PROIECTPENTRU OBŢINEREA

CERTIFICATULUI DE CALIFICARE PROFESIONALĂ DE NIVEL 3

Calificarea: Tehnician în automatizăriClasa: a XII-a

Candidat: Îndrumător de proiect:

2013

1

COMPRESOARE UTILIZATE

ÎN SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ

2

Cuprins

Argument pag.4

Capitolul - 1 - Caracterizare generală S.R.A pag.5

1.1.Clasificarea S.R.A pag.5

1.2. Schema bloc a unui sistem de reglarea automată pag.6

Capitolul - 2 - SRA cu echipamente de execuție pneumatice pag.8

Capitolul - 3 - Funcționarea unui compresor pag.11

Capitolul - 4 - Norme de tehnica securității muncii pag.14

Bibliografie pag.16

3

Argument

Descoperirea şi studierea legilor şi teoremelor electromagnetismului în urmă cu un secol şi jumătate au deschis o eră noua a civilizaţiei. Mecanizarea proceselor de producţie a constituit o etapă esenţială în dezvoltarea tehnică aproceselor respective şi a condus la uriaşe creşteri ale productivităţii muncii. Datorită mecanizării s-a redus considerabil efortul fizic depus de om în cazul proceselor de producţie, întrucât maşinile motoare asigură transformarea diferitelor forme de energie din natură în alte forme de energie direct utilizabile pentru acţionarea maşinilor, uneltelor care execută operaţiile de prelucrare a materialelor prime şi a semifabricatelor. După etapa mecanizării, omul îndeplineşte în principal funcţia de conducere a proceselor tehnologice de producţie. Operaţiile de conducere necesită un efort fizic neglijabil, în schimb necesită un efort intelectual important. Pe de altă parte unele procese tehnice se desfăşoară rapid, încât viteza de reacţie a unui operator uman este insuficientă pentru a transmite o comandă necesară în timp util. Se constată astfel că la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producţie devine necesar ca o parte din funcţiile de conducere să fie transferate unor echipamente şi aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente şi aparate de automatizare. Omul rămâne însă cu supravegherea generală a funcţionării instalaţiilor automatizate şi cu adoptarea deciziilor şi soluţiilor de perfecţionare şi optimizare. Prin automatizarea proceselor de producţie se urmăreşte asigurarea tuturor condiţiilor de desfăşurare a acestora fără intervenţia operatorului uman. Această etapă presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile să asigure evoluţia proceselor într-un sens prestabilit, asigurându-seproducţia de bunuri materiale la parametri doriţi.Etapa automatizării presupune existenţa proceselor de producţie astfel concepute încât să permită implementarea mijloacelor de automatizare, capabile să intervină într-un sens dorit asupra proceselor asigurând condiţiile de evoluţie a acestora în deplină concordanţă cu cerinţele optime. Lucrarea de faţă realizată la sfârşitul perioadei de perfecţionare profesională în cadrul liceului, consider că se încadrează în contextul celor exprimate mai sus. Doresc să fac dovada cunoştinţelor dobândite în cadrul disciplinelor tehnice de specialitate. Lucrarea cuprinde capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei am studiat materialul biografic indicat precum şi alte lucrări ştiinţifice cum ar fi: cărţi şi reviste de specialitate, STAS-ul. În acest fel am corelat cunoştinţele teoretice şi practice dobândite

4

în timpul şcolii cu cele întâlnite în documentaţia tehnică de specialitate parcursă în perioada de elaborare a lucrării de atestat.

Cap.1. Caracterizare generală S.R.A

1.1. Clasificarea S.R.A.

Clasificarea SRA se face în raport cu unele criterii:

a) În raport cu principiul de funcționare:- SA convenționale sisteme de urmărire, pentru care i prezintă o comportare întâmplătoare (deci necunoscută în raport cu timpul).- SA specializate, care asigură, pe lângă condiția a = 0 sau alte condiții mai severe de încadrare a funcționării, în anumiți indicatori de performanță impuși. În categorie se grupează SA adaptive, optimale sau extremale.

