Разработка функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан (стр. 2 из 6)
Таблица 2
| Код прибора на схеме | Расшифровка |
| TE | Термопреобразователь электрический |
| LE | Емкостной уровнемер |
| FE | Электронный датчик преобразования расхода |
| VE | Прибор для измерения вязкости |
| M | Электродвигатель |
| WIA | Прибор для измерения массы продукта |
| TY | Преобразователь температуры |
| LY | Преобразователь уровня жидкости |
| H | Аппаратура для ручного дистанционного управления |
| NS | Пусковая аппаратура для управления электродвигателем |
| FT | Прибор для измерения расхода с дистанционной передачей |
| VY | Преобразователь вискозиметра |
| Код прибора на схеме | Расшифровка |
| TIRC | Прибор для измерения температуры регистрирующий и регулирующий |
| LIRC | Прибор для измерения уровня жидкости регистрирующий и регулирующий. |
| LIRA | Прибор для измерения уровня регистрирующий и сигнализирующий |
| FIRC | Устройство для измерения расхода регистрации регулирующее |
| VIRC | Прибор для измерения вязкости регистрации регулирующий |
| TC | Регулятор температуры |
| LC | Регулятор уровня жидкости |
| FC | Регулятор расхода жидкости |
| VC | Регулятор вязкости смеси |
| WR | Регистрация массы |
| HL | Сигнальная лампа |
схема изомеризация пентан изопентан
РАЗДЕЛ 2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
2.1 Выбор и обоснование параметров контроля
Регулирование температуры и уровня ректификационных колонн главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей жидкости. Параметром, характеризующим баланс, является уровень жидкости в емкости, из которой смесь поступает в ректификационную колонну. Надежность работы данного оборудования во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести к нарушению циркуляции в системе, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб, и их пережег.
Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс жидкости в пароперегреватель, что вызовет вывод его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Необходимо обеспечить равномерное питание колонны жидкостью, так как частые и глубокие изменения расхода питательной жидкости могут вызвать значительные температурные напряжения в металле оборудования.
Емкостям с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня жидкости в емкости определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются изменение расхода питательной жидкости, изменение паросъема при изменении нагрузки потребителя, изменение температуры питательной жидкости.Поддержание постоянного расхода смеси необходимо для рационального ее использования и для предотвращения переполнения ректификационной колонны подаваемой жидкостью.
Измерение массы продукции на выходе является также необходимым условием в выборе параметров контроля, т.к. переполнение продукции на выходе может привести к выбросам наружу вместе с продукцией вредных веществ, что является негативным фактором для рабочего персонала данной установки.
Также немаловажным фактором в выборе параметров контроля является безаварийная работа электронасосов, т.к. вследствие выхода из строя одного из насосов установки произойдет остановка всего технологического процесса, что также негативно отразится на производительности данной установки. Сигнализация же позволяет своевременно выявить неисправность данного насоса и произвести необходимые наладочные работы техническим персоналом.
В питательной жидкости растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в емкостной воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам – твердое вещество, кристаллизующееся в емкостной жидкости. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях оборудования.
Необходимым параметром контроля является и датчик для измерения уровня вязкости. Он позволяет более точно контролировать технологический процесс получения изопентана, не нарушая допустимых концентраций.
Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов емкости, физически необходимы, так как оператор не в силах уследить за всеми параметрами функционирующей установки. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например, при упущении жидкости из емкости, уровень смеси в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван, пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на действующие, на останов парогенератора; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.
Согласно вышеперечисленного автоматизация работы установки по переработки пентана в изопентан должна осуществляться по следующим параметрам:
1) по поддержанию постоянной температуры в колонне и кипятильниках;
2) по поддержанию постоянного давления пара;
3) по поддержанию постоянного уровня жидкости в емкости;
4) по поддержанию постоянного расхода смеси подаваемой в колонну;
5) по поддержанию постоянной работы электронасосов;
6) по поддержанию постоянного значения вязкости;
7) по определению массы выпускаемой продукции.
2.2 Выбор и обоснование средств контроля
Автоматические устройства контроля при правильном выборе обеспечивают быстрые и точные измерения технологических параметров.
В установке по переработке пентана в изопентан для измерения уровня жидкости в емкости будем использовать емкостной уровнемер серии ИСУ100И (рисунок 1)
Рисунок 1 - Уровнемер емкостной ИСУ100И
Уровнемер серии ИСУ100И обеспечивает измерение текущего уровня и сигнализацию двух перестраиваемых предельных уровней воды, молока, пива, щелочи, кислот, нефти и нефтепродуктов, зерна и продуктов его размола, сахара, цемента, песка, извести, а также других жидких и сыпучих сред, в том числе в емкостях, находящихся под избыточным давлением.
Состав уровнемера:
1) преобразователь вторичный ИСУ 100 (предусмотрен вариант поставки со встроенным жидкокристаллическим индикатором);
2) датчик – показывающий прибор (поставляется при необходимости).
При заполнении или опорожнении резервуара электрическая емкость расположенного в нем чувствительного элемента (ЧЭ) изменяется пропорционально уровню погружения в контролируемую среду. Это изменение емкости преобразуется электронной схемой в сигнал постоянного тока, который затем используется для местных показаний, для двух установок сигнализации и для передачи на другие устройства. Технические данные данного устройства указаны в таблице 3.
Таблица 3
| Пределы диапазона измерений | |
| в относительных единицах уровня | 0 ... 100 % |
| Пределы допускаемой основной погрешности | ± 0,05 |
| Питающая сеть | 220 В, 50 Гц |
| Потребляемая мощность | 15 ВА |
| Выходные сигналы: | |
| аналоговый: | 0 .. 5, (0/4 .. 20) мА |
| релейный: | |
| количество | 2 |
| коммутируемая нагрузка | 2.5 А, 250 В |
| Условия эксплуатации: | |
| температура воздуха | - 40°С ... + 50°С |
| относительная влажность | до 95 % (при 35°С) |
| вибрационные нагрузки | 5 ... 80 Гц, 1g |
| Степень защиты оболочек: | IP54 |
Для измерения температуры будем использовать измеритель температуры многоканальный прецизионный ТМ-12 (рисунок 2).
Данный контрольно-измерительный прибор предназначен для измерения температуры контактным способом с помощью первичных преобразователей - термометров сопротивления (ТС) с учетом индивидуальных статических характеристик (ИСХ) или номинальных статических характеристик (НСХ) преобразования. Данный прибор применяется ля контроля температуры и определения параметров, температурных полей объектов и процессов в медицинских, санитарно-эпидемиологических и экологических, научно-исследовательских учреждениях, на предприятиях пищевой промышленности, машиностроения, теплоэнергетики и нефтяной промышленности. Технические характеристики прибора приведены в таблице 4.
Рисунок 2 - Измеритель температуры многоканальный ТМ-12
На передней панели пластмассового корпуса прибора находятся: дисплей, клавиатура и световой индикатор сети.
На задней панели корпуса располагаются:
1) 12 разъемов для подключения ТС (для модификаций "Термоизмеритель ТМ-12.1", "Термоизмеритель ТМ-12.2" и "Термоизмеритель ТМ-12.4");
2) разъем для подключения кабеля связи с коммутатором (для модификаций "Термоизмеритель ТМ-12.1", "Термоизмеритель ТМ-12.3" и "Термоизмеритель ТМ-12.4");
3) разъем интерфейса RS-232C.
Таблица 4
| Количество каналов измерения | 12 |
| Диапазон измеряемой температуры, °С | от -50 до +200 |
| Разрешение, °С | 0,01 |
| Пределы допускаемой основной погрешности измерения температуры в диапазоне от 0 °С до 100 °С при измерениях с использованием ИСХ ТС, °С | ± 0,05 |
| Пределы допускаемой погрешности измерения температуры вдиапазонах от -50 °С до 0 °С и от 100 °С до 200 °С при измерениях с использованием ИСХ ТС, °С | ± 0,1 |
| Время непрерывной работы, ч, не менее | 144 |
| Количество результатов измерения, сохраняемых в энергонезависимой памяти прибора в режиме мониторинга для каждого канала, не менее | 20 000 |
| Напряжение питания однофазным переменным током, В | 220 |
| Частота переменного тока, Гц | 50 ± 1 |
| Потребляемая электрическая мощность, В·А, не более | 2,5 |
| Габаритные размеры, мм, не более | 115 х 250 х 280 |
| Температура окружающего воздуха, °С | от + 10 до + 35 |
| Относительная влажность воздуха, %, не более | 75 |
| Атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 |
Для измерения расхода жидкости поступающей в ректификационную колонну будем использовать электронный датчик турбинного преобразователя расхода «ТУРБОМИД–01» (рисунок 3).