Автоматизация процесса получения диоксида титана

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

1. Введение ........................................

2. Технологияпроизводства:

2.1Описаниетехнологическогопроцесса ............

2.2Технико-экономическоеобоснованиепроектируемой

схемыавтоматизации ...............................

2.2.1Обоснованиевыбора параметров,подлежащих

контролюи регулированию ...........................

3. Построениематематическоймодели и оптимизация

технологическогопроцесса:

3.1 Выборкритериевоптимальности ................

3.2Формализациятехнологическогопроцесса .......

3.3 Блоксхема алгоритмарешения .......

3.4Постановказадачи оптимальногоуправления ....

3.5 Выборметода поискаэкстремума ...............

3.6Описание иблок-схемаалгоритмапробных шагов .

4. Описаниенестандартныхсредств автоматизации ....

5.Экспериментальнаячасть:

5.1Планированиеи подготовкаэксперимента .......

5.2Проведениеэксперимента ......................

6. Расчетнаячасть:

6.1Аппроксимацияпереходныхпроцессов ...........

6.2Проверкааппроксимациипереходныхпроцессов ..

6.3 Расчетоптимальныхнастроек регуляторадля

одноконтурнойАСР ..................................

6.4 Расчетоптимальныхнастроек регуляторадля

каскаднойАСР ......................................

6.5 Расчетнастроек регуляторакомбинированнойАСР .

6.6Моделированиепереходныхпроцессов ...........

6.7 Анализкачества переходныхпроцессов в

различныхАСР ......................................

6.8РеализацияАСР ...............................

7. Описаниемонтажа средствавтоматизации:

7.1 Общиесведения кмонтажу первичных

преобразователей ...................................

7.2 Монтажпреобразователей ......................

7.3 Монтажисполнительныхмеханизмов .............

7.4 Порядокустановки имонтажа РемиконтаР-130 ...

8. Охранатруда и техникабезопасности:

8.1 Охранатруда в России ........................

8.2Свойства используемыхи получаемыхвеществ ...

8.3Классификацияпроизводства ...................

8.4Санитарно-техническиемероприятия ............

8.5Мероприятияпо техникебезопасности ..........

8.6Противопожарныемероприятия ..................

8.7 Расчетмолниезащитыцеха .....................

9. Расчеттехнико-экономическихпоказателей

производства .......................................

9.1 Выбори обоснованиедефективнойстадии и цель

автоматизациина уровне стадии .....................

9.2 Оценкафактическихи желаемыхрезультатов ....

9.3 Расчетпроизводственноймощности .............

9.4 Расчетинвестициина автоматизацию ...........

9.5 Расчетизменениятекущих затрат ..............

9.6Определениесрока окупаемости ................

10.Список используемойлитературы .................

ОХРАНАТРУДА И ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОСТИ

Охранатуда в России:

Заботао созданиибезопасныхи здоровыхусловий трудавсегда находиласьи находитсяв центре вниманияи правительстваи профсоюзов.

Встатье 42 КонституцииРоссийскойФедерациизакрепленонеотъемлемоеправо российскихграждан наохрану здоровья,а в статье 21записано:“Государствозаботится обулучшенииусловий и охранетруда, его научнойорганизации,о сокращении,а в дальнейшемвытеснениитяжелого физическоготруда на основекомплексноймеханизациии автоматизациипроизводственныхпроцессов вовсех отрасляхнародногохозяйства.”

Охранатруда рассматриваетсякак одно изважнейшихсоциально-экономических,санитарно-гигиеническихи экономическихпредприятий,направленныхна обеспечениебезопасныхи здоровыхусловий труда.

Возможностьсоздания безопасныхи здоровыхусловий трудазаложена вшироком использованиидостиженийнауки и техники.Кроме того,разработаныи введены вдействиемногочисленныеправила техникибезопасности,санитарии,нормы и правила,соблюдениекоторых обеспечиваютбезопасностьтруда. Ответственностьза состояниеохраны труданесёт администрацияпредприятий,организаций,учреждений.

Вобеспеченииздоровых ибезопасныхусловий труданепосредственноеучастие принимаютсами трудящиесяи профсоюзы.Администрацияпредприятийобязана обеспечиватьнадлежащеетехническоеоснащение всехрабочих мести создаватьна них условияработы, соответствующиеправилам охранытруда, техникебезопасности, санитарнымнормам.

Новыевозможностидля улучшенияусловий и охранытруда на производствепредставляетЗакон РоссийскойФедерации отрудовых коллективахи повышенииих роли в управлениипредприятиями,учреждениями,организациями.В нём четкоопределеныполномочиятрудовых коллективовв решении этихвопросов.

Всоответствиисо ст.105 Основи ст. 249 КЗоТ Должностныелица, виновныев нарушениизаконодательствао труде и правилохраны труда,в невыполненииобязательств,включённыхв коллективныйдоговор и соглашенияпо охране труда,или в воспрепядствиидеятельностипрофессиональныхсоюзов, несутответственностьв порядке,установленнымРоссийскимзаконодательством.Должностныелица за указанныенарушенияпривлекаютсяк дисциплинарной,административной,уголовнойответственности(ст.249 КЗоТ).

Свойстваиспользуемыхи получаемыхвеществ:

Впроцессе фильтрацииводы от примесей“Ca” и “Мg” в фильтрахиспользуютсяследующиевещества, это:

- химическичистая сернаякислота, содержащаяоколо 98% H₂SO₄

- едкийнатр NaOH, белоенепрозрачное,очень гигроскопичноевещество.

ПДКвредных веществв воздухе рабочейзоны:

Наименование	ПДКмг/м3	Классопасности
H2SO4	1	2
NaOH	0,5	2

Реагентыподвозят к цехув цистернах,а затем перекачиваютнасосами всоответствующиеёмкости. В связис этим в цехепроводятсяследующиемероприятияпо техникебезопасности.

Мероприятияпо техникебезопасности:

Концентрированнаясерная кислота,растворы едкогонатра Хранятсяв стальныхемкостях, которыеимеют чёткиенадписи с названиемреагента. Этиёмкости сообщаютсяс атмосферойпосредствомвоздушникови имеют указателиуровня и переливныетрубы. Сливкислоты и щелочииз железнодорожныхцистерн производитсячерез верхнееразгрузочноеустройствос помощью вакуумныхнасосов.

Такжедолжны выполнятсяи следующиетребованияк оборудованию,т.е. все горячиечасти оборудования,трубопроводы,прикосновениек которым можетвызвать ожоги,должны иметьтепловую изоляцию.Трубопроводыагрессивныхсред должныбыть герметичны.Элементыоборудования,арматура иприборы, требующиепериодическогоосмотра, необходиморасполагатьв местах, удобныхдля обслуживания.Все пусковыеустройстваи арматурапронумерованаи имеют надписив соответствиис технологическойсхемой.

Рабочийперсонал,обслуживающийданное производствоснабжаетсяспецодеждой(костюм, ботинки,сапоги, рукавицы,защитная каска,мыло). Крометого на рабочемместе должныприсутствоватьиндивидуальныесредства защиты,это защитныйфартук, противогазмарки В, БКФ.

Припопаданиикислоты наодежду её необходимосмыть обильнойструёй воды,нейтрализовать2-3% растворомсоды и сновапромыть. Припопаданиищелочи на одеждуили на телоследует промытьводой, нейтрализовать1% растворомуксусной кислотыи снова промытьводой.

Предложенныйв данном дипломномпроекте процесснейтрализациикислых стоковобслуживаетсяэлектрослесарямицеха АСУ. Ониследят за ходомавтоматизацииданного технологическогопроцесса, атакже имиосуществляетсяналадка и ремонтоборудования,технологическихзащит, сигнализациии контрольно-измерительныхприборов. Поэтомуследует обращатьвнимание направила техникибезопасностипри работе поднапряжением до 1000V в щитовыхустановкахКиП.

Дляобеспеченияэлектробезопасностиприменяютследующиетехническиеспособы и средства:защитное заземление,зануление,защитное отключение,изоляция токоведущихчастей, оградительныеустройства,блокировка,знаки безопасности,предупредительныеплакаты, элекрозащитныесредства.

Приработе в действующихэлектроустановкахпользуютсяосновными идополнительнымизащитнымисредствами.Основнымиявляются изолирующиезащитные средства,способныенадежно выдерживатьрабочее напряжениеэлектроустановки.Это оперативныештанги, токоизмерительныеклещи, диэлектрическиеперчатки, инструментс изолирующимиручками и указателинапряжения.

Дополнительнымиявляются изолирующиезащитные средства,не рассчитанныена напряжениеэлектроустановкии самостоятельноне обеспечивающиебезопасностьперсонала.Поэтому этисредства применяютвместе с основнымив виде дополнительноймеры защиты.К ним относятсядиэлектрическиегалоши, коврики,а также изолирующиеподставки.

Всеприборы, аппаратыи приспособления,применяемыев качествезащитных средств,должны бытьтолько заводскогоисполнения,выполненныеи испытанныев соответствиис действующиминормативно-техническимидокументами.

Дляобеспечениябезопасностиработ в действующихэлектроустановкахвыполняют целыйкомплексорганизационныхмероприятий:

- организуютинструктажи обучениебезопаснымметодам труда,проверку знанийправил техникибезопасностии инструкций;допуск к проведениюработ оформляетсязаполнениемсоответствующегонаряда; работыдолжны проводитсяпод контролемответственноголица.

Техническиемероприятиядолжны предусматривать:

- отключениеустановки отисточниканапряжения,снятие предохранителейи другие мероприятия,обеспечивающиеневозможностьошибочнойподачи напряженияк месту работы;

- установкузнаков безопасностии ограждениеостающихсяпод напряжениемтоковедущихчастей, рабочихмест и др.

Запрещаетсянаступать наоборванные,свешивающиесяили лежащиена земле, полупровода. Приопасностивозникновениянесчастногослучая необходимопринять мерыпо его предупреждению:

- остановитьмеханизм, снятьнапряжение,оградить опаснуюзону, вывеситьпредупредительныеплакаты. Привозникновениинесчастногослучая следуетнемедленноприступитьк оказаниюпострадавшемупервой врачебнойпомощи, сообщитьо несчастномслучае руководствуи вызвать скоруюмедицинскуюпомощь.

Следуетсоблюдатьправила личнойгигиены:

- нехранить одеждуна рабочемместе

- неодеваться ине раздеватьсяна рабочемместе

- непринимать пищуна рабочемместе.

Противопожарныемероприятия:

Всепомещения издания повзрывопожарнойи пожарнойопасностиподразделяютсяна 5 категорий:А, Б, В, Г, Д.Помещениехимводоочисткиотносится ккатегории “Д”,т.е. это помещениев котором обращаютсянегорючиевещества иматериалы вхолодном состоянии.

