Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Ультразвуковой расходомер

РЕФЕРАТ

Дипломная работа

Пояснительная записка содержит 76 страниц, 21 рисунок, 4 таблицы, 3 приложения.

В дипломной работе на основе существующих конструкций ультразвуковых расходомеров, требований руководящих документов была разработана схема подсоединения и технология диагностирования топливной системы танка Т-72Б. В ходе разработки, были рассмотрены методы измерения жидкости, и был проведен их анализ. Также были проанализированы существующие конструкции ультразвуковых расходомеров и был выбран расходомер для диагностики топливной системы танка Т-72Б.

Ключевыми словами работы являются танк Т-72Б, топливная система, диагностика, датчики, расходомеры, ультразвуковые расходомеры, «Взлет МР».

При написании данной дипломной работы были использованы 16 источников литературы.

Список условных сокращений

БИ – блок искрозащиты

ВП – вторичный измерительный преобразователь

ГСМ – горючие и смазочные материалы

ИУ – измерительный участок

ПП – первичный преобразователь

ПУЭ – «Правила устройства электроустановок»

ПЭА – преобразователь электроакустический

РЭ – руководство по эксплуатации

СЦ – сервисный центр

ТДА – термодымовая аппаратура

ТНВД – топливный насос высокого давления

УЗС – ультразвуковой сигнал

УС – устройство согласующее

ЭД – эксплуатационная документация

ЭДС – электродвижущая сила

Содержание

Введение …………………………………………………………………….…………… 7

Исследование основных направлений работы ………………………….....…… 9

Устройство системы питания топливом двигателя

танка Т-72Б ……………………………………..….…………………………9

1.2.Анализ существующих диагностических средств для проверки технического состояния системы питания двигателя топливом ................ 13

1.3.Методы измерения расхода жидкости и их анализ. Датчики для определения расхода жидкости ……………………………………….…… 15

1.4.Конструкции ультразвуковых расходомеров и их анализ ………………... 35

Установка ультразвукового расходомера «Взлет МР» в систему питания топливом двигателя танка Т-72Б ………………………..............................…... 52

2.1.Требования к установке расходомера «Взлет МР» ……………………….. 52

2.2.Разработка схемы подсоединения расходомера «Взлет МР» к топливной системе двигателя танка Т-72Б …………………..................................…… 59

Инструкция по эксплуатации расходомером «Взлет МР» ………………….... 61

3.1.Пуско-наладочные работы ……………………………........………….….… 61

3.2.Управление расходомером ………………………………....…………….… 64

Заключение ………………………………..……………………………………………. 67

Список использованных источников …………………………………..…...............… 68

Приложение 1 ……………………..……………………………………………………. 69

Приложение 2 …………………………………………………..……………………..... 71

Приложение 3 ………………………………………………..………………………..... 72

Введение

Актуальность темы учета любого вида топлива и контроля за его расходом является сегодня очевидным фактом, который нет необходимости обосновывать. Различные контрольно-измерительные системы и приборы помогают осуществлять такой мониторинг на всех этапах жизни топлива: от добычи, транспортировки и переработки нефти до сжигания готового продукта в котлах и камерах сгорания двигателей. При этом расходомеры и счетчики топлива размещаются как на стационарных объектах, так и на транспорте (водном, железнодорожном, автомобильном). Однако отсутствие на рынке специализируемых систем учета не позволяет потребителю в полной мере использовать достижения научно-технического прогресса. Так, например, учет расхода топлива в настоящее время производится, как правило, по разности количества топлива в баке за определенный промежуток времени. При этом нередко заполнение бака определяется визуально по мерному стеклу. Такой подход приводит к тому, что количество израсходованного топлива измеряется с большой погрешностью, что, в свою очередь, вызывает определенные трудности в выполнении анализа расхода ГСМ с учетом фактически выполненной работы транспорта и его технического состояния. В результате мы имеем искусственное завышение нормативов расхода топлива и отсутствие заинтересованности в его экономии. Альтернативой такого подхода является создание систем диспетчеризации и контроля за параметрами движения с использованием, в том числе, и современных средств измерения расхода.

