Автоматизация испытаний изделий на герметичность с использованием вибрации

Министерство  образования и науки Российской Федерации

                         Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра САП 
 
 
 
 
 
 

                                        КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

                по автоматизации технологических процессов и производств

Автоматизация испытаний изделий на герметичность с использованием вибрации 

    Пояснительная записка 

    ОГУ 220301.4111.04 ПЗ 
 
 
 
 
 

Руководитель  проекта

____________Проскурин Д.А.

"____”_____________2011 г.

Исполнитель

студент  гр. З-06АТП

_____________ Ермолаев Н.А.

"____”_____________2011 г. 
 
 
 
 
 
 
 

    Оренбург  2011 

    Аннотация

    Пояснительная записка содержит 29 страниц, в том числе 15 источников. Графическая часть курсового проекта выполнена на 3 листах формата А1.

    Данная  курсовая работа обобщает и систематизирует  теоретические знания, полученные при  изучении курса "Автоматизация технологических процессов и производств".

    В данном проекте разработана микропроцессорная система автоматизации установки испытаний на герметичность полых изделий с использованием вибрации. Для нее создана функциональная схема автоматизации, а также принципиальные схемы всех блоков микропроцессорной системы управления.

    Эта система включает в себя блок нормализации сигналов от датчиков и ввода их в УВМ; блок микропроцессора СУ; блок клавиатуры, индикации и формирования векторов прерывания; устройство вывода сигналов на исполнительные механизмы, графопостроитель и печать. Модули и блоки, рассматриваемые в курсовом проекте, согласованы для работы в комплекте с микропроцессором КР580ИК80А.

 

    

Содержание

Введение……………………………………….………………………….4

1 Контроль  герметичности полых изделий …………………………….5

2 Краткая характеристика существующих схем автоматизации............8 

3 Обоснование  необходимой структуры автоматизации  установки .....10

4 Описание разработанной функциональной схемы автоматизации установки испытаний на герметичность.................................................12

5 Блок нормализации сигналов от датчиков и ввода их в УВМ............18 

6 Устройство вывода сигналов на ИМ, графопостроитель и печать .....26

Выводы........................................................................................................28

Список использованных источников .......................................................29

 

Введение 

    При массовом производстве изделий авиационной, судостроительной, химической, электронной и других отраслей промышленности одной из важнейших задач контроля качества является проверка их герметичности.

    При этом автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

    Проектами наиболее сложных производств, особенно в чёрной металлургии, нефтепереработке, химии и нефтехимии, на объектах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях промышленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических процессов.

    В настоящее время на промышленных предприятиях при автоматизации  технологических процессов и  объектов широко используются микропроцессорные  комплексы. Это связано с рядом  положительных особенностей микропроцессоров как элементов управляющих устройств систем автоматизации, основными из которых являются программируемость и относительно большая вычислительная мощность, сочетающиеся с достаточной надёжностью, малыми габаритными размерами и стоимостью.

    В курсовом проекте приведены функциональная схема автоматизации установки для испытания на герметичность автотракторных радиаторов и схемы модулей, устройств и отдельных фрагментов микропроцессорной систем управления технологическим процессом. Это составляет основную часть микропроцессорной системы управления.

    Рассматриваемые микропроцессорные схемы позволяют  автоматизировать различные технологические  процессы или объекты. В зависимости  от производственной целесообразности для технологического процесса или  объекта автоматизации выбирается необходимое количество систем местного и дистанционного контроля, систем регулирования, управления, сигнализации и диагностирования при нормальной работе оборудования и при плановом или аварийном его запуске и остановке.

    Модули  и блоки, рассматриваемые в курсовом проекте, согласованы для работы в комплекте с микропроцессором КР580ИК80А. Однако почти все схемы этих модулей и блоков могут использоваться при разработке системы управления с использованием микропроцессоров КР1810ВМ86, микроЭВМ КМ1816ВМ48 и др. Кроме того, все используемые в системе отечественные микросхемы имеют свои зарубежные аналоги, отличающиеся иногда даже лучшими характеристиками, в частности по быстродействию и надежности.

 

     1 Контроль герметичности полых изделий

    Полые изделия имеют широкое применение в различных отраслях народного  хозяйства: машиностроении, химической, нефтегазовой, пищевой и на подвижных  объектах. К полым изделиям относятся  трубопроводы для транспортирования  рабочих сред и стационарные сосуды различного давления и назначения на промышленных предприятиях, сосуды на подвижной технике, например, автомобильные и тракторные баки для топлива или минерального масла и автотракторные теплообменники, теплообменники в системах отопления и вентиляции, баллоны для сжиженного кислорода, ацетилена или гелия, железнодорожные углеводородные или другого назначения цистерны, запорная и предохранительная арматура, например, вентили, задвижки, шаровые краны и предохранительные клапаны.