Всякийпожар легчевсего ликвидироватьв его начальнойстадии, принявмеры к локализацииочага, чтобыпредотвратитьувеличениеплощади горения.Успех быстройлокализациии ликвидациипожара в егоначальнойстадии зависитот использованиясоответствующихогнетушащихсредств, наличиесредств пожарнойсвязи и сигнализациидля вызовапожарной помощи.Кроме тогокаждый работающийдолжен уметьпользоватьсяпервичнымисредствамипожаротушенияи приводитьв действиеавтоматическиеи ручные огнетушащиеустановки.

Вцелях ликвидацииочагов пожарав цехе используютсяследующиесредствапожаротушения:

- внутреннийпожарный кран.Он снабжаетсярукавом, диаметркоторого 50мм,длина 20м. В помещенииимеется двапожарных крана

-огнетушителихимическиепенные типаОХП-10

- вщитовой КИПиспользуютсяпорошковыеогнетушптелитипа ОПУ-2 (2шт.)и песок.

Сцелью своевременногооповещенияо возникновениипожара действуетсистема пожарнойсвязи и оповещения.В данном случаеэто телефоннаясвязь. На телефонномаппарате закрепленатабличка суказаниемномера телефонадля вызовапожарной охраны.

Расчетмолниезащитыцеха:

Молниезащита- это комплексзащитных устройств,предназначенныхдля обеспечениябезопасностилюдей, сохранностизданий и сооружений,оборудованияи материаловот ударов молнии.

Выборзащиты зависитот назначенияздания илисооружения,интенсивностигрозовой деятельностив рассматриваемомрайоне и ожидаемогочисла пораженийобъекта молниейв год.

Зданиязащищаютсяот прямых ударовмолнии молниеотводами.Молниеотводысостоят измолниеприемникови заземлителей.Они могут бытьотдельностоящимиили устанавливатьсянепосредственнона здании илисооружении.По типу молниеприемникаих подразделяютна стержневые,тросовые икомбинированные.В зависимостиот числа действующихна одном сооружениимолниеотводов,их подразделяютна одиночные,двойные имногократные.В данном разделерассчитанодиночныйстержневоймолниеотвод,имеющий зонузащиты в видеконуса.

h h₀

h_x R_x

R₀

Наибольшаявысота h молниеотводане должна превышать150м. Соотношениеразмеров зонызащиты типа“Б” следующее:

-h₀= 0.92h

-R₀= 1.5h

-R_x= 1.5[h - (h_x/0.92)]

Приизвестнойвысоте защищаемогообъекта - h_x(она равна 10 метрам)рассчитываетсярадиус зонызащиты на этойвысоте R_xпо закону подобиятреугольников:

подставляяв данное выражениясоответствующиезначения получим:

получается,что R_x= 16м. Тогда полнаявысота молниеприемникадля зоны “Б”будет равна:

h= (R_x+ 1.63h_x)/1.5= (16 + 1.63*10)/15 = 21.5(м)

Т.к.полная длиназдания равна70 метрам, тоследовательнона крыше зданиябудут располагатьсядва молниеотвода.

Классификация производства

Производствоцеха ХВО-2 несвязано с применениемоборудования,работающегопод давлением,и применениемвзрывоопасныхвеществ. впроизводствеприменяютсясерная кислотаи едкий натр.При работе сними необходимотщательнопредохранятькожу лица, рук,т.к. главнымобразом этивещества наносятожоги.

Степеньогнестойкостикорпуса цеха3 класса.

Наименов. отделенияцеха ХВО-2	Категория взрывоопасностипроизводства	Класс-япомещений и наружныхустановок поэлектробезопасн. (ПЭУ-76)		Кате- гория смеси
		Кл-япомещ. поправилам устройства элктроустан	Группавзры опасности смесейпо правиламиз готовл.взры возащ.обору дования.
Отд.разг- рузки	Д	непожаро- взрывоопасно	-	-

ПромплощадкаТЭЦ-2 размещаетсяс ветренойстороны поотношению кселитебнойчасти города.Город находитсяна расстоянии4 км. от предприятия,хотя по санитарнымнормам СН 245-71 minсанитарно-защитнаязона должнабыть на расстоянии1000м. от селитебнойчасти города.Санитарно-защитнуюзону или еечасти нельзяиспользоватьдля расширениятерриториипредприятия.Для ограниченияраспространенияпожара по территориипредприятиянеобходимособлюдатьопределенныерасстояниямежду зданиями.За основу принятастепень огнестойкостизданий и категорияпроизводствапо взрывопожарнойи пожарнойопасности. Дляздания 3-ей степениогнестойкостирасстояниенеобходимособлюдать до12, 15, 18 метров. Минимальноерасстояниеот зданий исооруженийдо открытыхскладов, а такжемежду самимискладами принимаетсяв пределах 6-42метров.

Санитарно-технические мероприятия

Т.к.в процессеработы цеханикаких выбросоввредных веществне происходит,поэтому используетсяестественнаявентиляция.Воздух перемещаетсяпод влияниеместественныхфакторов: тепловогонапора илидействия ветра.

Бытовыепомещениярасположеныв помещениицеха химводоочисткина 2,3 этажах. На2-ом этаже расположенагардеробнаядля мужскогоперсонала, на3-м для женского.В каждойгардеробнойимеется поодной уборной,с одним унитазом,имеется местодля сушки волос.Предусмотренышкафы для чистойи грязной одежды.В нижней и верхнейчастиотделенийшкафа имеютсяотверстия дляпроветривания.Шкафы расставленына расстояниимежду лицевымисторонами 1.4метра. В каждойгардеробнойимеются душевые.Душевые оборудованыкабинами с 2-хсторон. Ониотделяютсяперегородками,высотой 2 метра.

1.ВВЕДЕНИЕ

Известно,что ввод вэкслуатациюсистем управлениясовременнымисложнымитехнологическимипроцессами,как правило,занимают относительномного времени,требуя длясвоего выполненияспециальныхбригад квалифицированногопуско-наладочногоперсонала. Инесмотря наэто, как свидетельствуетопыт, в большинствеслучаев принятыев эксплуатациюсистемы управленияоказываютсянастроеннымидалеко не оптимальнымобразом, чтовлечёт за собойсоответствующие(обычно скрытые,поскольку ониспециальноне регистрируются)экономическиепотери, а такжесократить срокиввода системуправленияв действие.

Впроцессе эксплуатацииводоподготовительнойобессоливающейустановки ХВО-2(химводоочистка)возникаетнеобходимостьв сбросе сточныхвод, образующихсяв результатерегенерационныхциклов водород-катионитовыхи анионитовыхфильтров, достигающихпо количествудо 50% от производительностиВПУ

(водоподготовительнойустановки). ВрезультатерегенерацийН-катионитовыхфильтров растворомсерной кислотыобразуютсякислые стокис “рН” ниже6.5, а при регенерациианионитовыхфильтров растворомедкого натраобразуютсящелочные стоки(рН=8.5).

Поприродоохраннымнормам сточныеводы должныудовлетворятьтребованиямнейтральнойСреды, т.е. соответствоватьрН=6.5-8.5. Процесснейтрализациисточных воддо заданныхвеличин непростой, требующийзначительныхзатрат. Дляудовлетворениятаких жесткихтребованийна ХВО-2 выполненасхема узланейтрализациисточных водс автоматизированнойсистемой управлениятехнологическимпроцессом (АСУТП).

9.РАСЧЕТТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХПОКАЗАТЕЛЕЙПРОИЗВОДСТВА.

C цельюуменьшениязатрат на сырье,из технологическихпараметровв качествеобъектовавтоматизациивыбираем ведущие(рисунок 9.1)

Fc Fг.п.

Вг.п.

Wc Wc₁

рис.9.1 Выборведущих параметров.

где:

Fc-расходсырья (щелочи)

Wc-процентноесодержаниещелочи в растворе

Вг.п.-выходщелочных стоков

Fг.п.-расходщелочных стоков

Wc₁-процентноесодержаниещелочи в растворе

В ранеесуществующейсхеме подачищелочных стоковна регенерациюфильтров (затемвся отработаннаящелочь идетна нейтрализацию)предусматривалосьручное открытиезадвижки РЩс мерниковщелочи NaOН (рисунок9.2). Степень открытияклапана щелочиоператоромопределяется

произвольнои зависит отего опыта ипрактическихнавыков веденияданного технологическогопроцесса.

Вода

NaOH NaOH

эжектор конц.NaOH=3%

на

регенерацию

РЩ

QIR

РЕМИКОНТР-130

ПЭВМ

рис9.2.Схемаподачи щелочныхстоков нарегенерацию.

Концентрациящелочи в мерникахсоставляет40-50%. Согласнотехнологическомурегламенту

процентноесодержаниещелочи в растворена выходе стадиидозированиядолжна составлять3-4%. Практикапоказала, чтопри ручномуправленииудержать такуюконцентрациюводного растворащелочи достаточносложно. Открывклапан на некоторойотметке, операторунеобходимовремя для анализаи его проведения.За это времявозможен перерасходщелочи. Процессбыстротечен,всплески щелочивозможны задолю секунды.

Предлагаетсясхема автоматическогорегулированияконцентрацииводного растворащелочи, котораявключает всебя:

1.-регулирующийклапан подачищелочи РЩ;

2.-регуляторна базе РемиконтР-130;

3.-концентрометрдля замераконцентрациищелочи в водномрастворе навыходе стадиидозирования;

4.-компьютер.

Водаподается наэжектор с постояннымрасходом 30т/ч(технологическийрегламент).через задвижку.На выходе эдектораустановленконцентрометрщелочи. С негосигнал поступаетв ремиконт.Регуляторвыдает сигнална клапан РЩ.Оператор отслеживаетход процессаи имеет возможностьвручную управлятьисполнительныммеханизмомс клавиатуры.Т.е. процессдозированиящелочи будетполностьюавтоматизирован.

9.1 Выбори обоснованиедефективнойстадии и цельавтоматизациина уровне стадии.

А Б В ход пр-сса

направл.

исследов.

Выходнымпоказателемстадии дозированияявляется процентноесодержаниеNaOH в растворе(3-4%). При ручномуправлениипроцентноесодержаниещелочи составляет10-12%, это говорито том что идетперерасходщелочи. Результативнымпоказателемстадии дозирования,таким образом,являютсярезультативнымипоказателямипроизводства.Достижениеэтой цели естрешение проблемрегламентируемогопроцентногосодержанияNaOH в растворе.

9.2.Оценкафактическихи желаемыхрезультатов.

Результатыисследованияпредставленыв виде таблицы9.2.1., в которойсопоставимжелаемый ифактическийуровень показателей.

Таблица9.2.1.

Показателикачества продуктав соответствиис ТУ	ед. изм.	Уровень(величина)показателей
	%	по ГОСТ	фактически					после автоматизации
			загод	втом числе покварталам				за год	втом числе покварталам
				1	2	3	4		1	2	3	4
%-содержаниещелочи NaOHв водном растворе	%	3-4	10	7	10	12	8	3	3	4	3	3

%

12

2

1 2 3 4 кварталы

9.3 Расчетпроизводственноймощности.

