Методические указания к расчетно-графической работе Новосибирск, 2007
| Вид материала | Методические указания |
- Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине, 1414.69kb.
- Методические указания к выполнению расчётно графической работы №1 для студентов специальности, 243.93kb.
- Методические указания к выполнению расчётно-графического задания, 311.58kb.
- Методические указания к выполнению курсового проекта, курсовой работе, расчетно-графической, 346.86kb.
- Методические указания к выполнению расчетно-графической работы 6 Общие положения, 194.08kb.
- Методические указания к выполнению курсовой расчётно-графической работы по акустике, 368.04kb.
- Методические указания для практических занятий новосибирск 2007, 412.88kb.
- Методические указания Новосибирск 2005 ю (075., 594.58kb.
- Методические указания к лабораторной работе по курсу «Информатика» Основы алгоритмизации, 441.82kb.
- Методические указания к курсовой работе Павлодар, 2007, 92.3kb.
РОСЖЕЛДОР
Сибирский государственный университет путей сообщения
Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
Методические указания к расчетно-графической работе
Новосибирск, 2007
УДК 696.12
Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения / Сост. В. А. Слайковская - Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2007.- с.
Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения». Предназначены для студентов специальности «Водоснабжение и водоотведение» дневной и заочной форм обучения.
Методические указания рассмотрены и утверждены к печати на заседании кафедры «Электротехника, диагностика и сертификация»
Ответственный редактор: канд. техн. наук К. В. Власов
Рецензент: декан факультета «Промышленное и гражданское строительство» СГУПС, канд. техн. наук, доцент К. Л. Кунц
© Слайковская В. А.
© Сибирский государственный университет путей сообщения, 2007.
1 Общие положения
Цель расчетно-графической работы по дисциплине «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения» - формирование у студентов навыков в анализе и синтезе автоматических систем управления технологическими процессами, объектами систем водоснабжения и водоотведения.
В процессе выполнения работы студент получает первый опыт формулирования требований, предъявляемых технологами к проектируемой системе автоматического управления (регулирования) на основе тщательного анализа автоматизируемого процесса, оценки оптимальных значений технологических параметров, знания особенностей эксплуатации технологических объектов.
На очистных сооружениях лучшие показатели получают при регулировании по характерным количественным и качественным параметрам, позволяющим вести процесс очистки в оптимальных режимах. Такое регулирование позволяет эксплуатировать очистные сооружения с проектной нагрузкой и даже превышать ее, получая при этом воду заданного качества. Следовательно, формулируя требования к автоматической системе управления, необходимо обоснованно определить параметры регулирования.
Автоматизация водоподготовки в системах водоснабжения предполагает предварительный детальный анализ качества исходной воды, особенностей технологического процесса обработки воды, обоснованное определение параметров контроля и регулирования.
Автоматическое управление насосными станциями осуществляется системами либо релейно-контактными, либо релейными бесконтактными, либо телемеханическими, либо системами частотного регулирования. При составлении схем автоматических систем управления приводными механизмами необходим предварительный анализ рабочего процесса насосной станции, обоснованный выбор технологических параметров, определяющих ее работу, выбор типов защит технологического оборудования и схем управления.
2 Структура пояснительной записки
Пояснительная записка должна содержать следующие структурные элементы:
- титульный лист;
- задание на работу;
- содержание;
- введение;
- 1 раздел: анализ технологического процесса и обоснование возможности его автоматизации;
- 2 раздел: сравнительная характеристика существующих решений;
- 3 раздел: описание предлагаемого решения;
- 4 раздел: эффективность принятого решения.
- список использованных источников.
Титульный лист пояснительной записки выполняется по форме, соответствующей требованиям стандарта организации СТО СГУПС 1.01С.02-2006. Форма титульного листа приведена в приложении А. На титульном листе необходимо указать тему выполняемой работы.
Задание на работу составляется по форме, приведенной в приложении Б.
Во введении необходимо показать возможности средств автоматизации в улучшении технологического процесса водоснабжения или водоотведения. Обратить внимание на современные средства автоматизации, применяемые в системах водоснабжения и водоотведения России и за рубежом.
В первом разделе провести анализ технологического процесса (указанного в задании на работу) с цель обоснования необходимости его автоматизации и формулирования требований к автоматической системе управления. В ряде случаев целесообразно указать оптимальные значения технологических параметров, которые необходимо обеспечить при помощи средств автоматизации. В первом разделе формулируется задача перед проектировщиками системы автоматического управления с позиции требований к технологическому процессу, к эксплуатации объектов автоматизации.
