Введение
Основной целью совершенствования любого производственного процесса в различных отраслях народного хозяйства в настоящее время является достижение максимального производственного эффекта, т. е. увеличения производительности оборудования, повышения качества готовой продукции при минимальных затратах труда, сырья и энергии. Для выполнения этой задачи разрабатывается новая технология, новое прогрессивное оборудование, преимущественно непрерывного действия, на базе которого формируются непрерывно поточные технологические линии высокой производительности. При этом одновременно решаются вопросы комплексной механизации вспомогательных и транспортных операций. Для обеспечения оперативного контроля и управления такими технологическими процессами применяют автоматические приборы контроля и устройства, позволяющие снизить долю ручного труда в управлении работой машин и аппаратов, а так же разрабатывают соответствующую им систему управления.
В настоящее время автоматизация производственных процессов развивается в двух направлениях: первое — создание систем локальной автоматизации технологических процессов, которые, как правило, обеспечивают стабилизацию заданных рабочих режимов путем поддержания постоянными или изменяющимися по заданной программе параметров процесса; второе — создание автоматизированных систем управления технологическими процессами и производством в целом с применением персональных компьютеров (ПК). Применение автоматизированных систем управления с использованием ПК, математических моделей и экономико-математических методов повышает уровень организации производства и оперативности взаимодействия персонала с технологическим оборудованием. В результате этого появляется возможность перехода к оптимизированным режимам технологических процессов, что увеличивает производительность оборудования, повышает эффективность использования сырья и материалов, а также предотвращает аварийные ситуации. Качество готовой продукции улучшается, ее характеристики стабилизируются.
Решение проблемы увеличения производства удобрения связано не только с улучшением старой технологии, но и, главным образом, с разработкой принципиально новых методов переработки сырья, обеспечивающих наиболее полное использование его, уменьшение потерь, повышение выхода и качества готовой продукции, расширение ее ассортимента, снижение расхода энергоресурсов в технологических процессах. Эти обстоятельства потребуют создание новых методов измерения и приборов для автоматического контроля и регулирования параметров технологических операций, технических средств автоматизации для поддержания оптимальных режимов работы оборудования и централизованного автоматизированного управления производственными процессами.
Исходя из сказанного, основной задачей в области организации производства химической промышленности на ближайший период является создание автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и автоматизированных систем управления производством в целом (АСУП).
В этих условиях особо важное значение приобретает подготовка квалифицированных кадров, способных умело эксплуатировать современное оборудование, эффективно использовать автоматические устройства и системы автоматизации, участвовать в их совершенствовании.
1. Описание технологической схемы процесса
Исходное сырье из емкости 1 насосом 2 направляется в колонну 3. Колонна 3 обогревается кипятильником 4. Пары из верха колонны через воздушный конденсатор 5 поступают в отстойник 6. Верхний углеводородный слой насосом 7 частично возвращается в колонну 3, остальная часть идет на дальнейшую переработку. Кубовая жидкость насосом 9 подается в колонну 8 (под вакуумом). Пары колонны через конденсаторы 10, 11 стекают в емкость 13, откуда насосом 12 часть их возвращается в колонну 8 на орошение, остальная часть идет на переработку. Кубовая жидкость подается также на переработку.
2. Выбор и обоснование параметров контроля
Контролю подлежат те параметры, по значениям которых осуществляется оперативное управление технологическим процессом, а также его пуск и остановка. К таким параметрам относятся все режимные и выходные параметры, а также входные параметры, при изменении которых в объект будут поступать возмущения. Обязательному контролю подлежат параметры, значения которых регламентируются технологической картой.
Контролю подлежат все регулируемые параметры:
1 Уровень исходного сырья в емкости 1;
2 Давление и температура в колоннах 3 и 8;
3 Расход флегмы после насосов 7 и 12;
4 Расход кубовой жидкости, подаваемой насосом 9 в колонну 8;
5 Температура и давление греющего пара.
Контроль расхода смеси необходим для расчета технико-экономических показателей.
Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям или серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся:
1 Уровень исходного сырья в емкости 1;
2 Уровень в емкостях 1 и 13;
3 Температура продукта в колоннах 3 и 8;
Оперативный технологический персонал при оповещении его устройствами сигнализации о нежелательных событиях должен принять соответствующие меры по их ликвидации. Если эти меры окажутся не эффективными и параметр, характеризующий состояние объекта управления достигнет аварийного значения, должны сработать системы противоаварийной защиты, которые автоматически по заданной программе перераспределяют материальные и энергетические потоки, включают и отключают аппараты объекта с целью предотвращения взрыва, аварии, несчастного случая, выпуска большого количества брака.