Производимрасчет производственноймощности поприготовлениюводного растворащелочи цехахимводоочисткина БТЭЦ-2. Производствоприготовленияявляетсяпериодическимпроизводством,т.к. весь приготовленныйраствор используетсяпо мере прохождениярегенераций

фильтров.По журналуучета операторовколичестворегенерацийв месяц равняется25 и продолжительностьодной регенерациисоставляет2 часа.

где:

Е-количествоаппаратов

Т-эффективныйфонд рабочеговремени

Q-производительностьаппарата

t-времяодного цикла

Т =Ткал.- Тппр.= 8760 -528 = 8232(ч)

Ткал.=8760(ч)

Тппр.=Т₁+Т₂= 240 + 288 = 528(ч)

Т₁-остановкана капитальныйремонт

Т₂-техническоеобслуживание

(т/год)

9.4 Расчетинвестицийна автоматизацию

Капитальныезатраты навнедрениепроектируемойСАР составляют:

-затратына приобретениеСАР

-затратына транспортировку

-затратына заготовительноскладскиерасходы

-затратына запчасти

-затратына монтаж

Сметнаястоимость САРопределяетсяна основанииспецификациипо действующимпрейскурантам.

Таблица9.4.1.

Наименование оборудования	Количество	Стоимость (млн.руб.)	Сумма (млн.руб.)
1.РемиконтР-130	4	7	28
2.Компьютер	1	5.5	5.5
3.Концентрометр	3	1.3	3.9
4.Электрическая задвижка	8	1.5	12
5.Исполнительн. механизм(МЭО)	4	2	8
6.Оборудование КИП	10	2.5	25
Итого			82.4
Транспортировка	5%		4.12
Заготовительно- складские	1%		0.824
Запчасти	4%		3.3
Затратына монтаж	10%		8.24
Итогозатрат			98.88

Бывшиев употребленииприборы КИПиАсдаются насклад по остаточнойстоимости Длядальнейшейэксплуатациина производстве.Тогда общаявеличина капитальныхзатрат, необходимыхдля внедренияпредложеннойсистемы составит:

Кавт.=Кприоб.+ Кмонт.+Ктранс.+ Кзп.+Ксклад.-Кл.

=82.4+8.24+4.12+3.3+0.824-25=73.88(млн.руб.)

9.5 Расчетизменениятекущих затрат

Производязамену устаревшейсистемы контроляна новую происходитизменениезатрат на сырье(щелочь). Из журналаучета операторовследует, чтоэкономия щелочина регенерациюв месяц составляет1.3 тонны. Такимобразом годоваяэкономия составляет:

Э_NaOH= 1.3*12 = 15.6(т)

Стоимостьодной тонныщелочи равна0.14 млн.руб. Следовательногодовой экономическийэффект в стоимостномвыражениисоставит:

Э =0.14*15.6 = 2.18(млн/год)

Удорожающиефакторы:

-эксплуатацияи содержаниеоборудованиясоставляет6% от общей суммыкапитальныхвложений:

С₁=Кприоб.*6%/100% = 98.88*6/100 =5.9328(млн.руб)

- амортизацияоборудования:

Na = 15% -норма амортизациидля приборови средствавтоматизации:

С₂=Кприоб.*15%/100% = 98.88*15/100 =14.832(млн.руб)

Удешевляющийфактор:

- снижениесебестоимостиза счет экономиищелочи:

С₃=(Р₁-Р₂)*Ц*В

Р₁,Р₂-расходNaOH до и послеавтоматизации;

Ц -цена однойтонны щелочи;

В -годовой объемпроизводства.

Пожурналу учетарасход NaOH доавтоматизациисоставлялР₁=3.08т.,а после Р₂=3.08-1.3=1.78т.Тогда:

С₃=(1000-534)*0.14*9549=622976.76(млн.руб.вгод)

Базовыекалькуляциидо и послеавтоматизациисведем в таблицу9.5.1.

Таблица9.5.1.

Базоваякалькуляциядо автоматизации планза отчетныйпериод 9549т/год.
Наименование статейрасхода	ед. изм.	Расходна единицу выработки кол-во цена сумма млн.р. млн.р.			Расходна всю выработку сумма млн.р.
1	2	3	4	5	6
Исходные материалы: -NaOH -вода	т. т.	1000 9000	0.14 0.000447	140 4.02	1336860 38386.98
Энергетические затраты:ст-тьэл. энергииза перекачкуводы	т.кВтч	4000	0.000238	0.952	9090.648
Фондоплаты труда				540.2	5158369.8
Оборудование КИП,амортизация				3.75	35808.75
Итого				688.922	6578516.178

Продолжениетаблицы 9.5.1.

Базоваякалькуляцияпосле автоматизации планза отчетныйпериод 9549т/год.
1	2	3	4	5	6
Исходные материалы: -NaOH -вода	т. т.	534 9000	0.14 0.000447	74.76 4.02	713883.24 38386.98
Энергетические затраты:ст-тьэл. энергииза перекачкуводы	т.кВч	4000	0.000238	0.952	9090,648
Фондоплаты труда				540.2	5158369.8
Оборудование АСР,амортизация				8.61	82216,89
Итого				628.542	6001947.558

Определениесебестоимостипродукции послевнедрения АСР:

1.-навесь выпускпродукции

Спр.=Сдо-

Собщ.

Сдо-себестоимостьдо автоматизации

Спр.=6578516.178-6001947= 576568.7(млн.р.)

9.6Определениесрока окупаемости

Ток.=Кавт./

Cобщ.=73.88/576568.7= 0.00013(года)

Годовойэффект рассчитываемпо следующейформуле:

Э=

Зупр.-Е*Кавт.=576568.7-0.2*73.88=576553.93(млн.руб.)

Полученныйгодовой эффекти небольшойсрок окупаемостипоказывает,что данныйпроект являетсяцелесообразными может бытьвнедрен впроизводство.

Технико-экономическиепоказателипроекта

Наименование показателей	ед. изм.	Доавтоматизации	После автоматизации	Отклонения
Производственнаямощностьаппарата(эжектор)	т/ч	2.32	2.32
Производственная мощность	т/г.	9549	9549
Капитальныезатраты наавтоматизацию	млн. руб.		73.88
Себестоимостьединицы продукции	млн. руб.	688.922	628.542	-60.38
Себестоимостьвсего выпуска	млн. руб.	6578516.178	6001947.558	-576568.62
Численностьработающихв цехе	чел.	30	30
Выработка	тыс. руб.	318.3	318.3
Экономический эффект	млн. руб.		576553.93
Срококупаемости	лет		0.00013

5.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ.

5.1.Планированиеи подготовкаэксперимента.

Однимиз важнейшихпараметров,подлежащихобязательномуавтоматическомурегулированию,является “рН”щелочных стоковна выходе бакадонейтрализатора.Автоматическоерегулированиепроцессанейтрализациидолжно обеспечитьподдержаниев заданныхпределах рН-среды.По природоохраннымнормам сточныеводы должныудовлетворятьтребованиямнейтральнойСреды, т.е. соответствоватьрН=6.5-8.5.

Значительноепревышениеили наоборотзанижениеустановленныхнорм влечетза собой дополнительныештрафы, которыевыплачиваютсяпредприятиемкак за вредныевыбросы.

Дляопределениядинамическихсвойств объектоввоспользуемсяметодом экспериментальногоопределениядинамическиххарактеристикобъектов, таккак, по сравнениюс аналитическимиметодами, онинаиболее достоверныи более доступныдля обслуживающегоперсонала.

Основнымипричинамиизменения рНсточных водявляются: изменениерасхода щелочныхстоков,

подаваемыхна нейтрализациюкислых стоков,а также концентрациящелочных стоков.Поддержаниепостоянногоуровня рНосуществляетсяпутем изменениярасхода щелочина нейтрализацию,воздействуятем самым нарегулирующийклапан.

Используятеоретическиеи практическиезнания об объекте,можно предположитькак поведетсебя объектв динамике.

Схемадля проведенияэкспериментаприведена нарисунке 5.1.

Изсхемы видно,что при проведенииэкспериментанеобходимоснять следующиепереходныехарактеристикиобъекта:

-поизменению рНпри возмущениирасходом щелочи(в дальнейшем- основной канал);

-поизменению рНпри возмущенииконцентрациейщелочи (в дальнейшем- канал внешнеговозмущения);

-а также характеристику«положениеклапана - расходщелочи(в дальнейшем- внутреннийканал).

Внастоящее времядля контроляизменения рНустановленыпромышленныерН-метры счувствительнымэлементомДПГ-4М-3.

А дляизмеренияконцентрациищелочи используютсяприборы типаКНЧ-2-8. Датчикии приборы

соединяютсяс микропроцессорнымконтроллеромтипа “РЕМИКОНТР-130”, которыйустановленв центральнойщитовой цехахимводоподготовки.Используяпрограммноеобеспечениеконтроллераи установленногов цехе компьютерамы можем сниматьпоказания вцифровом видес экрана компьютерас необходимойдискретностьюобновленияпоказаний повремени.

Конц.NaOH=3-4%

Подачаусредн. Клапанподачи

стоков усредн.стоков рН

Блокручного Датчик Датчик

управления расхода рН-метр

РЕМИКОНТР-130

рис.5.1Схема проведенияэксперимента

5.2.Проведениеэксперимента.

Приопределениипереходногопроцесса поосновномуканалу скачокподаем перемещениемклапана на магистралиподачи усредненныхстоков на 10 % (с20 до 30 %) по шкаледистанционногоуказателяположенияклапана (БРУ-2),предварительноотключив всерегуляторыи добившисьстабилизациипараметров.Изменениепараметра рНсточных водбудет являтьсявыходной величинойобъекта. Дискретностьвремени - 1 секунда.Значения времении величины рНна выходе объектаприведены втаблице 5.2.1.

Таблица5.2.1

Время ,с.	Значен. рН	Время ,с.	Значен. ,рН.	Время ,с.	Значен. ,рН.	Время ,с.	Значен. ,рН.
0	2.05	12	7.37	24	11.05	36	11.9
1	2.05	13	7.81	25	11.25	37	11.9
2	2.05	14	8.26	26	11.37	38	11.95
3	2.1	15	8.8	27	11.46	39	11.95
4	2.5	16	9.15	28	11.5	40	12.01
5	2.95	17	9.47	29	11.6	41	12.01
6	3.5	18	9.9	30	11.65	42	12.02
7	4.0	19	10.14	31	11.69	43	12.03
8	4.9	20	10.35	32	11.77	44	12.03
9	5.56	21	10.55	33	11.81	45	12.05
10	6.07	22	10.8	34	11.85	46	12.05
11	6.85	23	10.97	35	11.89	47	12.05

Позначениямтаблицы строимкривую изменениярН в объекте вследствиевозмущениярасходом щелочныхстоков ( рисунок5.2.1).

