Автоматизация процесса очистки метанола

В качестве датчиков выбираем:

1)Интеллектуальный многопараметрический датчик расхода SMV 3000

3) Для измерения уровня – Интеллектуальный ультразвуковой уровнемер Prosonic M

В качестве измерительных преобразователей выбираем Сапфир-22-ДД-2430 (в комплекте), которые обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал и на сегодняшний день являются наиболее современными из технических средств подобного класса. Кроме того, применение серийно выпускаемых приборов упрощает монтаж, обслуживание и их эксплуатацию.

Выходной сигнал с преобразователей имеет квадратичную зависимость, поэтому после него устанавливаем блок извлечения корня БИК-1 для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом. В результате получаем токовый унифицированный сигнал, который поступает на вторичный прибор.

В качестве вторичного прибора – интеллектуальный термодатчик ZET 7021 TermoTR-485. В качестве сигнала задания для расхода воздуха и метанола на Р-130 используется соотношение между расходом метанола и расходом воздуха. Для его определения сигнал с интеллектуального термодатчика ZET 7021 TermoTR-485 поступает на блок умножения БУМ, который является частью микроконтроллера.

Сигнал с выхода блока умножения соответствует указанной пользователем пропорции (1:3) от расхода воздуха и поступает на регулирующий блок Р-130. На этот же блок поступает сигнал от цепочки измерения расхода метанола. Сигнал с регулятора поступает на блок ручного управления БРУ-32. С БРУ-32 сигнал поступает на БСТ-12Р/380-32, который предназначен для управления исполнительными механизмами, обеспечивая изменение направления вращения электропривода. Он используется для управления исполнительным механизмом типа МЭО, который работает в системах автоматического управления. В качестве регулирующего органа выбран вентиль, регулирующий фланцевый с электроприводом типа 15кч922бр.

Для контроля давления пара в реакторе, а также для сигнализации давления воздуха в испарителе выбираем следующие средства автоматизации:

В качестве первичного преобразователя для измерения давления используется Сапфир-22-ДИ-2151, предназначенный для преобразования пневматического в электрический унифицированный выходной сигнал. В качестве вторичного показывающего и регистрирующего прибора выбираем интеллектуального термодатчика ZET 7021 TermoTR-485.

Для сигнализации верхнего уровня в испарителе используются:

Интеллектуальный ультразвуковой уровнемер Prosonic M. Уровнемер включает в себя три преобразователя: первичный, промежуточный и передающий. В первичном преобразователе формируется интервал времени в виде электрического импульса, длительность которого пропорциональна значению измеряемого уровня и обратно пропорциональна скорости ультразвуковой волне в стержне. В промежуточном преобразователе производится измерение интервала времени и преобразование его в значение измеряемого уровня в виде числоимпульсного кода. Передающий преобразователь преобразует числоимпульсный код в десятичный и индуцирует его на цифровом табло. Первичный преобразователь устанавливается на резервуаре с измеряемой средой, а промежуточный и передающий устанавливаются по месту либо на щите.

Выбор ЭВМ:

При разработке данной АСУ, выбору ЭВМ необходимо уделить особое внимание. Вся цифровая и графическая информация отображается на ЭВМ, поэтому к ней предъявляются повышение требования по надежности.

Данная ЭВМ работает в режиме «советчика», при котором на неё возложены следующие функции:

1) Контроль параметров, по которым осуществляется оперативное управление процессом;

2) Сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы;

3) Вывод на монитор графической информации о ходе технологического процесса;

4) Ввод информации, поступающей из лаборатории;

5) Вывод цифровой и графической информации на печать.

Особое место в работе ЭВМ уделено поиску оптимальных решений с выдачей рекомендаций (советов) оператору. Данная функция осуществляется следующим образом. Через заданные промежутки времени (один раз в 2-5 минут) полученные с микроконтроллера данные о состоянии объекта анализируются с помощью математической модели (ММ). Также по ММ определяются воздействия, необходимые для приближения процесса к оптимуму, результаты предоставляются оператору. Окончательный выбор и осуществление управляющих воздействий остается за оператором. Внесение управляющих воздействий осуществляется путем изменения уставок в микроконтроллер через ЭВМ.

