[Вт]
Выбираем ближайший ДАУ-63П с потребляемой мощностью 68Вт.
Вывод: исходя из вышепроизведенных расчетов, выбираем исполнительный механизм МЭО 100/63-0,25 с номинальным крутящим моментом на валу 100Н*м, с номинальным временем полного хода выходного вала - 63с и полным ходом выходного вала - 0,25 оборота.
Для автоматического регулирования нам необходимо движение заслонки в одну и другую сторону, поэтому для пуска двигателя выбираем бесконтактный реверсивный пускатель типа ПБР-2М.
2.5.5 Расчет аппаратов защиты, проводов кабелей
Расчет проводов и кабелей:
Выбор марки и сечения проводов и кабелей:
Так как кабель, подающий питание от распределительного устройства до щита прокладывается по несущим конструкциям, не испытывает механических нагрузок, влияния внешних электрических полей, не подвергается значительным растягивающим усилиям и эксплуатируется при средней температуре окружающей среды 40°С и относительной влажности 80-90%, то выбирается кабель марки АКВВГ ¾ контрольный кабель с алюминиевыми жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова.
Для монтажа средств автоматизации в дипломном проекте использованы кабели следующих марок:
АКВВГ ¾ контрольный кабель с алюминиевыми жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова;
КВВГ ¾ контрольный кабель с медными жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова.
Сечение жил кабеля должно находиться в пределах от 0,75 до 2,5 мм2.
Расчет сечения жилы кабеля, подающего питание от распределительного устройства до щита, осуществляется по допускаемому току нагрузки.
Расчет сечения кабеля от РУ до щита:
Для расчета сечения жилы кабелей командных и питающих цепей необходимо знать ток нагрузки (расчетный), который определяется из суммарной мощности.
Рплк=6Вт
Рсау-м6=6Вт
Раквт01=250Вт
РБУЭР1-30=8Вт
Рбп=6Вт
Рньтон-17=6Вт
ΣР= Рплк + Рсау-м6 + Раквт01 + 2*РБУЭР1-30 + 4*Рбп + Рньтон-17;
ΣР= 6+6+250+2*8+4*6+6=308
Теперь найдем номинальный ток нагрузки
= 
(А)
Где 
- номинально - допустимый ток,
= 
Где 
- поправка на температуру окружающей среды. Для его определения необходимо знать допустимую температуру нагревания проводов и кабелей, которая зависит от изоляции.
Для выбора этой температуры необходимо знать тип изоляции. В данном случае изоляция поливинилхлоридная. Кроме температуры нагрева проводов и кабелей необходимо знать среднюю температуру и действительную температуру окружающей среды. Средняя температура окружающей среды примерно равна 25 
С, а действительной температурой в данных условиях можно пренебречь. Из этого следует, что =1.
- это поправка на количество кабелей, проложенных в одной трубе и где проложена сама труба. В данном случае все трубы прокладываются в земле, значит из таблицы выбираем 
=1.
= 1 
1 = 1;
(А)
также находится по таблице, равное 29А. Затем необходимо сравнить табличное и расчетное значение номинально-допускаемого тока:
,37А<29А, следовательно сечение кабеля будет равно 2,5мм 
.
Количество жил определяется в зависимости от количества задействованных (рабочих) жил. Так как в работе должны быть задействованы 2 жилы, то выбираем ближайший стандарт 4 жилы. Значит, 2 будут резервными.
После выбора кабеля осуществляется проверка сечения на допускаемую потерю напряжения 
U для цепей автоматики электрической защиты при максимальной нагрузке. U должно быть 
3%.
Где 
- удельная электропроводность. =31,7 м/Ом м.
так как U 3%, следовательно, сечение выбрано правильно.
Расчет аппаратов защиты:
1. Выбор двухполюсных выключателей:
В зависимости от выбранного сечения кабеля производим расчет пускозащитной аппаратуры. Расчет осуществляется по методу сравнения выбранных характеристик аппаратуры защиты с их расчетными значениями. Защита средств автоматизации осуществляется с помощью автоматических выключателей, при помощи которых необходимо соблюдать следующие неравенства:
Где 
- напряжение автоматического выключателя;
- ток автоматического выключателя;
- ток срабатывания электромагнитного расцепителя;
- номинальный ток теплового расцепления;
Исходя из этих условий выбирается двухполюсный выключатель типа АЕ-2000, техническая характеристика которого следующая:
= 220В;
= 25А;
= 75А;
= 1,25А.