Кривуюразгона повнутреннемуканалу снимаеманалогичноописанномувыше образом.Скачок подаемизменениемположенияклапана на 10%(с 20% до 30%). Изменениерасхода щелочибудет являтьсявыходной величинойобъекта. Полученныеданные сведеныв таблицу 5.2.2. Нарисунке 5.2.2. приведенграфик, построенныйпо данным таблицы5.2.2.

рис.5.2.1.График кривойразгона поосновномуканалу.

Таблица5.2.2.

Время t,c.	Расход м3/ч
0	2
1	2,05
2	2,1
3	2,15
4	2,20
5	2,3
6	2,7
7	3,0
8	3,2
9	3,3
10	3,6
11	3,75
12	3,9

рис.5.2.2.График кривойразгона повнутреннемуканалу

Кривуюразгона объектапо каналу внешнеговозмущенияснимаем следующимобразом. Возмущением будет являтьсящелочь, концентрацияедкого натра(NaOH) в которой3-4%. Выходнойвеличиной будетявляться величинарН сточных водна выходе объекта.Фиксированиепоказанийначинаетсясразу послеизмененияконцентрациищелочи. Дискретностьвремени - 1 секунда.Значения точеккривой разгонаприведены втаблице 5.2.3. Поданным таблицыстроим графикпереходногопроцесса поканалу внешнеговозмущения(рисунок 5.2.3).

Таблица5.2.3

Время t,c	Величина рН	Время t,c	Величина рН	Время t,c	ВеличинарН
0	3,95	15	8,4	30	12,0
1	4,05	16	8,8	31	12,1
2	4,1	17	9	32	12,2
3	4,2	18	9,3	33	12,4
4	4,6	19	9,6	34	12,5
5	5	20	9,9	35	12,6
6	5,3	21	10,1	36	12,65
7	5,6	22	10,4	37	12,65
8	5,9	23	10,7	38	12,7
9	6,37	24	10,9	39	12,7
10	6,7	25	11,0	40	12,7
11	7	26	11,3	41	12,7
12	7,3	27	11,5	42	12,7
13	7,7	28	11,65	43	12,7
14	8,05	29	11,8	44	12,7

рис.5.2.3.График кривойразгона поканалу внешнеговозмущения

Далееможно перейтик расчетнойчасти проекта,используяполученныйматериал вкачестве исходногоматериала длярасчетов.

7.ОПИСАНИЕ МОНТАЖАСРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ.

7.1 Общиетребованияк монтажу первичныхпреобразователей.

Чувствительныеэлементы первичныхпреобразователейработают внаиболее тяжелыхусловиях, таккак находятсяв непосредственномконтакте сизмеряемойсредой. Поэтомупри их монтаженеобходимоучесть следующиетребования:

1. привыборе местаустановкиучесть достаточнуюосвещенность,удобство вобслуживании;

2. температураокружающейсреды должнабыть в пределах+5...+50°С;

3. приустановке вместах с повышеннойагрессивностьюсреды необходимаустановкаспециальныхшкафов с герметизациейи подводомчистого воздухадля вентиляции.

7.1.1 МонтажрН-метров.

ДатчикирН-метра представляютсобой два стеклянныхэлектрода,измерительныйи вспомогательный,заполненныйраствором KCl.Корпус погружногоисполненияимеет две трубы,закрепленныена фланце,предназначенномдля креплениякорпуса к горловинетехнологическойемкости. Внизутрубы соединяютсяпри помощи двухскоб, на которыхукреплен кожухдля защитыэлектродовот механическихповреждений.

Дляпередачи сигналаот электродовк преобразователюслужит распределительнаякоробка, состоящаяиз коробкизажимов исоединительнойкоробки, соединенныхмежду собойс помощью кабельнойвставки ивысокоомногоразъема. К разъемуподводитсякабель типаРК75-4-12. Кабельизмерительногоэлектрода череззажим соединяетсяс центральнойжилой кабеля,а кабель вспомогательногоэлектрода череззажим с экраном.

7.1.2 Монтажпервичныхпреобразователейуровня.

Вкачестве уровнемераиспользуетсядифманометртипа “Сапфир”.До начала работпо установкедолжны бытьсмонтированыимпульсныелинии. В данномслучае импульснаятрубка будетодна, котораябудет сообщатьсяс плюсовойкамерой дифманометра,минусоваясоединяетсяс окружающейсредой. Примонтаже необходимоследить за тем,чтобы гайкисоединителейи штуцеров былизатянуты порезьбе до конца;в соответствиисо схемой соединенийбыли выполненыприсоединенияжил кабелейк коммутационнымзажимам соединительныхкоробок и приборов;трубные иэлектрическиепроводки имелисоответствующуюмаркировкуи были надежнозакреплены.

7.2 Монтажпреобразователей.

Монтажпроизводитсяв панельныхщитах и на стативахв соответствиис требованиямидокументови монтажно-эксплуатационныхинструкций.Приборы располагаютсятак, чтобы ихрасположениебыло удобнодля наблюдения,обслуживания,монтажа и ремонта.

Унифицированныепреобразователиуровня, с электрическимвыходом монтируютсяна горизонтальнойплоскости,предварительноразмещаютсяв ряд на стативах.Условия эксплуатациисоответствуютприведеннымв паспортныхданных.

Внешниесоединенияизмерительныхи силовых цепейвводятся черезотдельныеотверстия спомощью разъемов,которые находятсяснаружи заднейстенки вторичныхприборов.

Всеприборы “Сапфир-22”монтируютсяна стативахвнутри производственныхпомещений.

7.3 Монтажисполнительныхмеханизмов.

Исполнительныемеханизмы(механизмисполнительныйэлектрическийоднооборотныйМЭО-630/25-0.25к-84) устанавливаютсянепосредственнона трубопроводах.Соединительныекоробки, содержащиекабеля, по которымприходят управляющиесигналы и питания,устанавливаютсяна стативах.

7.4 Порядокустановки имонтажа РемиконтР-130.

ПриэксплуатацииР-130 должны заземлятсяв соответствиис требованиямидействующих“Правил устройстваэлектроустановок”.Заземлениеблоков, составляющихкомплект Р-130,осуществляетсячерез болтызаземленияпроводом неменее 1,5 кв. Мм.

Наклемниках “220В” блока питанияБП-1 устанавливаетсязащитная крышка.

БлокконтроллераБК-1 рассчитанна утопленныймонтаж навертикальнойпанели щитаили пультауправления.Все остальныеблоки, входящиев комплектрассчитанына навесноймонтаж.

Ремиконтыдолжны устанавливатьсяв закрытомпожаро- и взрывобезопасномпомещении. Впомещенияхдолжны поддерживатсяследующиеусловия:

1. температураокружающеговоздуха 1...50°С;

2. относительнаявлажностьвоздуха 30...80 % ;

3. атмосферноедавление 84...106,7кПа ;

4. защитаот влияниявнешних магнитныхполей с напряженностьюболее 400 А/м ;

5. отсутствиевибрации месткрепленияР-130 с частотойвыше 25 Гц и самплитудойболее 0,1 мм;

6. окружающаясреда не должнасодержатьагрессивныхпаров и газов.

Кабельныесвязи, соединяющиеРемиконты сдатчиками иисполнительнымимеханизмами,подключаютсяк ним черезразъемы и клемныеколодки согласнопроекту автоматизации.Прокладкакабелей и жгутовдолжна отвечатьтребованиямдействующихПУЭ.

Недопускаетсяобъединятьв одном кабелецепи, по которымпередаютсявходные аналоговыеи сильноточныевыходные дискретныесигналы. Экранироватькабельные сетине требуется,это зависитот длины связей и от уровняпомех в зонепрокладкикабельныхсетей.

Сетевоенапряжениеподается наблок питанияРемиконта БП-1через внешнийсиловой щит,на котором естьавтоматическиевыключатели.

Параметрыпитания - однофазнаясеть переменноготока напряжением220(240) В и частотой50 Гц.

АННОТАЦИЯ

Вданном дипломномпроекте проведенаследующаяисследовательскаяработа: изученатехнологическаясхема производства,спланировани проведенэксперимент,произведенрасчет одноконтурной,каскадной икаскадно-комбинированнойАСР, проведенанализ качествапереходныхпроцессов,определеноптимальныйкритерий управлениятехнологическимпроцессом.

Разработаныи спроектированысхемы: функциональная,принципиальнаяэлектрическаясхема, схемавнешних соединений,схема сигнализации,план расположениясредств автоматизациии проводок,общий видоператорской,схема щитов,пультов.

Такжепроизведенрасчет экономическихпоказателей,приведенасравнительнаятаблица и рассчитанэкономическийэффект.

Вразделе “охранатруда” произведенрасчет молниезащитыцеха химводоочистки(ХВО-2)и приведенымероприятияпо техникебезопасностиданного производства.

4.ОПИСАНИЕНЕСТАНДАРТНЫХСРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Дляболее оптимальногоуправленияузлом нейтрализации,а именно исполнительнымимеханизмами(насосами,задвижками),которые используютсяв данной технологическойсхеме реализованана ремиконтеР-130-73 схема логическогоуправленияисполнительнымимеханизмами.Информационныесигналы снимаютсяс блоков-концевиковисполнительныхмеханизмов,поступают времиконт, гдеони обрабатываютсяи используютсяв данной технологическойсхеме.

Даннаяпрограммазапускаетсяоператоромс 2-х ключейуправления,имеющих по дваположения“ручное” и“автомат”.Программаразбита навосемь этапов.

ЭТАП1.- Запуск программыи определениеусреднителящелочных стоков,с которогобудет подаватьсящелочь нанейтрализацию.

Допустим,что процессведется с усреднителящелочных стоков №1 (в дальнейшемУЩС-1).

Шаг1: определяетв каком положениинаходится ключуправления(в автоматическомили ручном).Если в ручном,то на 01 входеалгоблокаЭТП(34)

присутствуетлогический“0”, программанаходится всостоянииожидания. Еслиключ находитсяв положении“автомат”, тологическая“1” поступаетна 01 вход алгоблокаЭТП(34), происходитсрабатываниепервого шагаэтого алгоблокаи программапереходит квыполнениювторого шага.

Шаг2: - отвечает запереход программына этап-2 (этапконтроля уровняСреды в УЩС-1)

Шаг3: - отвечает запереход программына этап-4 (этапконтроля уровняСреды в УЩС-2).

Шаг4: - производитобнулениепервого этапа

Шаг5: - возвращаетпрограмму кначалу первогоэтапа.

ЭТАП2.- Контроль уровнясреды в УЩС-1

Длявыполненияданного этапаиспользуютсядва сигнала:аналоговый,который идетс преобразователя“Сапфир БПС-24П”(поз.5-3 см. ПФС),отображающийуровень в бакеи дискретныйсигнал от аварийногодатчика уровнятипа “РОС”(поз.7-3 см. ПФС).Т.е. степеньзаполнениябака контролируетсядвумя параметрами.

