаліях не найточніший варіант;

Другий спосіб, здати на перевірку представнику ЖКГ, де його перевірять на стаціонарних стендах і якщо ваш лічильник проблематично функціонує, ви своєчасно будете сповіщені про це в письмовому вигляді, в такому випадку його необхідно полагодити або відразу замінити і поставити новий на облік в присутності представника ЖКГ;

Третім спосіб, є не зовсім оптимальний спосіб, при якому, ви можете не виконувати перевірку лічильника і просто платити в кілька разів дорожче за споживану воду, так як платити ви будете не за те скільки ви витратили, а за те скільки вам наказано.

Отже, можемо зробити висновок, що найбільш раціональним буде платити по справному і повіреному лічильнику, а також звернення в службу ЖКГ при необхідності повірки, в такому випадку, оплата буде відбуватися за кількістю витраченої води і ніхто не буде переплачувати або залишатися в збитку, через несправного лічильника.

Повірочні стенди, є прецизійними вимірювальними приладами і гарантують максимальну похибку в 5%, їх розробка та обслуговування складний і дуже відповідальний процес, тому цим займаються спеціалізовані компанії.

1. Актуальність теми

З кожним роком кількість побутових витратомірів, як гарячої так і холодної води, незмінно зростає. Як і всі вимірювальні прилади, витратоміри вимагають повірки, так як з часом їх показання можуть і будуть відрізнятися від вірних. Також з кожним роком і електроніка не стоїть на місці, а людський ресурс обмежений, таким чином є необхідність в здешевленні і автоматизації процесу повірки витратомірів не втрачаючи в точності повірки.

2. Мета і завдання роботи

Мета роботи: Дослідження роботи стендів для повірки побутових витратомірів і на підставі дослідження обгрунтування і розробка структури електронної системи стенду для повірки побутових лічильників води.

Основні завдання дослідження:

  1. Виконати огляд методів і засобів контролю та аналізу повірки побутових витратомірів.
  2. Сформулювати технічні вимоги на розробку структури ЕС стенду.
  3. Розробити структурну схему і алгоритм функціонування стенду.
  4. Розробити принципову схему стенду.
  5. Вибрати і обгрунтувати елементну базу задовольняє повірочному Гост-8.156-86.
  6. Виконати розрахунок економічної ефективності проекту.
  7. Опрацювати питання безпеки виробництва та охорони праці.

Об'єкт дослідження: повірочний стенд побутових витратомірів води.

Предмет дослідження: зменшення апаратурних і фінансових витрат при реалізації стенду на базі контролера ATmega.

3. Вимоги до перевірочних стендів по ГОСТ 8.156-86

3.1 Опис вимог для повірки методом проточного прецизійного витратоміра

Структурна схема автоматизованої перевірочної установки

Малюнок 1 – Структурна схема автоматизованої перевірочної установки

Перевірочна установка повинна складатися з елементів, зазначених на схемі:

- пристрої заправки і зберігання води (насос, фільтри і резервуар для води);

- пристрої створення і стабілізації витрати (насос, гаситель пульсацій і регулювальний пристрій);

- запірного пристрою (засувка, вентиль з ручним, пневматичним або електричним приводом). При застосуванні запірних пристроїв з електропневмоприводом їх відкривання і закривання здійснюють автоматично по наповненню зразкової міри до рівня заданого обсягу;

- випробувального ділянки, призначеного для установки лічильників в лінію перевірочної установки (компенсатори довжини трубопроводу, прямі ділянки труб, вхідних і вихідних патрубків, що забезпечують герметичне під'єднання ручним або будь-яким механізованим способом). Довжина прямої ділянки перед першим лічильником не менше 5 діаметрів умовного проходу і одного-після кожного;

- зразкового засобу вимірювання об'єму води. До його складу можуть входити металеві технічні мірники 1-го класу по ГОСТ 13844 -68, металеві зразкові мірники 2-го розряду по ГОСТ 8.400 -80 ваги або зразкові лічильники рідини;

- оптоелектронного вузла знімання сигналів, який виробляє імпульси, відповідні індикатору обертання. Вони надходять в пристрій нормування сигналів вимірювальної інформації;

