Proiectarea Si Realizarea Unui Sistem Pentru Contorizarea Pierderilor de Presiune Apa la Un Motor Termic

Proiectarea si realizarea unui sistem pentru contorizarea pierderilor de presiune apă la un motor termic

CUPRINS

CAPITOLUL I.

Introducere

1. Noțiuni introductive despre contorizarea fluidelor

1.1 Metode de măsurare a fluidelor

1.2 Elemente componente ale unui contor de apă

1.3 Procese si materiale folosite în construcția etanșărilor

1.4 Concluzi

CAPITOLULII

2. Proiectarea echipamentului pentru contorizarea pierderilor de presiune

2.1 Sistemul de răcire cu lichid al motorului termic

2.2 Scheme electrice si schema de principiu

CAPITOLUL III

3. Realizarea sistemului de contorizara pierderilor de presiune

CAPITOLUL IV

4. Rezultate si concluzii

BIBLIOGRAFIE

ANEXE

Proiectarea si realizarea unui sistem pentru contorizarea pierderilor de presiune apă la un motor termic

Capitolul I

1.Noțiuni introductive despre contorizarea fluidelor

Mecanica fluidelor reprezintă o diviziune a Mecanicii teoretice, care studiază mișcările, respectiv repausul fluidelor ideale sau reale, compresibile sau incompresibile, sau interacțiunea dintre fluidele în mișcare sau repaus și corpurile solide cu care acestea vin în contact. Mecanica fluidelor se împarte în trei părți: statica, cinematica, și dinamica. Statica fluidelor studiază repausul fluidelor și acțiunile exercitate de acestea asupra suprafețelor solide cu care acestea vin în contact. pra corpurilor solide cu care vin în contact.Într-un fluid în repaus nu apar forțe de viscozitate, ele fiind condiționate de

deplasarea relativă a particulelor. Rezultă că în starea de repaus proprietatea de viscozitate nu se manifestă și prin urmare relațiile din statica fluidelor sunt stabilite

pentru fluidele perfecte (pentru fluide incompresibile și compresibile).Un fluid în repaus se manifestă ca un fluid ideal (nevâscos) relațiile fiind valabile și pentru fluide reale (vâscoase).Un fluid în repaus este acționat de două categorii de forțe, care îl echilibrează:

forțele masice și forțele de suprafață.Forțele masice sunt analoage celor întâlnite în mecanica corpurilor rigide și se datorează prezenței câmpurilor exterioare. Cele mai obișnuite forțe masice întâlnite sunt cele de greutate datorate câmpului gravitațional exterior masei de fluid considerate. În cazul unui repaus relativ (fluidul se află în repaus față de un sistem de referință mobil care execută o mișcare accelerată față de un sistem de referință fix), pe lângă forțele de greutate apar și forțele de inerție. Forțele de suprafață joacă rolul forțelor de legătură din mecanica rigidului. Pentru un fluid în repaus forțele de suprafață sunt forțe de presiune fiind compresiuni normale la elementele de suprafață.

Cinematica fluidelor studiază mișcarea fluidelor fără să se țină cont de forțele care intervin și modifică starea de mișcare. Cinematica fluidelor are la bază ipoteza continuității, caracterizată de parametrii care sunt funcții de timp și de punct, continue și derivabile. Ca metodă de lucru, considerăm că masa de fluid este formată dintr-un număr foarte mare de particule fluide,analoage punctelor materiale din mecanica solidului.

Studiul cinematic al mecanicii fluidelor constă în determinarea traiectoriilor, vitezelor și accelerațiilor particulelor de fluid. Dinamica fluidelor abordează mișcarea fluidelor considerând forțele care intervin și transformările energetice produse în timpul mișcării.

În studiul mecanicii fluidelor ideale, ipoteza de fluid perfect (fără viscozitate) reprezintă o primă aproximație, rezultatele obținute putând fi folosite cu ajutorul unor coeficienți de corecție și pentru probleme reale. Ca metodă de lucru se pot extrapola principiile și teoremele mecanicii rigidului solid la dinamica mediului fluid continuu.Pentru aceasta considerăm mediul fluid ca fiind format dintr-o infinitate de particule infinit mici a căror mișcare se supune legii mecanicii clasice, fiind suficient să determinăm ecuațiile de mișcare pentru o particulă oarecare din mediul fluid.

Fluidele sunt corpuri fără formă proprie,care se deformează ușor; acestea

pot fi:

• lichide, caracterizate prin faptul că sunt puțin compresibile și formează o

suprafață liberă în contact cu un gaz;

• gaze, cate sunt foarte compresibile și nu rămân în repaos decât în spații

închise.

Mecanica fluidelor studiază medii continue, omogene și izotrope. Un mediu este continuu și omogen, dacă are aceeași densitate în orice punct și este izotrop dacă prezintă aceleași proprietăți în toate direcțiile. Există la fluide linii, puncte, sau suprafețe de discontinuitate, care prezintă condiții specifice la limită.În studiul mecanicii fluidelor utilizăm diferite modele de fluid, în funcție de ipotezele simplificatoare pentru calcule, cum ar fi: fluid ușor (fără greutate), fluid ideal (fără viscozitate), fluid incompresibil, la care volumul unei mase determinante este constant, fluid real (compresibil și vâscos), fluide vâscoase și incompresibile (lichidele), fluide fără greutate dar compresibile (gazele). Vâscozitatea reprezintă proprietatea lichidului de a se opune deplasărilor

relative dintre straturile de fluid. Fenomenul de absorbție a gazelor într-un lichid se produce odată cu creșterea presiunii sau scăderea temperaturii. Apa, în condiții normale de presiune și temperatură, conține 2% aer. Cavitația este fenomenul ce se produce la scăderea presiunii până la nivelul presiunii de vaporizare a lichidului, corespunzătoare temperaturii respective. Statica fluidelor studiază fluidele în repaus, adică în echilibru static.Condiția ca un fluid să fie în echilibru este ca rezultanta tuturor forțelor care

acționează asupra fluidului să fie zero. Presiunea este mărimea fizică egală cu raportul dintre mărimea forței Fn ce apasă normal și uniform pe o suprafață și aria S a acestei suprafețe.(fig.1 a)

Dacă forța nu este uniform distribuită, atunci presiunea se referă la raportul dintre forța elementară dF și aria elementară dS. (fig.1 b)

Fig. 1 Definirea presiunii

Presiunea este o mărime scalară, nu una vectorială, deoarece are o valoare, dar nu și o direcție asociată în care se exercită; după cum se va arăta mai departe, în interiorul unui fluid, la același nivel, presiunea se exercită cu aceeași valoare în toate direcțiile, fiind perpendiculară pe suprafețele care înconjoară domeniul.

În sistemul internațional de unități de măsură (S.I.), presiunea se măsoară

în pascali (Pa); în practică se mai utilizează și alte unități de măsură:

• atmosfera fizică (atm): 1 atm = 760 mm col. Hg = 101325 Pa;

• atmosfera tehnică (at): 1 at = lkgf/cm2

= 98066,5 Pa;

• bar (bar): 1 bar = 105

Pa = 100 kPa;

• torr (torr): 1 torr = 1 mm col Hg = 133,3 Pa;

• metrul coloană apă (mCA): 1 mCA = 9806,65 Pa = 0,1 at.

În cazul fluidelor aflate în mișcare se mai definesc:

• presiunea statică pst – reprezintă presiunea care se exercită pe suprafața

plană de separare dintre două mase de fluid aflate în mișcare;

• presiunea totală p0 – dacă într-un curent de fluid se introduce un

obstacol viteza fluidului devine zero, iar întreaga energie cinetică specifică a

fluidului se manifestă sub formă de presiune. Presiunea din acest punct de oprire

(de stagnare) poartă denumirea de presiune totală; .