Шаг1: - отвечает задальнейший переход программына третий этап.Т.е. при наличиилогической“1” на 01 входеалгоблокаЭТП(35) говорито том, что уровеньв баке в норме.Если же на входелогический“0”, то программапереходит квыполнениювторого шага.

Шаг2: - останавливаетвыполнениевсего ходапрограммы ивыдает на мониторкомпьютерасообщение, чтоуровень в УЩС-1низкий и чтоследует перенестиход работы наУЩС-2.

Шаг3: - это временнаявыдержка.

Шаг4: - обнулениевсего второгоэтапа.

Шаг5: - возвращаетвсю программук этапу первому.

ЭТАП3.- Подготовкамагистралиподачи щелочныхстоков из УЩС-1.

Шаг1: - производитпереход программына этап 6. Т.е. приналичии логического“0” на 01 входеалгоблокаЭТП(36) программапереходит нашестой этап,Если логическая“1”, то программапереходит квыполнениювторого шага.

Шаг2: - контролируетположениезадвижки 2ЩСи выдает управляющийсигнал на ееперемещение.В данном случаенеобходимозакрыть этузадвижку. Управляющая“1” с выхода 06алгоблокаЭТП(36) поступаетна вход триггера.Вследствиечего триггервыдает управляющийимпульс надискретныйвыход ремиконта,к которомуподключенапусковая аппаратурауправлениязадвижкой.

Шаг3: - контролируетзакрытие задвижкии выжидает 30секунд до ееполного закрытия.Как толькологическая“1” появиласьна 07 входе алгоблокаЭТП(36), то на выходе07 появился

управляющийсигнал, которыйвернет триггерв исходноесостояние, т.е.снимет управляющийсигнал на еговыходе.

Аналогичнымспособом выполняютсяпоследующиешаги, т.е. идетподготовкамагистралидля подачищелочи. Закрываютсязадвижки 4ЩС,7Д, 9Н. И наоборототкрываютсязадвижки 1ЩС,8Д.

Шаг14: - останавливаетпрограмму ипереводит еев состояние“ожидания”,пока не будетсобрана всямагистраль.

Шаг15: - обнулениетретьего этапа.

Шаг16: - переход программына третий этап.

4 и5-е этапы, этоэтапы контроляуровня средыи подготовкимагистралиподачи щелочныхстоков еслив работе находитсяУЩС-2. Этапывыполняютсяаналогичнымпутем, описаннымвыше.

ЭТАП6.- Включениенасосов 1НУЩ.

Шаг1: - продолжаетконтроль состояниямагистрали,т.е. если на 01 входеалгоблокаЭТП(39) логическая“1”, то программапереходит квыполнениювторого шагаи это говорито том, что магистральсобрана.

Шаг2: - контролируетналичие кислыхстоков на 1-ойступени узланейтрализации,рН среды недолжна превышать6.5.

Шаг3,4: - управляютпусковой аппаратуройнасоса.

Шаг5: - обнулениеэтапа.

Шаг6: - переход кседьмому этапу.

Шаг7: - дополнительноеобнулениешестого этапа.

ЭТАП7.- Отключениенасосов.

Шаг1: - осуществляетконтроль засостояниеммагистрали,уровнем средыв УЩС, величинойрН на первойступени. Припоявлениилогической“1” на 01 входеалгоблокаЭТП(40) шаг выполняется.Это говорито том, что произошлокакое-то технологическоенарушение, либоизменилсяуровень в УЩС(сталнизким), либоувеличиласьвеличина рНщелочных стоковна первой ступени.С 05 выхода этогоалгоблокалогическая“1” поступаетна триггеротключениянасосов.

Шаг2: - получаетподтверждениена отключениенасосов и обнуляеттриггер.

Шаг3: - обнуляет этап7.

Шаг4: - осуществляетпереход программына восьмойэтап.

ЭТАП8.- Закрытие задвижек1ЩС, 2ЩС и дополнительноеобнулениепрограммы.

Шаг1: - контролируетработу насоса.Если насосвыключается,то на 01 входеалгоблокаЭТП(43)

появляетсялогическая“1” и следовательнопрограммапереходит навторой шаг.

Шаг2,3: - контролируютположениезадвижки 2ЩСи ее перемещение.По аналогиивыполняютсяшаги 4 и 5, но ониконтролируютзадвижку 1ЩС.

Последниешаги данногоэтапа производятобнуление всехэтапов предложеннойпрограммы.

3.ПОСТРОЕНИЕМАТЕМАТИЧЕСКОЙМОДЕЛИ И ОПТИМИЗАЦИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКОГОПРОЦЕССА.

3.1 Выборкритериевоптимальности.

Какбыло описановыше, конечнымрезультатомпроцессанейтрализацииявляются сточныеводы, рН которыхдолжна удовлетворятьтребованиямнейтральнойСреды. По мерепрохожденияпроцесса рНстоков можетизменяться.Это зависитот качествареагентов,вступающихв процессперемешивания,а также их расхода.

Наоснове этогоможно сделатьвывод, что главнымикритериямиоптимальностиданного технологическогопроцесса будутявляться концентрацияи расход реагирующихкомпонентов(раствора едкогонатра и сернойкислоты).

3.2Формализациятехнологическогопроцесса.

Получениенейтральнойсреды происходитв результатехимическойреакции:

Входнойпеременнойявляется начальнаяконцентрациякислых стокови соответственноих рН. Такжевходной величинойявляются щелочныестоки, а именнорассматриваетсяконцентрациящелочи и рН.Выходной переменнойявляется рНнейтральнойсреды на выходепроцессанейтрализации.

Химическуюреакцию, протекающуюв процессенейтрализацииможно описатьследующимстехиометрическимуравнением:

Авыражение,определяющеескорость реакции,может бытьзаписано так:

R - скоростьреакции в объемеV;

С_А,С_В-концентрациипотоков, вступающихв реакцию;

k- константаскорости реакции.

Посколькупредлагаетсяидеальноеперемешивание,состав отбираемогопотока такойже, что и в проточнойемкости. Изменениеобъема жидкостив емкости находятиз уравненияобщего материальногобаланса:

Q₁-объемный расходвещества навходе;

Q₂-объемный расходвещества навыходе;

V - объемсистемы.

Длявведения реакциив основнуюмодель системыбудем рассматриватьскорость реакциикак выход длябалансов покомпонентамА и В и как входдля балансовпо компонентамС и D. Уравнения материальныхбалансов запишетсяследующимобразом:

[скоростьнакопления]=[приток]-[сток]

Другимисловами изменениеколичествавещества,аккумулируемогово внутреннемобъеме аппаратаза некотороевремя, это изменениепотока веществана входе и навыходе системы.

Дляудобства вычисленийзапишем, чтовходные потоки QC_A иQC_B этоI_ВХ.,а выходныепотоки этоI_ВЫХ..Изменениеколичествавещества VCзапишем какМ.Тогда изменениеконцентрациив аппарате,объемом V, будетравняться:

Изменениеколичествавещества этоничто иное какизменениеконцентрацииэтого вещества.Тогда данноевыражение можнопреобразоватьк виду:

; C=C(t)-C(0)

Отношениеобъемногорасхода Q к объемусистемы V, это:

 -среднее времяпребываниячастиц в аппарате.

Отсюдаможно перейтик выводу дифференциальногоуравненияпроцессаперемешивания.

Решаяуравнениеданной предложенноймодели (модельидеальногоперемешивания),мы можем узнатькак поведетсебя вся система,если на входсистемы попадутединичныйскачок илиединичныйимпульс.

Итакрешение уравнениямодели:

перейдемк операторскойформе записи

; C_ВХ.(S)C_BX.(t) ; C_ВЫХ.(S)C_ВЫХ.(t)

тогдадифференциальноеуравнениемодели запишетсяследующимобразом:

получилосьапериодическоезвено 1-го порядка,где Т=.Запишем окончательноевыражение:

1.- Допустим,что на входсистемы подалиединичныйскачок, т.е.

F_крив.-это криваяотклика системына единичныйскачок.

2.- Допустим,что на входсистемы подалиединичныйимпульс, т.е.

С_вх.(S)=1 ; C_вх.(t)=(t),тогда

Нарисунке 3.2.1. отображеныкривые откликасистемы наединичныйскачок и наединичныйимпульс.

С_ВХ C_ВЫХ..

1(t) 1 F_KP.

t t

С_ВХ. С_ВЫХ.

(t) 1/

t t

рис.3.2.1.Кривыеотклика моделина единичныйскачок и единичныйимпульс.

3.3 Блок-схемаалгоритмарешения

Вводисходных данных

Q₁,Q₂,C_A,C_B,C_C,C_D.

Расчетобъема системы

Q₁C_A1,Q₂,R Материал.баланспо комп.А

Q₁C_B1,Q₂,R Материал.баланспо комп.В

C_A2,C_B2 Уравнениекинетики

Q₂,R Материал.баланспо комп.С

Q₂,R Материал.баланспо комп.D

Выводрезультатоврасчета

С

_С,С_D.

Вывод:

Видмодели идеальногоперемешиванияпоказывает,что это модельс сосредоточеннымипараметрами,так как основнаяпеременная,а в данном случаеэто концентрация,изменяетсятолько во времени.

3.4 Постановказадачи оптимальногоуправления

Оптимизацияработы предлагаемоймодели идеальногоперемешиванияможет бытьдостигнутаза счет оптимизациирежимных параметров.Очевидно существуетнекотороеоптимальноесоотношениеконцентрациищелочи, подаваемойна вход объекта,и выходнымпараметромрН сточных вод.

Поставленнуюзадачу решимпростейшимметодом, заключающимсяв переборевариантов. Врезультатеполучаем зависимостьрН=f(С_NaOH).

С,%

1

2

9

6

3

рН

2 4 6 8 10 12 14

АВТ. АВТ. РУЧ.

Даннаякривая построенана основеисследованияпрохожденияпроцессанейтрализации.Процесс велсяна автоматическом,а затем на ручномуправлении.При автоматическомрежиме концентрациящелочи поддерживаласьна уровне 3-4%, аследовательнорН на выходеобъекта непревышалатехнологическихограничений.При ручномуправлениипроизошлоувеличениеконцентрации,т.к. операторна стадии дозированиящелочи процессанейтрализациипроизводилоткрытие задвижкивручную темсамым вызвавперерасходщелочи, а следовательноувеличениеее концентрациив водном растворе.рН на выходеобъекта возрастаети выходит зарамки технологическихограничений.

Инымисловами в качествекритерия оптимизациипримем концентрациющелочи в водномрастворе.

3.5 Выборметода поискаэкстремума

Дляотысканиякритерияоптимальностивоспользуемсяметодом пробныхшагов. Поискметодом пробныхшагов заключаетсяв следующем.Из точки, характеризующейсостояниеобъекта в данныймомент времени,делаются пробныешаги во всестороны. В каждойиз вновь получаемыхточек вычисляютсязначение критерияоптимальности.Среди них выбираетсяминимальноезначение, координатыкоторогозапоминаются.Эта точка служитисходной длявыбора следующегошага в направленииоптимума.