b) În raport cu variația în timp a lui i(t), sistemele de reglare automată se împart în:- SRA de stabilizare, dacă i(t) = constant, ca de exemplu în cazul menținerii constante a nivelului de lichid dintr-un rezervor, a turației unui motor electric a tensiunii la bornele unui generator.- SRA cu program variabil, dacă i(t) variază după o lege prestabilită, ca de exemplu temperatura într-un cuptor electric, puterea activă a unui grup electrogen.- SRA de urmărire, dacă i(t) prezintă o evoluție în timp necunoscută aprioric, care asigură anularea, sau tinnd să anuleze abaterea de reglaj a =i-r (unde i se consideră semnalul de intrare și r se consideră semanlul de reacție). În această categorie se includ și sistemele de reglare automată, pentru care i prezintă o comportare predeterminată ( deci cunoscuta în raport cu timpul); exemplu urmărirea unei ținte mobile, sau urmărirea unei concentrații chimice, funcție de o perturbație întâmplătoare.

c) În raport cu mărimea inerțiilor instalației tehnologice : - SA pentru procese lente, având constantele de timp sub 10 s, ca de exemplu instalațiile chimice, termoenergetice.- SA pentru procese rapide, având constantele de timp sub 10 s, ca de exemplu acționările electrice, reglarea tensiunii generatoarelor electrice.

d) În raport cu numărul semnalelor de intrare și de ieșire se deosebesc:

5

- SA monovariabile, având un singur semnal de intrare și de ieșire;- SA multivariabile, având mai multe semnale de intrare și de ieșire.

e) În raport cu numărul circuitelor de reacție (de obicei negativă):- SA cu un singur circuit de reacție;- SA cu mai multe circuite de reacție, care pot fi încrucișate sau neâncrucișate.

f) În raport cu comportarea liniară sau neliniară a elementelor componente:- SA liniare, având toate elementele componente liniare. Un element liniar respectă principiul superpoziției efectelor, iar dependența semnalului de ieșire față de intrare se definește prin ecuații diferențiale liniare cu coeficienți constanți. Dacă acești coeficenți depind și de timp, elementul se consideră tot liniar, dar variant în timp;- SA neliniare, conțin cel puțin un element neliniar. Un element neliniar nu respectă principiul superpoziției efectelor.

g) În raport cu forma de variaţie în timp a semnalelor, din componenta sistemului, deosebim:- SA cu semnale continue;- SA cu semnale discontinue, de obicei sub forma unor impulsuri, modulate în amplitudine, durată, frecvență, poziție.- SA cu semnale sinusoidale, modulate în amplitudine, frecvență, fază.

1.2. Schema bloc a unui sistem de reglarea automată

Prin Sistem de Reglare Automată (SRA) se înţelege un sistem realizat astfel încât între mărimea de ieşire şi mărimea de intrare se realizează automat, fără intervenţia omului, o relaţie funcţională care reflectă legea de conducere a unui proces.

Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă), rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε.

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare, respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege, numită lege de reglare, rezultatul fiind mărimea Xc aplicată ca mărime de comandă elementului de execuţie.

6

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni în funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de RA.

Instalaţia tehnologică (IT) este în cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de RA a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris.

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă are rolul de a transforma mărimea de ieşire a IT de regulă într-un semnal electric aplicat EC.

Fig. 1 Modelul structural al unui sistem de reglare automată (SRA)

Elementele componente ale schemei unui SRA:

E.C. – element de comparaţie;R.A. – regulator automat;E.E. – element de execuţie;I.T. – instalaţie tehnologică;Tr - traductor

Mărimi care intervin în schema de elemente a unui SRA:

U – mărime de intrare a sistemului;ε – semnalul de eroare;Yr – mărime de reacţie;Xc – mărimea de ieşire a regulatorului automat;Xm– mărime de intrare a instalaţiei tehnologice;Y – mărime de ieşire a sistemului (a instalaţiei tehnologice);P – perturbări.

7

Cap.2. SRA cu echipamente de execuție pneumatice

Grupul de pregătire a aerului Aerul care ne înconjoară are o presiune care variază în funcție de înălțimea unde

ne aflăm, în raport cu nivelul mării.pabs = patm + prel

unde: pabs - presiunea absolutăpatm - presiunea atmosfericăprel - presiunea relativă.

Unități de măsurăPresiunea constituie prima mărime fundamentală a pneumaticii. Ea se exprimă în

practica industrială curentă în bar și este rezultatul unei forțe, exprimată în daN, aplicată pe o suprafață, exprimată în cm2.