• presiunea dinamică Pdin – este diferența dintre presiunea totală și cea

statică dintr-o secțiune transversală printr-un curent de fluid:

Măsurarea presiunii fluidelor în mișcare care curge printr-o conductă se determină prin

intermediul orificiului (A, fig.1.1) practicat în peretele lateral al conductei, în timp ce presiunea totală se determină cu ajutorul tubului Pitot (B). În practică, în conductă se introduc sonde (fig.1,2) care pot măsura presiunea statică, presiunea totală sau presiunea dinamică. În acest ultim caz, prin utilizarea unui manometru cu tub U (fig.1,3) se poate determina direct presiunea

dinamică cu relația : pd = p0 − ps = ρ⋅g ⋅∆h

Fig.1.1 Principiul măsurării presiunii statice și totale

Fig.1.2 Sonde pentru măsurarea presiunilor fluidelor în mișcare: a – sondă pentru presiunea statică ps; b – sondă pentru presiunea totală p0; c – sondă combinată.

Fig.1.3 Determinarea presiunii dinamice

1.2 Elemente componente ale unui contor de apă

Contor de apă .Mijloc de măsurare destinat să măsoare, să memoreze și să afișeze, în condițiile de măsurare, volumul apei care trece prin interiorul traductorului de măsurare. Aparate de măsurat cu autoînregistrare, care determină conținutul volumului de apă ce traversează, printr-un procedeu mechanic direct prin utilizarea camerelor volumetrice cu pereți mobili (contoare volumetrice) sau în funcție de efectul vitezei asupra vitezei de rotire a părții mobile (contoare de viteză)

. Domeniul de temperatura a apei trebuie sa îndeplinească următoarele condiții:

– de la 0,1 °C pana la cel puțin 30 °C

– de la 30 °C pana la cel puțin 90 °C
Contorul de apa poate fi conceput sa funcționeze în ambele domenii de temperatura.

Contor VOLUMETRIC : Aparat montat pe conducte închise, constituit din camere de volum cunoscute și un mecanism antrenat prin curgere, datorită căruia aceste camere sunt succesiv umplute cu ară și apoi golite. Numărînd aceste volume ce traversează aparatul, dispozitivul de indicare totalizează volumul de apă trecut.

Contoarele volumetrice se produc în patru clase metrologice: A,B,C,D.

Contor DE VITEZĂ : Aparat montat pe conducte închise , compus dintr-un organ mobil a cărui viteză depinde direct de viteza apei. Mișcarea organului mobil este transmisă mechanic sau în alt mod la dispozitivul indicator, care totalizează volumul de apă trecut.

Contoarele de viteză se produc în patru clase metrologice: A,B,C,D.

Contor WOLTMANN : Aparat conținînd o elice elicoidală rotită față de axa de curgere prin contor .

Contoarele woltman se produc în două clase metrologice: A,B .

Debit (m3/h)

Raport dintre volumul de apă ce traversează contorul și timpul de trecere al acestui volum prin contor.

Debit permanent [qp]

Cea mai mare valoare a debitului la care contorul de apa funcționează într-o maniera satisfăcătoare, în condiții normale de utilizare, adică în condiții de curgere constanta sau intermitenta.

Debit de suprasarcina [qs]

Cea mai mare valoare a debitului la care contorul de apa funcționează într-o maniera satisfăcătoare pentru o perioada scurta de timp, fără sa se deterioreze.

Debit minim [qmin]

Cea mai mica valoare a debitului la care contorul de apa furnizează indicații care îndeplinesc cerințele privind erorile maxime tolerate.

Debit de tranzitie [qt]

Valoarea debitului situata între debitul permanent și debitul minim, la care domeniul de debit este împărțit în doua zone,

Domeniul de presiune relativă a apei

Domeniul de presiune relativă a apei, care trebuie sa fie de la 0,3 bar pana la cel puțin 10 bar la [qp].

Eroarea maxima tolerata, pozitiva sau negativa, pentru volumele livrate la debite situate între debitul de tranzitie [qt] (inclusiv) și debitul de suprasarcina [qs] este:

– 2 % pentru apa având temperatura ≤ 30 °C,

– 3 % pentru apa având temperatura > 30 °C

Eroarea maxima tolerata, pozitiva sau negativa, pentru volumele livrate la debite situate între debitul

minim [qmin] și debitul de tranzitie [qt] (exclusiv) este 5 % oricare ar fi temperatura apei.

1.3 Procesul si materiale folosite în construcția etanșărilor

Sistemele de etanșare, indiferent de soluția constructivă, conțin cel puțin un element activ garnitura. Materialele pentru garniturile de etanșare trebuie să prezinte multiple proprietăți pentru a face față condițiilor de lucru ale etanșării. Nu de puține ori proprietățile cerute sunt contradictorii, ceea ce face ca alegerea materialului optim să fie o problemă dificilă. Proprietățile materialelor pentru garniturile de etanșare se definesc prin caracteristici generale de rezistență mecanică, caracteristici mecanice specifice și o serie de caracteristici speciale legate de îmbătrânire, contracția și umflarea în contact cu diferite medii, etc.
țin un element activ garnitura. Materialele pentru garniturile de etanșare trebuie să prezinte multiple proprietăți pentru a face față condițiilor de lucru ale etanșării. Nu de puține ori proprietățile cerute sunt contradictorii, ceea ce face ca alegerea materialului optim să fie o problemă dificilă. Proprietățile materialelor pentru garniturile de etanșare se definesc prin caracteristici generale de rezistență mecanică, caracteristici mecanice specifice și o serie de caracteristici speciale legate de îmbătrânire, contracția și umflarea în contact cu diferite medii, etc.

Principalele proprietăți luate în considerare la alegerea materialelor pentru garniturile de etanșare sunt:

– rezistența la tracțiune – este necesară numai în cazuri foarte rare, întrucât soluțiile constructive folosite evită solicitarea garniturii la tracțiune.

– rezistență la compresiune – joacă un rol secundar, fiind necesară numai în cazul etanșărilor statice în condiții statice.

– rezistență la deformare – determină capacitatea materialului garniturii de a se adapta la formele suprafețelor de etanșare.

– rezistența la oboseală – constituie o calitate importantă, mai ales în cazul instalațiilor unde apar vibrații.

– limita de curgere – curgerea poate avea loc la montaj sau în timpul funcționării și deci vor trebui considerate ambele limite: limita de curgere la compresiune și limita de curgere în timp.

– module de elasticitate – se iau în considerare atât la temperatura de montaj cât și la temperatura de lucru.

– duritatea – este în directă legătură cu modulele de elasticitate.

– rezistența la uzură – este o proprietate foarte importantă la garniturile de contact în mișcare. În funcție de această calitate se apreciază durabilitatea garniturii.Impermeabilitatea-Poate fi dată de însăși structura materialului sau se poate obține prin măsuri de impermeabilizare ulterioare.Decizia privind alegerea unei etanșări corespunzătoare, problemă foarte dificilă mai ales dacă condițiile de funcționare sunt mai puțin obișnuite, trebuie să se bazeze în cea mai mare măsură pe cunoașterea amănunțită a tuturor factorilor care intervin. Această cunoaștere a aspectelor teoretice și practice ale procesului etanșării este înlesnită de faptul că pentru oricare din cele trei grupe principale de etanșări cu contact, și anume etanșările la piese în repaus, etanșările la piese în mișcare de translație și etanșările la piese în rotație se pot stabili anumite principii de bază, legate în esență de închiderea unui interstițiu. Aceste principii, care permit alegerea tipului optim de etanșare, încearcă să explice procesul de închidere a interstițiului, pentru a menține o anumită presiune într-un spațiu determinat, respectiv să precizeze factorii care concură la realizarea acestui proces și care influențează pierderile prin scurgeri prin acest interstițiu.

Procesul etanșării este influențat, în afară de fenomenele din interstițiul etanșării, și de tipul și forma garniturii, materialul acesteia și de proprietățile mediului etanșat.

