Функциональная схема автоматизации

Введение.

По мере осуществления  механизации производства сокращается  тяжелый физический труд, уменьшается  численность рабочих, непосредственно  занятых в производстве, увеличивается  производительность труда и т. д.

С увеличением нагрузок аппаратов, мощностей машин, сложности и масштабов производства, с повышением давлений, температур и скоростей химических реакций, ручной труд даже в механизированном производстве подчас просто немыслим. Ограниченные возможности человеческого организма (утомляемость, недостаточная скорость реакции на изменение окружающей обстановки и на большое количество одновременно поступающей информации, субъективность в оценке сложившейся ситуации и т. д.) являются препятствием для дальнейшей интенсификации производства. Наступает новый этап машинного производства — автоматизация, когда человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управления технологическими процессами, механизмами, машинами передаются автоматическим устройствам.

Автоматизация приводит к  улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий (производство организуется под открытым небом), удлинение сроков межремонтного пробега оборудования. 

Проведение некоторых  современных технологических процессов  возможно только при условии их полной автоматизации (например, процессы, осуществляемые на атомных установках и в паровых  котлах высокого давления, процессы дегидрирования и др.).

 Автоматизация – это  внедрение технических средств,  управляющих процессами без непосредственного  участия человека. Разнообразие  технических средств автоматизации,  глубокое изучение процессов  химической технологии, а также  достаточно хорошо разработанная  теория автоматического управления  позволяют интенсивно проводить  автоматизацию в химической промышленности.

Одной из основных задач  автоматизации технологических  процессов является повышение экономической  эффективности производства.

 В ряде случаев само  производство не может быть  реализовано без его автоматизации.  Существует значительное число  процессов, интенсификация которых  возможна лишь при ведении  их в предаварийных режимах,  что вызывает необходимость в  процессе автоматизации таких  производств решать совместные  задачи автоматического управления  и автоматической защиты. 

Важнейшей предпосылкой автоматизации  является отработанность технологии производства. Основными требованиями, которые предъявляет автоматизация к технологии, являются неразрывность технологической цепи в пределах автоматизируемого участка и целесообразное расположение оборудования, в соответствии с направлением движения материальных и энергетических протоков. Чем полнее соответствует процесс указанным требованиям, тем выше экономическая эффективность автоматизации.

В химической промышленности вопросам автоматизации уделяется  особое внимание. Это объясняется  сложностью и большой скоростью  протекания технологических процессов, высокой чувствительностью их к  нарушениям режима, вредностью условий работы, взрыво-пожароопасностью перерабатываемых веществ.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение окружающей среды.

 

1. Описание технологического процесса.

Рис. 1. Функциональная схема автоматизации нагнетателей.

1,2,3 – нагнетатели.

Основные технологические  параметры, определяющие работу печного  отделения: концентрация сернистого ангидрида  в полученном газе, а также температура в кипящем слое и газоходах отделения (1).

Схемой автоматизации  печи предусматриваются следующие  АСР:

1. Стабилизация заданного расхода воздуха на входе в воздуходувку.
2. Регулирование подачи колчедана в печь в зависимости от температуры кипящего слоя.
3. Регулирование высоты кипящего слоя' в печи.
4. Регулирование разрежения в верхней части печи.
5. Стабилизация заданного расхода воздуха в форкамеру.
6. Стабилизация заданного расхода вторичного воздуха.

АСР печи, как и все  АСР сернокислотного производства, выполняют на базе пневматических регуляторов системы «Старт».

Рассмотрим работу одноконтурной  АСР стабилизации расхода воздуха на входе в воздуходувку (рис.1). Расход воздуха на входе в воздуходувку измеряется комплектом диафрагма — дифманометр За, 36. Пневматический сигнал дифманометра подается на вторичный прибор Зв типа ПВ.10.1Э и регулятор Зг типа ПР3.21. Выход регулятора воздействует на исполнительный механизм типа ПСП 3d, который перемещает заслонку на всасывающем воздухопроводе.

В печном отделении в основном предусматривают следующие системы  автоматического и дистанционного управления: нагнетателями, вибраторами  приемных бункеров колчедана печей  КС; пластинчатыми и тарельчатыми питателями печей КС.

Схемы управления выполняют  релейно-контактными, аналогично схемам управления насосами.

Особенность схемы управления нагнетателей состоит в том, что  для нормальной работы печей предусматривают резервные нагнетатели по одному на две печи по схеме, приведенной на рис.1. Поэтому в схеме дистанционного управления средним нагнетателем 2 на щите отделения предусматривают по две кнопки «Пуск» и «Стоп»: одну устанавливают на панели первой печи, вторую — на панели второй печи. При этом в схеме исключается возможность работы этого нагнетателя на обе печи. Кроме того, в схеме предусмотрено:

а) автоматическое управление коммутационными задвижками при дистанционном управлении нагнетателями;

б) контроль времени полного набора давления нагнетания (2а) при пуске нагнетателя;

в) защита нагнетателей при понижении давления нагнетания, повышении температуры воздуха (1а) и заклинивании задвижек (заклинивание задвижки определяется контролем времени возрастания тока в силовых цепях);

г) аварийное отключение рабочего нагнетателя (по защитам, указанным в предыдущих двух пунктах, а также при исчезновении напряжения в силовых цепях) и автоматическое включение резервного нагнетателя (АВР) с одновременным автоматическим управлением коммутационными задвижками;

д) защиту от срабатывания АВР при кратковременном исчезновении напряжения в силовых цепях;

е) отключение нагнетателей при прекращении подачи колчедана в печь КС:

ж) сигнализацию действия защиты и автоматики на местном Щите нагнетателей.