Еслипри очередноманализе пробныхшагов не полученокритерияоптимальности,то шаг уменьшаетсянаполовинуи вновь делаютсяпробные шагив обратномнаправлении.

Когдавеличина шагастанет меньшетребуемойточности достиженияоптимума, процесспоиска заканчивается.

3.6 Описаниеблок-схемыалгоритмапробных шагов

Х -переменная;

Z - текущеезначение критерияоптимальности;

Н иВ-нижний и верхнийпредел областиизменения Х;

Т -требуемаяточность решениязадачи;

Ш -начальнаявеличина пробногошага;

П -параметр вуравненииповерхности;

М -максимальноезначение Z;

Р,С -ячейки дляхранения значенийZ.

Программаначинаетсяс ввода исходныхданных. Значениефункции Z присваиваютсяМ и Р (операторы1-4). Затем делаетсяшаг в сторонувозрастанияХ и сравнениеZ со значениемв начальнойточке (операторы5-9). Далее выполняетсяшаг назад пооси Х и производитсясравнение Z смаксимальнымзначением М(операторы10-14). Оператор 15производитпечать Х,Z выбраннойточки; 16 - анализируетбыли ли удачныешаги средипробных. Еслиудачных шаговне было, топроизводитсяанализ достигнутойточности решения.Если точностьсоответствуетзаданной, тосчет останавливается,иначе происходитуменьшениешага наполовину(операторы19-20) и повторениецикла пробныхшагов.

Блок-схемаалгоритмапробных шагов:

1-2 Н,В,Х,Т,Ш,П

3 Ш=ШК=Х

4 Z,М=Z,Р=М,С=М

5 Е=Х,Х=Х+Ш

да

6 ХВ

12 Z

7 Z 13

ZМ

да

8 ZМ

14 М=Z,К=Х

9 М=Z,К=Х

1 5 Х,Z,Ш

10 Х=Е,Х=Х-Ш

да

16 РМ 19-20 Ш=Ш/2

11 ХН

да

17 ШТ

18 Остановка

1. Вводнаячасть.

Опытно-промышленнаяустановкарасположенав отделениихлорированияцеха № 32 ОАО“АВИСМА”.

Метод производствадиоксида титана- хлоридныйспособ производствавысокотемпературнымпарофазнымгидролизомтетрахлоридатитана.

Организацииразработчикитехнологическогопроцесса - АОРоссийскийнаучно-исследовательскийи проектныйинститут титанаи магния ( АОРИТМ) и ОАО “АВИСМА”- титано-магниевыйкомбинат.

Организация-разработчикпроекта опытно-промышленнойустановки -проектно-конструкторскийотдел ОАО “АВИСМА”.

2. Введение.

Среди неорганическихпигментовнаибольшимспросом пользуютсябелые пигменты.В основномиспользовалисьсвинцовые ицинковые белила,но они оказываютвредное воздействиена организмчеловека.

В настоящеевремя нарядус использованиемсвинцовых ицинковых белилширокое применениеполучили титановыебелила. До 70 %выпускаемогодиоксида титана(титановыебелила) находитприменениев лакокрасочнойпромышленности.Этот факторобъясняетсяне только высокимипигментнымисвойствамититановых белил(большая интенсивностьи кроющаяспособность,высокая маслостойкостьпо сравнениюс другими белымибелилами), нои их технико-экономическимипреимуществами,а также большимизапасами исходногосырья.

Диоксид титанаиспользуетсяв лакокрасочнойпромышленностидля производстваматериаловна основе различныхпленкообразующих:эпоксидных,алкидных, феноло-и мочевиноформальдегидныхсмол, а такжеприменяют впроизводствепластмасс,резиновыхизделий, бумаги,линолеума,искусственныхволокон и немногов парфюмерии.

Цель дипломногопроекта - автоматизациятехнологическогопроцесса получениядиоксида титана.

3. Технологияпроизводства.

3.1 Описаниетехнологическогопроцесса.

Очищенныйв отделенииректификациитетрахлоридтитана (ОТТ)насосом подаетсяв две расходныеемкости (поз.1), откуда черезрегулирующееустройствонаправляетсяв куб-испаритель(поз. 2), оборудованныйпогружнымиэлектронагревателямимощностью 120кВт. Из куба-испарителя(поз. 2) пары ОТТпри температуре136...140Споступают вперегреватель(поз. 3), выполненныйиз полутруб,приваренныхк кожуху реакторапарофазногогидролиза, гденагреваютсядо температуры200...250Си направляютсяв центральнуютрубу коаксиальнойфорсунки (поз.25) реактора (поз.4).

Азот из газопроводапоступает вподогреватель(поз. 24), представляющийгазоохлаждаемуюрубашку сводареактора, гденагреваетсядо температуры100...250Си направляетсяв наружнуютрубу коаксиальнойфорсунки (поз.25) реактора (поз.4) для предотвращениязарастаниясопла форсункипродуктамигидролизатетрахлоридатитана.

Воздух газодувкойиз помещенияцеха нагнетаетсяв подогреватель(поз. 6), представляющийвоздухоохлаждаемуюрубашку привареннуюк кожуху реактора(поз. 4) парофазногогидролиза(ПФГ), где нагреваютсядо температуры100...250Си затем направляетсяв горелку (поз.26) печи (поз. 5).

Природныйгаз из газопроводаподается вгорелку печипод давлением10...200 (1...20) мм вод. ст.(МПа).

В печи (поз.5) осуществляетсясжигание смесиприродногогаза и воздуха.При этом протекаютреакции горенияуглеводородовприродногогаза:

CH₄+ 2 O₂= CO₂+2 H₂O+ 892 кДж

2 C₂H₆+7 O₂= 4 CO₂+ 6 H₂O+ 3123 кДж

C₃H₈+ 5 O₂= 3 CO₂+4 H₂O+ Q

Водяной париз магистральногопаропроводапоступает вперегреватель,откуда с температурой150...250Сподается вкамеру горенияпечи (поз. 5), гдесмешиваетсяс продуктамисгорания природногогаза.

Парогазоваясмесь (ПГС) изпечи (поз. 5) стемпературой1300...1450Снаправляетсяв реактор парофазногогидролиза (поз.4).

В реакторететрахлоридтитана притемпературе1100...1200Свзаимодействуетс водой по реакции:

TiCl₄ (пар)+ 2 H₂O (пар)= TiO₂ (тв.)+4 HCl (газ) + Q

Пылепарогазоваясмесь (ППГС) изреактора направляетсяв камеру предварительногоохлаждения(поз. 7), где охлаждаетсядо 600...800Спри смешиваниис потоком вторичноговоздуха, нагнетаемогогазодувкойиз помещенияцеха. ДальнейшееохлаждениеППГС до 250...350Спроисходитв двухтрубнойпылеосадительнойкамере ПК-1 (поз.8), стенки которойохлаждаютсяснаружи водой.

Выделениеиз ППГС основногоколичествадиоксида титанапроисходитв циклонах(поз. 9), откудадиоксид титаначерез шлюзовыезатворы (поз.18_2,3) поступаетв бункер (поз.17). Для предотвращениякомкования“сырца”, коррозиии забивкиаппаратов-пылеуловителейабгазы послерукавногофильтра (поз.10) должны иметьтемпературувыше 150°С.Отходящие газыпосле циклоновчерез рукавныйфильтр (поз.10) направляютсяв санскруббер(поз. 12), где промываютсяводой (степеньочистки достигает99% и затем поступаютна газоочистку№ 2. Разряжениев системе создаетсявентиляторами(поз. 11,13). Кислыестоки санскруббера(поз. 12) сливаютсяв кислотнуюканализацию.Уловленныйв рукавномфильтре (поз.10) продукт черезшлюзовой затвор(поз. 18₄)направляетсяв бункер (поз.17).

Диоксид титанаиз камерыпредварительногоохлаждения(поз. 7) выгружаетсяшнеком (поз.14), затем инжектором(поз. 15₁)через циклон-пылеуловитель(поз. 16) направляетсяв бункер (поз.17). Диоксид титанаиз пылеосадительнойкамеры ПК-1 (поз.8) через шлюзовойзатвор (поз.18₁) инжектором(поз. 15₁)через циклон-пылеуловитель(поз. 16) направляетсяв бункер (поз.17).

Из бункера(поз. 17) черезшлюзовой затвор(поз. 18₅)диоксид титана(рН водной суспензии1...3,5) поступаетв струйныйнасос-инжектор(поз. 15₃)и посредствомпотока нагретойводовоздушнойсмеси направляетсяв десорбер(поз. 19), представляющийсобой печь“кипящегослоя”. Десорбцияхлористоговодородаосуществляетсяв токе паровоздушнойсмеси при температуре500...700°С.

Частичнодесорбированныйматериал черезпереливнуютрубу десорберапоступает втрубное пространствосборников (поз. 20_1,2),выполненныхв виде кожухотрубныхтеплообменников.Охлаждениематериалаосуществляетсявоздухом, нагнетаемымгазодувкой (поз. 22) в межтрубноепространствосборника-теплообменника.Охлаждаемыйматериал периодическивыгружаетсяв тару (поз. 21_1,2).Запыленныйкислый газ издесорбера “КС”(поз. 19) и воздухиз сборников (поз. 20_1,2)поступают навход рукавногофильтра (поз.10).

В процесседесорбции изобрабатываемогоматериала внижней частидесорбера “КС”отделяютсякрупные частицыпродукта последниепериодическивыгружаютсяв кюбель (поз.23) и направляютсяна переработкув хлораторысовместно ститановойшихтой.

3.2. Режимныепараметрытехнологическогопроцесса.

таб.3.2

№	Наименованиепараметра	Единицыизмерения	Норма
1	2	3	4
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25.	Расходтетрахлоридатитана Уровень вемкостяхтетрахлоридатитана ТемператураTiCl4 виспарителе Температурапара TiCl4на входе в реактор Расходазота (осушенноговоздуха) в реактор Расходводяного парав реактор Температураводяного пара на входе в печь Расходприродногогаза в горелку Давлениеприродногогаза на входев горелку Расходпервичноговоздуха (дутьевого) Давлениевоздуха навходе в горелку ТемператураПГС на входев реактор ТемператураППГС на выходеиз реактора Расходвторичноговоздуха ТемператураППГС послекамеры предварительногоохлаждения ТемператураППГС послепылеосадительнойкамеры ТемператураППГС на выходеиз рукавногофильтра Температурав десорбере Расходвоздуха в десорбер Расходводы(пара) вдесорбер рНводной суспензиипосле десорбции РазряжениеППГС на выходеиз второгоциклона Разряжениена выходе изрукавногофильтра рНводной суспензиидиоксида титана“сырца” Содержаниерутила в диоксидетитана	кг/ч % °С °С м3/ч м3/ч °С м3/ч мм вод. ст. МПа м3/ч мм вод. ст. МПа °С °С мм вод. ст. МПа °С °С °С °С м3/ч м3/ч единицы мм вод. ст. мм вод. ст. единицы масс.%	800...1200 не более 80объема 136...140 200...250 8...12 100...300 150...250 30...100 10...200 1...20 300...1500 9...180 0,9...18 1300...1450 1000...1200 500...1500 50...150 600...800 250...350 150...200 500...700 200...400 50...100 3...5 400...500 480...580 1...3,5 0...95

3.3.Характеристикаосновноготехнологическогооборудования.