    Полые изделия в процессе производства и эксплуатации подвергаются контролю на герметичность. Эти испытания сопровождаются тяжелыми условиями труда и недостаточной точностью контроля герметичности. Требования к полым изделиям по точности контроля герметичности возрастают и для многих типов изделий нормируются государственными стандартами или отраслевыми нормалями.

    Контроль  герметичности полых изделий является одной из проблем науки и техники.

    Требования  к степени герметичности различных  видов изделий привели к созданию самых разнообразных методов и способов их контроля.

    1) Контроль герметичности полых изделий по давлению

    При контроле герметичности полого изделия  по давлению обычно внутрь этого изделия  подводится контрольный газ или  воздух заданного давления от источника, затем отсоединяется изделие от источника контрольного газа и берется первый отсчет давления по шкале прибора, подсоединенного к изделию. Изделие выдерживается под установленным давлением в течении заданного промежутка времени, берется второй отсчет по шкале прибора давления и по разности давлений делается заключение о герметичности изделия.

    Если  изделие герметично и утечка контрольного газа из него в атмосферу отсутствует, тогда разность отсчетов по прибору давления равна нулю. Испытание на герметичность по этому способу может осуществляться как при избыточном давлении, так и при вакуумметрическом давлении (при разряжении) в изделии. В качестве измерительных приборов давления используются манометры, вакуумметры, тягомеры и напоромеры.

    Рассмотренные в настоящем разделе устройства и способы испытания изделий на герметичность имеют недостаточную чувствительность. Связано это с двумя причинами. Во-первых, утечки контрольного газа через неплотности и микрощели изделия характеризуются малым расходом, а соответственно и очень малым снижением давления. Во-вторых, порог чувствительности измерительных приборов давления очень большой. Он определяется классом точности приборов давления, который, например, для образцовых манометров не превышает 0,5 %. Поэтому более целесообразным при контроле изделий на герметичность считается измерение не давления, а разности двух давлений за время испытания изделия.

    

    2) Контроль герметичности изделий по разности давлений

    Широко  распространенный способ испытания  изделий на герметичность по разности давлений с использованием дифференциального манометра (дифманометра) состоит в том, что к одной ветви дифманометра подсоединяют изделие, а к другой ветви дифманометра - эталонную емкость. С помощью запорной арматуры соединяют вначале параллельно между собой изделие, эталонную емкость, дифманометр и источник эталонного газа. Заполняют всю систему контрольным газом до заданного давления, а затем разобщают полости дифманометра и отсоединяют источник контрольного газа. Выдерживают изделие и эталонную емкость в течение заданного промежутка времени и берут отсчет по дифманометру. По значению разности (перепада) давления в изделии и эталонной емкости делают заключение о герметичности изделия.

    Этот  способ имеет существенно большую чувствительность по сравнению с испытаниями изделий на герметичность по давлению потому, что диф манометр реагирует и измеряет не статическое давление, а разность двух давлений. Например, если изделие испытывается при статическом давлении, равном 0,15 МПа, тогда необходимо выбрать манометр с пределами  измерения от 0 до 0,25 МПа. Для измерения перепада давления при испытании изделия на герметичность при статическом давлении 0,15 МПа можно использовать дифманометр с перепадом давлений в несколько Паскалей.

    3) Контроль герметичности изделий по визуально наблюдаемым цветным газообразным средам

    При этом способе для определения местоположения утечки горючего газа из трубопровода добавляют к нему индикаторное вещество. В качестве индикаторного вещества используют различные газообразные вещества или твердое мелкодисперсное вещество, переносимое газом. Индикаторное вещество при выходе в атмосферу в результате реакции с атмосферным воздухом или с влагой делает газ видимым. При этом используются составы на основе цинка и гексахлорэтана, при взаимодействии которых образуется белый дым, состоящий из мелких частичек ZnCl. В качестве окрашивающих компонентов дымовых сигнальных составов используются органические красители, например, родалин, аурамин.

    4) Контроль герметичности изделий газоанализаторами . химического состава газов

    Известные способы и устройства контроля герметичности изделий с использованием газоанализаторов можно разделить на три группы. К первой группе относятся способы и устройства, при которых испытываемое изделие заполняется контрольным газом под избыточным или вакуумметрическим давлением, осуществляется непрерывная принудительная циркуляция контрольного газа из изделия в камеры измерительных преобразователей газоанализатора, непрерывно определяется содержание основных компонентов контрольного газа и по изменению содержания компонентов контрольного газа в результате утечек через микрощели делают выводы о герметичности контролируемого изделия.

    Ко  второй группе способов и устройств  контроля герметичности изделий с помощью газоанализаторов относятся такие, согласно которым изделие заполняется контрольным газом под избыточным давлением, помещается в герметичную камеру, осуществляется измерение содержания контрольного газа или его компонентов в газообразной среде герметичной камеры и по изменению содержания контрольного газа в герметичной камере делают заключение о герметичности изделия.