Până în prezent nu a fost elaborată o teorie generală a etanșării care să explice toate aspectele legate de aceasta. Procesul etanșării prin. Contact legat de prezența unui interstițiu ce trebuie închis poate fi însă bine caracterizat prin gradientul presiunii dP /dt , mărime care determină alura curbei căderii de presiune de-a lungul lungimii l a interstițiului etanșării. Cu

cât gradientul este mai mare, cu atât curba variației presiunii în interstițiu este mai abruptă. Fiecare tip de etanșare are o curbă a căderii de presiune caracteristică.

Existența unei căderi de presiune arată de fapt și existența unei scurgeri de fluid, chiar neînsemnată. O cădere mare de presiune, care este echivalentă cu un gradient mare al presiunii impune o presare mare aplicată local garniturii, pentru a închide trecerea fluidului.

Presarea de etanșare poate fi realizată în moduri diferite:

— prin forțe exterioare, realizate prin șuruburi de strângere, capace filetate, arcuri;

— prin forțe interioare, provenite de la presiunea fluidului etanșat (autoetanșare);

— prin forțe exterioare și interioare, acționând simultan sau

succesiv.Prin etanșări cu contact mobil se identifică acea clasă de etanșări la care există contact direct între elementele etanșării, acestea fiind în mișcare relativă unele față de altele.

Principala problemă a etanșărilor cu contact mobil constă în asigurarea etanșării pentru un timp de funcționare cât mai îndelungat, cu pierderi de energie prin frecare minime. Etanșeitatea presupune realizarea unui interstițiu foarte îngust și de lungime mare, ceea ce înseamnă presiuni și suprafețe de contact mari între piesele ce formează interstițiul. Aceasta

duce la apariția unor forțe de frecare mari și deci la uzuri mari. Astfel pusă problema este nerezolvabilă, dacă se dorește îndeplinirea tuturor condițiilor impuse, acestea fiind contradictorii. In această situație se recurge la o soluție de compromis, optimizând opoziția etanșeitatedurabilitate prin acceptarea unei neetanșeități care va duce însă la micșorarea frecărilor, îmbunătățind funcționarea tribosistemului.

Cele mai utilizate etanșări cu contact mobil sunt.

– Etanșări cu garnituri moi presate

– Etanșări cu manșetă

– Etanșări cu inel alunecător

Pentru explicarea etanșarii perfecte a unui intersțițiu se face apel la efectul forțelor moleculare.

Motivele pentru care la existența unei secțiuni neetanșe finite nu apare nici o curgere, sub influența unei diferențe de presiune, nu sunt complet elucidate propunându-se mai multe teorii. Astfel, în pereții interstițiului de etanșare sunt adsorbite câteva straturi de molecule. Forțele de adsorbție depind de materialele din care sunt executați acești pereți, de mărimea, forma și felul particulelor de fluid, fiind invers proporțională cu dimensiunea interstițiului.

Din alt punct de vedere, între moleculele de fluid există forțe de coeziune intermoleculară care acționează împotriva forțelor tangențiale provocate de diferența de presiune.

Fig.1.2 Variatia modulului de elasticitate volumica in timp

Kt – valoarea modulului de elasticitate volumic la momentul t;

K – valoarea stabilizată a modulului de elasticitate volumic;

K – coeficientul de relaxare pentru modulul de elasticitate volumic;

K – timp de relaxare

Dilatarea termică este fenomenul fizic prin care dimensiunile (volumul, suprafața, lungimea) unui corp cresc în urma variației temperaturii. Fenomenul opus se numește contracție termică. Pentru majoritatea substanțelor creșterea temperaturii duce la creșterea dimensiunilor, dar există și excepții.

În funcție de starea de agregare a corpului, dilatarea se manifestă diferit. Astfel, un corp solid își mărește toate dimensiunile liniare în același raport, un lichid își mărește volumul (forma sa depinde de vasul care îl conține), iar un gaz își mărește fie presiunea, fie volumul, fie amîndouă, în funcție de incinta în care se află. Modificarea valorii volumului produce modificarea valorii densității și în cazul amestecurilor a valorilor concentrațiilor raportate la volum ale componenților: concentrația molară și masică. Variația energiei potențiale la doi atomi situați la distanța r, Vibrația atomilor într-un material solid, Distanța medie de separare, Coeficientul termic de dilatare liniară, Dependența de temperatură a coeficientului termic. Aproape toate materialele se dilată la cresterea temperaturii. Acest fenomen este datorat naturii asimetrice a forțelor de interacțiune interatomice si cresterii amplitudinii vibrațiilor cu temperatura asa cum s-a prezentat în cadrul teoriei cinetico-moleculare.

Variația energiei potențiale U(r) pentru 2 atomi separați de distanța r

1.5 Concluzii

Analizând cele prezentate mai sus, etanșările cu garnitură tip manșetă pot fi apreciate ca fiind deosebit de eficiente cu condiția corelării variante constructive și a materialului garniturii cu natura mediului etanșat. La ora actuală există o gamă largă de cauciucuri, gamă ce acoperă aproape în totalitate necesarul de condiții impuse pentru utilizarea în industria alimentară. Spre deosebire de etanșările analizate anterior, etanșările cu garnitură tip manșetă sunt mult mai sensibile la condițiile tehnologice de realizare. Succesul unei astfel de etanșări depinde de soluția constructivă aleasă la proiectare, de calitatea realizării elementelor de etanșare și de modul în care este executat montajul. Garniturile tip manșetă, cu buză de etanșare, dispar din câmpul vizual după montare, astfel încât singura garanție pentru o bună funcționare rămân execuția și montajul corect. Unul dintre cele mai frecvente motive de funcționare defectuoasă a unei etanșări cu manșetă este abaterea de concentricitate, aceasta apărând în urma erorilor de montaj, în urma erorilor de execuție sau chiar în procesul de lucru – datorită unor vibrații de încovoiere induse în zona de etanșare. știind că amplitudinea bătăii radiale crește odată cu distanța dintre manșetă și lagăr, se impune ca la proiectare să se micșoreze la minimum această distanță. Alți factori de influență importanți pentru mărimea bătăii radiale sunt turația de regim și tipul de material din care este executată garnitura. O problemă nu lipsită de importanță este modul de evacuare al căldurii produse prin frecare în timpul funcționării manșetei.

Capitolul II

2. Proiectarea echipamentului pentru contorizarea pierderilor de presiune

Echipamentul are urmatoarele elemente componente:

■Fuzibilul (FU) :

Siguranta fuzibila este un aparat de conexiune si protectie a carui functie este de a intrerupe circuitul in care este conectata si de a intrerupe curentul, atunci cand acesta depaseste un anumit timp o valoare data, prin topirea unuia sau mai multor elmente fuzibile (destinate si proiectate in acest scop).