- пристрої нормування вимірювальної інформації, що здійснює запуск рахунку сигналів вимірювальної інформації одночасно з початком вимірювання зразковою мірою, що пройшла через повіряється лічильник, і зупинку рахунку після закінчення вимірювання;

- блоку управління, призначеного для забезпечення виконання необхідної послідовності операцій і формування сигналів вимірювальної інформації в форму, зручну для зняття показань і порівняння з показаннями зразкової міри;

- вузла регулювання і вимірювання витрати, що складається з пристрою, що забезпечує плавне регулювання витрати (при необхідності в двох або декількох взаємно перекриваються діапазонах) і засобів вимірювання витрати у всьому діапазоні перевірочних витрат. Зокрема, рекомендується застосовувати ротаметри, дифманометри-витратоміри, електромагнітні витратоміри, кулькові витратоміри по ГОСТ 28723-90.

3.2 Основні вимоги, що пред'являються до установок для повірки лічильників методом вимірювання маси

Принципова схема установки для повірки лічильників методом вимірювання маси

Малюнок 2 – Принципова схема установки для повірки лічильників методом вимірювання маси

  1. пристрій для вимірювання маси;
  2. тара;
  3. кришка тари;
  4. струегаситель;
  5. воздухоотводящий кран;
  6. оглядове вічко;
  7. насадочний кран;
  8. оглядове скло;
  9. витратомір;
  10. підвідний трубопровід;
  11. регулювальний кран;
  12. зливний кран;
  13. пристрій для під'єднання лічильників;
  14. лічильник;
  15. зливний кран;
  16. стенд;
  17. зливний трубопровід;
  18. запірна засувка (вентиль).

Як пристрій для вимірювання маси приймають ваги, відносна похибка яких повинна знаходитися в межах ±0,5% для повірки лічильників при 1 і 2-му повірочних витратах і +1% - для повірки лічильників при 3-му повірочному витраті.

Граничне навантаження ваг повинна бути на 20% більше маси тари, заповненої водою, включаючи масу всіх сполучних пристроїв.

Установка, незалежно від місця її розташування, повинна бути захищена від впливу атмосферних опадів і повітряних потоків.

Місткість тари, встановленої на вагах, повинна бути не менше ніж на 10% більше обсягу води, що пройшов через лічильник при його повірці, в залежності від діаметра умовного проходу і встановлюваного витрати.

Всі гнучкі з'єднання трубопроводів повинні бути виконані так, щоб їх вплив на чутливість ваг було найменшим.

Трубопроводи приєднують до тари з одного боку і кріплять до кронштейна, не пов'язаного з вагами.

Примітка. При повірці лічильників на повірочної установки, в якій в якості зразкового засобу використовують ваги, допускається до температури 15°С отримане значення маси вважати рівним вимірюванням об'єму, а при температурах понад 15°С отримане значення маси множать на поправочний коефіцієнт, що враховує відхилення щільності води на кожні 5°С і втрату маси рідини в повітрі, за формулою:


Vобр=G*С,

де G - значення маси, т,

C - поправочний коефіцієнт, що враховує зміну щільності від температури, м / т (див. в таблиці 1).


Таблиця 1-Таблиця поправочних коефіцієнтів, що враховує відхилення щільності води на кожні 5°С.
T,°C 20 25 30 35 40
C 1.003 1.004 1.005 1.006 1.007

4. Досліджувані лічильники води

Для обліку споживання гарячої або холодної води застосовуються спеціальні витратоміри. Представником яких виступить лічильник СВУ 15.

Він відноситься до категорії пристроїв високого класу точності вимірювань. З цієї причини прилад допущений до експлуатації в приватних будинках або квартирах, де здійснюється централізована подача гарячої або холодної рідини.

Завдяки використанню водоміра цього типу економним людям вдається максимально знизити витрати на оплату комунальних платежів.

Водяний витратомір СВУ 15 являє собою одноструменевий сухохідний прилад обліку споживання води. Такий пристрій складається з металевого корпусу, в якому надійно розділені між собою вимірювальна камера і рахунковий механізм. У вимірювальній камері встановлюється крильчастий барабан, який під напором води починає обертатися.