Схема подлежит защите при отклонении следующих параметров:
· повышение температуры в колонне 3 ;
· повышении или понижение давления в колоне 8;
Защита заключается в автоматическом прекращении подачи исходной смеси в систему при отклонении любого из вышеперечисленных параметров.
3. Выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий и схем
Из всех параметров характеризующих процесс, необходимо выбрать те, которые подлежат регулированию и изменением которых целесообразно вносить регулирующее воздействие. Для этого необходимы результаты анализа целевого назначения процесса.
Исходя из результатов анализа выбирают критерий управления, его заданное значение и параметры, изменением которых наиболее целесообразно на него воздействовать. Последнее осуществляется на основе статических и динамических характеристик процесса, дающих представление о взаимозависимости параметров.
Показателем эффективности работы системы является температура и давление (разрежение) в колоннах 3 и 8.
На них действуют следующие возмущения:
1 температура греющего пара;
2 изменение расхода подаваемого в колонны продукта;
3 температура окружающей среды;
В проекте используются следующие САР (Системы автоматического регулирования):
1 САР расхода флегмы в колонны 3 и 8;
2 САР расхода продукта, подаваемого в колонну 8;
Для измерения давления продукта в верхней части колонн 3 и 8 выбираем:
Для контроля давления в нижней и верхней части колонн выбираем:
Интеллектуальные датчики давления серии Метран-100производитель -промышленная группа "Метран". Россия г.Челябинск
Интеллектуальные датчики давления серии Метран-100 предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART следующих входных величин:
- избыточного давления (Метран-100-ДИ);
- абсолютного давления (Метран-100-ДА);
- разности давлений (Метран-100-ДД);
- гидростатического давления (Метран-100-ДГ).
Управление параметрами датчика:
- кнопочное со встроенной панели;
- с помощью HART-коммуникатора или компьютера.
Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси; пищевые продукты Диапазон измеряемых давлений:- 0-1 МПа;
Основная погрешность измерений до ±0,1% от диапазона.
Исполнение: – взрывозащищенное (Ех, Вн);
Выходной сигнал 4-20 mA
Напряжение питания 12-42 в
Для контроля давления в колонне 8 (разрежение)– применим Метран 100 ДВ с датчиком разрежения 1233.
Для колонны 3 – Метран 100 ДИ с датчиком 1133.
Для измерения расхода принимаем прибор:
Promag 33 –Электромагнитный расходомер фирмы Endress+Hauser со следующими характеристиками:
Степень защитыIP 67 (EN 60529), NEMA 4X
Окружающая температура -20...+60 оС
Ударо- и вибростойкость: Ускорение до 2 g / 2 ч в день; 10...10 Гц
(полная измерительная система)
Кабельные вводы Питающий и сигнальный кабели (выходы) PG 13.5 кабельные вводы (5...15 мм) или NPT 1/2".
Питание 85...260 В АС, 45...65 Гц 20...55 В АС, 16...62 В DC
Потребляемая мощность: АС: < 15 ВА (включая сенсор) DС: < 15 Вт (включая сенсор)
Электрическая изоляция: Вход и выходы электрически изолированы от питания, от сенсора и между собой.
Токовый выход 0/4...20 мА, возможность настройки, электрически изолирован, RL < 700 Ω
(с HART не менее 250 Ом), выбор постоянной времени, задание конечного значения шкалы.
Импульсный/частотный выход.
Взрывозащищенное исполнение:
Компактное и раздельное исполнение для: CENELEC: EExd/deEx-zone 2: VDE 0165
Надежность работы:
Функция полного самоконтроля измерительной системы обеспечивает высокую ее надежность. Любые системные ошибки (ошибка по току катушки, ошибки усилителя, DAT, EEPROM,ROM, RAM) или возможные сбои питания, немедленно отображаются через сконфигурированный релейный выход 1.
Соответствующее сообщение об ошибке отображается на дисплее трансмиттера. C помощью функции диагностики можно просмотреть любые имеющиеся сбои и определить их причину.