Návrh průmyslového regulátoru tlaku Diplomová práce

Návrh průmyslového regulátoru tlaku Diplomová práce Autor: Vedoucí práce:

Bc. Ondřej Plachý Ing. Lukáš Hubka, Ph.D.

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Motivace a cíle práce  Vytvořit vlastní inovativní návrhy konstrukčního řešení regulátoru tlaku a zvolit nejvhodnější konstrukci.  Prostudovat problematiky tlakových regulátorů a popsat současný stav vývoje.  Popsat technologické postupy výroby prototypu a nutné úpravy pro sériovou výrobu.  Provést měření na vytvořených regulátorech a vyhodnotit výsledky.  Porovnat navržené regulátory s používanými průmyslovými regulátory tlaku.

2


Regulace  Proces, který má za úkol udržovat určitou fyzikální veličinu na požadované hodnotě.

3


Regulace tlaku vzduchu  Základní typy tlakových regulátorů: - Mechanické - Elektronické

 Základní parametry regulátoru tlaku: - Vstupní tlak - Výstupní tlak - Opakovatelná přesnost - Objemového průtok - Tlaková diference při daném průtoku

4


Tvorba vlastních konstrukčních řešení  Výchozí konstrukční řešení - vysokotlaký regulátor.

5


Tvorba vlastních konstrukčních řešení  První varianta návrhu v podobě podélného regulátoru tlaku.

6


Tvorba vlastních konstrukčních řešení  První varianta návrhu v podobě podélného regulátoru tlaku – řez.

7


Tvorba vlastních konstrukčních řešení  Druhá varianta návrhu v podobě kolmého regulátoru tlaku.

8


Tvorba vlastních konstrukčních řešení  Druhá varianta návrhu v podobě kolmého regulátoru tlaku - řez.

9


Technologické postupy výroby  Postup při výrobě prototypu.  Stolní univerzální soustruh, stolní frézka.

10


Technologické postupy sériové výroby  Postup výroby prototypu nevhodné pro sériovou výrobu.  Úprava návrhu.

 Redukce kovových dílů.  Využití tlakového vstřikování plastu.  CNC obrábění.

11


Výsledky měření podélného regulátoru tlaku    

Minimální výstupní tlak 0,7 bar Maximální výstupní tlak 10,9 bar Opakovatelná přesnost výstupního tlaku 2% Maximální objemový průtok 674 l/min Pokles výstupního tlaku při daném průtoku vzduchu 800,0 700,0

Průtok [l/min]

600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 0,00

0,50

1,00

1,50 Tlak [bar]

2,00

2,50

3,00

12


Výsledky měření kolmého regulátoru tlaku    

Minimální výstupní tlak 0 bar Maximální výstupní tlak 8,2 bar Opakovatelná přesnost výstup. tlaku 2% Maximální objemového průtok 876 l/min Pokles výstupního tlaku při daném průtoku vzduchu 1000,0 900,0 800,0

Průtok [l/min]

700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 4,05

4,10

4,15

4,20

4,25

4,30 Tlak [bar]

4,35

4,40

4,45

4,50

4,55

13


Výsledky měření průmyslového reg. tlaku    

Minimální výstupní tlak 0 bar Maximální výstupní tlak 5 bar Opakovatelná přesnost výstup. tlaku 2% Maximální objemového průtok 877 l/min Pokles výstupního tlaku při daném průtoku vzduchu 1000,0 900,0 800,0

Průtok [l/min]

700,0 600,0

500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 4,10

4,20

4,30

4,40

4,50

4,60

4,70

4,80

Tlak [bar]

14


Porovnání výsledků měření regulátorů Pokles výstupního tlaku při daném průtoku vzduchu 1000,0 900,0

Průtok [l/min]

800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 1,5

1,7

1,9

2,1

2,3

2,5

2,7

Podélný regulátor

Parametr

2,9

3,1 3,3 Tlak [bar]

3,5

Kolmý regulátor

Podélný reg.

3,7

3,9

Kolmý reg,

4,5

4,7

4,9

Průmyslový reg.

0,7

0

0

Max. výstupní tlak [bar]

10,9

8,2

5

2

2

2

674

876

877

Max. objem. průtok [l/min]

4,3

Průmyslový regulátor

Min. výstupní tlak [bar]

Opakovatelná přesnost [%]

4,1

15


Závěr  Dosažení obdobných parametrů regulace navrženého kolmého regulátoru jako má průmyslový regulátor.  Předpoklad dalšího zlepšení regulačních parametrů použitím lepší technologie výroby přepouštěcích kanálků.  V případě úpravy návrhu redukování ceny a zajištění jednoduší sériové výroby.  Možnost dalšího využití pro jiné plyny popřípadě i kapalná media. 16


Děkuji za pozornost

KONEC

17


Otázka oponenta ? Uveďte rozdíly mezi klasickým přepouštěcím ventilem a regulátorem a dokažte, že jde skutečně o regulátor.  Rozdíly: 

Možnost nastavení velikosti výstupního tlaku.



Odolnost proti změně výstupního tlaku změnou vstupního tlaku.

 Regulace je proces, který má za úkol udržovat určitou fyzikální veličinu na požadované hodnotě, případně v požadovaných mezích. 18


Otázka vedoucího ? Poslední varianta Vašeho regulátoru má v pístu sérii třiceti přepouštěcích kanálků. Není takové množství (při daných rozměrech) na úkor pevnosti? Máte otestovánu pevnost celého regulátoru?  Část pístu s kanálky je namáhána pouze rozdílovým tlakem působící po obvodě pístu, nikoliv podélnými silami.  Píst byl vyroben ze slitiny hliníku označené AW 7075 jejíž pevnost je přibližně 4x větší než má běžně používaná slitina hliníku.  Regulátor byl testován 1,5 násobkem provozního tlaku a počítán s koeficientem bezpečnosti S větší jak 2.25 .

19

Návrh průmyslového regulátoru tlaku Diplomová práce

Recommend Documents