Кроме вышеперечисленных возможностей ЭВМ может работать также и в режиме обучения технологического персонала. В этом случае все вносимые оператором управляющие воздействия не поступают на МК, а пересчитываются по ММ и на монитор выводится график реакции объекта управления на вносимое управляющее воздействие. Процессом управляет МК по заданию, внесенному в него перед отключением режима советчика.

Для того чтобы не выходить из режима советчика и не загружать память ЭВМ, за которой работает оператор-технолог, рекомендуется параллельно ЭВМ установить персональную ЭВМ (ПЭВМ), на которой будет проходить процесс обучения.

В качестве посредника между ЭВМ и АСР используем интеллектуального устройства сбора данных DT80 Серия 2, УСД DT80 является автономным полевым робастным низкопотребляющем энергию устройством, отличающимся наличием большой встроенной памяти, USB-интерфейса, 18-битовым АЦП, встроенным жидко-кристаллическим дисплеем и многочисленными средствами связи..

 

3 Описание функциональной схемы автоматизации

Функциональная схема автоматизации технологических процессов является основным техническим документом, определяющим структуру и характер систем автоматизации технологических процессов, а также оснащение их приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами вычислительной техники). Функциональная схема автоматизации изображена на чертеже формата А1 (ГАЦМиЗ.КП0000.431А2).

На функциональной схеме показано:

1) Технологическая схема, подлежащая автоматизации;

2) Приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями по действующим стандартам, а также линии связи между ними;

3) Необходимые пояснения к схеме;

4) Таблица условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами.

Также на функциональной схеме указаны предельные значения измеряемых или регулируемых величин.

Технологическое оборудование и трубопроводы изображены упрощенно. Внутренние детали и элементы частей оборудования не показаны, так как они механически не связаны с приборами и средствами автоматизации. На трубопроводах показаны только те вентили, которые участвуют в системе контроля и регулирования процессами.

Линии связи между приборами и средствами автоматизации изображены тонкими линиями, а трубопроводы – толстыми однолинейно независимо от фактического количества труб и электропроводок, осуществляющих эту связь. На линиях связи и трубопроводах сохранены стрелки, показывающие направления передачи сигнала, а также направления потоков веществ соответственно технологической схеме. Линии связи нанесены по возможно кратчайшему расстоянию с наименьшим количеством изгибов и пересечений.

Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на функциональной схеме, присвоены позиционные обозначения, сохраняющиеся во всех документах проекта. Позиционное обозначение приборов и средств автоматизации состоит из двух частей: цифрового обозначения, присваиваемого комплекту и цифрового обозначения присваиваемого прибору или средству автоматизации.

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации изображены на схеме в непосредственной близости к ним. Приборы и средства автоматизации, располагаемых на щитах, пультах показаны в прямоугольнике «на щите». Приборы и средства автоматизации, которые располагаются вне щитов показаны в прямоугольнике «по месту». Функциональные блоки микроконтроллера изображены в прямоугольнике, обозначенном «Р-130».

Приборы и средства автоматизации, входящие в состав функциональной схемы приведены в заказной спецификации на оборудование и материалы (приложение А).

 

4 Описание принципиальной электрической схемы

Принципиальная электрическая схема автоматизации (ГАЦМиЗ.КП0000.431Э3) является проектным документом, расшифровывающее принцип действия и работы узлов, устройств и систем автоматизации, работающих от источника электрической энергии.

Принципиальная электрическая схема регулирования, входящая в состав проекта автоматизации технологического процесса, выполнена в соответствии с требованиями государственного стандарта по правилу выполнения схем (ГОСТ 2.702-75), условным графическим обозначениям (ГОСТ 2.72-74), маркировке цепей (ГОСТ 2.709-72) и буквенно-цифровым обозначениям элементов (ГОСТ 2.710-81). Принципиальная электрическая схема содержит:

1) Силовые цепи;

2) Элементы схемы регулирования;

3) Перечень элементов;

4) Линии связи между приборами, устройствами и их частями, включенными в эту схему.

Контакты реле, приборов и аппаратов показаны в нормальном положении, т.е. при таком их действительном положении, когда отсутствует ток во всех цепях данной схемы и внешнее принудительное механическое воздействие на подвижные контакты.