Вал крутиться, і рух через редуктор передається на рахунковий механізм. Якщо прилад оснащується імпульсним виходом, то крім механічного підрахунку витрати можлива дистанційна передача сигналу з лічильника на приймаючий пристрій.

Лічильник води, модель СВУ 15

Малюнок 3 - Лічильник води, модель СВУ 15

5. Система-прототип

Розглянемо наявний прототип на прикладі автоматизованої установки для повірки лічильників води УПВ-15/20.

Робота стенду

Малюнок 4 - Робота стенду
(анімація: 32 кадрів, повторення циклічно, 77.5 кілобайт)

5.1 Призначення і область застосовування

Автоматизована установка для повірки лічильників води АУПВ-15/20 призначена для одночасної повірки до десяти крильчастих водомірів діаметром умовного проходу 15 мм і до восьми водомірів діаметром умовного проходу 20 мм методом вимірювання маси пролитої через водоміри води і автоматичним формуванням звітів і паспортів про повірку водомірів.

Стенд дозволяє здійснювати перевірку водомірів, задаючи витрата і обсяг в діапазонах, необхідних ГОСТом 8.156-88 для настройки і зчитування імпульсів водомірів стенд обладнаний вузлами оптичного знімання інформації. Відображення даних, що зчитуються з водомірів: поточний витрата, оціночна похибка, критерії настройки і екран цифрового осцилографа вузла оптичного знімання інформації; проводитися на екран монітора.

Стенд не вимагає підведення мереж водопостачання та водовідведення.

Стенд дозволяє проводити перевірку, як в автоматичному, так і в ручному режимах.

За умовами експлуатації стенд відповідає виконанню УХЛ 3.1 по ГОСТ 15150, призначений для експлуатації при температурі навколишнього середовища від +10°C До +40°C і відносній вологості від 20% до 80%.

5.2 Технічні характеристики

  1. Стенд одночасно повіряє до 10 водомірів.
  2. Діаметр умовного проходу повіряються водомірів 15 мм, 20 мм.
  3. Діапазон заданих витрат від 28 л/год до 2500 л/год.
  4. Межа допустимої похибки при підтримці 1-го повіреного витрати не більше ±2%.
  5. Межа допустимої похибки при підтримці 2-го і 3-го повірених витрат не більше ±2%.
  6. Обсяг вимірювальної ємності 72 л.
  7. Об'єм ємності для зберігання води 130л.
  8. Час спрацьовування розподільника потоку води не більше 0,1 сек.
  9. Межа допустимої похибки ваг не більше 0,2%.
  10. Живлення стенду здійснюється від трифазної мережі змінного струму напругою 380В ±10% і частотою (50±1) Гц.
  11. Споживана потужність стенду не перевищує 1500 Вт.
  12. Маса стенду не більше 300 кг.
  13. Габаритні розміри не більше 3100х820х1560 мм.

5.3 Склад, пристрій і робота

Стенд складається з наступних вузлів:

Загальна схема стенду

Малюнок 5 – Загальна схема стенду

  1. водомір;
  2. монітор;
  3. випробувальна ділянка;
  4. затискний механізм;
  5. шафа живлення та управління;
  6. тумблер вкл./ викл. стенд;
  7. кульовий кран
  8. електромагнітний витратомір з частотним виходом;
  9. кульовий кран з електроприводом;
  10. ємність для зважування;
  11. вага;
  12. розподільник потоку води;

Також до складу стенду входить: вузли оптичного знімання інформації, персональний комп'ютер і принтер. Вузол оптичного знімання інформації складається з наступних елементів:

Вузол оптичного знімання інформації

Малюнок 6 – Вузол оптичного знімання інформації

  1. - ІЧ-світлодіод;
  2. - фотодіод;
  3. - вузол оптичного прийому імпульсів водоміра « "Олівець"»;

Автоматизована установка для повірки лічильників води (далі стенд) може працювати в 5 режимах:

1) повірка водомірів методом вимірювання маси, пролитої через водоміри води;

2) перевірка в ручному режимі методом звірення показань лічильного механізму водоміра і обсягу води, розрахованого по масі;

3) калібрування еталонного витратоміра методом вимірювання маси, пролитої через нього води;

4) повірка еталонного витратоміра методом вимірювання маси, пролитої через нього води;

5) повірка вузлів оптичного знімання інформації методом звірення з показаннями рахункового механізму.