В качествеосновноготехнологическогооборудованияиспользуются:

1). Куб-испаритель.

Куб-испарительпредназначендля нагреваи испаренияTiCl₄, подаваемогочерез перегревательв реактор парофазногогидролиза.

Техническаяхарактеристика:

емкость - 1,5м³;

рабочая среда- тетрахлоридтитана (жидкостьи пар);

температурарабочей среды- 136...140°С;

рабочеедавление -13,3...46,5 (100...350) кПа( ммрт.ст.);

мощностьнагревателей- 120 кВт;

число фаз- 3;

количествокрышек с нагревателями- 1;

диаметр - 1208мм;

длина - 1508 мм;

высота - 1780 мм.

Куб-испарительсостоит изкорпуса, крышекдля креплениянагревателей,нагревательныхэлементов,уровнемернойколонки.

Корпус кубавыполнен изстали 1Х18Н10Т, снаружной стороныповерхностьтеплоизолированадиатомовымкирпичом,асбоцементнойзамазкой истеклотканью.Для вывода иподаче паровв перегревательаппарат снабженпаровым патрубком.

Нагревателикуба погружные,открытогоисполненияиз проволокиХ20Н80 диаметром7,5...8 мм, крепятсяна раме крышкинагревателя.Крышки нагревателейгерметичноустанавливаютсяна патрубках,вывод токоведущихчастей нагревателейосуществленчерез проводникис уплотнительнымикольцами.

Для контроляуровня кубоборудованштуцерами дляуровнемерногостекла и уровнемернойколонки.

Приборыконтроля потребляемоймощности, еерегулированияи отключениярасположенына щите управления.

2). Печь.

Печь предназначенадля получениянагретой дотемпературы1300...1450°Спарогазовойсмеси, состоящей,в основном, изазота, углекислогогаза и паровводы, продуктовсжигания смесиприродногогаза с воздухом.В камеру сгоранияпечи подаетсятакже водянойпар.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- парогазоваясмесь, содержащаяН₂О,СО₂,N₂;

температурарабочей среды- 1300...1450°С;

рабочееразряжение- 1...2 (0,1...0,2) мм вод.ст.(МПа);

тип горелки- ГГВ-МГП-75;

количествогорелок - 1;

внутреннийдиаметр камерысгорания - 0,72 м;

длина камерысгорания - 2 м.

Печь состоитиз камеры сгоранияи горелки природногогаза. Стальнойкожух камерысгорания футерованлистовым асбестом,слоем шамота-легковеса,толщиной 114 мми слоем шамотакласса А, толщиной230 мм. С наружнойстороны печик крышке прикрепленагорелочнаяплита, на которуюустанавливаетсягорелка ГГВ-МГП-75.Печь снабженапатрубками для ввода водыи вывода ПГС.Для контролядавления (разряжения)и температурыпечь снабженапатрубкамидля установкиотборных устройстви термопар.

Горелкасостоит изкорпуса, сопла,наконечникасопла и носикагорелки. Воздухподается попатрубку накорпусе горелки,природный газподается черезпатрубок соплав центре горелки.

3). Реактор.

Реакторпредназначендля парофазногогидролизатетрахлоридатитана взаимодействиемс парами водыс получениемдиоксида титанаи хлористоговодорода.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- пылепароваясмесь, содержащаядиоксид титана,HCl, CO₂, H₂O,азот и др.;

температурарабочей среды- 200...1450°С;

рабочееразряжение- 5-10 (0,5...1) мм вод.ст.(МПа);

внутреннийдиаметр реактора- 0,796 м;

длина реактора- 7,1 м.

Реакторсостоит изстальногокожуха, футерованноголистовым асбестом,шамотом классаА, толщиной 114мм. Реакторснабжен в верхнейчасти патрубкомдля ввода ПГСиз печи, снизу- патрубком дляввода ППГС вкамеру предварительногоохлажденияи двухтрубнойкоаксиальнойфорсункойподачи паровTiCl₄ (поцентральнойтрубе) и азота(по наружнойтрубе), установленнойна своде.

На сводереактора смонтированагазоохлаждаемаястальная рубашка,в которойподогреваетсяазот, для вводаи вывода азотарубашка снабженапатрубками.

В верхнейчасти реактороборудованперегревателемтетрахлоридатитана, выполненнымиз приваренныхк кожуху полутруб.ПерегревательTiCl₄ снабженпатрубкамидля входа ивыхода перегретыхпаров.

В среднейчасти реактороборудованподогревателемвоздуха, выполненнымв виде привареннойк кожуху стальнойрубашки. Подогревательвоздухаснабженпатрубкамидля входа ивыхода.

4). Камерапредварительногоохлаждения.

Камерапредварительногоохлажденияпредназначенадля частичноговыделениядиоксида титанаи охлажденияпылепарогазовойсмеси методомсмешения снагнетаемымвоздуходувкойвоздухом(используетсяреконструированныйтитановыйхлоратор).

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- пылепарогазоваясмесь, содержащаядиоксид титана,HCl, CO₂, H₂O,азот, и др.;

температурарабочей среды- 200...1450С;

рабочеедавление - 2,9 (300)кПа (мм вод. ст.);

высота - 10,98 м;

диаметр -5,375 м .

Стальнойкожух камерапредварительногоохлажденияфутерованшамотом классаА, толщина футеровкиверхней внутреннейцилиндрическойчасти 345 мм, нижней1035 мм. Подинакамеры предварительногоохлажденияконическая,снабжена патрубкамидля выгрузкидиоксида титанапосредствомшнековогоустройства.Камера предварительногоохлажденияснабжена патрубкамидля ввода (внизу)и вывода (вверху)пылепарогазовойсмеси и пятьюпатрубкамидля нагнетаниявоздуха.

5). Пылеосадительнаякамера.

Пылеосадительнаякамера предназначенадля охлажденияпылепарогазовойсмеси и частичноговыделения(осаждения)диоксида титана.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- пылепарогазоваясмесь, содержащаядиоксид титана,HCl, CO₂, H₂O,азот, и др.;

температурарабочей среды- 200...800С;

рабочеедавление - 2,9 (300)кПа (мм вод. ст.);

диаметр стояка- 204 м;

высота - 7,35 м;

высота коническойчасти - 3,95 м;

ширина коническойчасти - 4,52 м.

Пылеосадительнаякамера состоитиз двух полыхцилиндрическихвертикальныхстояков, объединенныхв нижней частиобщим конусом,снабжен двумяпатрубкамидля входа ивыхода ППГСи патрубкомвыгрузки уловленногодиоксида титана.Стальной корпусфутерованвнутри термо-кислотоупорнойкерамическойплиткой, снаружиохлаждаетсяводой.

6). Циклоны.

Циклоныпредназначеныдля выделенияиз ППГС диоксидатитана.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- пылепарогазоваясмесь, содержащаядиоксид титана,HCl, CO₂, H₂O,азот, и др.;

температурарабочей среды- 120...300С;

рабочеедавление - 5 (500)кПа (мм вод. ст.);

высота - 2,9 м;

диаметр - 0,63м .

Циклоннаяустановкасостоит из двухсоединенныхпоследовательноаппаратов,выполненныхиз сплава ВТ-1.Циклоны теплоизолированыснаружи шлаковойизоляцией ипокрыты кожухомиз листовогоалюминия. Аппаратыснабжены патрубкамивхода и выходаППГС, патрубоквыгрузки диоксидатитана оборудованшлюзовым затвором,патрубок выходавторого циклонасоединен срукавным фильтром.

Для исключениякомкованиядиоксида титана,забивания икоррозии циклоновне допускаетсяснижение температурывнутреннейповерхностиниже 150С.

7). Рукавныйфильтр.

Рукавныйфильтр предназначендля тонкойочистки ППГСпосле циклонов,десорбера исборниковдиоксида титана.

Техническаяхарактеристика:

тип - РФ-120;

рабочая среда- пылепарогазоваясмесь, содержащаядиоксид титана,HCl, CO₂, H₂O,азот, и др.;

температурарабочей среды- 150...200С;

разряжение- 4,8...5,8 (480...580) кПа (мм вод.ст.);

площадьповерхностирукавов - 120 м²;

регенерация- посекционнаяобратной отдувкойи встряхиванием.

Рукавныйфильтр выполнениз стали марки10Х18Н9Т, обогреваетсяэлектронагревателямиили топочнымигазами, теплоизолированснаружи шлаковойизоляцией ипокрыт кожухомиз листовогоалюминия. Аппаратснабжен патрубкамиввода и выводаППГС. Изнутриаппарат покрытасбестовойтканью на жидкомстекле с добавкойдиоксида титана.Фильтрующийматериал рукавов- сетка металлическая.Патрубок выгрузкидиоксида титанаоборудованшлюзовым затвором,для исключениякомкованиядиоксида титана,забивания икоррозии аппаратане допускаетсяснижение температурывнутреннейповерхностиниже 150С.

8). Десорбер.

Десорберпредназначендля удаленияНCl, адсорбированногочастицамидиоксида титана- “сырца”, привзаимодействиис увлажненнымвоздухом вусловиях кипящегослоя.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- кислый (рН=3,5)диоксид титана“сырец”, увлажненныйвоздух илитопочные газыот сжиганияприродногогаза.

температурарабочей среды- 600...700С.

9). Скрубберсанитарный.

( см. раздел“Охрана труда”)

10). Сборник.

Сборникпредназначендля приема,охлаждениявоздухом ихранения диоксидатитана передзагрузкой втару.

Техническаяхарактеристика:

рабочая среда- кислый диоксидтитана, рН воднойсуспензии поГОСТ 9808-84 составляет1...3,5;

температурарабочей среды- 20...700С;

расход воздуха- 12000 м³/ч;

площадьповерхноститеплообмена- 202 м²;

режим работы- периодический;

диаметр - 3660м;

высота - 8700 м.

Сборниквыполнен изсплава ВТ-1 ввиде кожухотрубноготеплообменникас воздухоохлаждаемойрубашкой накожухе. В трубноепространствозагружаетсяохлаждаемыйматериал, вмежтрубноепространствоподается охлаждающийвоздух. Сборникоборудованпатрубкамизагрузки ивыгрузки материала,входа и выходавоздуха в рубашкуи межтрубноепространство.

3.4. Характеристикатоварной продукции.

Марка товарногопродукта взависимостиот содержаниядиоксида титанаи контролируемыхпоказателейопределяетсяпри испытанияхи согласовываетсяс потребителем.