Во втором разделе проводится анализ существующих решений задачи, поставленной в первом разделе. Рассматриваются принципы регулирования технологических параметров, пригодные для решения задачи с учетом требований технологического режима. Например, введение коагулянта может быть реализовано автоматической системой, работающей либо по принципу введения коагулянта пропорционально расходу обрабатываемой воды, либо по принципу регулирования расхода коагулянта в зависимости от остаточной мутности воды и так далее. Рассматриваются виды и типы средств автоматизации, которые могли быть применены для решения поставленной задачи.
В третьем разделе рассматривается предлагаемое решение. Описывается выбранная система автоматического регулирования и управления (либо система управления). Обязательно должна быть приведена принципиальная схема технологического контроля и регулирования, либо принципиальная электрическая схема управления приводом технологических устройств.
Принципиальная схема технологического контроля и регулирования должна быть выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 21. 404-85. Принципиальная электрическая схема управления выполняется в соответствии с требованиями государственных стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Условные буквенные обозначения элементов на схемах приведены в приложениях В и Г. В третьем разделе приводится спецификация элементов и средств автоматизации, использованных при составлении схем. Форма спецификации приведена в приложении Д.
В четвертом разделе оценивается технико-экономическая эффективность предлагаемого решения, ожидаемый результат. Рассматриваются вопросы повышения качества обработки воды, повышения точности регулирования технологических параметров, надежности систем водоснабжения и водоотведения, улучшения условий труда.
При разработке схем автоматизации рекомендуется пользоваться литературой, приведенной в приложении Е.
3 Особенности составления схем функциональных технологического контроля и регулирования
При составлении принципиальных схем технологического контроля и регулирования прежде всего необходимо составить технологическую схему, обозначив на ней технологическое оборудование и коммуникации. Контуры технологического оборудования на схемах автоматизации выполняются обычно линиями толщиной 0,6-1,5 мм, трубопроводные коммуникации – 0,6 – 1,5 мм.
Затем ниже технологической схемы обозначаются щиты и пульты в виде прямоугольников, на которых будет расположена контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура. Приборы и средства автоматизации выполняются линиям толщиной 0,5 – 0,6 мм, линия связи – 0,2 – 0,3 мм, прямоугольники, изображающие щиты и пульты – 0,6 – 1,5 мм. Приборы и средства автоматизации, которые расположены вне щитов и не связаны непосредственно с технологическим оборудованием и трубопроводами, условно показывают в прямоугольнике «Приборы местные». Наименование щитов может быть различным. Например, щит оператора, щит диспетчера, щит сигнализации и так далее. Наименование щита указывается в левой части прямоугольника, обозначающего щит.
На технологическом оборудовании и коммуникациях располагают первичные приборы, датчики, регулирующие органы, исполнительные механизмы. На щитах (кроме обозначенного «приборы местные») размещают вторичные приборы, различные преобразователи, регуляторы, переключатели, кнопки управления и так далее.
При построении сложных функциональных схем автоматизации во избежание большого числа изломов и пересечений линии связи между приборами обрывают и нумеруют. Номера линий располагают в горизонтальных рядах. Номера линий связи нижнего ряда располагают в возрастающем порядке, а верхнего ряда – в любом.
Обозначения приборов необходимо выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 21.404 . В верхней части графического обозначения прибора символами в виде латинских букв обозначают измеряемую величину и функции прибора. Перечень символов приведен в приложении Г.
Позиционные обозначения присваиваются всем элементам функциональных групп, за исключением:
- отборных устройств;
- приборов и средств автоматизации, поставляемых в комплекте с технологическим оборудованием;
- регулирующих органов и исполнительных механизмов, входящих в данную автоматическую систему управления, но заказываемых и устанавливаемых в технологических частях проекта.
Внутри графического обозначения средства автоматизации для регуляторов, вторичных приборов проводится горизонтальная черта, для датчиков и первичных приборов такая черта не проводится.
Позиция прибора указывается в нижней части графического обозначения прибора в цифровом виде по форме 1-4 (рисунок 1, б). Цифра 1 обозначает номер функциональной группы приборов, выполняющих одну целевую функцию. Цифра 4 обозначает порядковый номер прибора в обозначенной группе. Позиция исполнительного механизма указывают рядом с графическим обозначением прибора, если исполнительный механизм не поставляется вместе с технологическим оборудованием.