Стенд встановлює і підтримує витрату води під час повірки автоматично. Величина поточної витрати визначається системою по цифровому інтерфейсу електромагнітного витратоміра. Програмне забезпечення StandWDK (далі ПО) порівнює поточний витрата із заданим (повірочним) і визначає помилку установки витрати. Помилково визначається частота обертання вала двигуна насоса. Частота вала двигуна прямо пропорційна частоті живлення трифазного асинхронного двигуна.

Автоматизована установка для повірки лічильників води має замкнутий цикл обороту води. Насосним агрегатом вода подається через систему гнучких шлангів до випробувального ділянці з лічильниками води. На випробувальному ділянці може повірятися до 10 лічильників води діаметром 15мм і до 8 лічильників води діаметром 20 мм При повірці меншої кількості водомірів використовуються проміжні вставки з Ду = 15 мм. При повірці лічильників з Ду 15 мм, на вході і виході випробувального ділянки ставляться перехідники Ду 20/15.

На зірочку кожного водоміра встановлюється інфрачервоний датчик (ВД) вузла оптичного знімання інформації, який виробляє імпульси частотою пропорційної швидкості обертання зірочки. УОСІ аналізує частоту проходження і пропуски імпульсів. Пропуск імпульсів може виникати внаслідок перешкоди на шляху променя датчика УОСІ, пошкодженої зірочки водоміра, пошкодженої механіки водоміра або не оптимальної установки ІД. УОСІ має вбудований регулятор коефіцієнта посилення сигналу з інфрачервоного датчика для компенсації відмінностей відображають поверхонь різних водомірів.

На виході випробувального ділянки перебувати манометр, вентиль і зворотний клапан. Манометр призначений для відображення тиску при перевірці гідравлічної герметичності водомірів на випробувальному ділянці. За вентилем розташований зворотний клапан і електромагнітний витратомір» зліт " з частотним виходом. Зворотний клапан необхідний для забезпечення безперебійної роботи витратоміра. Витратомір» зліт " використовується як прилад для визначення і завдання витрати повірки. Для підключення витратоміра до стенду використовується частотний вихід і цифровий інтерфейс. За частотним сигналом витратоміра визначається кількість води, пролитої за час одного протоки з точністю 1/1600 л.по цифровому інтерфейсу зчитується поточний витрата, необхідний для регулятора підтримки витрати.

За стендом в правій стороні перебувати стійка з вагами. Ваги обладнані індикацією і клавіатурою. Інформація про вагу надходить в персональний комп'ютер по RS-232. На вагах перебувати бак для води ємністю 72 літри. Бак має злив і перелив на позначці 73 літра. На зливі знаходиться кульовий кран з електроприводом, керований по. На стійці з вагами над баком встановлений РПВ. Один напрямок потоку - в ємність для зважування води, друге - в ємність для зберігання води. Команди управління надходять від ПК в пристрій управління автоматикою стенду, яке управляє приводом РПВ. Привід розподільника потоку води має лінійну залежність переміщення від часу і перенаправляє потік за час менше, ніж 100 мс. Для фіксації лотка РПВ в крайніх положеннях використовується механічний пружинний фіксатор.

B ємність для зважування води вбудований цифровий датчик температури для перерахунку маси води в обсяг.

На вході випробувального ділянки після кульового крана 1 підключена система перевірки герметичності водомірів (СПГВ). СПГВ створює тиск до 30 атм.

Регулювання витрати здійснюється методом частотного управління двигуном насосного агрегату. Частотний перетворювач формує 3-х фазне живлення насосу з задається регулятором частотою. Частота обертання вала насоса прямо пропорційна частоті напруги живлення. Розрахунок частоти проводиться регулятором витрати за пропорційно-інтегральним законом управління:

Формула витрати

где ΔR=Rуст-Rтек;

Δt - період розрахунку частоти насоса (0,25сек);

kp - пропорційна складова закону управління;

tu - інтегральна складова закону управління;

Rуст - установка витрати. Задається регулятору витрати оператором / програмою;

Rтек - поточне значення витрати. Визначається по інтерфейсному виходу електромагнітного витратоміра.