При разработке данной схемы были соблюдены следующие правила обозначения отдельных участков цепей:

1) Для цепей управления, регулирования и измерения была использована группа чисел 1-399, для цепей сигнализации 400-799, для цепей питания 800-999 (цепь питания вторичного прибора и УСД). Цепи схемы пронумерованы сверху вниз – слева.

2) Входные и выходные участки цепи постоянного тока (силовые цепи) маркированы с указанием полярности. Участки цепей положительной полярности маркированы нечетными числами.

3) Линии связи состоят из горизонтальных и вертикальных отрезков и имеют наименьшее число изломов и взаимных пересечений.

Маркировка на схеме расставлена при горизонтальном расположении цепей – над участком проводника, при вертикальном расположении – слева от участка проводника. Цепь управления маркирована последовательными числами в пределах установки.

Перечень элементов схемы выполнен над основной надписью чертежа согласно ГОСТ 2.702-75.

Данная схема выполнена применительно к отдельному участку, а именно АСР температуры газовой смеси в реакторе.

Схема работает следующим образом:

Первичный сигнал в виде термоЭДС с термопары ТХК-0179 поступает на входную цепь вторичного показывающего и регистрирующего прибора Диск-250, в котором происходит преобразование первичного сигнала. Выходным сигналом в цепи устройства преобразования Диск-250 является непрерывный электрический сигнал величиной 5 мА.

Также, этот сигнал поступает на КБС-3 (клемно-блочный соединитель 3), который входит в комплект микропроцессорного контроллера «Ремиконт Р-130». В этот комплект входит и блок питания (БП-1), который соединен с блоком контроллера (БК-1) через клемно-блочный соединитель 1 (КБС-1).

Блок контроллера вырабатывает импульсный управляющий сигнал, который поступает в блок ручного управления (БРУ-32), посредством которого выбирается соответствующий режим работы системы и переключение с ручного управления на автоматическое. Кроме того, блок обеспечивает кнопочное управление и снабжен световой индикацией выходного сигнала, схема которой не показана на чертеже.

Если выбран режим ручного управления, то перемещением регулирующего органа можно управлять с помощью ручки ручного управления (ключ больше/меньше) расположенной на панели блока ручного управления.

В режиме автоматического управления однофазный сигнал с Р-130 посредством бесконтактного реверсивного магнитного пускателя поступает на исполнительный механизм (МЭО-40/63) и на пускатель (ПБР-2М) для приведения в действие регулирующего органа, расположенного на технологическом трубопроводе. Также предусмотрен режим управления и контроля с помощью ЭВМ. Переход в этот режим осуществляется переключением ключа SA-2 в положение ЭВМ.

В данной схеме предусмотрены два показывающих миллиамперметра, контролирующих силу тока цепи термоЭДС.

Питание схемы осуществляется от сети со стандартным переменным напряжением 220В. Согласно требованиям стандартов электробезопасности все приборы надежно заземлены, а исполнительный двигатель снабжен защитой от перегрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Внедрение автоматической системы управления технологическим процессом в общую систему производства позволит значительно снизить материальные, энергетические и трудовые затраты на проведение процесса. В результате, помимо повышения конкурентоспособности продукции предприятия в целом, а, следовательно, и увеличения прибыли, улучшатся и социальные условия работников, что занимает далеко не последнее место в настоящее время.

 

 

 

