Помощь студентам в учебе
АСУ микро-взрывного измельчения капель композиционных жидких топлив с применением воды разного качества
|
Содержание 7
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Научно-исследовательская работа 12
1.1 Цели и задачи исследования 16
1.2 Экспериментальная методика и материалы 16
1.3 Результаты 22
1.3.1 Режимы нагрева, испарения и фрагментации газонасыщенных капель 22
1.3.2 Временные характеристики фрагментации 32
1.3.3 Критические размеры пузырей перед распадом 35
1.3.4. Сравнение результатов моделирования и эксперимента 37
1.4 Выводы по разделу 41
2 Проектирование АСУ микро-взрывного измельчения капель композиционных жидких
топлив с применением воды разного качества 43
2.1 Анализ объекта автоматизации 43
2.2 Разработка структуры КТС автоматизированной системы управления 44
2.3 Разработка функциональной схемы системы управления 45
2.4 Выбор технических средств системы управления, составление спецификации 47
2.4.1 Выбор датчиков температуры 47
2.4.2 Выбор датчиков давления 47
2.4.3 Выбор топливного насоса 48
2.4.4 Выбор вакууметрическогоо насоса 49
2.4.5 Выбор газоанализатора 49
2.4.6 Выбор исполнительного механизма 50
2.4.7 Выбор программируемого логического контроллера 51
2.5 Составление перечней входных и выходных сигналов 52
2.6 Разработка принципиальной электрической схемы щита управления 53
2.7 Составление перечня элементов щита управления 55
2.8 Проектирование схемы внешних проводок 55
2.9 Разработка общего вида щита управления 56
2.10 Разработка фрагментов информационного, математического и программного
обеспечений 57
2.11 Разработка экранных форм мнемосхем SCADA-системы 63
2.12 Выводы по разделу 64
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования 67
3.2 Анализ конкурентных технических решений 67
3.3 FAST - анализ 69
3.3.1 Выбор объекта FAST - анализа 69
3.3.2 Описание функций объекта 69
3.3.3 Определение значимости выполняемых функций объектом 70
3.3.4 Анализ стоимости функций, выполняемых объектом исследования 71
3.3.5 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её анализ 72
3.4 Планирование научно-исследовательской работы 73
3.5 Бюджет научного исследования 76
3.5.1 Стоимость материальных затрат научно-технического исследования 76
3.5.2 Заработная плата исполнителей 77
3.5.3 Отчисления во внебюджетные фонды 79
3.5.4 Накладные расходы 80
3.5.5 Затраты на оборудование 80
3.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 82
3.6 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической
эффективности исследования 82
3.7 Вывод по разделу 85
4 Социальная ответственность 88
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 88
4.1.2 Специальные правовые нормы трудового законодательства 89
4.1.3 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 89
4.2 Производственная безопасность 90
4.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 90
4.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата 92
4.2.1.2 Превышение уровня шума 92
4.2.1.3 Отсутствие или недостаток естественного света и недостаточная освещенность
рабочей зоны 93
4.2.1.4 Расчет искусственного освещения 94
4.2.1.5 Опасность поражений электрическим током 97
4.2.1.6 Повышенная температура воздуха 99
4.2.1.7 Подвижные части производственного оборудования 99
4.2.1.8 Вещества, обладающие свойствами химического воздействия на организм человека 100
4.3 Экологическая безопасность 100
4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 100
4.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 101
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 101
4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований 102
4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в
случае возникновения ЧС 102
4.5 Выводы по разделу 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
Список использованных источников 105
Приложение 1 115
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Научно-исследовательская работа 12
1.1 Цели и задачи исследования 16
1.2 Экспериментальная методика и материалы 16
1.3 Результаты 22
1.3.1 Режимы нагрева, испарения и фрагментации газонасыщенных капель 22
1.3.2 Временные характеристики фрагментации 32
1.3.3 Критические размеры пузырей перед распадом 35
1.3.4. Сравнение результатов моделирования и эксперимента 37
1.4 Выводы по разделу 41
2 Проектирование АСУ микро-взрывного измельчения капель композиционных жидких
топлив с применением воды разного качества 43
2.1 Анализ объекта автоматизации 43
2.2 Разработка структуры КТС автоматизированной системы управления 44
2.3 Разработка функциональной схемы системы управления 45
2.4 Выбор технических средств системы управления, составление спецификации 47
2.4.1 Выбор датчиков температуры 47
2.4.2 Выбор датчиков давления 47