Siguranta fuzibila este unul dintre cele mai vechi aparate de protectie, care au aparut inca din primele momente ale dezvoltarii electrotehnicii. Actiunea unei sigu­rante se bazeaza pe topirea fuzibilului ei in caz de suprasarcini si de scurt­cir­cu­ite. Fuzibilul sigurantei constituie punctul slab al circuitului. El trebuie sa se to­peasca inaintea conductoarelor, a infasurarilor masinilor sau a trans­for­ma­toa­re­lor, adica inainte ca curentul prin circuit sa poata atinge o valoare periculoasa pen­tru izolatii. Sigurantele fuzibile se caracterizeaza printr-o constructie foarte simpla si robusta, care au incorporat ca element de protectie un fir rotund sau o banda conductoare, montate in serie cu obiectul de protejat. In cazul curentilor de scurtcircuit si la suprasarcini mari, metalul din care este confectionat fuzibilul, avand cea mai redusa stabilitate termica din intreg circuitul, se topeste si intrerupe circuitul, realizand protectia acestuia. Sigurantele fuzibile se folosesc atat in instalatiile electrice de joasa tensiune, cat si in cele de medie si inalta tensiune si desi din punct de vedere constructiv ele difera mult in functie de domeniul de utilizare, functia de protectie este aceeasi. Siguranta fuzibila este un aparat de conexiune si protectie a carui functie este de a intrerupe circuitul in care este conectata si de a intrerupe curentul, atunci cand acesta depaseste un anumit timp o valoare data, prin topirea unuia sau mai multor elmente fuzibile. Siguranta fuzibila are doua regimuri de functionare: cand curentul care o strabate este mai mic decat curentul minim de topire (I<Imin top) si regimul tranzitoriu conditionat de curentii de scurtcircuit sau de suprasarcina, curenti ce depasesc curentul minim de topire (I>Imin topire).Elementul fuzibil este inglobat intr-o masa de nisip de cuart si se topeste la depasirea Imin top, aparand arcul electric, a carui stingere este determinata de preluarea caldurii de catre granulele de nisip. Din momenul in care firul ajunge in stare lichida, masa de lichid nu mai pastreaza forma geomatrica a firului, fiind supusa deformarii cauzate de fortele electodinamice in bucla parcursa de curent 1si de fortele Lorentz in masa de lichid. Fuzibilul se topeste apoi se evapora, din stare solida trece in stare lichida apoi in stare de vapori. Procesul de schimbare a acestor stari difera esential dupa cum se efectueaza incet sau repede, adica daca fuzibilul sigurantei se topeste la in­tensitate mica a curentului de suprasarcina sau la intensitate mare a unui curent de scurtcircuit. Se constata ca pe durata 0…t1 are loc incalzirea elementului fuzibil, con­form curbei din figura, pana la temperatura q1 corespunzatoare temperaturii de to­pire (q1=qtop). Durata t1este de 1…5 ns si ca urmare s epoate considera ca intr-un interval atat de scurt nu exista schimb de caldura cu mediul ambiant, procesul fi­ind adiabatic. In intervalul t1-t2 materialul fuzibilului se topeste in intregime, iar tem­pe­ra­tura se pastreaza constanta in timpul procesului de topire la valoarea q1=qtop. In acest interval exista atat metal solid, cat si lichid, care ocupa ipotetic forma geometrica a elementului in stare solida. In intervalul de timp t2 – t3 metalul lichid se incalzeste la temperatura q1la temperatura q2 cand se ajunge la temperatura de vaporizare (q2=qvap), dupa care ar urma formarea arcului electric. Intervalul de timp scurs intre momentul aparitiei curentului de scurtcircuit si momentul aparitiei arcului electric se numeste durata de prearc. Caracteristic pentru functionarea la scurtcircuit a sigurantelor fuzibile este procesul de limitare a curentului electric ca durata si amplitudine. Dupa topirea completa a elementului fuzibil si deci dupa aparitia arcului alectric, curentul mai creste putin, deoarece rezistenta arcului este inca mica. Efectul limitativ al sigurantelor fuzibile este cu atat mai pronuntat cu cat valoarea nominala a sigurantei este mai mica si curentul de scurtcircuit mai mare (supratensiunile ce apar in circuit sunt mai mari). In cazul unui curent mic, distrugerea fuzibilului incepe in anumite por­ti­uni, nu prea mari. Astfel in aceste portiuni, datorita topirii si evaporarii me­ta­lu­lui, ia nastere un arc sau mai multe arcuri mici. Aceste arcuri distrug fuzibilul pe lun­gimea totala, necesara stingeri arcului. Dar metalul fuzibilului ramane in zo­na unde se gasea initial fuzibilul. Daca acesta este inconjurat de nisip, metalul to­pit umple spatiul dintre firele de nisip si formeaza un canal semiconductor. Stin­gerea arculului dupa topirea fuzibilului, in cazul curentilor redusi, este in­gre­u­nata datorita acestui fapt.In cazul unui curent mare fuzibilul se topeste, practic, simultan pe toata lun­gimea. Efectul topirii si evaporarii metalului are un caracter de explozie, in ca­re metalul fuzibilului este aruncat cu putere in laturi si se condenseaza pe fi­re­le de nisip. La trecere din stare lichida in stare de vapori, conductanta devine practic nu­la si curentul se intrerupe brusc, aceasta ducand la supratensiuni apreciabile, care de obicei cresc pana la o valoare la care apare strapungerea mediului sigu­ran­tei plin cu metal sub forma de vapori. Dupa strapungerea mediului, se sta­bi­les­te un arc, a carui durata de ardere si caracter al stingerii depind de constructia dis­pozitivului de stingere al arcului cu care este prevazut siguranta. Valoarea supratensiunii care ia nastere in siguranta dupa evaporarea fuzi­bi­lului, depinde de lungimea acestuia. Cu cat lungimea este mai mare cu atat supra­tensiunea care ia nastere este mai inalta, Pentru reducerea supratensiunii care ia nastere in siguranta la scurtcircuit, se incearca reducerea lungimi fuzibilului. De exemplu, in sigurantele tubulare dupa topirea fuzibilului si formarea arcului, unul dintre electrozi este tras din canalul de stingere, astfel supratensiunile sunt practic imposibile.La sigurantele umplute cu nisip unde nu se poate marii distanta dintre elec­trozi, se folosesc fuzibile in trepte. Fuzibilul este construit din sarme de di­fe­ri­te sectiuni. In cazul unui astfel de fuzibil topirea si evaporarea se produc intai in portiunea de sectiunea minima. Dupa ce este strapunsa aceasta sectiune ur­mea­za cea cu sectiune mai mare, arcul se stabileste pe toata lungimea. Este clar ca in cazul strapungerilor in trepte, supratensiunile trebuie sa aiba valori mai mici decat siguranta care nu are fuzibilul in trepte, deoarece lungimile diferitelor sec­tiuni se micsoreaza. Arcul care ia nastere intr-o siguranta dupa topirea si evaporarea fuzibi­lu­lui, trebuie stins intr-un timp cit mai scurt. In functie de conditiile de functionare a sigurantei, de puterea scurtcircuitului si de valoarea tensiunii de serviciu, se fo­lo­sesc diferite metode de stingere a arcului, incepand de la intreruperea simpla in aer si terminand cu dispozitive complicate. Sigurantele fuzibile MT sunt folosite la protectia echipamentelor din aparatele de medie tensiune. Avantajul principal consta in functionarea rapida prin limitarea curentului in cazul defectelor de scurtcircuit. In consecinta, potejeaza celulele si echipamentul impotriva efectelor termo-dinamice ale scurtcircuitului intr-un mod foarte eficient.

Fuzibilii de MT pot fi folositi pentru protectia:

-transformatoarelor de distributie

-motoarelor

-bateriilor de condensatoare

-transformatoarelor de tensiune

-sosirilor/plecarilor in cablu.

Fuzibilii de medie tensiune sunt potriviti pentru instalare in:

-celule de interior, cu izolatie in aer si gaz

-aparataj de exterior

-linii electrice aeriene

-instalatii cu functionare in conditii climatice severe

– celule cu izolatie in ulei

– in interiorul transformatoarelor de distributie in ulei

Fig.2.1 Elemente componente siguranta fuzibila

■Sursa de alimentare (AL) : transforma tensiunea alternativa de 220V in tensiune continuua de 24V

O sursa de alimentare în comutație sau un comutator (en. switching-mode power supply, SMPS sau switcher) este o sursă electronică de alimentare care include un regulator de comutare pentru a converti energia electrică în mod eficient. Ca și alte surse de alimentare, un SMPS transferă curent de la o sursă, cum ar fi rețeaua de alimentare, la o sarcină, cum ar fi un calculator personal, în timp ce convertește caracteristicile tensiunii și ale curentului. Spre deosebire de o sursă de alimentare liniară, sursa în comutație are un tranzistor de trecere care comută în mod continuu între starile disipare-redusă, saturat (en. full-on) și blocat (en. full-off) și se află foarte puțin timp în tranzițiile de disipare crescută, minimizând astfel energia irosită. În mod ideal, o sursă de alimentare în comutație nu disipă nicio putere. Reglarea tensiunii se realizează prin varierea raportului de timp între saturatie și blocare.