Приложение А                                                  Заказная спецификация на оборудование и материалы
№ п/п	Позиции по технологической схеме, место установки	Наименование и техническая характеристика основного и комплектующего оборудования, приборов, арматуры, кабельных и других изделий	Тип и марка оборудования, материал оборудования	Завод изготовитель (для импортного оборудования страна, фирма)	Единица измерения		Потребность по проекту	Цена единицы, руб.	Стоимость всего, руб.
					Наименование	Код
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Приборы и средства автоматизации
1	1-1 трубопровод	Диафрагма камерная с условным давлением 6 кпс/см2,  диаметр условного прохода 50 мм, исполнение II;  материал корпусов камер – сталь марки 35; материал диска – сталь марки Х17. Предел измерения 50 м3/ч.	ДК6-50-11-а/г-2 ГОСТ 14321-73	Севанский завод электрических исполнительных механизмов	шт.		1
2	2-1 трубопровод	Диафрагма камерная с условным давлением 6кпс/см2,  диаметр условного прохода 50 мм, исполнение II;  материал корпусов камер – сталь марки 35; материал диска – сталь марки Х17. Предел измерения 4000 нм3/ч.	ДК6-150-11-а/г-2 ГОСТ 14321-73	Севанский завод электрических исполнительных механизмов	шт.		1
3	3-1 испаритель	Датчик уровнемера ультразвукового РУМБ-БК с первичным, промежуточным и передающим преобразователем электрического сигнала.	РУМБ-БК	«СКБАП» г. Тбилиси	шт.		1
4	4-1 реактор	Термоэлектрический преобразователь хромель – копелевый, предел измерения 50-600°С, монтажная длина 1000 мм.	ТХК-0179	“Теплоприбор” г. Челябинск	шт.		1
5	на щите	Микропроцессорный регулирующий 28-канальный микроконтроллер Ремиконт.	Р-130	Московский завод тепловой автоматики	шт.		1
6	1-2, 2-2 по месту	Измерительный блок. Исполнение взрывозащитное. Верхний предел измерения 4200 нм3/ч. Предел допускаемой основной погрешности ±0,5 %. Исполнение по материалам 01. Питание напряжения 220 В с частотой 50 Гц. Питание напряжения от прибора БИК-1.	Сапфир 22-ДД-2430	«Манометр», г. Москва	шт.		2
7	5-1, 6-1 по месту	Первичный преобразователь. Выходной сигнал 0-5 мА. Верхний предел 0,6 мПа, погрешность ±0,5 %.	Сапфир 22-ДИ-2151	«Манометр», г. Москва	шт.		2
8	1-3, 2-3 по месту	Электронное устройство. Выходной сигнал 0-5 мА. Напряжение переменного тока 220 В с частотой 50 Гц.	БИК-1	Ивано-Франковское ПО «Геофизприбор»	шт.		2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
9	1-4, 2-4, 3-2, 4-2, 5-2, 6-2 на щите	Вторичный  одноточечный показывающий и регистрирующий прибор с записью информации на дисковой диаграмме. Быстродействие 5 с, время одного оборота диска 24 ч. Шкала отградуирована  от 0 до 400 кг/ч.	Диск-250-2121	«Теплоприбор», г. Челябинск	шт.		6
10	2-5 - 2-7, 3-3 - 3-5, 4-3 - 4-5	Блок ручного управления.	БРУ-32	Московский завод тепловой автоматики	шт.		3
11	2-5, 3-3, 4-3 на щите	Ключ выбора рода работ «Местное-Ремиконт».	ПМОВ-45	Московский завод тепловой автоматики	шт.		3
12	2-6, 3-4, 4-4 на щите	Ключ выбора рода работ «Ручное-автоматическое».	ПМОВ-45	Московский завод тепловой автоматики	шт.		3
13	2-7, 3-5, 4-5 на щите	Ключ выбора рода работ «Больше-меньше».	ПМОФ-45	Московский завод тепловой автоматики	шт.		3
14	2-8, 3-6, 4-6	Пускатель бесконтактный реверсивный.	ПБР-2М	Чебоксарское ПО «Электро прибор»	шт.		3
15	2-9, 3-7, 4-7 по месту	Однооборотный  электрический исполнительный механизм.	МЭО-40/63	Чебоксарское ПО «Электроприбор»	шт.		3
16	3-8 по месту	Вентиль регулирующий фланцевый с электрическим управлением. Диаметр условного прохода 50 мм. Строительная длина 120 мм. Род тока 220 В.	15кч922бр	Союзглаварматура	шт.		1
17	2-10, 4-8 по месту	Вентиль с электрическим управлением. Диаметр условного прохода 50 мм. Строительная длина 120 мм. Род тока 220 В.	15с997нж	Союзглаварматура	шт.		2
18	по месту	Вентиль запорный.	3в-2м	Союзглаварматура	шт.		4
19	по месту	Универсальное устройство сбора данных. Выходной сигнал 0-5 мА. Питание от сети 380/220 В, частотой 50 Гц.	Е443-М96 ТУ 95,1967-89	ПО «ТОЧМАШ», Одесса	шт.		1
20	пульт оператора	Электронно-вычислительная машина VIA Cyrix III - 500/32/4,0/16.	ЭВМ		шт.		1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10