1 bar = = 105 [Pa]

Definirea aerului comprimatÎn cazul pneumaticii, fluidul de lucru utilizat este aerul comprimat. Acesta este în

mod natural luat din atmosfera şi redus în volum prin comprimare. Aerul comprimat este definit un fluid perfect elastic şi anume:

moleculele sale nu opun rezistență la deplasarea unora în raport cu altele, fenomen numit fluiditate;

menținut într-un recipient închis, el exercită asupra toturor elementelor pereților care limitează acest recipient o anumită presiune, fenomen numit elasticitate;

compresibilitatea este proprietatea aerului de a se comprima.

Sistemul de producere a aeruluiPărțile componente și funcțiile lor de bază sunt:Compresorul - aerul aspirat la presiunea atmosferica este comprimat și furniză o

8

presiune mai mare sistemului pneumatic. El transformă energia mecanică în energie pneumatică.

Motorul electric - furnizează puterea mecanică compresorului și transformă energia electrică în energie mecanică.

Întrerupătorul de presiune - controlează motorul electric și de asemenea presiunea în rezervor. El este folosit la o presiune maximă la care motorul va fi oprit și la o presiune minimă la care se face distribuirea.

Rezervorul înmagazinează aerul comprimat. Volumul său este stabilit în funcție de capacitatea compresorului. Cu cât volumul este mai mare, cu atât intervalul de timp după care pornește compresorul este mai mare.

Supapa de sens unic - permite trecerea aerului comprimat de la compresor la rezervor și împiedică întoarcerea aerului când compresorul este închis.

Supapa de siguranță - evacuează aerul comprimat dacă presiunea din rezervor crește peste presiunea prevăzută.

Uscătorul – răcește aerul comprimat cu câteva grade deasupra punctului de congelare și condensează cea mai mare parte a umidității aerului. Astfel se va evita prezența apei de condens în sistemul din aval.

Filtrul de linie – poziționat pe linia principală, trebuie să aibă o cădere de presiune minimă și capacitate de a mișca din loc ceața de ulei. Acesta ajută la menținerea la limita permisă a prafului, apei de condens și a uleiului de ungere.

Răcirea aerului comprimatAerul comprimat trebuie să aibă o temperatură cât mai constantă şi cât mai

apropiată de cea a mediului în care se află instalaţia.Se dorește ca temperatura aerului să fie în jur de minim 10°C iarna şi maxim

30°C vara, dar să nu depăşească 50°C.Răcirea aerului se poate face chiar din faza de comprimare, acest lucru protejând

şi compresorul.În multe cazuri răcirea aerului comprimat se completează cu agregate de răcire

după ce acesta a ieşit din compresor.

Uscarea aerului comprimatAerul din atmosferă conţine o anumită cantitate de apă, sub formă de vapori ce se

regăseşte în aerul comprimat. Prezenţa apei afectează funcţionarea instalaţiilor și din acest motiv sunt necesare măsuri de eliminare, prin uscarea aerului.

Modalitatea de eliminare a apei din instalaţia pneumatică este uscarea aerului și se realizează prin menţinerea unei temperaturi cât mai constante, precum şi cu măsuri de colectare, evacuare a apei condensată în circuite. Cele mai cunoscute metode de uscare sunt:

9

- prin răcire;- prin adsorbţie;- prin absorbţie;- prin supracomprimare.

Filtrarea aeruluiFiltrarea presupune separarea, colectarea şi îndepărtarea particulelor ce

contaminează aerul comprimat şi într-o măsură, a apei purtată de curentul de aer. Ideal este ca această filtrare să fie cât mai completă, însă din punct de vedere energetic şi al costurilor de întreţinere nu este judicios. Fineţea de filtrare trebuie să aibă valoarea cerută de instalaţia pneumatică alimentată. În afară de fineţea de filtrare, doi dintre cei mai importanţi parametrii ai filtrelor sunt:

căderea de presiune produsă între racordurile filtrului; rezistenţa mecanică a elementului (cartuşului) filtrant.Filtrul trebuie plasat cât mai aproape de componentele principale şi în poziţie

verticală, cu respectarea strictă a sensului de montare indicat pe carcasă. Cartuşele filtrante se execută din materiale textile (bumbac, fetru, vată minerală etc.), din materiale plastice sau din pulberi metalice sinterizate.