Pentru obtinerea curentului continuu necesar alimentarii circuitelor electronice, din curentul alternativ disponibil de la retea se folosesc circuite specializate – redresoare, in asociatie cu circiute auxiliare care asigura caracteristicile impuse

Redresorul propriu-zis este construit cu elemente unidirectionale, lasand deci sa treaca curentul intr-un singur sens, cum sunt diodele cu vid sau diodele semiconductoare. Cel mai simplu circuit de redresare a tensiunii de retea acest tip de redresare se numeste redresare monoalternanta, deoarece redreseaza numai una din alternantele tensiunii alternative de retea. La sosirea urmatoarei semialternante pozitive a tensiunii de retea dioda redresoare se deschide, in momentul in care tensiunea de retea depaseste valoarea tensiunii de pe condensatorul de filtraj, reincarcandu-l pe acesta la tensiunea Uvarf. Peste tensiunea continua redresata, Uo, se suprapune o tensiune alternativa cu frecventa de 50Hz, avand forma unor dinti de ferastrau, numita tensiune reziduala sau brum rezidual. Rezistenta de protectie Rs este introdusa in circuit pentru limitarea curentului de pornire prin dioda redresoare, atunci cand cuplarea aparatului coincide cu maximul tensiunii de retea. In acest moment, tensiunea de pe Cf fiind zero, curentul prin Dr este dat de relatia: ImaxDr = Uvarf/Rp. Acest curent maxim este indicat de producator pentru fiecare tip de dioda redresoare si in cazul diodei 1N4007 este de 30A, valoarea minima pentru rezistenta de protectie fiind de 10 . La aparitia alternantei pozitive, condensatorul Cf este incarcat la tensiunea de varf a tensiunii de retea, de curentul ce trece prin Rp, D1, Cf si D3. Diodele D2 si D4 sunt blocate. Dupa ce tensiunea de retea incepe sa scada, diodele D1 si D3 se blocheaza si condensatorul Cf incepe sa se descarce prin consumator. In momentul in care alternanta negativa a tensiunii de retea depaseste in valoare absoluta tensiunea de pe Cf, se deschid diodele D2 si D4 si curentul va circula prin D2, Cf, D4 si Rp va incarca condensatorul in valoarea de varf a tensiunii de retea. Avantajele redresarii dubla alternanta sunt urmatoarele:

– brumul rezidual are amplitudinea pe jumatate comparativ cu redresarea monoalternanta

– da posibilitate utilizarii unor condensatoare de filtraj de doua ori mai mici, in cazul pastrarii amplitudinii brumului rezidual ca la redresarea monoalternanta

– incarca reteau de tensiune alternativa simetric si nu numai pe alternanta pozitiva

In prezent redresoarele dubla alternanta sunt folosite in toata aparatura moderna.

■Convertorul programabil (CVP1 si CVP2) :

La modul general un controler este, actualmente, o structură electronică destinată

controlului unui proces sau, mai general, unei interacțiuni caracteristice cu mediul exterior, fără să fie necesară intervenția operatorului uman.dintr-un semnal de intrare ,o tensiune proportionala cu presiunea, convertorul va controla un releu atunci cand un prag este depesait cu histerezist programabil afisat pe ecranul de masurare.

Programul convertorului include setarea analogica care poate fi tensiune ,curent sau termocuplu .Caracteristicile de iesire pot fi analog sau releu .Programul este stocat in convertor ,poate fi programat din taste sau cu o unitate Pc Mc Vision .

Ecranul LCD permite vizualizarea 4 bucăți de informații:

– Valoarea măsurii,

– Unitatea de măsură afișat,

– Valoarea de ieșire analog sau numele de imprimare al produsului,

– Starea ieșirilor releelor.

Unitate centrală (CPU) + oscilator intern pentru ceasul de sistem;

memorie locală ROM/PROM/EPROM/EEPROM/FLASH + memorie de tip RAM;

intrări/ieșiri numerice – I/O (de tip port paralel);

port serial de tip asincron și/sau sincron, programabil;

sistem de "timere“: temporizatoare/numărătoare programabile sistem de întreruperi

În afară de memoria locală de tip RAM, de dimensiuni relativ reduse (de la x10 octeŃi

la x1k), implementată ca atare sau existentă sub forma unui set de registre si destinată

memorării datelor (variabilelor), mai există o serie de aspecte specifice, marea majoritate a acestora fiind legată de implementarea fizică a memoriei de program (si eventual a unei

părți a memoriei de date) cu ajutorul unor memorii nevolatile. Clasic, memoria de program era implementată într-o variantă de tip ROM: EPROM pentru dezvoltare si producție pe scară mică/medie sau mask-ROM pentru producția de masă. Principalele concepte noi apărute de a lungul timpului în legătură cu implementarea memoriei de program sau date sunt enumerate în continuare.

a. OTP – majoritatea producătorilor oferă variante de microcontrolere la care

memoria locală de program este de tip OTP (One Time Programmable), practic o memorie

PROM identică intern cu varianta EPROM, dar fără fereastra de cuarț pentru stergere

aceste variante pot fi utilizate ca o alternativă pentru o producție limitată, până

în momentul testării si validării finale a codului, moment în care pot fi comandate variantele ROM propriu-zise, cele mai economice pentru o producție de masă

b. FLASH EPROM – este o soluție mai bună decât EPROM-ul propriu-zis atunci

când este necesar un volum mare de memorie program; mai rapidă si cu un

număr garantat suficient de mare de cicluri de programare ,este

caracterizată si prin modalități mai flexibile de programare; este utilizată numai ca memorie

c. EEPROM – multe microcontrolere au si o memorie de acest tip, de dimensiune

limitată (de la x10 octeŃi la x K octeŃi), destinată memorării unui număr limitat de parametrii

(memorie de date) care eventual trebuie modificaŃi din timp în timp; este o memorie relativ

lentă (la scriere), dar cu un număr de cicluri de stergere/scriere mai mare ca FLASH-ul

d. NO VRAM (RAM nevolatil) – realizat prin alimentarea locală (baterie, acumulator)

a unui masiv RAM CMOS atunci când este necesar un volum mare de memorie de program si date nevolatilă; mult mai rapidă decât toate celelalte tipuri si fără limitări ca număr de cicluri.

e. Programarea "In System" (ISP-In System Programming) – folosirea unor

memorii nevolatile de tip FLASH face posibilă si "programarea" unui astfel de

microcontroler fără a-l scoate din sistemul în care este încorporat (programare on-line, In

System Programming); programarea se face de regulă prin intermediul unei interfețe seriale dedicate de tip ISP (poate avea nume diferite) sau a unei interfețe standard JTAG. Există microcontrolere la care această programare se poate face prin intermediul portului serial asincron sau al interfetei CAN (Controller Area Network). Este posibilă astfel modificarea cu usurință a codului program sau a unor constante de lucru (local sau de la distanță-remote update).

Un lucru foarte important este că la anumite familii interfața prin intermediul

căreia se face programarea poate fi utilizată si la testarea si depanarea aplicației permițând realizarea simplă, cu un preț de cost minim, a unor mijloace de testare si

depanare(emulatoare). De exemplu, în acest caz interfața JTAG este specificată ca fiind

JTAG/ICE (In Circuit Emulation) pentru a arăta că poate fi folosită si pentru emularea în

circuit.

f. Bootloader – multe din microcontrolerele recente la care memoria de program este

de tip FLASH au si facilitatea (au de fapt instrucțiuni dedicate acestui scop) de a putea si

scrie în această memorie de program fără a utiliza un circuit de programare extern. Astfel în microcontroler poate exista permanent (rezident) un cod de mici dimensiuni (denumit si bootloader) care pur si simplu va încărca prin intermediul portului serial (este doar un

exemplu) codul utilizator sau constantele pe care acesta vrea eventual să le actualizeze.

