Содержание
Введение
1. Краткоеописание технологического процесса
2. Выборпараметра регулирования и контроля.
Выбор главного контура
3. Описаниевсех регулируемых и измеряемых параметров, в каких диапазонах измеряются.Функциональная схема
4. Выбортехнических средств автоматики. Формирование бланка
заказов. Схема подключения. Составить спецификацию
5. РасчетРО
6. Схемаэлектрическая принципиальная
Заключение
Списоклитературы
Введение
Управление каким-либо объектом – это процесс воздействия нанего с целью обеспечения требуемого течения процесса в объекте или требуемогоизменения его состояния. Управление без участия человека называетсяавтоматическим управлением.
Техническое устройство, с помощью которого осуществляетсяавтоматическое управление объекта, называется управляющим устройством, асистема управления совместно с объектом образует автоматическую системууправления.
Развитие технических средств автоматизации (ТСА) являетсясложным процессом, в основе которого лежат интересы автоматизированныхпроизводств потребителей с одной стороны и возможностей предприятияпроизводителя с другой. Стимулом является повышение эффективности работыпроизводств потребителей за счет внедрения новой техники автоматизации.
Развитие ТСА можно разделить на три характерных периода:
— начальный этап;
— этап комплексной автоматизации и механизации;
— этап автоматическихсистем управления
По виду энергии носителя сигнала канала связи применяемойдля приема, выдачи и обмена информацией различают следующие ветви устройств:
— электрическая ветвь (ЭВ);
— гидравлическая ветвь (ПВ);
— пневматическая ветвь (ГВ);
— комбинированная ветвь (КВ).
Наиболее универсальной является электрическая ветвь. Еёприборы и устройства обладают высокой чувствительностью, быстродействием,обеспечивают дальность связи и большую ёмкость передаваемой информации.
Автоматизация приводитк улучшению основных показателей эффективности производства: увеличениюколичества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции,повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройствобеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшениезатратсырьяи энергии, уменьшение численности основных рабочих,снижение капитальных затрат на строительство зданий (производство организуетсяпод открытым небом), удлинение сроков межремонтного пробега оборудования.
1. Описаниетехнологического процесса
Абсорбцией называетсяпроцесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкимипоглотителями (абсорбентами).
Различают физическуюабсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкостине сопровождается химической реакцией или влиянием этой реакции на скоростьпроцесса можно пренебречь.
Физическая абсорбция вбольшинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основановыделение поглощенного газа из раствора – десорбция.
Сочетание абсорбции сдесорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенныйкомпонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно,так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешевые или отбросныепродукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, приочистке газов).
В промышленностипроцессы абсорбции применяют главным образом для извлечения ценных компонентовиз газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.
Абсорбционные процессышироко распространены в химической технологии и являются основнойтехнологической стадией ряда важнейших производств ( производствонеорганических кислот; абсорбция различных компонентов из коксового газа;абсорбция паров различных углеводородов из газов нефтепереработки и т.п.).Кроме того абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарнойочистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей ( очисткатопочных газов от SO2; очистка отфтористых соединений газов при производстве минеральных удобрений).
При абсорбциисодержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, давления,температуры, и свойств газовой фазы (парциального давления растворяющего газа вгазовой смеси).
2Выбор параметров контроля и регулирования. Выбор главного контура
Основной регулирующейвеличиной в процессе абсорбции является концентрация определенного компонента вполученном продукте или содержание в нем примесей, которые я буду определятьпри помощи оптико-акустического газоанализатора.
Положение рабочей линиизависит от начальной и конечной концентрации компонента в обеих фазах, аположение равновесной линии – от температуры и давления в аппарате. Из этогоследует, что концентрация извлекаемого компонента в обеденной смеси зависит отего начальных концентраций в газовой и жидких фазах, от расхода поступающейгазовой смеси, от относительного расхода абсорбента, а также от температуры идавления в абсорбере.
Температуру я будуизмерять при помощи термопреобразователя с
унифицированнымвыходным сигналом 4…20 мА серии ТСПУ Метран – 276.
Расход в трубопроводебуду измерять при помощи кориолисового расходомера серии Метран – 360.
Давление в абсорберебуду измерять при помощи датчика давления фирмы КОРУНД-ДД-101.
Также требуетсяизмерять и регулировать уровень жидкости в абсорбере. Измерять его будем припомощи дифмонометра серии Метран-100.
Регулировать в процессабсорбции будем уровень, давление, температуру и расход абсорбента. Длярегулирования используем электрический привод прямоходовой фирмы SAUTER.Данный привод включает в себя преобразователь и регулирующий орган.