UngereaAceastă operație permite efectuarea ungerii unor piese mobile ale componentelor

pneumatice pentru a le asigura o mai mare longevitate, iar aparatul care realizează această funcție de ungere este ungătorul.

Necesitatea unui compresorAutomatizarea prin utilizarea aerului comprimat, el neexistând în mod normal

sub presiune, determină necesitatea ca într-un circuit să existe un aparat capabil să furnizeze aer comprimat.

10

Cap.3 Funcționarea unui compresor

Necesitatea unui compresorAutomatizarea prin utilizarea aerului comprimat, el neexistând în mod normal

sub presiune, determină necesitatea ca într-un circuit să existe un aparat capabil să furnizeze aer comprimat.

Ca și alte gaze, aerul nu are o formă determinată. Acesta își modifică forma în funcție de mediul unde se află. Aerul se lasă comprimat (compresiune) și are tendința de a se dilata (expansiune).

Compresoarele sunt utilizate pentru a comprima aerul, plecând de la o presiune inițială de intrare (presiunea atmosferică), până la o presiune de refulare superioară.

Clasificarea compresoarelor a) Compresoarele volumetrice în care compresiunea este obținută prin reducerea

spațiului care conține aerul aspirat la presiunea atmosferică sunt: Compresoare de tip alternativ: cu piston sau cu diafragmă; Compresoare de tip rotativ: cu palete, cu șurub, cu angrenaje.

b) Compresoarele dinamice unde compresiunea este obținută prin transformarea vitezei aerului aspirat în presiune

Compresoare axiale; Turbocompresoare; Turbosuflante; Ventilatoare.

Exemple de compresoare volumicea) Compresorul cu piston

Acest tip de compresor (fig.2) este alcătuit din piston, care deplasându-se în jos în cilindru, absoarbe aerul din conductă prin supapa de admisie, iar la deplasarea în sus

11

îl comprimă și îl refulează în conducta de evacuare prin supapa de refulare care se deschide la creșterea presiunii.

Fig.2. Compresor cu piston

b) Compresorul rotativEste alcătuit dintr-o carcasă 1, un rotor cilindric 2 aşezat excentric faţă de carcasa

în care este dispus, iar în canale frezate pe generatoarele rotorului sunt dispuse paletele 3 (fig.3). Între suprafaţa rotorului, palete, carcasă şi capacele laterale se formează camere de volum variabil (CVV) care în faza de aspiraţie închid etanş mase de aer şi, pe măsura rotirii ansamblului mobil, aceste camere îşi micşorează volumul determinând creşterea presiunii. Când ating un volum minim ajung în dreptul racordului de refulare, iar aerul comprimat este evacuat.

Fig.3. Compresorul rotativ

Paletele rotorului trebuie să asigure etanşarea laterală (cu capacele), frontală (cu carcasa) şi faţă de rotor. Etanşarea frontală este asigurată prin apăsarea paletelor pe

12

carcasă datorită forţei centrifuge. La unele modele, datorită unor arcuri dispuse în canalele practicate în rotor, uzura paletelor este compensată automat. Răcirea compresorului se realizează cu apă.

Paletele se execută în general din materiale antifricțiune şi care protejează carcasa contra uzurii. Înlocuirea paletelor, când s-a ajuns la un anumit grad de uzură, repune compresorul în funcţiune. Maşina atinge performanţele maxime după un anumit timp de funcţionare, necesar rodării paletelor.

13

Cap. 4. Norme de tehnica securității muncii

La operatiile de intretinere a masinilor si aparatelor electrice, se va avea in vedere urmatoarele masuri de protectie a muncii:

- se vor respecta normele de tehnica a securitatii la lucrul in instalatiile electrice de joasa sau de inalta tensiune, dupa caz:- la verificarea functionarii cat si la manevre, se vor utiliza echipamnete de protectie corespunzatoare: manusi, galosi sau cizme si covoarse electroizolante, achelari de protectie.