Bootloader-ul este si cel care lansează în execuție programul utilizator după încărcarea

acestuia.

g. Protejarea codului – protejarea codului program dintr-o memorie locală nevolatilă

împotriva accesului neautorizat (la citire -deoarece pirateria soft există si aici) este oferită ca o opțiune (ea mai trebuie si folosită!) la variantele FLASH, EPROM sau OTP. Codul poate protejat atât la citire cat si la scriere (practic circuitul trebuie sters, înainte de a se mai putea scrie ceva în el). Este eliminată astfel posibilitatea de a se realiza, în acest caz, de patch-uri ale codului original. La variantele mask-ROM propriu-zis

protecția este de cele mai multe ori implicită.

h. Memoria externă de program sau date

Marea majoritate a familiilor de microcontrolere permit si utilizarea de memorie

externă de program (tipic ROM) sau date (tipic RAM). Aceasta presupune existenta si

utilizarea unor magistrale externe de adrese si date. Conexiunile externe necesare pentru

acestea sunt disponibile ca funcții alternative ale pinilor. Din păcate, in această situație

numărul de conexiuni exterioare disponibile pentru interfața cu exteriorul se reduce dramatic, reducând mult din versatilitatea microcontrolerului.

Fig.2.2 Intrari convertor programabil

Fig.2.3 Iesiri convertor programabil

■ Releu de temporizare (RTP): Aceste relee determina un semnal in circuitul de iesire dupa un anumit interval de timp din momentul aplicarii sau intreruperii tensiunii din circuitul lor de intrare. Releele de timp sunt echipamente care realizează o comandă în circuitul de ieșire după un anumit interval de timp reglabil, înregistrat din momentul modificării semnalului de intrare. Releele de timp pot fi realizate cu temporizare la acționare sau la revenire, după cum modificarea semnalului de intrare constă în aplicarea unei tensiuni în circuitele de intrare, respectiv în întreruperea acesteia.

În momentul expirării temporizării reglate tR, contactele de ieșire ale releelor cu temporizare la acționare părăsesc starea normală, iar cele corespunzătoare releelor cu temporizare la revenire, revin în această stare (starea normală a contactelor corespunde circuitelor de intrare neexcitate).În condițiile menționate, contactele de ieșire ale releelor de timp pot fi normal deschise și/sau normal închise, cu temporizare la deschidere și/sau la închidere. Construite pentru controlul proceselor ciclice repetitive, pentru temporizarea conectării/deconectării în unitățile de comandă ale reclamelor luminoase, etc. Carcasă din material plastic. Luminile LED din panoul frontal informează despre starea actuală a aparatului. Tipul TIR-FR1 conține un contact alternant independent de potențial. După conectarea tensiunii de alimentare releul aparatului rămâne în stare neexcitată, și rămâne ca atare până la trecerea perioadei t1, reglată cu ajutorul butonului turnant din panoul frontal. După expirarea perioadei t1, releul se excită, și rămâne excitat timp de 0,5 s. După 0,5 s, starea de excitație se termină, și releul revine în stare fundamentală. Tipul TIR-FR2 este adaptat comenzii a două procese ciclice repetitive independente, pentru temporizarea conectării / deconectării ciclurilor. Aparatul conține două contacte alternante independente de potențial. După conectarea tensiunii de alimentare, bobina releului se excită, și contactul de ieșire își schimbă starea. Această stare rămâne activă în cursul perioadei ton, după care releul revine în stare neexcitată, contactele revin în starea lor fundamentală, și releul rămâne inactiv pentru perioada toff. După trecerea acestei perioade are loc o nouă excitare. Funcționarea ciclică descrisă mai sus continuă până la deconectarea tensiunii de alimentare.

■ Captorul de presiune (CP1 si CP2) : Traductorul de presiune este compus din doua parti principale: un material elastic, care se deformeaza la contactul cu un fluid aflat sub presiune si o parte electrica, care poate detecta deformarea partii elastice si o poate transforma intr-un semnat electric. Traductorul este un dispozitiv care convertește o mărime de o anumită natură fizică în altă mărime de o altă natură fizică.

Mărimile fizice investigate (parametri de proces) se împart în șase clase:

– electrice

– mecanice

– termice

– optice

– magnetice

– chimice.

O reprezentare generală a traductorului este ilustrată în figura de mai jos:

Fig.2.4 Model traductor

În practică, traductoarele au ca semnal de ieșire un semnal electric; există cel puțin patru

argumente în favoarea acestui tip de ieșire:

1) Există cel puțin o metodă de măsurare a mărimilor neelectrice care să conducă la o

variație a unui parametru de natură electrică.

2) Se pot utiliza dispozitive și circuite electronice performante care au impedanțe de intrare foarte mari, au amplificare mare, impedanță de ieșire mică pentru ca efectul de

retroacțiune să fie neglijabil.

3) Semnalele electrice pot fi mai ușor prelucrate, memorate și transmise la distanță.

4) Automatizările electrice / electronice operează numai cu semnale electrice; trebuie să

existe deci o compatibilitate directă între traductoare și instalația de automatizare.

Concluzii:

Traductorul reprezintă un element tipic al unei instalații de automatizare care oferă

informații despre parametrii procesului investigat. Traductorul are un caracter dual: poate fi asimilat unui instrument de măsură, sau

este un simplu element component al instalației de automatizare. Informația oferită de traductor este ușor interpretată și prelucrată de dispozitivele

de automatizare. Ieșirea unui traductor este un semnal electric, dar cu limite de variație calibrate

(unificate) pentru o interpretare uniformă (indiferent de plaja de variație a intrării),

ieșirea modificându-se între aceleași limite. Traductoarele de presiune reprezintă una dintre categoriile de traductoare care cunosc o largă răspândire în automatizările industriale, presiunea constituind un parametru de bază pentru numeroase procese tehnologice.În multe ramuri industriale, ca de exemplu industria petrolului, chimiei, termoenergetică etc., reglarea presiunii este chiar determinantă pentru asigurarea desfășurării corecte a întregului proces tehnologic. Presiunea reprezintă o mărime esențială pentru descrierea stării unui fluid.

Fluidele se caracterizează prin faptul că pot să curgă cu ușurință (straturile acestora alunecă ușor unele față de celelalte). Din categoria acestora fac parte lichidele și gazele. Delimitarea lichidelor de gaze se poate face prin aceea că primele au o suprafață liberă care la echilibru este plană și orizontală, pe când gazele nu au această suprafață ele ocupând tot volumul incintei în care sunt introduse. O a doua deosebire este aceea că lichidele sunt practic incompresibile, pe când gazele sunt compresibile.

Legile generale ale fluidelor se studiază pentru fluidele perfecte; un lichid perfect este acela la care straturile se pot deplasa unul față de celălalt fără frecare (nu există vâscozitate) și al cărui volum nu poate fi modificat prin comprimare, iar un gaz perfect este un gaz la care, pentru o anumită cantitate, produsul dintre presiunea și volumul acestuia este constant (respectă legea Boyle-Mariotte). In realitate nu există fluide perfecte, ci fluide reale, care respectă într-o măsură mai mare sau mai mică proprietățile fluidelor perfecte. Metodele de măsurare a presiunii sunt adaptate fluidelor reale.

Definiția presiunii Considerând fluidele ca medii continue, într-o masă oarecare de fluid fiecare element de volum suportă acțiunea unor forțe din partea restului de fluid, care în cazul fluidului perfect sunt perpendiculare (normale) pe fiecare suprafață a volumului unitar considerat.

O forță F, uniform repartizată pe o suprafață S, exercită pe această suprafață o presiune p a cărei valoare este dată de:

p = F/S

Pe baza relației (10.1) se poate deduce ușor că în general măsurările de presiune sunt legate de fapt de măsurările de forță, ceea ce face ca o serie întreagă de metode de măsurare a presiunilor (ca de exemplu, cele bazate pe efecte piezoelectrice ,magnetostrictive, utilizând elemente elastice, mărci tensometrice etc.) să poată fi aplicate și în domeniul măsurării forțelor, și invers.Presiunea atmosferică, absolută, diferențială. Presiunea exercitată de învelișul gazos care înconjoară globul pământesc se numește presiune atmosferică (barometrică). Întrucât presiunea atmosferică variază în raport cu altitudinea, s-a ajuns la necesitatea de a stabili o presiune atmosferică de referință față de care să se considere starea fizică a unui corp. Această presiune stabilită convențional se numește presiune normală. S-a definit astfel presiunea normală tehnică, ca fiind presiunea exercitată de o coloană de mercur de înălțime 735,56 mm.