В качестве главногоконтура возьмем контур регулирования давления в абсорбере с помощью расхода.Опишем этот контур по подробней. Давление будем измерять при помощи датчикаКОРУНД-ДД-101, который питается от 24 В постоянного напряжение. На выходе издатчика получаем получаем унифицированный токовый сигнал 4…20 мА, которыйпоступают на наш регулятор, где сигнал преобразуется при помощи ПИД закона. Навыходе из регулятора получаем токовый сигнал 4…20 мА, который поступает наисполнительный механизм, в нашем случае эта AVF234S SUTПривод Клапана с Возвратной Пружиной.
3 Описание всехрегулируемых и измеряемых параметров
В нашем технологическомпроцессе я измеряю и регулирую один из таких параметров как температура.Температуру измеряю свежего абсорбента, насыщенного газа, обедненного газа,насыщенного абсорбента. Где предел измерения температуры составляет 60℃,18℃,25℃и 30℃соответственно, а допустимое отклонение составляет ±5%.
Следующим параметромподлежащему контролю и регулированию является расход. В данном процессе яизмеряю расход насыщенного газа, который равен 9300 м3/ч с допустимымотклонением 2%. Также измеряю расход обедненного газа, который равен 7800 м3/чс допустимым отклонением 4%. И расход насыщенного абсорбента равного 2800 м3/чс отклонением 5% от желаемой величины. А измерению и регулированию подлежитрасход свежего абсорбента равного 2850 м3/ч с отклонением от желаемого значенияв 3%.
Один из важнейшихпараметров является концентрация насыщенного, обедненного газа, а такжеконцентрация насыщенного абсорбента которые равны 10%, 1.5% и 40%соответственно. Допустимое отклонение всех значений равно ± 0,5%.
Для благополучногопротекания процесса абсорбции необходимо также регулировать давление вабсорбере и уровень жидкости в нем. Давление в абсорбере должно колебаться вдиапазоне от 0,388 до 0,412 МПа, а уровень от 0,315 до 0,385 м
Каждый параметр измеряетсяопределенным датчиком, при этом датчики подобраны так, чтобы сигнал на выходеиз него был 4…..20 мА. Далее сигнал попадает на регулятор где в соответствие сПИД- законам осуществляется регулирование и из датчика сигнал поступает наисполнительный механизм который в свою очередь перемещает шток регулирующегооргана изменяя при этом расход вещества для поддержания процесса в заданныхусловиях.
Составим таблицу вкоторой опишем каждый элемент в соответствие с установленными требованиями:Позиция на функциональной схеме Параметр Прибор Тип прибора Диапазон измерения Техническая характеристика 1-1 ТE Термопреобразователь сопротивления ТСПУ Метран-276 ТСПУ Метран-276 0 – 100°C
НСХ — 100М
Линейная зависимость
Погрешность 0,5%
Длинна монтажной
части 500мм;
1-2
2-2
3-2
TIR
FIR
QIR
Вторичный прибор
Прибор измерения, регистрации, сигнализации Метран-620 --- входной сигнал 4-20 мА
4-2
5-2
6-2
7-2
TIC
LIC
PIC
FIC
ПИД-
регулятор
JUMO DICON
400/500 ---
Кол-во аналоговых входов – 4 (4-20 мА)
выходов – 4 (4-20 мА) 3-1 FE
Расходо-
мер
кориолисо-
вый
Метран-
360 33-11161 м3/ч
Погрешность измерения (%);±0,5;
Выходной сигнал
4-20 мА 7-1 LE диф. монометр Метран 100-дд ----------
Погрешность измерения
±0,1%
Выходной сигнал
4-20 мА 6-1 PE датчик давления Корунд-ДД-105 до 4 МПа
Погрешность измерения
±0,5%
Вых сигнал 4-20мА 2-1 QE Газоанализатор КЕДР-М 0-15 %
Вых. сигнал 4 – 20 мА;
Погрешность ±4%, ±6%, ±10%
4-3
5-3
6-3 NS Пусковая аппаратура для управления электродвигателем SAUTER ----
Входной сигнал
4-20 мА
Ход 8…49 мм
4 Выбор техническихсредств автоматизации
Датчик давления КОРУНД-ДД-105 до 4 МПа. Датчики устойчивы к воздействию температуры окружающеговоздуха в диапазоне рабочих температур от -40°С до +80°С. Датчики выдерживаюткратковременное (импульсное, скачкообразное с последующим спадом до рабочихусловий) воздействие температуры контролируемой среды в пределах от -60°С до+125°С. При этом погрешность датчика за пределами диапазона рабочих температурне нормируется. Датчики, в зависимости от заказа, могут поставляться для работыво взрывоопасных и взрывобезопасных условиях Датчик с выходным сигналом 4-20 мАПределы допускаемой основной погрешности датчиков, выраженные в процентах отдиапазона изменения выходного сигнала, равны ±0,15; ±0,25; ±0,5; ±1,0 %
Вариация выходногосигнала датчика не превышает 0,05%. Зона нечувствительности датчика непревышает 0,1% от диапазона измерений. Напряжение питания датчиков Uпит=24 В
Бланк заказов имеетвид:
КОРУНД-ДД-105-УХЛ3.1-0,25-2,5кПа-4МПа-42-Exia-t1-ДП-0,2-IP65-ДД01-И
/>
В качестве датчикатемпературы возьмем термопреобразователь ТСПУ Метран – 276.