2.4.3 Выбор топливного насоса 48
2.4.4 Выбор вакууметрическогоо насоса 49
2.4.5 Выбор газоанализатора 49
2.4.6 Выбор исполнительного механизма 50
2.4.7 Выбор программируемого логического контроллера 51
2.5 Составление перечней входных и выходных сигналов 52
2.6 Разработка принципиальной электрической схемы щита управления 53
2.7 Составление перечня элементов щита управления 55
2.8 Проектирование схемы внешних проводок 55
2.9 Разработка общего вида щита управления 56
2.10 Разработка фрагментов информационного, математического и программного
обеспечений 57
2.11 Разработка экранных форм мнемосхем SCADA-системы 63
2.12 Выводы по разделу 64
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования 67
3.2 Анализ конкурентных технических решений 67
3.3 FAST - анализ 69
3.3.1 Выбор объекта FAST - анализа 69
3.3.2 Описание функций объекта 69
3.3.3 Определение значимости выполняемых функций объектом 70
3.3.4 Анализ стоимости функций, выполняемых объектом исследования 71
3.3.5 Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта и её анализ 72
3.4 Планирование научно-исследовательской работы 73
3.5 Бюджет научного исследования 76
3.5.1 Стоимость материальных затрат научно-технического исследования 76
3.5.2 Заработная плата исполнителей 77
3.5.3 Отчисления во внебюджетные фонды 79
3.5.4 Накладные расходы 80
3.5.5 Затраты на оборудование 80
3.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 82
3.6 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической
эффективности исследования 82
3.7 Вывод по разделу 85
4 Социальная ответственность 88
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 88
4.1.2 Специальные правовые нормы трудового законодательства 89
4.1.3 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 89
4.2 Производственная безопасность 90
4.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 90
4.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата 92
4.2.1.2 Превышение уровня шума 92
4.2.1.3 Отсутствие или недостаток естественного света и недостаточная освещенность
рабочей зоны 93
4.2.1.4 Расчет искусственного освещения 94
4.2.1.5 Опасность поражений электрическим током 97
4.2.1.6 Повышенная температура воздуха 99
4.2.1.7 Подвижные части производственного оборудования 99
4.2.1.8 Вещества, обладающие свойствами химического воздействия на организм человека 100
4.3 Экологическая безопасность 100
4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 100
4.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 101
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 101
4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований 102
4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в
случае возникновения ЧС 102
4.5 Выводы по разделу 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
Список использованных источников 105
Приложение 1 115
Автоматизация технологического процесса - определенная организация оперативного управления, при котором управление производственным процессом осуществляется централизованно человеком оператором [1]. Стоить отметить, что использование автоматизированных систем является экономически выгодным шагом в системах. Для реализации автоматизации производственных процессов необходимо использовать различные типы устройств [2].
В рамках данной работы предусмотрено микро-взрывное измельчение капель композиционных жидких топлив с применением воды разного качества. Данная технология измельчения капель топлив, состоящих из двух и более разных видов, является привлекательной технологией для внедрения во многие отрасли промышленности. К преимуществам применения данной технологии можно отнести: уменьшение расхода топлива, стабилизация распыления топлива, снижение антропогенных выбросов, повышение динамических характеристик горения и снижение износа оборудования [3]. При использовании технологии микро-взрывного измельчения капли топлив дробятся до минимальных размеров: десятки и сотни микрометров, это позволяет многократно увеличить площадь поверхности испарения и химического реагирования. При проведении экспериментальных исследований на проектируемом стенде необходимо получать истинные значения характеристик вторичных фрагментов, для достижения данных целей необходимо обеспечить безопасную, постоянную работу лабораторного стенда, обеспечить постоянство или изменение физических величин [5], такими величинами являются: температура внутри камеры сгорания, давление внутри камеры сгорания.
Получение экспериментальной и теоретической информационной базы характеристик распада и зажигания многокомпонентных топлив позволит разработать эффективные автоматизированные технологии топливо приготовления и сжигания в двигательных установках с микро-взрывной фрагментацией капель топлив [6].