În practica măsurării presiunii se pot întâlni de obicei trei situații:

a) – măsurarea presiunii în raport cu vidul absolut (considerat de presiune zero)- situație în care rezultă presiunea absolută;

b) – măsurarea diferențelor de presiune față de cea atmosferică. Această diferență poartă numele de presiune relativă sau efectivă (presiunile măsurate cu manometre sunt în general presiuni efective). După cum această diferență este pozitivă sau negativă, mai poartă numele de suprapresiune sau depresiune. Relația dintre presiunea efectivă și presiunea absolută este:

pa = pe + 1,01325 –  [bar]

în care: pa este presiunea absolută; pe – presiunea efectivă;  – factor de corecție reprezentând diferența dintre presiunea atmosferică normală și presiunea atmosferică reală în momentul măsurării.

c) măsurarea diferenței de presiune față de o valoare de referință convențională (care poate fi aleasă de utilizator în funcție de cerințele procesului tehnologic).

În acest caz rezultatul măsurării poartă denumirea de presiune diferențială.

Presiune statică și dinamică. Acesti termeni se utilizează în cazul fluidelor în mișcare. Considerând o suprafață plană care separă două mase de fluid în mișcare, presiunea care se exercită pe cele două mase de fluid în planul lor de separație este presiunea statică. Dacă în același curent de fluid se pune un obstacol, în punctul de oprire viteza fluidului se anulează și întreaga energie cinetică specifică a lichidului apare sub formă de presiune. Presiunea din punctul de oprire se numește presiune totală. Diferența dintre presiunea totală și cea statică poartă numele de presiune dinamică.

Unități de măsură a presiunii.

Unitatea de măsură pentru presiuni din cadrul sistemului internațional (SI) este newtonul pe metru pătrat (N/m2), care mai poartă numele și de pascal (Pa).

Pe lângă această unitate, în tehnică este larg răspândită o unitate tolerată, și anume kilogramul-forță/metru pătrat, kgf/m2, sau un multiplu al acestuia, kgf/cm2, numit și atmosferă tehnică (at), deoarece permite o reprezentare comodă și simplă a valorilor presiunilor mari.

Una din primele unități de măsură a presiunii a fost atmosfera fizică (atm), stabilită în raport cu presiunea atmosferică și fiind definită inițial ca presiunea pe care o exercită coloana de mercur cu înălțimea de 760 mm, cu densitatea 13,595 g/cm3 la 0oC și accelerația gravitațională de 980,665 cm/s2. Valoarea acestei unități s-a păstrat, fiind definită astăzi

1 atm = 101325 N/m2

Utilizarea dispozitivelor cu lichid pentru măsurarea presiunii a determinat adoptarea unor noi unități de măsură: milimetru coloană apă (mm H2O), milimetru coloană mercur (mmHg), denumit și torr.În practica curentă există mai multe tipuri de traductoare pentru măsurat presiunea. Perfecționarea continuă a acestora, precum și apariția altor tipuri sunt justificate de considerente ca: necesitatea măsurării presiunii cu precizie ridicată, reducerea costului, măsurarea simultană a mai multor presiuni și centralizarea datelor, măsurări în condiții speciale (temperaturi mari, presiuni dinamice, pulsatorii cu frecvență ridicată, vibrații etc.).Ca în orice operație de măsurare, și în acest caz este necesară alegerea unor elemente sensibile adecvate.De regulă aceste elemente sensibile convertesc presiunea fie într-o mărime intermediară de natura unei deplasări sau deformații mecanice, fie direct într-o mărime electrică (tensiune, sarcină electrică etc.). În primul caz, măsurarea presiunii presupune o serie de conversii p  deformare mecanică  parametru electric, și ca atare, pe de o parte, este necesară o metodă de proiectare și alegere riguroasă pentru asigurarea sensibilităților și preciziilor necesare, iar pe de altă parte, structuri specializate de adaptoare

■Electrovanele (EV1 si EV2): Principiul de functionare cuprinde aplicarea curentului electric asupra unei bobine, ceea ce creeaza un camp magnetic. Acesta este transformat in energie mecanica, care deschide sau inchide ventilul mecanic.

Electrovalvele se pot utiliza in sisteme de automatizare pentru controlul circulatiei apei calde si reci, vaporilor saturati, petrolului si produselor petroliere, aer sau alte tipuri de gaze. Produsul este un ventil tot sau nimic cu doua cai si doua pozitii. Varianta normal inchis nu permite circulatia fluidului daca nu avem comanda electrica pe bobina. La primirea comenzii electrice ventilul se deschide și permite trecerea intregului debit de fluid. Varianta normal deschisa permite circulatia fluidului in absenta comenzii electrice. La aparitia comenzii electrice pe bobina ventilul se inchide si nu mai permite trecerea

fluidului de lucru.

Principiul de funcționare

Produsul este un ventil cu actiune fortata cu membrana si necesita o diferenta de presiune intre intrare si iesire de minim 0,2 bar pentru a putea functiona. Bobina este în electrotehnică un dispozitiv electric pasiv, care are două terminale (capete) și este folosit în circuitele electrice pentru a înmagazina energie în câmp magnetic sau pentru detecția câmpurilor magnetice. Parametrul specific al unei bobine este inductanța sa. Bobina se realizează prin înfășurarea unui conductor (în general cupru) pe un miez. Acest miez poate fi feromagnetic, în acest caz bobina având inductanță mare, sau poate fi neferomagnetic, sau chiar să lipsească (miezul fiind aer), în acest caz bobina având inductanță scăzută. În curent alternativ o bobină prezintă o reactanță inductivă, dependentă de frecvența curentului alternativBobina este un acumulator de energie magnetică.

Fig.2.5 Schema bloc

2.1Sistemul de răcire cu lichid al motorului

Cuplul generat de un motor termic este rezultatul transformării, prin ardere, a energie chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent semnificat al căldurii este absorbită de piesele mecanice ale motorului. Din acest motiv, pentru ca temperatura maximă a organelor motorului să fie ținută sub o valoare critică (aprox. 95 °C), este necesară răcirea forțată a acestora.Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.
Sistemul de răcire al motorului trebuie să asigure atingerea într-un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcționare, precum și menținerea acestei valori în timpul funcționării motorului.

Motoarele termice moderne utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

◦răcire uniformă a motorului

◦încălzirea accelerată a motorului la pornire

◦puteri litrice superioare (5 – 10 %)

◦solicitări termice mai reduse ale pieselor

Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore: transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii în atmosferă.

Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric.

Componentele sistemului de răcire cu lichid a motorului

1.radiator răcire motor

2.pompă de apă

3.ventilator

4.termostat

5.radiator încălzire habitaclu

6.supapă

7.motor termic

8.flux de aer

Fig. 2. 6 Componentele sistemului de răcire cu lichid a motorului []

La pornirea motorului pompa de apă (2) pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor (7) și radiatorul de încălzire a habitaclului (5). După ce motorul a atins temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul (4) se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul (1) unde se disipă căldura. Fluxul de aer (8) ce trece prin radiator poate fi natural, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric (3). Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbului de căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul pompei de apă. Volumul de lichid din vasul de expansiune trebuie să fie între limitele specificate de constructor. Dacă nivelul de lichid este insuficient, în circuit poate pătrunde aerul, eficiența răcirii motorului fiind afectată. De asemenea, dacă nivelul de lichid este peste limita maximă (la temperatura ambiantă, 25 °C), când temperatura lichidului ajunge la o valoare ridicată, volumul poate crește peste limita admisă ceea ce conduce la creșterea peste limită a presiunii și chiar la scăpări de lichid de răcire. Lichidul de răcire este un amestec de apă distilată și lichid antigel. Lichidul de răcire este agentul de transport al căldurii generate de motor. Antigelul are rol multiplu în ceea ce privește sistemul de răcire al motorului:

previne înghețarea lichidului de răcire la temperaturi scăzute (min. -35 °C)

◦asigură lubrifierea pompei de apă

◦are caracter antispumant și previne depunerile pe suprafețele în contact cu lichidul de răcire

◦conferă protecție anticorozivă față de metale și este neutru față de componentele din plastic sau cauciuc. Starea lichidului de răcire este deosebit de importantă pentru buna funcționare a sistemului. Nivelul lichidului de răcire trebuie verificat periodic pentru a evita funcționarea motorului mai ales cu nivel insuficient. După perioade lungi de utilizare lichidul de răcire se degradează și-și pierde proprietățile. Din acest motiv se recomandă înlocuirea regulată a lichidului de răcire.

2.2 Descriere echipament

Echipamentul folosit la contorizarea scăpărilor de presiune apă este Degazorul.Un Degazor este un echipament capabil să contorizeze ciclurile și să acumuleze pierderile de presiune generate de motorul termic. Echipamentul pentru contorizarea scăpărilor de presiune apă se montează pe cirucitul de răcire cu lichid al motorului termic , mai precis pe vasul de expansiune se montează o cuplă special adaptată cu un furtun rezistent la presiune și temperatura ridicată ,care este introdus in cupla circuitul de aer al echipamentului. Când presiunea din vasul de expansiune al motorului termic depășește pragul de deschidere de 1400mbar captorul (CP1) sesizeaza presiunea electrovalva (EV1) se deschide ,gazele trec in vasul din otel inoxidabil pana electrovalva (EV1) inchide (histerezis 20 mbar).Când presiunea din Rezervor depășește 800 de mbar captorul (CP2) sesizeaza presiunea ,electrovalva (EV2) se deschide pentru a goli vasul si pentru a purja. Fiecare golire este contorizata de contorul cicluri (C1) pentru depistarea unor eventuale pierderi .

Cunoscând volumul vasului din oțel inoxidabil , presiunea și temperatura predominantă la început, se poate determina volumul care a scăpat din vasul de expansiune prin lege gaz ideal.Exista posibilitatea de asezare a echipamentelor in cutia de control pe o masa de langa motor sau așezarea pe suportul motor .Cupla se monteaza pe capacul vasului de expansiune prin adaptorul conectat la debitmetrul cisterna

.

Fig .2 .7 Cuplă vas expansiune

Se conectează cele două ieșiri BNC de centru cu două intrări analogice pe bancul motor

BNC1-Distribuie informatii referitor la presiunea din borcan trebuie să fie înregistrate,

acestea vor fi utilizate pentru a calcula debitul gazat.

BNC2- Distribuie informatii referitoare la sesizarea de presiune a captorului CP1 care este

egală cu presiunea apei deja măsurată pe bancul motor.

Acest senzor este utilizat pentru controlul electrovalvei EV1, nu este necesar să se înregistreze.

Fig .2.8 Echipament contorizare scapari presiune apă

Calcularea debitului degazat .

Fig .2.7 Calcularea debitului de degazare

Calculați debitul.

Notă: face o măsurare de cel puțin 10 de ore de ciclu de rotație. Utilizare fișier Excel "STE-O001 – Calculul ratei de consum și degazare de antigel.xls "(disponibil în ETS baza de date), pentru a determina în mod automat fluxul.".În cazul în care există mai multe canale termocuplu disponibile, temperatura celula poate înlocui temperatura rezervorului pentru a calcula rata de curgere, cei doi sunt foarte aproape și factorul de temperatură mică influență asupra rezultatului.

2.3 Scheme electrice si schema de principiu

Fig.2.9 Schemă de principiu

Configurarea canalelor de achiziție.

Panta senzorului de presiune este de 250 mbar / Volt

Verificarea sistemului de scurgeri se verifica folosind o pompă de aer manual și se vizioneaza pe ecranul convertorului de presiune, presiunea generată de captori. – Pompa nu trebuie sa depaseasca o presiune mai mică de 100 mbar în raport cu pragul setat in convertorul programabil (CVP 1). Presiunea trebuie să fie stabiltă pe captorii (CP1) și( CP2) pentru deschiderea electrovalvei (EV 1).

Eliberati presiunea si resetati contorul inainte de a începe o măsurare. Porniți motorul pe ciclu de încercare. Debitmetrul funcționează independent și degazat automat când presiunea din flacon crește peste un prag prestabilit.

Verificați funcționarea supape:

În ceea ce privește testul de scurgere, pompa de aer manuală este utilizată :

1. Pompa până la izbucnirea EV1 se face la 1400 mbar (setare nominal).

2. Ea continuă să pompeze până la izbucnirea EV2 care este de 800 mbar 

Anduranta.

În cazul în care pragul nominal nu se atinge, se ajunge la o creștere continuă, în ciuda presiuneai apei, iar noi nu putem crește mai mult decât nivelul apei ,trebuie să fie redus deschidere prag electrovana (EV1) pentru inmagazinarea in rezervorul echipamentului .În cazul în care raportul volumul de aer pe volum de apă este corect (10%), creșterea pragului de deschidere electrovana (EV1)creste. Vezi "Întreținerea primul nivel " cum se schimba un prag prestabilit in programarea convertorului programabil setat de utilizator in functie de un set point sau un mod de functionare intern al releelor convertorului.

2. 3 Scheme electrice

Fig.2.10 Partea de alimentare

Fig.2.11 Releu temporizare,convertor programabil,contor cicluri

Fig.2.12 Electrovane si captori de presiune

Fig.2.13 Riglete

Capitolul III

3.Realizarea sistemului de contorizarea pierderilor de presiune.

Programarea convertorului

Seria uC oferă o gamă largă de interfețe de măsurare complet programabile prin μconsole sau PC prin software de configurare.

Această serie de uC acceptă 2 tipuri de μconsoles:

– Fosta generație cu 4 cifre alfa-numeric care emit verde

– Noua generație cu LCD grafic cu iluminare din spate

Display LCD permite vizualizarea de 4 informații :

– Valoarea măsurii (5 mm în înălțime)

– Unitatea de măsură afișate *

– Valoarea numelui de ieșire sau produs analog *

– Statutul de la ieșirile releelor și comunicarea RS485 * * (3,5 mm)

Acest μconsole cu display LCD poate afișa, de asemenea, această informație vertical sau orizontal, în funcție de direcția de montare a convertorului.

Are ca standard:

– O frecvență de măsurare de intrare cu posibil fără componente de conectare pentru senzori externi NPN tip, PNP, logica, Namur, contacte, alternativ în sus 500V.

– O intrare digitală non-izolate cu măsurare de intrare, afișare, funcții de blocare, resetare min. și max.Aceasta μconsole are panoul frontal pentru vizualizarea gradului de un display electroluminescent alfa numeric 4 cifre, sau ocazional pentru a modifica programarea prin intermediul unei tastaturi cu 4 taste. Se descarcă de asemenea, un program de foaie, informații cu alte produse din gama. Meniuri de programare și funcțiile accesibile din consola sunt detaliate în paginile următoare. Seria uC acceptă tip 2 μconsoles:

– Fostul generație cu 4 cifre alfa-numeric care emit verde

– Noua generație cu LCD grafic cu iluminare din spate

Display LCD permite vizualizarea de informații 4:

– valoarea măsurii (5 mm în înălțime)

– Unitatea de măsură afișate *

– Valoarea numelui de ieșire sau un produs analog

– Statutul de la ieșirile releelor ​​și comunicarea RS485 * * (3,5 mm)

Acest μconsole cu display LCD poate afișa, de asemenea, aceste informații atât de verticală sau orizontală, în funcție de direcția de montare a convertorului