При определении границ каждой функциональной группы необходимо учитывать следующее обстоятельство: если какой-либо прибор или регулятор связан с несколькими датчиками или получает дополнительные воздействия по другим параметрам (например, корректирующий сигнал), то все элементы схемы, осуществляющие дополнительные функции, относятся к той функциональной группе, на которую оказывается воздействие.
Пример обозначений прибора показан на рисунке 1.
а) б)
Рисунок 1 – Обозначения приборов на схемах: а) – датчики и первичные приборы; б) – вторичные приборы и регуляторы.
Обозначение технологического оборудования и коммуникаций производится при помощи цифр, символов или надписей.
4 Особенности составления схем принципиальных электрических автоматического управления
В качестве электроприводов механизмов автоматизируемого технологического оборудования (насосов, вентиляторов, задвижек, клапанов и т. д.) в основном используют реверсивные и нереверсивные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Построение схем управления осуществляется в основном на базе релейно-контактных аппаратов. Схема организации управления электроприводами может предусматривать местное, дистанционное и автоматическое управление. Эти виды управления применяются в различных сочетаниях. В некоторых случаях применяется телемеханизированное управление.
Местное управление осуществляется оператором с помощью органов управления (кнопочные посты, выключатели), расположенных в непосредственной близости от механизма.
При дистанционном управлении пуск и останов электропривода механизма выполняется с поста управления. Объект управления находится вне поля зрения оператора.
Состояние объекта контролируется по сигналам «Включено»-«Отключено», «Открыто»-«Закрыто».
Автоматическое управление обеспечивается с помощью средств автоматизации технологических параметров (регуляторов или сигнализаторов температуры, давления, расхода, уровня и т. п.), а также различных программных устройств.
Вид управления электроприводом (местное, автоматическое, дистанционное) выбирается с помощью переключателей цепей, установленных на щитах и пультах управления.
Схемам управления реверсивным и нереверсивным приводом, несмотря на различия, присущ ряд общих условий работы:
1) обмотка магнитного пускателя после снятия управляющего сигнала продолжает получать питание через собственный замыкающий контакт (самоблокировка);
2) схемы управления имеют нулевую защиту;
3) контакты конечных выключателей служат для запрещения ошибочной подачи команды на закрытие (открытие) полностью закрытого (открытого) запорного устройства;
4) для исключения одновременного включения двух магнитных пускателей реверсивного привода используется электрическая взаимная блокировка размыкающими контактами этих пускателей;
5) реверс во время хода запорного устройства возможен только после операции «Стоп»;
6) в схемах управления из двух мест предусматривается блокировка, исключающая возможность одновременного управления электроприводом из этих мест;
7) схемы автоматического управления работают от сигналов, осуществляемых контактами датчиков.
При составлении схем управления необходимо четко различать силовые цепи питания электроприводов и цепи управления.
Все элементы электротехнических устройств выполняются в соответствии с требованиями государственных стандартов Единой системы конструкторской документации. Буквенные обозначения элементов приведены в приложении В.
4 Особенности составления спецификации средств автоматизации
В расчетно-графической работе спецификация составляется для средств автоматизации. Выбор элементов производится при помощи справочников серийно выпускаемых средств автоматизации с учетом особенностей автоматизируемого технологического процесса.
Если в рассматриваемой схеме несколько элементов одной модификации и типа, то описывается прибор один раз с указанием всех позиций остальных аналогичных приборов. В примечании спецификации указываются специфические особенности эксплуатации и исполнения рассматриваемого устройства.
Приложение А
Форма титульного листа пояснительной записки расчетно-графической работы
| РОСЖЕЛДОР Сибирский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электротехника, диагностика и сертификация» Тема расчетно-графической работы Расчетно-графическая работа по дисциплине «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения» Пояснительная записка Руководитель Выполнил студент гр. ____________ А. В. Петров ____________ С. Д. Иванов ____________ ____________ Краткая рецензия:_________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ |
Приложение Б
Форма задания на работу
РОСЖЕЛДОР
Сибирский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Электротехника, диагностика и сертификация»
Задание на выполнение расчетно-графической работы
по дисциплине «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения»
Студенту Гр.
Тема:
Исходные данные:
Содержание расчетно-графической работы:
- задание;
- введение;
- основные разделы пояснительной записки;
- список использованных источников
Трудоемкость выполнения работы - 11 часов.
Срок сдачи работы на проверку:
Сроки защиты:
Работа оформляется в соответствии со стандартом организации СТО СГУПС 01.02 ПГС-2005
«Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению»
Задание выдано
Руководитель:
Приложение В
Условные буквенные обозначения элементов в схемах принципиальных электрических (ГОСТ 2.710-81)
Таблица В1
| Первая буква кода (обяза- тельная) | Группа видов элементов | Примеры видов элементов | Двухбуквенный код |
| A | Устройства (общее обозначение) | Усилители, приборы телеуправления, лазеры, мазеры | - |
| B | Преобразователи неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) | Громкоговоритель Магнитострикционный элемент Детектор ионизирующих излучений Сельсин-приемник Телефон Сельсин-датчик Тепловой датчик Фотоэлемент Микрофон Датчик давления Пьезоэлемент Датчик частоты вращения (тахогенератор) Датчик скорости | BA BB BD BE BF BC BK BL BM BP BQ BR BV |
| C | Конденсаторы | | |
| D | Схемы интегральные, микросборки | Схема интегральная аналоговая Схема интегральная цифровая, логический элемент Устройства хранения информации Устройство задержки | DA DD DS DT |
| E | Элементы разные (осветительные устройства, нагревательные элементы) | Нагревательный элемент Лампа осветительная Пиропатрон | EK EL ET |
| F | Разрадники, предохранители, устройства защитные | Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия Дискретный элемент защиты по току инерционного действия Предохранитель плавкий Дискретный элемент защиты по напряжению, разрядник | FA FP FU FV |
| G | Генераторы, источники питания | Батареи | GB |
| H | Устройства индикационные и сигнальные | Прибор звуковой сигнализации Индикатор символьный Прибор световой сигнализации | HA HG HL |
| K | Реле, контакторы, пускатели | Реле токовое Реле указательное Реле электротепловое Контактор, магнитный пускатель Реле времени Реле напряжения | KA KH KK KM KT KV |
| L | Катушки индуктивности, дроссели | Дроссель люминесцентного освещения | LL |
| M | Двигатели постоянного и переменного тока | | |
| P | Приборы, измерительное оборудование | Амперметр Счетчик импульсов Частотомер Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энергии Омметр Регистрирующий прибор Таймер,измеритель времени действия Вольтметр Ваттметр | PA PC PF PI PK PR PS PT PV PW |
| Q | Выключатели и разъединители в силовых цепях (питание электрооборудования) | Выключатель автоматический Короткозамыкатель Разъединитель | QF QK QS |
| R | Резисторы | Терморезистор Потенциометр Шунт измерительный Варистор | RK RP RS RU |
| S | Устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерительных | Выключатель или переключатель Выключатель кнопочный Выключатель автоматический Выключатели, срабатывающие от различных воздействий: уровня; давления; положения (путевой); частоты вращения; температуры | SA SB SF SL SP SQ SR SK |
| T | Трансформаторы, автотрансформаторы | Трансформатор тока Электромагнитный стабилизатор Трансформатор напряжения | TA TS TV |
| U | Устройства связи Преобразователи электрических величин в электрические | Модулятор Демодулятор Дискриминатор Преобразователь частотный, генератор частоты | UB UR UI UZ |
| V | Приборы электровакуумные и полупроводниковые | Диод, стабилитрон Прибор электровакуумный Транзистор Тиристор | VD VL VT VS |
| W | Линии и элементы СВЧ | Короткозамыкатель Вентиль Трансформатор, фазовращатель Антенна | WK WS WT WA |
| X | Соединения контактные | Токосъемник, контакт скользящий Штырь Гнездо | XA XP XS |
| Y | Устройства механические с электромагнитным приводом | Электромагнит Тормоз с электромагнитным приводом Муфта с электромагнитным приводом | YA YB YC |
| Z | Устройства оконечные, фильтры | Ограничитель Фильтр кварцевый | ZL ZQ |
Приложение Г
Условные буквенные обозначения средств автоматизации (ГОСТ 21.404- 85)
Таблица Г1- Основные буквенные обозначения для средств автоматизации в схемах принципиальных технологического контроля и регулирования
| Обозна- чение | Измеряемая величина | Функции, выполняемые прибором | |||
| основное значение первой буквы | дополнительное значение, уточняющее значение первой буквы | отображение информации | формирование выходного сигнала | дополнительное значение | |