Использование современных средств замера расхода топлива относится к мероприятиям, обеспечивающим как учет топливно-энергетических ресурсов, так и существенную его экономию. Отсутствие возможности непрерывного замера расхода топлива на сравнительно продолжительных отрезках пути не позволяет эффективно использовать и корректно оценить ряд технических и организационных мероприятий, направленных на экономию топлива. Наличие прибора, обеспечивающего постоянный замер расхода топлива, дает возможность определить косвенным путем мощность, развиваемую дизелем, с учетом технического состояния как самого дизеля, так и гидродинамического комплекса. Анализ теплотехнических испытаний и опыт эксплуатации свидетельствует о том, что отклонение фактической характеристики дизеля от паспортной в период между плановыми техническими уходами может быть оценено в 2,5%. Своевременное обнаружение и устранение указанных отклонений в процессе эксплуатации позволит сэкономить в среднем на каждый танк не менее 1,5% топлива. Не менее важно и то, что, большинство расходомеров не позволяют осуществлять контроль израсходованного топлива за определенные (интересующие) эксплуатационные промежутки времени. Это не дает возможности оценить фактически израсходованное количество топлива и снижает эффективность разработанных норм по его расходу. Необходимо отметить, что отсутствие возможности непрерывного замера расхода топлива на сравнительно продолжительных отрезках пути также не позволяет эффективно использовать и корректно оценить целый ряд технических и организационных мероприятий, направленных на экономию топлива в бронетанковых войсках. Дальнейшее совершенствование топливоиспользования на танках невозможно без создания современных систем замера и контроля расхода топлива. Изложенное обуславливает необходимость решения вопроса о снабжении танков современными приборами замера расхода топлива. В соответствии с поставленной целью в работе сформулированы, обоснованы и решаются следующие задачи:

Анализ положения в области существующих методов измерения расхода топлива;
Анализ существующих конструкций ультразвуковых расходомеров;
Исследование и анализ метода и факторов, определяющих точность измерений расхода топлива;
Выбор и установка расходомера в систему питания топливом двигателя танка Т-72Б.
Анализ работы и обоснование особенностей монтажа расходомера топлива на танке;
Разработка руководства по монтажу и эксплуатации ультразвукового расходомера топлива на танке.

Предметом исследования является ультразвуковой расходомер-счетчик. Объектом исследований являются организационно-технические и технологические разработки, обеспечивающие измерение и учет расхода топлива дизельных установок танка. Методологической основой и теоретической базой являются отечественные и зарубежные исследования в области создания приборов для измерения расхода топлива. В работе проанализирована возможность применения ультразвуковых расходомеров-счетчиков на танке Т-72Б для измерения расхода топлива, функционального диагностирования системы питания топливом и использования в ТИУС. Исследована и доказана возможность применения ультразвуковых расходомеров-счетчиков, производимых фирмой «Взлёт», для замера расхода топлива.

Исследование основных направлений работы

1.1 Устройство системы питания топливом двигателя танка Т-72Б

На танке Т-72Б установлен многотопливный четырехтактный быстроходный дизельный двигатель В-84–1 жидкостного охлаждения с наддувом от приводного центробежного нагнетателя. Кроме того, используется инерционный (волновой) наддув. Мощность двигателя составляет 840 л.с. Двигатель устанавливается в моторном отделении в кормовой части танка поперёк его продольной оси, на приваренном к днищу фундаменте. Топливная система включает в себя четыре внутренних и пять наружных топливных баков. Один из внутренних баков размещается на полу в кормовой части боевого отделения, тогда как остальные три — в отделении управления, по обеим сторонам от механика-водителя. Все пять внешних баков размещаются на правой надгусеничной полке. Ёмкость внутренних баков составляет 705 л, тогда как наружных — 495 л. Помимо них, к топливной системе могут подключаться две дополнительные бочки, закрепляемые на корме танка, общим объёмом 400 или 500 л в зависимости от объёма бочки. В качестве топлива может использоваться дизельное топливо марок ДЛ, ДЗ и ДА, бензины А-66 и А-72 и керосины Т-1, ТС-1 и ТС-2.

Пуск осуществляется с помощью электростартера, системы воздушного запуска, а также от постороннего источника тока или с буксира. Для экстренного пуска холодного двигателя зимой имеется система подогрева впускного воздуха.

1.2 Анализ существующих диагностических средств для проверки технического состояния системы питания двигателя топливом.

От технического состояния элементов системы питания двигателя зависят выходные параметры — мощность и экономичность, а, следовательно, и динамические качества, а также состав отработавших газов.