Проверяем правильность выбора:
220В = 220В;
25А 
1,4А;
А 2,97А;
,8А 2,61А.
Так как вышеперечисленные условия соблюдаются, то выключатель выбран верно.
Проверяем защищает ли автоматический выключатель выбранное сечение кабеля. Для этого рассчитывается номинальный допустимый ток:
Где 
- кратность допустимого тока, которая выбирается в зависимости от аппаратуры защиты. Для автоматического выключателя =0,22.
- коэффициент учитывающий условия прокладки. Так как в данном случае кабель прокладывается в земле, то =1.
Так как 
> 
, то автоматический выключатель защищает выбранное сечение кабеля.
А > 16,5А
Где - это допустимый то кабеля, который выбирается по таблице.
Проверяем, срабатывает ли автоматический выключатель при коротком замыкании в самой удаленной точке. Для этого определяется значение удельного сопротивления петли «Фаза-Нуль» для участков линии от источников питания до короткого замыкания.
Где 
- удельное сопротивление;
- активное сопротивление для алюминиевой жилы сечения 2,5мм равное 13,3 Ом/км;
- реактивное сопротивление, равное 0,09 Ом.
Определяем общее удельное сопротивление по формуле:
Где l - длина кабеля (в километрах).
Зная величину U потребителя, определяем ток короткого замыкания:
автоматический выключатель срабатывает при коротком замыкании, если выполняется следующее условие:
Так как условие выполняется, то автоматический выключатель срабатывает и защищает схему от короткого замыкания. Проверяем защищает ли автоматический выключатель выбранное сечение кабеля. Для этого рассчитываем номинальный допустимый ток.
Так как Iн.д.>Iн.доп., то автоматический выключатель защищает выбранное сечение кабеля.
. Выбор однополюсных выключателей:
Для того, чтобы выбрать однополюсный выключатель необходимо знать мощность потребителя и найти ток нагрузки. В качестве мощности потребителя берем максимальную мощность. В данном случае - это мощность блока трансформаторов тока суммарной загрузки (БТТЗ).
= 40 Вт;
Теперь необходимо рассчитать ток нагрузки:
После определения тока нагрузки (расчетного) необходимо проверить защищает ли однополюсный выключатель линию питания. Для этого проверим:
В = 220В;
А 0,18А;
А 0,225А;
,25А 0,198А.
Так как вышеперечисленные условия соблюдаются, значит, однополюсный выключатель защищает линию питания. Следовательно, выбираем однополюсный выключатель АЕ 2000.
Расчет однофазного трансформатора.
Рассчитать понижающий трансформатор с сердечником стержневого типа для питания от сети 220В, если вторичное напряжение 6В, а сила тока нагрузки 0,5А для 8 узкопрофильных миллиамперметров М1830А.
Решение.
1. на основании заданной нагрузки подсчитываем вторичную полную мощность трансформатора:
где: I2 - сила тока нагрузки;
U2 - напряжение вторичной обмотки.
(Вт)
2. первичная полная мощность трансформатора:
где: 
- КПД трансформатора, принятый согласно справочной таблице 0,65.
(Вт).
3. так как трансформатор стержневого типа, то сечение сердечника:
(см2);
при учете изоляции между пластинами сечение сердечника получается на 10% больше, т.е.:
(см2);
Принимаем его размеры следующими:
Ширина стержня а = 2,1 см; высота стержня определяется по формуле
; 
(см);
ширина окна 
; 
; 
(см); толщина пакета пластин В = 3,2 см.
Фактическое сечение выбранного сердечника:
(см2);
4. определяем сечение провода первичной и вторичной обмоток, исходя из плотности тока, принятой 
:
Согласно справочным таблицам для первичной и вторичной обмоток принимаем провода ПЭВ-1 со следующими данными:
Диаметр провода без изоляции:
d1 = 0,33 мм; d2 = 0,57 мм;
Диаметр провода с изоляцией:
dи1 = 0,37 мм; dи2 = 0,62 мм;
Сечение провода без изоляции:
S1 = 0,0855 мм2; S2 = 0,255 мм2.