De asemenea, se vor respecta cu strictete instructiunile de exploatare a utilajului verificat;

- manevrele aparatelor de inalta tensiune se vor face de minimum doua persoane: un executant de grupa 2 sau 3 si un supravegheror de grupa minima 4;

- la operatiile cu solventi si materiale inflamabile, se vor respecta atat regulile de prevenire si stingere a incendiilor cat si modul de utilizare a acestora in vederea prevenirii intoxicatiilor;

- la lucrarile de montare, demontare, transport, se vor folosi numai utilaje de ridicat cu capacitatea corespunzatoare greutatilor de ridicat iar personalul care manevreaza instalatiile de ridicat trebuie sa fie autorizat.

Asigurarea inaccesibilitatii elementelor care fac parte din circuitele electrice si care se realizeaza prin:

- amplasarea conductelor electrice, chiar izolate, precum si a unor echipamente electrice, la o inaltime inaccesibila pentru om. Astfel, normele prevad ca inaltimea minima la care se pozeaza orice fel de conducto electric sa fie de 4M, la traversarea partilor carosabile de 6M, iar acolo unde se manipuleaza materiale sau piese cu un gabarit mai mare, aceasta inaltime se depaseasca cu 2.25m gabaritele respective.

- Izolarea electrica a conductoarelor;- Folosirea carcaselor de protectie legate la pamant;- Ingradirea cu plase metalice sau cu tablii perforate, respectandu-se distanta

impusa pana la elementele sub tensiune. - Folosirea tensiunilor reduse (de 12, 24, 36V) pentru lampile si sculele electrice

portative. Sculele si lampile portative care functioneaza la tensiune redusa se alimenteaza la un transformator coborator. Deoarece exista pericolul inversarii bornelor este bine ca atat distanta picioruselor fiselor de 12, 24 si 36V, cat si

14

grosimea acestor picioruse, sa fie mai mari decat cele ale fiselor obisnuite de 120, 220 si 380 V, pentru a evita posibilitatea inversarii lor.La utilizarea uneltelor si lampilor portative alimentate electric, sunt obligatorii:

- verificarea atenta a uneltei, a izolatii ai a fixarii sculei inainte de incperea lucrului;

- evitarea rasucirii sau a incolacirii cablului de alimentare in timpul lucrului si a deplasarii muncitorului, pentru mentinerea bunei stari a izolatiei;

- menajarea cablului de legatura in timpul mutarii uneltei dint-un loc de munca in altul, pentru a fi solicitat prin intindere sau rasucire; unealta nu va fi purtata tinandu-se de acest cablu;

- Deconectarea automata in cazul aparitiei unei tensiuni de atingere periculoase sau a unor scurgeri de curent periculoase. Se aplica mai ales la instalatiile electrice care functioneaza cu punctul neutru al sursei de alimentare izolat fata de pamant.

- Protectia prin legare la nul se realizeaza prin construirea unei retele generale de protectie care insotesc in permanenta reteua de alimenare cu energi electrica a utilajelor.

15

Bibliografie

1. Dr. ing. Dan Mihoc, dr. ing. Stelian Popescu [1978] - Automatizări – EDP, Bucureşti

2. Ing. Florin Mareş şi colectivul [2002] - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată, Ed. Economică - Bucureşti

3. Prof. ing. Mihaela Pintea – Sisteme de automatizare - Auxiliar curricular pentru ciclul superior al liceului, profil tehnic - Programul PHARE TVET RO 2003/005 – 551.05.01 – 02

4. Ing. Mihai Tertişco, Aurel Stamata, Magdalena Antonescu, Corina Soare, Ana Neagu, Alexandru Glatz [1986] - Aparate de măsurat şi automatizări în industria chimică, E.D.P. – Bucureşti

5. Prof. dr. ing. Mihail Tertişco, ing. Aurelian Stamata, ing. Magdalena Antonescu, ing. Corina Soare [1994] – Aparate de măsurat şi control. Automatizarea producţiei - EDP, RA Bucureşti

6. Ing. NICOLETA MIRA, NĂSTASE BICHIR, CORNELIU BOŢAN, SABINA HILOHI [1997 ] - MAŞINI, APARATE, ACŢIONĂRI ŞI AUTOMATIZĂRI, EDP- RA, Bucureşti

7. Ing. Sabina Hilohi, Doiniţa Ghinea, Năstase Bichir [2002] - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată, E.D.P. - Bucureşti

8. Ing. Sergiu Călin, I. Dumitrache, Paul Dimo [1972] - Automatizări electronice - E.D.P. - Bucureşti

16