Наличие СО в отработавших газах результат неполного сгорания рабочей смеси. Основными причинами этого могут быть: износ цилиндропоршневой группы двигателя, нарушение регулировки карбюратора, нарушение нормальной работы системы зажигания, неравномерные режимы работы двигателя (резкие разгоны, работа на холостом ходу, нарушение теплового режима двигателя).

Диагностическими параметрами, характеризующими исправность работы приборов системы питания являются следующие:

часовой расход топлива, содержание СО в отработавших газах;
по карбюратору - герметичность клапана подачи топлива;
уровень топлива в поплавковой камере;
синхронность работы камер и дроссельных заслонок;
по бензонасосу - разрежение, создаваемое бензонасосом во всасывающем бензопроводе (Ah);
давление, развиваемое насосом;
по ограничителю числа оборотов - обороты двигателя, соответствующие моменту срабатывания датчика;
по бензопроводам и бензобакам — их герметичность (APQ);
открытие впускных и выпускных клапанов пробок бензобаков;
по фильтрам - достижение грязевым осадком предельной высоты (воздушные фильтры);
гидравлическое сопротивление воздушного и топливного фильтров в зависимости от расхода воздуха и топлива;
понижение уровня масла в ванне воздушного фильтра (унос масла);
по контрольным приборам — достоверность показаний указателя и датчиков уровня бензина в баках.

К основным показателям, характеризующим состояние дизельной топливной аппаратуры, относятся следующие: производительность подкачивающего насоса; пропускная способность фильтрующих элементов тонкой очистки топлива; производительность насосных элементов; степень неравномерности подачи топлива насосными элементами; угол начала нагнетания топлива в цилиндры двигателя; степень изношенности прецизионных пар; частота вращения кулачкового вала топливного насоса (коленчатого вала двигателя), соответствующая началу действия регулятора; степень неравномерности регулятора; степень нечувствительности регулятора; давление начала впрыскивания и качество распыливания топлива форсунками.

В процессе эксплуатации эти показатели изменяются. Изменения обусловлены износом деталей, их деформацией, накоплением в аппаратуре продуктов износа и загрязнений и др. Интенсивность изменения номинальных параметров работы топливной аппаратуры зависит от условий ее эксплуатации, качества изготовления и ремонта деталей, зазоров в сопряжениях, качества смазки, наличия на трущихся поверхностях продуктов загрязнений и износа.

При диагностировании топливной аппаратуры могут быть использованы следующие наиболее распространенные диагностические параметры, характеризующие общее техническое состояние аппаратуры:

мощность, развиваемая двигателем;
часовой и удельный расход топлива;
дымность выхлопных газов;
шум, вибрация, стуки;
течь топлива;
равномерность нагрева форсунок;
угол опережения подачи топлива в цилиндры;
герметичность линий высокого и низкого давлений;
давление топлива на входе в топливный насос, давление топлива в линии нагнетания подкачивающим насосом;
давление впрыскивания и качество распыливания топлива форсункой;
максимальное давление, развиваемое насосными секциями;
параметры процесса топливоподачи (измеряются с помощью датчика, устанавливаемого в линию высокого давления).

Для диагностирования системы питания как карбюраторного, так и дизельного двигателей используется специальное контрольно-диагностическое оборудование.

Диагностирование общего технического состояния системы питания производится с помощью оценки расхода топлива при заданной нагрузке и составу отработавших газов.

1.3 Методы измерения расхода жидкости и их анализ.

Датчики для определения расхода жидкости.

Измерение расхода и массы веществ (жидких, газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами.

Расход вещества - это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3/с (м3/ч и т.д.), а массовый - в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные приборы расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема вещества, проходящего через средство измерения в течение любого, произвольно взятого промежутка времени. В этом случае они называются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. Расходомеры по принципу действия разделяются на следующие основные группы: переменного перепада давления; обтекания - постоянного перепада давления; тахометрические; электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические.

Кроме того, известны расходомеры, основанные на других принципах действия: резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.

Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями.

Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы Вентури. В качестве измерительных приборов применяются

различные дифференциальные манометры, снабженные показывающими, записывающими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о расходе в соответствующей форме и виде.

Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так, что центр его лежит на оси трубопровода. При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит потеря давления.

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависимости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода вещества. Широко распространенными расходомерами обтекания являются расходомеры постоянного перепада давления - ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела - поплавка, находящегося в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным.

В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтекания компенсационного типа, перемещение тела обтекания измеряется по величине давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него.