/>
Техническиехарактеристики термопреобразователя приведены в таблице:
/>
Напряжение питания 24 Впостоянного напряжения. Схема подключение приведена ниже:
/>
/>
Следующим измерительнымпреобразователем будет кориолисовый расходомер Метран – 360 — R100F.Измеряемая среда – газы и жидкости, эмульсии и суспензии, а также нефть и т.д.Параметры измеряемой среды:
— температура -40…125℃
— рабочее избыточноедавление в трубопроводе до 30 МПа
— пределы основнойотносительной погрешности измерений массового и обьемного расходов жидкостей±0,5%
/>
Основные преимущества:
— высокая точностьизмерения параметров в течение длительного времени;
— возможность работывне зависимости от направления потока;
— отсутствиепрямолинейных участков трубопровода до и после расходомера;
— надежность работы приналичии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давлении рабочейсреды;
— длительный срокслужбы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихсячастей
/>
Основные техническиехарактеристики приведены в таблице:
На выходе у расходомераунифицированный токовый сигнал 4…20 мА.
Питание 24 Впостоянного напряжения. Электрическая схема подключения имеет вид:
/>
/>
Следующим измерительнымдатчиком будет датчик разности давления Метран-100-ДД.
/>
— Измеряемые среды:жидкость
— Диапазон измерениядавления: от 4 до 250 кПа
— Основная приведеннаяпогрешность измерения до ±0,1%
— Диапазон перенастроекпределов измерений до 25:1
— Исполнения:обыкновенное и взрывозащещенное
— Межповерочныйинтервал – 3 года
— Гарантируемый срокэксплуатации – 3 года
Датчикгидростатического давления (уровня) могут использовать для измерения уровня врезервуаре открытых, закрытых, но соединенных с атмосферой, в закрытых поддавлением. Давление столба жидкости определяется таким факторами, как уровеньжидкости от обьема резервуара и его формы и определяется по формуле:
/>
Для закрытогорезервуара установка имеет вид:
/>
Датчик питается от 24 Впостоянного напряжения. На выходе токовый сигнал 4…20 мА. Электрическая схемаподключения имеет вид:
/>
/>
Оптико–акустическийгазоанализатор КЕДР-М
Назначение Микропроцессорныйгазоанализатор КЕДР-М является автоматическим и непрерывно действующимприбором, предназначенным для определения концентрации одного из компонентов всложной газовой смеси. КЕДР-М может быть использован для:• технологического контроля различных производств, в т.ч. производств аммиака,ацетилена, метанола • оптимизации процессов горения по данным о составе дымовыхгазов • контроля содержания оксида углерода в отходящих газах топливосжигающихустановок различных типов — водогрейных котлов, ТЭЦ, асфальтовых заводов.
/>
Принцип действия Избирательное поглощение инфракрасного излучения определяемымкомпонентом анализируемой газовой смеси. Техническиехарактеристики КЕДР-М Прибор имеет ряд исполнений, каждое из которых имеет один диапазон измерения одного из измеряемых компонентов (об. доля, %)
SO2 0–0,1; 0–0,2; 0–0,5; 0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 % Предел допускаемой основной приведенной погрешности газоанализатора, в % от верхнего предела диапазона измерений 0–0,1; 0–0,2; 0–0,5; 0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 %
SO2 Основные характеристики Время установления показаний 9 с Выходной сигнал 0-5 мА или 4-20 мА (по желанию заказчика) Цифровой выход через интерфейс RS-232 Индикатор цифровой Время прогрева не более 30 мин Прибор выполнен в обыкновенном исполнении и устанавливается во взрывобезопасном помещении Температура окружающего воздуха 5-50 °C Время работы без подстройки не менее 30 сут Питание от сети 220 В 50 Гц Потребляемая мощность 45 Вт Габаритные размеры 180*360*420 мм Масса 12 кг
JUMODICON400/500 универсальные регуляторы процесса
Приборыимеют два четырехразрядных 7_сегментных дисплея, пять или восемь светодиодовдля индикации коммутационных положений и режимов, один восьмиразрядныйматричный дисплей, а также шесть кнопок для управления и конфигурирования. Вкачестве дополнительных функций предусмотрены самооптимизация, переключениенаборов параметров и до восьми предельных компараторов. Линеаризациистандартных датчиков измеряемых величин записаны в память, возможнопрограммирование таблицы линеаризации по данным Пользователя. С помощью математическогомодуля регулятор процесса можно приспособить для выполнения различных задач.
Техническиехарактеристики
Входдля унифицированных сигналов:
/>
Выходы:
/>
Регулятор:
/>
Электрическиехарактеристики:
/>
Схемаподключения:
/>
Дляаналоговых входов:
/>
Дляаналоговых выходов:
/>
Бланкзаказа примет вид:
703570082 – 1100 – 110000 – 23 – 00 – 00 / 00, 061
Аналоговыйцифровой индикатор Метран – 620
/>
Автономныйцифровой индикатор Метран – 620 предназначен для отображения различныхпараметров, измеряемых датчиками с унифицированным выходом сигналом 4-20 мА,установленными в полевых условиях или труднодоступных местах.
/>
Основныетехнические характеристики:
— питание индикатора осуществляется от токовой петли датчика, напряжение питанияне превышает 4 В;
— относительная погрешность индикации текущего значения измеряемой величины ±0,5%
— масса не более 0,2 кг
/>
Такжевыбираем блок питания для нашего регулятора фирмы JUMOTN-22.
/>
Питаетсяот сети 220 В переменного напряжения. На выходе 24 В постоянного напряжения.
Длядатчиков выберем блок питания Метран – 602.
/>
Блокпитания Метран-602 предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В встабилизированное напряжения 24 В и питания датчиков с унифицированным токовымсигналом.
Блокпитания Метран-602 состоит из сетевого трансформатора и двух независимыхканалов, каждый из которых имеет стабилизатор, схему электронной защиты. Схемаэлектронной защиты предназначена для защиты питания от перегрузок и короткихзамыкания в нагрузке. Блок питания автоматически выходит на рабочий режим послеустронения замыкания в нагрузке.
/>
/>
В качествеисполнительного механизма возьмем AVF234S SUTПривод Клапана с Возвратной Пружиной для контроллеров саналоговым (0...10 V и/или 4...20 мА) или переключаемым выходом (2- или3-поз.управлением). Привод клапана имеет пружинную функцию с заданным конечнымположением в случае сбоя питания или срабатывания ограничителя. Характеристикаклапана (линейная / равнопроцентная / квадратичная) устанавливается напозиционере. Корпус из самозатухающегося, желтого пластика. Мотор постоянноготока, электроника управления, визуализация с помощью LED, передаточный механизмиз закаленной стали, не требует ухода, комплект пружин, стержни монтажа изнержавеющей стали, и монтажная консоль из чугуна легкого металла для установкина клапан. Другие свойства: электронное отключение по нагрузке с помощью упорана приводе или клапане, автоматическая калибровка к ходу клапана, кодирующиепереключатели для установки характеристики и времени хода, пусковая рукояткадля ручного управления на корпусе (с выключением двигателя и для вызоваповторной инициализации). Возможно переключение направления действия извне(питание на разъем 2a или 2b). Электроразъемы (не более 2,5 мм2) с винтовымиразъемами. Три открываемых кабельных ввода для M20×1,5
(2×)и M16×1,5.Монтаж от вертикального (не перевернутого) до горизонтального положения.
/>
Техническиехарактеристики
/>
Схема подключенияпривода клапана представлена ниже
/>
5Расчет регулирующего органа
РО характеризуютсяследующими основными параметрами:
— пропускная способность;
— условная пропускнаяспособность:
— рабочее давление;
— перепад давления на РО;
— условный проход;
— условий их применения.
Рассчитаем РО. Исходные данные:
1) максимальныйрасход /> м3/ч;
2) минимальныйрасход />7800 м3/ч;
3) давление вмагистрали /> МПа;
4) давление в абсорбере/>;
5) температура пара /> ˚С;
6) внутреннийдиаметр трубопровода /> мм (из условия выбора диаметров для трубопровода).
Расходная характеристика– линейная.
Паропровод имеет одинповорот под углом 90˚ с радиусом загиба 0,5 м; на трубопроводе установленазапорная задвижка; разность высот начального и конечного участков />. Суммарная длина паропровода />
1.По таблицам оксид серыпри /> и /> находим: динамическая вязкость />; показатель адиабаты />; плотность />
2.Определяемгидростатический напор, соответствующий разности уровней верхней и нижнейотметок трубопровода
/>
/>
/>
Определяем числоРейнольдса при />:
/>
Определим условиегидравлической гладкости трубопровода :
/>
где /> — шероховатость трубопровода.
Так как трубопровод вданном случае не является гидравлически гладким, то коэффициент трения