6. Вибір витратоміра

Задовольняє нас витратоміром буде «зліт ЕР-у».

Витратомір-лічильник електромагнітний "зліт ЕР" призначений для вимірювання середньої об'ємної витрати і обсягу гарячої та холодної води, побутових стоків, а також інших неагресивних електропровідних рідин в широких діапазонах температур і провідностей.

Основна сфера застосування витратомірів "зліт ЕР" у складі теплолічильників, вимірювальних систем, автоматизованих систем управління технологічними процесами в енергетиці, комунальному господарстві і т. д.

Витратоміри можуть встановлюватися як в металеві, так і в пластикові (металопластикові) трубопроводи. За замовленням витратоміри можуть бути налаштовані для вимірювання параметрів реверсивного потоку з видачею сигналу напрямку потоку.

Межі допустимої відносної похибки витратоміра при вимірюванні, індикації, реєстрації, зберігання та передачі результатів вимірювання середньої об'ємної витрати, об'єму різних рідин для витратомірів при будь-якому напрямку потоку в діапазоні витрат від 0,0067*Qнаиб до Qнаиб (коефіцієнт перекриття діапазону 1:150) визначаються за формулою:


𝛿 = ±(0.9+0.15/v),%

де 𝛿 – межі допустимої відносної похибки;

v – швидкість потоку в трубопроводі, м/с.

Зв'язок між швидкістю потоку v і витратою в трубопроводі Q визначається залежністю:


v = Q/(2.83*10-3*Dy2)

де Q – середній об'ємний витрата, м3/ч;

Dy – діаметр умовного проходу, мм.

Для витратомірів межі допустимої відносної похибки при будь-якому напрямку потоку - 𝛿 = ± 2,0%.

Висновок

В рамках роботи були розглянуті принципові схеми стендів для повірки лічильників води.

Детально вивчено будову стенду аналога на прикладі автоматизованої установки для повірки лічильників води УПВ-15/20.

Обраний витратомір, що не поступається в похибках вимірювань стенд УПВ-15/20 і відповідний Гост 8.156-86.

Магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі автоматизації та оптимізації отримання даних при повірці побутових лічильників.

В рамках проведених досліджень виконано:

  1. Виконано огляд методів і засобів контролю та аналізу повірки побутових витратомірів.
  2. Сформульовано технічні вимоги на розробку структури ЕС стенду.
  3. Розроблено структурну схему та алгоритм функціонування стенду.
  4. Розроблена принципова схема стенду.

Подальші робота спрямована на вирішення наступних завдань:

  1. Розрахувати можливі похибки при зчитуванні сигналів і вжити можливих заходів щодо їх усунення.
  2. Розробка структурної та принципової електронної схеми для стенду.
  3. Обгрунтування і вибір елементної бази задовольняє повірочному ГОСТ-8.156-86.
  4. Виконання розрахунку економічної ефективності проекту.
  5. Опрацювати питання безпеки виробництва та охорони праці.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: Червень 2023 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список джерел

  1. ВІАД 2.833.002 ТУ. Лічильники холодної води СХВ (СХВ-15, СХВ-15Д, СХВ-20, СХВ-20Д) та лічильники гарячої води СГВ (СГВ-15, СХВ-15Д, СГВ-20, СГВ-20Д). Технічні умови.
  2. ГОСТ 2.729-68. Єдина система конструкторської документації. Позначення умовні графічні в схемах. Прилади Електровимірювальні.
  3. ГОСТ 2.770-68. Єдина система конструкторської документації. Позначення умовні графічні в схемах. Елементи кінематики.
  4. ГОСТ 50601-93. Лічильники питної води крильчасті. Загальні технічні умови.
  5. ГОСТ 8.156-83. Лічильники холодної води. Методи і засоби повірки.
  6. МП 4213-200-18151455-2001. Лічильники холодної та гарячої води ВСХ, ВСХд, ВСГ, ВСГд, ВСТ.
  7. Витратомір-лічильник електромагнітний " зліт ЕР-у».
  8. Керівництво по експлуатації автоматизованої установки для повірки лічильників води УПВ-15/20.
  9. СанПіН 2.1.4.1074-01. Питна вода. Гігієнічні вимоги до якості води централізованих систем питного водопостачання.