Расходомеры постоянного перепада давления - ротаметры применяются для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам и не подверженных значительным колебаниям. Особенно широко они используются в винодельческом, спиртовом, ликерно-водочном и других производствах. Ротаметр представляет собой длинную коническую трубку, располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движущегося снизу вверх потока перемещается поплавок. Поплавок перемещается до тех пор, пока площадь кольцевого отверстия между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера, при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному. При этом действующие на поплавок силы уравновешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному значению расхода.

Поплавковый расходомер постоянного перепада давления состоит из поплавка и конического седла, расположенных в корпусе прибора. Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра.

Тахометрические расходомеры широко применяются практически во всех отраслях пищевой промышленности. Принцип их действия основан на использовании зависимостей скорости движения тел - чувствительных элементов, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Известно большое число разновидностей тахометрических расходомеров, однако в практике для измерения расхода самых разнообразных жидкостей и газов широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры.

Камерные тахометрические расходомеры представляют собой несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Существует большое число конструкций, камерных расходомеров жидкостей и газов.

Выпускаются счетчики, обеспечивающие измерение в диапазоне от 0,8 до 36 м3/ч. Диаметры условных проходов 15— SO мм; класс точности 0,5; 1,0.

Расходомеры переменного уровня применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей, известкового молока, диффузионного сока, сусла-самотека и т. п. Принцип действия приборов основан на зависимости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой стенке.

Щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при измерении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидкостей и растворов. Диапазон измерения 0,1 - 50 м3/ч; основная погрешность устройства в комплекте со вторичным прибором ±3,5%.

Тепловые расходомеры могут применяться при измерении небольших расходов практически любых сред при различных их параметрах. Кроме того, они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов. Принцип действия их основан на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества.

Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным схемам:

калориметрические, основанные на нагреве или охлаждении потока посторонним источником энергии, создающим в потоке разность температур;
теплового слоя, основанные на создании разности температур с двух сторон пограничного слоя;
термоанемометрические, в которых используется зависимость между количеством теплоты, теряемой непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества.

Для измерения расхода топлива чаще всего используются датчики.

Датчики расхода необходимы для оптимальной реализации основных функций управления двигателем. Современные двигатели оснащаются в основном датчиками для непосредственного измерения массы всасываемого в цилиндры воздуха. Выходной сигнал таких датчиков аналоговый (0...4 В) или частотный.

Помимо измерения массы поступающего в двигатель воздуха датчики расхода уже сегодня находят применение в следующих случаях:

При определении расхода топлива для информационной системы. Расход определяется по разности между количеством топлива, поступившим в рампу форсунок и возвращенным в бак.
При определении расхода газа через клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR). При определенных условиях выхлопные газы через клапан EGR охлаждают камеру сгорания, что понижает содержание NOx в выхлопе. Контроль за расходом газа через клапан — один из способов проверки правильности его функционирования.
При определении расхода дополнительного воздуха в каталитическом нейтрализаторе. В некоторых типах нейтрализаторов для минимизации токсичных веществ СО и СН применяется подача дополнительного воздуха при прогреве двигателя, когда рабочая смесь богатая. Исправность насоса контролируется по расходу воздуха. Непосредственный контроль над составом выхлопных газов не применяется из-за высокой стоимости измерительного оборудования.

Датчики расхода имеют принцип действия, основанный на измерении одного из следующих параметров: угла отклонения парусной заслонки или скорости вращения турбины, находящихся в потоке среды (жидкости или газа); частоты вращения вихревых потоков за рассекателем; падения давления среды после прохождения ею препятствия (дросселя); изменения температуры находящегося в потоке среды нагретого тела.

Расходомеры и массметры

По виду выдаваемой информации датчики расхода жидкостей и газов подразделяют на две группы — на расходомеры и массметры.

Если расход жидкости или газа (например, воздуха) определяется по объему пропущенной среды, то датчик называется объемным расходомером. К таким датчикам относятся расходомеры воздуха для автомобильных систем впрыска бензина.

В свою очередь расходомеры воздуха подразделяются на механические — с круглым плавающим ротаметром; потенциометрические — с парусной измерительной заслонкой; вихревые (датчики Кармана) — с рассекателем воздушного потока, выполняющего функцию генератора воздушных завихрений, частота или вариации давления в которых несут информацию об объеме пропущенного воздуха.

Ультразвуковой расходомер 📙 Дипломная → 🆔 20969