5. определяем количество витков первичной и вторичной обмоток, приняв магнитную индукцию сердечника Вс = 9000 (для стали Э41).
(витка);
(витков);
С учетом компенсации падения напряжения в проводах, число витков вторичной обмотки принимаем:
(витков);
6. проверим, разместятся ли обмотки в окне нашего сердечника. Площадь занимаемая первичной и вторичной обмотками:
Площадь окна сердечника:
Отношение расчетной и фактической площадей окна сердечника:
;
Коэффициент заполнения окна сердечника для маломощных трансформаторов принимают 
Так как расчетный коэффициент равен 0,3, следовательно, обмотки свободно разместятся в окне выбранного сердечника.
2.6 Описание схемы автоматического контроля, регулирования и управления
Данная схема предусматривает следующие контура контроля, регулирования и управления:
. Контура контроля.
1.1. Контроля температуры в зоне подсушки.
В качестве чувствительного элемента используется термопара ТМК (поз. 6а). Далее сигнал от термопары поступает на нормирующий преобразователь Rosemoun 0065, который преобразует напряжение в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА и передает это сигнал на приемник Rosemount1420 (поз. 6б) сигнал с которого через контроллер поступает на ПК.
1.2. Контроль температуры в зоне подогрева.
В качестве чувствительного элемента используется термопара ТХА (поз. 7а). Далее сигнал от термопары поступает на нормирующий преобразователь Rosemoun 0065, который преобразует напряжение в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Этот сигнал поступает на приемник Rosemount1420 (поз. 7б) сигнал с которого через контроллер поступает на ПК.
1.3. Контроль температуры газа в газопроводе:
В качестве чувствительного элемента используется термопара ТХК (поз. 12а). Далее сигнал от термопары поступает на нормирующий преобразователь, который преобразует напряжение в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Этот сигнал идет через контроллер на ПК.
1.4. Контроль температуры в зоне охлаждения.
В качестве чувствительного элемента используется термопара ТМК (поз. 9а). Далее сигнал от термопары поступает на нормирующий преобразователь Rosemoun 0065, который преобразует напряжение в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА и передает это сигнал на приемник Rosemount1420 (поз. 9б) сигнал с которого через контроллер поступает на ПК.
1.5. Контроль температуры в зоне обжига:
В качестве чувствительного элемента используется термопара ТПП (поз. 8а). Далее сигнал от термопары поступает на нормирующий преобразователь Rosemoun 0065, который преобразует напряжение в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА и передает это сигнал на приемник Rosemount1420 (поз. 8б) сигнал с которого через контроллер поступает на ПК.
1.6. Разрежение после электрофильтра:
Сигнал от чувствительного элемента подается на дифманометр типа «САПФИР» (поз. 3а), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Далее сигнал идет через контроллер на ПК.
1.7. Разрежение до электрофильтра:
Сигнал от чувствительного элемента подается на дифманометр типа «САПФИР» (поз. 7а), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Далее сигнал идет через контроллер на ПК.
1.8. Расход газа:
Сигнал от сужающего устройства (поз. 11а) подается на дифманометр типа «САПФИР» (поз. 11б), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Далее сигнал идет через контроллер на ПК.
1.9. Давление газа:
Сигнал от чувствительного элемента подается на дифманометр типа «САПФИР» (поз. 10а), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА.Далее сигнал идет через контроллер на ПК.
Количество О₂ в отходящих газах.
Сигнал с зонда (поз.5а) поступает на преобразователь АКВТ 01 (поз. 5б), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Далее сигнал идет через контроллер на ПК.
2. Контура регулирования и управления:
2.1. Регулирование подачи газа:
Температура в зоне обжига измеряется с помощью термопары ТПП. Сигнал от чувствительного элемента (поз. 8а) поступает на преобразующий блок (поз. 8б). От преобразующего блока сигнал подается на контроллер
ПЛК150. Контроллер через бесконтактный пускатель БУЭР 1-30 (поз. КМ5) управляет работой исполнительного механизма, перемещающего газовую заслонку.