Целью данной работы является создание автоматизированной системы управления лабораторным стендом на базе камеры сгорания, условия в которой приближены к условиям внутри двигателей внутреннего сгорания.
Основными задачами выпускной квалификационной работы являются:
- провести экспериментальное исследование влияния пузырьков углекислого газа и твердых частиц в двухжидкостных каплях на характеристики их микро-взрывной фрагментации;
- провести системный анализ объекта автоматизации;
- выбрать структуру автоматизированной системы регулирования;
- разработать функциональную схему АСУ;
- выбрать технические средства АСУ и составить заказную спецификацию;
- составить перечень входных и выходных сигналов;
- разработать принципиальную электрическую схему щита управления;
- составить перечень элементов щита управления;
- спроектировать схему внешних проводок;
- разработать сборочный чертеж щита управления;
- составить спецификацию щита управления;
- разработать фрагменты информационного, математического и программного обеспечений;
- разработать мнемосхемы SCADA-системы.
В рамках данной работы предусмотрено микро-взрывное измельчение капель композиционных жидких топлив с применением воды разного качества. Данная технология измельчения капель топлив, состоящих из двух и более разных видов, является привлекательной технологией для внедрения во многие отрасли промышленности. К преимуществам применения данной технологии можно отнести: уменьшение расхода топлива, стабилизация распыления топлива, снижение антропогенных выбросов, повышение динамических характеристик горения и снижение износа оборудования [3]. При использовании технологии микро-взрывного измельчения капли топлив дробятся до минимальных размеров: десятки и сотни микрометров, это позволяет многократно увеличить площадь поверхности испарения и химического реагирования. При проведении экспериментальных исследований на проектируемом стенде необходимо получать истинные значения характеристик вторичных фрагментов, для достижения данных целей необходимо обеспечить безопасную, постоянную работу лабораторного стенда, обеспечить постоянство или изменение физических величин [5], такими величинами являются: температура внутри камеры сгорания, давление внутри камеры сгорания.
Получение экспериментальной и теоретической информационной базы характеристик распада и зажигания многокомпонентных топлив позволит разработать эффективные автоматизированные технологии топливо приготовления и сжигания в двигательных установках с микро-взрывной фрагментацией капель топлив [6].
Целью данной работы является создание автоматизированной системы управления лабораторным стендом на базе камеры сгорания, условия в которой приближены к условиям внутри двигателей внутреннего сгорания.
Основными задачами выпускной квалификационной работы являются:
- провести экспериментальное исследование влияния пузырьков углекислого газа и твердых частиц в двухжидкостных каплях на характеристики их микро-взрывной фрагментации;
- провести системный анализ объекта автоматизации;
- выбрать структуру автоматизированной системы регулирования;
- разработать функциональную схему АСУ;
- выбрать технические средства АСУ и составить заказную спецификацию;
- составить перечень входных и выходных сигналов;
- разработать принципиальную электрическую схему щита управления;
- составить перечень элементов щита управления;
- спроектировать схему внешних проводок;
- разработать сборочный чертеж щита управления;
- составить спецификацию щита управления;
- разработать фрагменты информационного, математического и программного обеспечений;
- разработать мнемосхемы SCADA-системы.
В рамках магистерской диссертации в результате экспериментальных исследований были установлены характерные режимы существования при нагреве двухжидкостных капель: образование и рост пузырьков внутри капли, диспергирование, микро-взрыв, получены зависимости времени существования капли, времени задержки распада капли от температуры внешней газовой среды в диапазоне от 350 °C до 450 °C, а также выделены перспективные механизмы управления характеристиками распада капель за счет размещения в них готовых центров парообразования различного происхождения и выдержки определенного температурного режима.
Была разработана АСУ микро-взрывного измельчения капель композиционных жидких топлив с применением воды разного качества, разработана вся необходимая проектная документация.
Была написана программа с базой данных для оператора с целью облегчения проведения и обработки результатов экспериментальных исследований.
Были выполнены разделы «Социальная ответственность» и «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение».
Была разработана АСУ микро-взрывного измельчения капель композиционных жидких топлив с применением воды разного качества, разработана вся необходимая проектная документация.
Была написана программа с базой данных для оператора с целью облегчения проведения и обработки результатов экспериментальных исследований.
Были выполнены разделы «Социальная ответственность» и «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение».