Оглавление.
Стр.1. Введение_____________________________________________4
2. Краткоеописание технологического процесса________________6
3. Выбор регулируемых величин иканалов внесения
регулирующихвоздействий______________________________8
4. Выборконтролируемых величин____________________________10
5. Выборсредств автоматизации______________________________11
6. Общееописание работы выбранной системы контроля и
регулирования_________________________________________15
7. Расчетнаячасть_______________________________________
8. Спецификацияна средства автоматизации
9. Выбор щита
10. Список используемой литературы
1. Введение.
В химической промышленностикомплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Этообъясняется сложностью и чувствительностью к нарушениям технических процессов,вредностью условий работ.
При автоматизации человекосвобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управленияпроизводственным процессом передаются автоматическим устройствам.
Автоматизация– этовнедрение в производство технических средств, которые управляют процессами безнепосредственного участия человека. Автоматизация приводит к улучшению показателей эффективности производства, улучшениюкачества, увеличению количества и снижению себестоимости выпускаемой продукции.
Высокие темпы развитияпромышленности неразрывно связанно с проведением автоматизации. Задачи, которыерешаются при автоматизации современных производств, весьма сложны и требуют от специалистовзнания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составлениясистем автоматического управления.
Внедрение АСУ в производствообеспечивает: сокращение потерь от брака и отходов, уменьшение численностиосновных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий,увеличение межремонтных сроков работы оборудования. Благодаря автоматизациипроизводства тяжелый труд рабочих заменяется на более легкий. Что значительноувеличивает производительность труда и уменьшает трудоемкость.
Данный курсовой проектпоказывает один из возможных способов автоматизации редукционно-охладительной установки.Это позволяет производить контроль и регулирование из кабины оператора.
В итоге автоматизации значительнооблегчится труд персонала, обслуживающего редакционно-охладительную установку. Операторпосле автоматизации может, находясь у щита следить за всеми протекающими в печипроцессами. А также может контролировать процессы регулирования и по мере необходимостивносить ручные воздействия.
2. Краткое описание технологического процесса.
Охлаждение — это сложный и ответственный технологический процесс. От правильностиего проведения зависит качество продукции.
Промышленные предприятияпотребляют большое количество тепла на технологические нужды (нагрев технологическихсред, сушка продуктов технологического процесса), а также на отопление и горячееводоснабжение. Источниками тепла являются пар или горячая вода от собственных котельныхили от внешних источников.
В случае питания предприятияот внешних источников при вводе теплосетей устанавливают тепловые пункты, вкоторых обычно предусматривают редукционно-охлодительныеустановки (РОУ), которые относятся к теплообменным устройствам.
Редукционно-охладительнаяустановка предназначена для редуцированиядавления иснижение температуры пара. Она относится к теплообменным устройствам.
Теплообменными устройствами называют устройства,предназначенные для передачи тепла от одной рабочей среды к другой.
Технологическое назначение теплообменных устройствчрезвычайно разнообразно, поэтому в промышленной технике отмечается большое обилиетипов и конструкций редукционно–охладительной установки.
Процесс теплообменахарактеризуется уравнением, которое чаще всего служит для определенияповерхности теплообмена F.
Q= k(t1– t2) Fккал/час, где
k — коэффициент теплопередачи, ккал/м2час град;
F -поверхность теплообмена, м2.
РОУ применяется на тепловыхи атомных электростанций для сброса избытка пара в пусковых и аварийныхрежимах, а также в тех случаях, когда потребность в паре низких параметровпокрывается из источника с более высокими параметрами пара.
Основные принципы управленияпроцессом снижения температуры и давления рассматриваются в функциональнойсхеме. Основными параметрами этого процесса являются характеристики пара навыходе РОУ.
Постепенное снижениедавления обеспечивается с помощью дросселя постоянного сечения, который обычноустанавливается за клапаном, что уменьшает шум.
РОУ состоит из редукционногоклапана и пароохладителя.
Редукционныйклапан — это устройство, автоматически перепускающее жидкость илигаз из полости высокого давления в полость более низкого давления споддержанием постоянного давления в одной из этих полостей.
Пароохладитель– это устройство, с помощью которого понижается температура перегретогопара перед турбинной или котлом.
При изменении режимаработы температура может меняться в широких пределах, и тогда необходимо для предотвращениячрезмерного перегрева пароперегревателя охладить его.
Охлаждение пара достигаетсяпутем отвода от пара тепла питательной водой, которая непосредственно впрыскиваетсяв аппарат. Для этой цели часто принимают конденсат.
В системах теплоснабженияимеются так же станции сброса и перекачки конденсата, оборудованные баками длясбора его и насосами для перекачки уже собранного конденсата на ТЭЦ или вкатальную
3. Выбор регулируемых величин и каналов внесения регулирующихвоздействий.
Процессыпротекают в РОУ с очень большими скоростями и в ручную ими управлять невозможно.
Основным показателемэффективности работы редукционно-охладительной установки является температура идавления пара после установки. Цель управления подержание этих параметров наопределенном значении.
На объект управления будутдействовать следующие возмущающие воздействия:
1. Изменениерасходов пара и охлаждающего агента.
2. Изменениетемператур пара и охлаждающего агента.
Повлиять на эти параметрынельзя, так как они определяются предыдущим технологическим процессом.
3. Изменениеудельной теплоемкости пара и охлаждающего агента.
4. Изменениедавления пара на входе установки.
5.Изменение состояния труб аппарата (коррозия, отложениесолей). Изменить нельзя, но можно периодически чистить.
6. Изменениепараметров окружающей среды. Повлиять нельзя.
Чтобы при наличии возмущающихвоздействий цель управления была достигнута и были стабилизированы параметры пара,следует в качестве главной регулируемой величины принять показатель эффективности,а регулирующее воздействие вносить изменением расхода конденсата, с помощью регуляторасистемы «Каскад», типа РС29 (поз.5-4) и исполнительного механизма, типа МЭО (поз.5-6).
Также подлежит регулированиюдавления пара на выходе установки, которое осуществляется с помощью регуляторатипа РС29 (поз.3-3) и исполнительного механизма типа МЭО (поз.3-5).
Температура и давление послеРОУ является важными технологическими параметрами. Поэтому они подлежатрегулированию, т.к. из-за них зависит работа РОУ.
4. Выборконтролируемых величин.
При выборе контролируемых величия необходимо руководствоваться тем, что при минимальномих числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе. Контролю подлежатпрежде всего те параметры, значение которых облегчает пуск, наладку и ведение технологическогопроцесса. Для осуществления наиболее оперативного управления, проведения пуско-наладочныхработ и обеспечения необходимых технико-экономических показателей необходимо обеспечитьконтроль наиболее важных параметров процесса. К этим параметрам относятся:
1. Давлениепара перед РОУ (поз.1-1);
2. Температурапара перед РОУ (поз.2-1);
3. Расходконденсата (поз.4-1).
Которые измеряютсяи регистрируются с помощью вторичных электрических приборов, типа «Диск – 250»,которые устанавливаются на щите оператора.
Знание значений этихпараметров позволяет судить о том, как идет процесс и скорректировать заданиепри выходе этих параметров за рамки нормы, т.к. изменения являются возмущающимивоздействиями, которые могут вывести систему из равновесия.
Данные контролируемые параметры не являются основными,но их необходимо знать для получения объективной информации о ходе технологическогопроцесса. А также для обеспечения нормального режима работы РОУ и проведения необходимыхпуско-наладочных работ и обеспечение необходимых технико-экономических показателей.
5. Выбор средств автоматизации.
В связи с тем, что процессы протекают в РОУ с очень большимискоростями, надо выбирать приборы, запаздывание показаний которых как можно меньше.Средства автоматизации, с помощью которых осуществляется управление процессом, должныбыть выбраны технически грамотно и экономически обоснованно. При выборе средствавтоматизации в первую очередь принимают во внимание следующие факторы:
1. Взрыво — и пожароопасность объекта (повышенное давление 0,6 МПа);
2. Агрессивность среды;
3. Число параметров,участвующих в управлении, и их физические и химические свойства;
4. Требования к качеству контроляи регулирования;
5. Уровень температур;
6. Расстояние междутехнологическим объектом и щитом управления (сравнительно не велико);
7. Точность используемыхсредств измерения (электрические вторичные приборы более точные).
Исходя из всего вышеперечисленного, используются электрические приборы системы«Каскад», которые обладают высоким классом точности и с помощью их мы сможемдостаточно верно управлять системой автоматизации на процессы, протекающие вРОУ.
Вданной курсовой работе нужно контролировать расход конденсата.
Существуетнесколько способов измерения расхода:
— измерение расходомерами постоянного перепада давления;
— расходомерами переменного перепада давления;
— электромагнитными расходомерами (индукционными).
Последний способ не подходит из-за большихгабаритов прибора, а следовательно, его дороговизны. Первый способ использованияне устраивает нас, т.к. ротаметрами можно измерять расход только газов и жидкостей(прозрачных), а также небольшой предел измерения. Для данного курсового проекталучше всего подходит второй способ. В качестве первичного преобразователя используетсядиафрагма типа ДК-16 измерения и различных диаметров. На функциональной схеме обозначенапозицией 4-1. Сигналы с диафрагмами поступают на дифманометр — расходомер типа ДМЕР-М (поз. 4-2). На выходе у этого типа дифманометровстандартный электрический сигнал от 0 до 5А, в котором работают все вторичные электрическиеприборы.
В данном проекте нужно измерять температуру дои после РОУ.
Существуетнесколько способов измерения температуры. Нужно подобрать наиболее подходящий дляданного курсового проекта. Температуру можно измерить с помощью следующих средств:
— термометров расширения;
— манометрическимитермометрами;
— пирометрами;
— термометрамисопротивления;
— термоэлектрическими термометрами.
Первые два способа неподходят из-за небольших пределов измерения, сложности дистанционной передачисигнала от места отбора согнала до щита оператора. Пирометры не годятся, т.к.можно только контролировать параметр, но нет возможности регулирования, а такжепирометры применяются для измерения высоких температур. Четвертый способ неподходит по экономическим соображениям (медными термометрами сопротивления нельзя измеритьиз-за небольшого предела измерения, а платиновые дорогие). Наиболее подходящийпоследний способ, т.к. используемые термоэлектрические термометры имеютудовлетворяющий запросам предел измерения и дешевле платиновых термометровсопротивления. Для данного проекта подходят термопары, типа ТХК-1172П, градуировкиХК(L) (поз.2-1, 5-1). Пределы измерения0-500*С. Т.к. выходной сигнал у термопары не стандартный, то нужно использоватьнормирующий преобразователь типа Ш 79 (поз.2-2,5-2).
В данном курсовом проектенеобходимо стабилизировать давление. Измерить давление можно следующимисредствами:
- лсидкостнымитрубнымиманометрами;
- деформационными манометрами;
- грузопоршневымиманометрами;
- электрическими манометрами.
Первый способ не подходитиз-за невозможности дистанционной передачи сигнала, при увеличении давленияразмеры трубного манометра возрастают (применяются для измерения невысокихдавлений) и т.д.
Электрические манометры насустраивают в связи с тем, что на выходе у этого типа манометров электрическийсигнал, что подходит для данного курсового проекта. В качестве манометра взялипреобразователь типа «Сапфир 22ДИ» (поз.1-1,3-1).
Для регулирования давления итемпературы пара после РОУ используются регуляторы типа РС29 (поз.3-3, 5-4).Эти регуляторы надежны в эксплуатации и обеспечивают достаточно высокоерегулирование. Регуляторы выпускаются в комплекте с усилителями типа У29.Регулятор смонтирован на щите и через бесконтактный реверсивный усилитель типаПБР (поз. 3-4, 5-5) управляет исполнительным механизмом типа МЭО (поз. 3-5,5-6), двигатель которого имеет магнитный тормоз, что позволяет уменьшитьинерционность хода двигателя после отключения. Для улучшения динамическиххарактеристик системы, заключающихся в инерционности воспринимающих элементоврегулятора температуры в схеме предусмотрен ввод сигнала по изменению положенияисполнительного механизма. 6. Общее описание работы выбранной системы контроля и
регулирования.
Выбранная система контроляи регулирования работает следующем образом: 1. Контроль давления пара перед РОУ:В качестве первичного преобразователя используется преобразователь давления типа«Сапфир-22ДИ-2060» (поз. 1-1), который имеет выходной сигнал от 0 до 5 мА. Этот сигнал воспринимает вторичный регистрирующий прибортипа «Диск250-1121» (поз.1-2).
2. Контроль температурыпара перед РОУ: Первичным преобразователем данного контура является термоэлектрическийтермометр типа «ТХК-1172(П)» гр.ХК (L) (поз.2-1). Т.к. выход у него не является стандартным, то надоиспользовать нормирующий преобразователь типа «Ш-79» (поз. 2-2), который преобразуетнестандартный сигнал термопары в стандартный от 0 до 5 мА.Этот сигнал воспринимает вторичный регистрирующий прибор типа «Диск250-1121» (поз.2-3).
3. Регулирование давленияредуцированного пара после РОУ: В качестве первичного преобразователя используетсяпреобразователь давления типа «Сапфир-22ДИ-2060» (поз. 3-1), который имеет выходнойсигнал от 0 до 5 мА. Этот сигнал воспринимает вторичныйрегистрирующий прибор типа «Диск250-1121» (поз.3-2). Этот прибор имеет выход состандартным выходным сигналом от 0 до 5 мА, к которомуподключается регулятор системы «Контур 2» типа «РС29» (поз. 3-3). Регулятор выпускаетсяв комплекте с усилителем типа «У29». При отклонении параметра от заданного значения(0,7Мпа) регулятор включает катушки пускателя типа «ПБР-2М» (поз.3-4), который управляетисполнительным механизмом типа «МЭО-16/10-0,25-82» (поз. 3-5), который устанавливаетсяна трубопроводе перед РОУ.
4. Контроль расхода конденсата: Первичный преобразовательэто камерная диафрагма типа «ДК6-90» (поз. 4-1), которая работает вместе с дифманометром — расходомерам типа «ДМЭР-М» (поз. 4-2). Это дифманометр имеет стандартный выходной сигнал от 0 до 5мА. Регистрацияведется с помощью вторичного регистрирующего
прибора типа «Диск250-1121» (поз. 4-3).
5. Регулирование температурыредуцированного пара (200*С): Оно введется аналогично регулированию давления. Отличиязаключаются в том, что в качестве первичного преобразователя используется термоэлектрическийпреобразователь типа « ТХК-1172(П), гр. ХК(L)»(поз. 5-1). Т.к. выход у него не является стандартным, то надо использовать нормирующийпреобразователь типа «Ш-79» (поз. 5-2), который преобразует нестандартный сигналтермопары в стандартный от 0 до 5 мА. Для того, чтобыулучшить динамические характеристики системы следует вводить коррекцию. Она вводитсяс помощью блока динамических преобразований типа «Д05,3» (поз.5-5).
6. Выбор щита.
Щиты систем автоматизациипредназначены для размещения на них приборов КИПиА, сигнальныхустройств, аппаратуры управления, регулирования, защиты, блокировки (кнопки, тумблеры,регуляторы, лампы, световые табло) и т.д. и линий связи между ними (электрическаяили трубная коммутация).
Щит выполняет функцию постауправления и является связующим звеном между объектом управления и оператором.
Так как количество средствавтоматизации относительно не велико, то для данного проекта предпочтильней выбрать щит шкафного типа.
В связи с тем, чтолюбое производство связано с запыленностью в цехах, то выбор щита шкафного типалишний раз оправдывает себя, потому, что во время эксплуатации он закрывается совсех сторон. Чем защищает средства автоматизации от попадания на них большого количествапыли.
При выборе исполнения щитов необходимо руководствоваться следующимирекомендациями:
1. Шкафные (защищенные) щиты предназначены длястационарных установок АСУТП, расположенных в производственных помещениях снормальными условиями работы.
2. Щиты для установок в специальных помещениях (взрыво — и пожароопасных).
3. Панельные (открытые) щиты предназначены длястационарных установок в специальных щитовых помещениях (операторских,диспетчерских и т.д.), в которые имеет доступ персонал, обслуживающий АСУТП.
Для данного курсового проекта можно использовать щиттипа ЩПК-800. Это щит панельный с каркасом, а 800 — ширина передней панели вмиллиметрах. Исходя из того, что в данном курсовом проекте 5 вторичныхэлектрических приборов и два регулятора, с размерами 320 на 320мм. и 60 на160мм., используем среднюю ширину передней панели — 800 мм (можно 600, 800,1000 мм). Панельный щит в данном курсовом проекте используется из-за следующихпреимуществ конструкции щита, а именно:
1. Обеспечивается возможность поставки на монтажнуюплощадку в комплекте с установленными приборами и аппаратурой;
2. Эффективно используется объем щита за счетустановки аппаратуры и проводок в различных зонах на глубине и ширине щита;
3. Каркас щита включает в себя конструктивныеэлементы, предназначенные для прокладки и ввода внешних электрических и трубныхпроводок.
4. При частичном изменении технологического процессаи, соответственно, схемы автоматизации приборные панели каркасного щита могут бытьзаменены без необходимости демонтажа.