Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 11
1.1 Понятие и обобщенная структура цифрового средства измерения 11
1.2 Первичные преобразователи давления 13
1.3 Первичные измерительные преобразователи температуры 21
1.4Обзор современных датчиков давления 25
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЦИФРОВОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ 33
2.2 Выбор микроконтроллера. Технические характеристики МК 34
2.3 Беспроводные технологии передачи измерительной информации 48
3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЦИФРОВОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ 65
4 РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ЦИФРОВОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ 71
4.1 Расчет погрешностей 71
4.2 Разработка методики выполнения измерений 78
4.3 Разработка методики поверки 84
5 АЛГОРИТМ РАБОТЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ 95
6 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 97
6.1 Расчёт себестоимости. Определение оптовой цены 98
6.2 Расчёт эксплуатационных расходов 103
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 105
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 105
7.2 Анализ условий эксплуатации 106
7.3 Соответствиетребованиямбезопасности 107
7.4 Эргономика 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА. .117
ПРИЛОЖЕНИЕ Б СПЕЦИФИКАЦИЯ 118
Актуальность выпускной квалификационной работы (далее - ВКР):
В современной нефтяной промышленности широко используются различные технические системы автоматизации производства, которые представляют собой совокупность технологий, позволяющих управлять производственными процессами без человеческого участия с помощью цифровых измерительных устройств и автоматических устройств. В основу таких систем заложено перераспределение энергетических, материальных и информационных возможностей согласно принятому критерию оптимальности управления в нефтегазовой отрасли.
Автоматизация производства, в общем,позволяет решать следующие задачи:высвобождается труд человека;сокращаются затраты энергии и материалов на изготовление продукции;повышается коэффициент использования основного оборудования;увеличивается производительность труда за счёт увеличения скорости выполнения операций;повышается качество выпускаемой продукции за счёт увеличения точности;обеспечивается выполнение работ и функционирование таких объектов, где непосредственное участие человека невозможно.Современные системы автоматизации позволяют интегрировать единичное оборудование в автоматический порядок, обеспечивающий оптимальную производительность.
В автоматизированных системах нефтяной промышленности, как и любой другой, используется большое количество цифровых приборов, для сбора, хранения и обработки измерительной информации о состоянии отдельных элементов системы. Для обеспечения правильной работы датчиков, с целью получения достоверной информации, используется алгоритм «соединения с главной системой», состоящей из полевой (для получения первичных данных), управляющей (для фильтрации полученной информации) и информационной (для обработки полученной информации)подсистем. На данный момент широко используется датчики с проводной передачей данных, что влечёт за собой возникновения ряда проблем: невозможность установки его в труднодоступных местах, риск аварийной ситуации при обрыве и износе кабеля, передающего информацию, дороговизны обслуживания в целом. Поэтому, актуальной является задача разработки цифрового измерительного устройства измерения избыточного давления с выходом на беспроводную сеть передачи данных.
Проектируемый цифровой датчик давления осуществляет передачу измерительных данных по протоколу 21дВее(англ. applicationsupportsublayer, поддержка подуровень приложения). Для данной технологии характерна безопасная передача данных, защищенность, способность к самоорганизации и самовосстановлению, ячеистая (mesh)-топология, высокая помехоустойчивость, низкое энергопотребление и отсутствие необходимости получения частотного разрешения при относительно небольших скоростях передачи данных.
Цель ВКР:
Исследование принципов работы существующих сенсоров для измерения избыточного давления, проектирование цифрового устройства для измерения избыточного давления в промысловых трубопроводах.
Задачи работы:
1. Провести анализ принципов работы приборов, рассмотреть аналогичные устройства.
2. Разобрать функциональную схему цифрового датчика давления (далее - ЦДД).
3. Разобрать электрическую принципиальную схему ЦДД.
4. Рассчитать погрешности измерительных каналов ЦДД.
5. Разработать методику выполнения измерения ЦДД.
6. Разработать методику выполнения поверки ЦДД.
7. Описание алгоритма работы микроконтроллера.
Лист
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были получены следующие результаты:
1. Проведен аналитический обзор принципов измерения давления и современных цифровых устройств для его измерения;
2. Изучена технология беспроводной передачи измерительной информации ZigBee.
3. Разработаны функциональная и электрическая принципиальная схемы ЦДД.
4. Рассчитана полная погрешность измерительных каналов ЦДД, разработаны методика выполнения измерения и методика поверки ЦДД;
5. Описали алгоритм работы микроконтроллера.