2.2. Управление шибером дымососа:
Сигнал разрежения до электрофильтра от чувствительного элемента подается на дифманометр типа «САПФИР» (поз. 4а), который дает на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА. Далее этот сигнал поступает на контроллер. Контроллер через бесконтактный пускатель БУЭР 1-30 (поз. КМ3) управляет работой исполнительного механизма, перемещающего шибер дымососа.
2.3. Управление загрузкой извести в ковш скипового подъемника:
Сигнал от тензодатчика (поз. 1а) поступает на весовой терминал Ньютон-15 (поз. 1б). Далее сигнал поступает на частотный преобразователь, который управляет двигателем транспортера.
2.4. Управление работой скипового подъемника:
Сигнал от электродов верхнего и нижнего (поз. 2а) уровня в бункере-дозаторе, поступает на блок уровнемера (поз. 2б). Далее этот сигнал поступает на контроллер ПЛК150. Контроллер запускает двигатель, который подымает ковш скипового подъемника.
Описание электрической схемы управления, сигнализации, защиты и блокировки
На принципиальной электрической схеме показан принцип подключения приборов и средств автоматизации, которые размещены на щите контроля и управления и преобразователей. Каждый щит имеет свою защиту от перегрузок и короткого замыкания, которая осуществляется с помощью двухполюсного автоматического выключателя QF1 серии АЕ-2000.
Каждый прибор на щитах имеет свою защиту от перегрузок и короткого замыкания, которая осуществляется с помощью однополюсных автоматических выключателей SF1-SF10 серии АЕ-2000. Это приборы:
1. Уровнемер САУ-М6 (поз. 2б) - SF1;
2. Пускатели БУЭР 1-30 (поз. КМ3, КМ5) - SF2, SF8;
. Газоанализатор АКВТ 01 (поз. 5б) - SF3;
. БП1 - SF4;
. БП2 - SF5;
. Контроллер ПЛК150 - SF6;
. БП3 - SF7;
. БП4 - SF9;
. Весовой терминал (поз. 1б) - SF10.
На принципиальной электрической схеме показаны задние стенки приборов со сборками зажимов, подключения приборов и средств автоматизации между собой, а также электрические схемы следующих контуров контроля:
1. Вес извести в ковше скипового подъемника - Ньютон - 15 (поз. 1б)
2. Уровень извести в бункере - САУ-М6 (поз.2б);
. Разрежение после электрофильтра, в пыльной камере - ПЛК150;
. Давление газа - ПЛК150;
. Расход газа - ПЛК150;
. Разрежение до электрофильтра - ПЛК150;
. Температура в газопроводе - ПЛК150;
. Количество О₂ в отходящих газах - АКВТ 01 (поз. 5б).
Управление осуществляется с помощью контроллера ПЛК150.
Выбор типа щита, компоновка средств автоматизации
Щиты и пульты в проектах систем автоматизации подразделяются на:
· оперативные - с которых ведется управление и контроль технического процесса
· не оперативные - предназначенные для установки средств автоматики не используемых непосредственно для управления техническим процессом
· диспетчерские - с которых диспетчер получает информацию о состоянии механизмов и основных параметров.
По исполнению щиты подразделяются на:
· шкафные одиночные, двух- и трехсекционные с задними дверьми, а также малогабаритные.
· шкафные одиночные, двух- и трехсекционные с передней дверью
· панельные одиночные и двухсекционные с каркасом
Шкафные и панельные щиты могут быть первого и второго исполнения. В щитах второго исполнения в верхней части предусмотрена панель для изображения мнемосхемы.
При повышенной запыленности и влажности выбираются шкафные щиты стандартной высоты. Ширина рассчитывается по максимально заполненному ряду с учетом минимальных расстояний между приборами. Рассчитывается по формуле:
мм
где - 100 ¾ расстояние от прибора до края щита;
L1 ¾ ширина преобразовательного блока газоанализатора (220 мм);
Lщ=100+220+100=420
Исходя из полученных результатов выбираем тип щита:
Щит - ЩШ - ЗД - О2 - I - (600X600) - УХЛ4 - IP30 ОСТ 36.13 - 76
ЩШ - щит шкафной;
ЗД - с задней дверью;
- количество секций;
- первого исполнения, так как на нем отсутствует мнемосхема;
- ширина первой секции;
- ширина второй секции;;
У - климатическое исполнение;
Ч - категория размещения;
Р30 - степень защиты