  АВР нагнетателей должен отвечать технологическим требованиям непрерывности подачи воздуха в печь КС с допустимыми перерывами дутья не более 3—4 мин.

 

2 . Выбор технологических параметров и средств автоматизации.

Функциональная схема  автоматизации является проектным  техническим документом, определяющим структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и управления процессом.

Функциональная схема  автоматизации выполняется без  масштаба, при помощи условных обозначений приборов и средств контроля, не содержит конструктивных подробностей, а технологическое оборудование изображается упрощенно при возможности соответственно своей конфигурации. На схеме показывается технологическое оборудование, последовательно распределенное в соответствии с техническим процессом, технологические коммуникации, органы управления, средства контроля и автоматизации и взаимные связи между ними. Не показываются на функциональной схеме автоматизации вспомогательные устройства: блоки питания, преобразователи, предохранители, выключатели и т.п. Все приборы и средства автоматизации показываются условными обозначениями по ГОСТ 21405-85. Условные обозначения трубопроводов показываются в соответствии с ГОСТ 2784-96.

Для контроля давления  я использовал:

Сигнализатор давления  ФГ-1007.

Руководство по эксплуатации.

Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для  ознакомления с

техническими характеристиками, режимами эксплуатации, конструкцией, правилами монтажа, эксплуатации, хранения и транспортирования сигнализаторов давления ФГ-1007

Описание и работа изделия.

Сигнализаторы давления ФГ-1007 (в дальнейшем — приборы) предназначены для контроля давления элегаза в выключателях наружной установки и коммутации внешних электрических цепей при отклонении давлении элегаза от заданных значений.

По устойчивости к воздействию  температуры и влажности окружающего  воздуха приборы имеют исполнения УХЛ и Т категорию размещения 2 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от минус 60 до плюс 60° С.

Технические характеристики.

Диапазоны уставок и значений минимальных контролируемых давлений указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Диапазоны уставок и значений минимальных контролируемых давлений.

Диапазоны показаний, МПа	Значение минимального контролируемого  давления, МПа
минус 0,1 ¸ 0,5	От 0,05 до 0,25;
минус 0,1 ¸ 0,9	От 0,3 до 0,7

Наибольшее значение погрешности  показаний в процентах от диапазона

показаний не должно превышать:

± 1,5 % на уставке минимального контролируемого давления;

± 2,5 % на уставке предварительной сигнализации.

Вариация показаний приборов в точках, в которых предусмотрено  определение погрешности показаний, не должна превышать абсолютного значения наибольшей погрешности показаний.

Наибольшее значение погрешности  срабатывания (размыкания контактов  при понижении давления) в процентах от диапазона показаний не должно превышать:

± 2,5% на уставке минимального контролируемого давления;

± 2,5% на уставке предварительной сигнализации.

Величина дифференциала (разности давлений прямого и обратного срабатываний) не должна превышать 2,5% от диапазона показаний.

Приборы должны быть устойчивыми  к воздействию температуры окружающего воздуха от минус 60 до плюс 60° С.

Приборы должны быть устойчивыми  к воздействию относительной  влажности окружающего воздуха:

до 98 % при температуре 35° С и более низких температурах, без конденсации влаги - для исполнения УХЛ2;

до 100% при температуре 35° С с конденсацией влаги.

По защищенности от проникновения  внутрь воды приборы должны соответствовать степени защиты IP 53 ГОСТ 14254-80.

Разрывная мощность контактов  сигнализирующего устройства должна быть до 10 Вт постоянного тока и 20 ВА переменного тока. Значение коммутируемого тока должно быть от 0,01 до 1 А.

Напряжение коммутируемых  цепей должно быть до 220 В постоянного тока или до 380 В переменного тока с частотой (50+1) Гц.

Примечание. По заказу потребителя  для приборов экспортного исполнения допускается частота тока (60+1) Гц.

Средняя наработка на отказ  приборов с учетом технического обслуживания, регламентируемого инструкцией по эксплуатации, 6,67х104 ч по каждой функции, при условиях:

- Температура окружающего  воздуха 20+10° C;

- Относительная влажность  30-80 %;

- Атмосферное давление 86-106,7 кПа.

Габаритные и присоединительные  размеры приборов приведены на рис. 2.

Полный средний срок службы приборов 12 лет.

Масса приборов не должна быть более 0,83 кг.

 

Устройство и работа прибора.

Принцип действия прибора  основан на уравновешивании контролируемого давления силами упругой деформации чувствительного элемента (манометрической пружины). На рисунке 2 приведена конструкция прибора.

Манометрическая пружина  одним концом крепится к держателю, а другой конец имеет возможность свободно перемещаться под воздействием контролируемого давления. Перемещение свободного конца маометрической пружины через трибко-секторный механизм 3 передается на стрелку 4. Стрелка своим поводком 5 перемещает рычаги 6 и 7 с контактами 25, которые размыкают или замыкают контакты рычагов 8 и 9, соединенных через поводки 10 с указателями 11 и 12.

Установка указателей 11, 12 на требуемые давления сигнализации производится на заводе.

Использование и назначение.

Эксплуатационные ограничения.

При работе с приборами  необходимо соблюдать правила техники  безопасности, распространяющиеся на электрические приборы и приборы, измеряющее давление.

Не допускается эксплуатировать  приборы в тех системах, давление в которых превышает верхнее  значение давления диапазона уставок.

При монтаже приборов следует  пользоваться стандартными ключами.