| A | - | - | сигнализация | - | - |
| B | - | - | - | - | - |
| C | - | - | - | регулирование | - |
| D | плотность | разность, перепад | - | - | - |
| E | любая электриче-ская величина | - | - | - | - |
| F | расход | соотношение, доля, дробь | - | - | - |
| G | размер, положение, перемещение | - | - | - | - |
| H | ручное воздействие | - | - | - | верхний предел измеряемой вели-чины |
| I | - | - | показание | - | - |
| J | - | автоматическое переключение, обегание | - | - | - |
| K | время, временная программа | - | - | - | - |
| L | уровень | - | - | - | нижний предел измеряемой вели-чины |
| M | влажность | - | - | - | - |
| N | резервная буква | - | - | - | - |
| O | резервная буква | - | - | - | - |
| P | давление, вакуум | - | - | - | - |
| Q | величина, характе-ризующая качество: состав, концентра-ция и т.п. | интегрирование, суммирование по времени | - | - | - |
| R | радиоактивность | - | регистрация | - | - |
| S | скорость, частота | - | - | включение, переключение, сигнализация | - |
| T | температура | - | - | - | - |
| U | несколько разнород-ных измеряемых величин | - | - | - | - |
| V | вязкость | - | - | - | - |
| W | масса | - | - | - | - |
| X | нерекомендуемая резервная буква | - | - | - | - |
Таблица Г2 – Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов
| Наименование | Обозначение |
| Чувствительный элемент (первичное преобразование) Дистанционная передача (промежуточное преобразование) Станция управления Преобразование, вычислительные функции | E T K Y |
Приложение Д
| Позиция | Наименование | Тип, марка | Количество | Примечание |
| | | | | |
Приложение Е
Рекомендуемый список литературы
1 Попкович Г. С., Гордеев М. А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения, М., Высшая школа, 1986.
2 Смирнов А. Н. Автоматическое регулирование процессов очистки природных и сточных вод. М., 1985.
3 Манусова Н. Б., Смирнов Д. Н., Фролов С. И. Автоматизация процессов очистки сточных вод в текстильной промышленности. М., 1979.
4 ГОСТ 21. 404-85 Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.
5 ГОСТ 2.755-87 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения.
6 ГОСТ 2.756-76 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные в графических схемах. Воспринимающая часть электромеханических устройств.
7 ГОСТ 2.722-68 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Машины электрические.
8 Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М., Изд-во стандартов, 1992.
9 СТО СГУПС 1.01С.02-2006 Курсовой и дипломный проекты, Требования к оформлению. Новосибирск. Изд-во СГУПС. 2006.
10 Клюев А. С. и др. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / под ред. А. С. Клюева.- М.1983
Содержание
1 Общие положения………………………………………………………………………………
2 Структура пояснительной записки…………………………………………………………….
3 Особенности составления схем функциональных технологического контроля и регулирования…………………………………………………………………………………….
4 Особенности составления схем принципиальных электрических автоматического управления…………………………………………………………………………………………
5 Особенности составления спецификации средств автоматизации…………………………
Приложение А. Форма титульного листа пояснительной записки расчетно-графической работы……………………………………………………………………………………………..
Приложение Б. Форма задания на работу………………………………………………………..
Приложение В. Условные буквенные обозначения элементов в схемах принципиальных электрических (ГОСТ 2.710-81)………………………………………………………………….
Приложение Г. Условные буквенные обозначения средств автоматизации (ГОСТ 21.404- 85)
Приложение Д. Форма спецификации средств автоматизации……………………………….
Приложение Е. Рекомендуемый список литературы……………………………………………
Учебное издание
Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
Методические указания к расчетно-графической работе
Составитель Слайковская В. А.
Редактор
Технический редактор
Корректор
Компьютерная верстка
Изд. лиц. ЛАР № 021277 от 06.08.98
Подписано в печать
Заказ № _______ Тираж 100 экз. Объем ________ п.л.
_________________________________________________________________________________________________
Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения
630049 Новосибирск, ул. Д. Ковальчук,191
Тел./факс: (383)2280381 Email press@ stu.ru