Диоксид титанапредставляетсобой белыйпорошок. Химическаяформула - TiO₂.Насыпная масса- 100...500 кг/м³.Плотностьдиоксида титанав зависимостиот модификациисоставляет:

анатаз - 3840 кг/м³;

рутил - 4260 кг/м³.

Диоксид титанаинертен и практическиустойчив квзаимодействиюреагентов -разбавленныхминеральныхкислот, сероводорода,сернистогогаза, органическихкислот. Заметнорастворяетсяв расплавленнойбуре и фосфатах.

При производстведиоксида титанаобычно получаютпродукт анатазнойили рутильнойструктуры. Обеэти модификацииобладают одинаковойкристаллографическойструктурой,но имеют разныепараметрыкристаллическойрешетки, чтои обуславливаетразличие ихсвойств.

Структурноеизменениедиоксида титанапри нагревеимеет исключительноважное значениедля ее практическогоиспользования.Температурныйинтервал искорость превращениязависит отспособа полученияпродукта и отсодержанияв нем примесей.

По физико-химическимсвойствамдиоксид титанадолжен соответствоватьследующимтребованиям:

Наименованиепоказателей	Нормы длямарки ДТР-1ДТР-2 ДТР-3 ДТР-4	Методиспытания
1.Массоваядоля диоксидатитана, % не менее 2.Массовая долярутильнойформы, % не менее 3.Разбеливающаяспособность,усл. ед, не менее 4.Укрывистостьг/м2,не более 5.Белизна, усл.ед. не менее 6. Массоваядоля хлор-иона% не более	95 93 97 95 95 не нормируется 1500 - 1100 1000 40 40 40 40 94 91 96 94 0,5 1,0 0,5 1,0	По ГОСТ 9808-84п.5.2 По ГОСТ 9808-84п.5.3 По ГОСТ 9808-84п.5.7 ГОСТ 9529-80 р.2 По ГОСТ 9808-84п.5.8 ГОСТ 8784-75 По ГОСТ 9808-84п.5.11

4. Основныерешения поавтоматизации.

4.1. Обоснованиевыбора системыприборов.

Устойчивоеи эффективноефункционированиесистем управленияневозможнобез точнойпервичнойинформациио состояниипараметровобъекта регулирования.Проблема заключаетсяв жестких условияхэксплуатациисредств автоматизациинепосредственноконтактирующихс сырьем и продуктамиего переработки.Эти средстваиспытываютвлияние агрессивнойи абразивныхсред, вибрационныенагрузки,подвергаютсяотложениютвердых нерастворимыхостатков, атакже подверженывоздействиютемпературыи влажностиокружающейсреды.

Переход коптимизациипроизводства,созданию ивнедрениюавтоматизированныхсистем управленияс использованиемвычислительнойтехники предъявляютповышенныетребованияк применяемымсредствамавтоматизации.Применениеавтоматизированныхсистем управленияневозможнобез развитойбазы контрольно-измерительныхприборов, первичныхпреобразователей,осуществляющихсвязь этихсистем с объектамиуправления,а также безнадежныхисполнительныхмеханизмов,реализующихуправляющеевоздействие.Таким образомвнедрениеавтоматизированныхсистем управлениядолжно сопровождатьсясозданиемсовершенныхи надежныхсредств автоматизации.

Отличительнаяособенностьэксплуатацииаппаратурыавтоматизациив металлургическойпромышленностиявляется высокаяагрессивностьтехнологическойсреды. Надежностьработы аппаратурыавтоматизацииснижает склонностьсреды к зашламлению,а также загрязненностьтехнологическихаппаратов итрубопроводов.Присутствиетвердой фазыв жидких средахприводит ккоррозиичувствительныхэлементовпервичныхпреобразователейи проточнойчасти регулирующихорганов. Повышеннаявлажностьвоздуха, наличиев воздухе паровагрессивныхсред и пылиприводят кухудшениюэлектрическиххарактеристикизоляционныхматериалови способствуютусилению коррозииприборов.

Для измерениятекущих параметровтехнологическогопроцесса ипреобразованияих в унифицированныесигналы выбраныэлектрическиеконтрольно-измерительныеприборы системыГСП.

В качествепервичныхпреобразователейдля измерениятемпературывыбраны термопарыТПП (1400°С),ТХА (600°С)с различнойдлиной монтажнойчасти. В качествесредств дляизмерениярасхода применяются приборы “Сапфир-22М”с различнымипределамиизмерений.Данный выбороснован на том,что по своимтехническими эксплуатационнымхарактеристикамэти приборыявляются современнымисредствамиизмерения,основаннымина совершенноновом принципедействия. Этоположительносказываетсяна повышенииточности измеренияразности давленийи преобразованияв унифицированныйсигнал.

Преобразованиеизмеренныхзначений текущихпараметровпроцесса вунифицированныесигналы необходимодля согласованияприборов сконтроллером.Кроме тогоэлектрическиеконтрольно-измерительныеприборы имеютболее высокуючувствительность,быстродействиеи надежнее вэксплуатации.

4.2. Выборсредств управления.

Каждыйтехнологическийпроцесс требуеттаких приборов,которые бы влучшей меревыполняливозлагаемыена них функции.Этот факторобуславливаетширокий спектравтоматическихрегулирующихустройств.

Все регуляторыклассифицируютсяпо различнымпризнакам.Этими признакамимогут быть: видиспользуемойэнергии (электрическийток, сжатыйвоздух, жидкость),закон регулирования,характер связимежду входнойи выходнойвеличиной,исполнение(приборное,аппаратное,агрегатное).

Для реализацииданной автоматизированнойсистемы управлениясреди наиболееизвестных типовавтоматическихрегуляторовподходитмикропроцессорныйконтроллер“РемиконтР-130”.

РемиконтР-130 (далее Ремиконт)- это компактный,малоканальный,многофункциональный,микропроцессорныйконтроллер,предназначенныйдля автоматическогорегулированияи логическогоуправлениятехнологическимипроцессами.

Предназначендля примененияв различныхотрасляхпромышленности.

Ремиконтэффективнорешает каксравнительнопростые, таки сложные задачиуправления.Благодарямалоканальностион позволяет,с одной стороны,экономичноуправлятьнебольшимагрегатом и,с другой - обеспечитьвысокую живучестькрупных системуправления.

Ремиконтимеет три модели- регулирующее,логическуюи непрерывно-дискретную.Регулирующаяпредназначенадля решениязадач автоматическогорегулирования,логическая- для реализациилогическихпрограмм шаговогоуправления,непрерывно-дискретная- для решениясмешанных задачрегулированияи логики.

Регулирующаямодель позволяетвести локальное,каскадное,программное,супервизорное,многосвязноерегулирование.В этой моделивозможно вручнуюили автоматическивключать, отключать,переключатьи реконфигурироватьконтуры регулирования,причем все этизадачи решаютсянезависимоот сложностиструктурыуправления.В сочетаниис обработкойдискретныхсигналов этамодель позволяетвыполнять такжелогическиепреобразованиясигналов ивырабатыватьне только аналоговыеили импульсные,но и дискретныекоманды управления.

Логическаямодель формируетлогическуюпрограммушагового управленияс анализомусловий выполнениякаждого шага,заданием контрольноговремени накаждом шагеи условным илибезусловнымпереходомпрограммы кзаданному шагу.В сочетаниис обработкойаналоговыхсигналов этамодель позволяеттакже выполнятьразнообразныефункциональныепреобразованияаналоговыхсигналов ивырабатыватьне только дискретные,но и аналоговыеуправляющиесигналы.

Непрерывно-дискретнаямодель позволяетвыполнятьразнообразныепреобразованиякак аналоговых,так и дискретныхсигналов.

Все моделиРемиконтасодержат средстваоперативногоуправления,расположенныена лицевойпанели контроллера,позволяющиевручную изменятьрежимы работы,устанавливатьзадание, управлятьходом выполненияпрограммы,вручную управлятьисполнительнымиустройствами,контролироватьсигналы ииндицироватьошибки.

Стандартныеаналоговыеи дискретныедатчики иисполнительныеустройстваподключаютсяк Ремиконтус помощьюиндивидуальныхкабельныхсвязей. Внутриконтроллерасигналы обрабатываютсяв цифровойформе.

Ремиконтымогут объединятсяв локальнуюуправляющуюсеть “Транзит”кольцевойконфигурации,не требующиедополнительныхустройств. Водну сеть можетвключатьсякак одинаковые,так и различныемодели контроллеров.

Ремиконтпрост в работе.Для работы сним не нужнобыть программистом.Процесс программированияпрост и заключаетсяв извлеченияиз памяти контроллеранужных алгоритмов,объединенияих в системузаданной конфигурациии установлениятребуемыхнастроечныхпараметров.

Ремиконтпредставляетсобой комплекстехническихсредств, в составкоторого входитцентральныймикропроцессорныйблок контроллераи ряд дополнительныхблоков. Центральныйблок преобразуетаналоговуюи дискретнуюинформациюв цифровуюформу, ведетобработку ееи вырабатываетуправляющиевоздействия.Дополнительныеблоки используютсядля предварительногоусиления сигналовтермопар итермометровсопротивления,формированиядискретныхвыходных сигналовна напряжение220 В, организациивнешних соединенийи блокировок.

5. Экспериментальнаячасть.

5.1. Планированиеэксперимента.

При исследованииобъекта регулированияособое вниманиеуделяют определениюдинамическихи статическиххарактеристик.Методы определенияхарактеристикбывают активные,пассивные ианалитические.

Для проведенияэкспериментавыбирают основныепараметрытехнологическогопроцесса

Одними изосновных параметров,подлежащихавтоматическомурегулированию,являются уровеньTiCl₄ вкубе-испарителеи количествоиспаренногоTiCl₄, отводимогоиз куба-испарителя.

Автоматическоерегулированиепитания куба-испарителядолжно обеспечиватьподдержаниеуровня TiCl₄в заданныхпределах, атакже сохранениюсоотношенияколичестваподаваемогоTiCl₄ киспаренномуTiCl₄ .

Так каккуб-испарительявляетсягерметизированнойемкостью дляпростоты расчетови удобствавычисленийсчитаем, чтоколичествоиспаренногоTiCl₄ приподдержанииуровня в заданныхусловиях находитсяв прямопропорциональнойзависимостиот подаваемогоTiCl₄. Илидругими словами,по расходу подаваемогоTiCl₄ можносудить о количествеиспаренногоTiCl₄ .

Исследуяобъект регулированиямы приходимк выводу, чтоэто объект сосвязным регулированием.

Схема связногорегулированияпоказана нарисунке 5.1.

n W_1.1 Qж

W_1.2

N W_2.2 Нк

Рисунок5.1. Схема исследуемогообъекта.

Qж - расходподаваемогоTiCl₄

Qг - расходиспаренногоTiCl₄

N - мощностьнагревателей

Нк - уровеньTiCl₄ вкубе-испарителе

5.2 Проведениеэксперимента.

Для получениякривой разгонапо каналу “положениерегулирующегоклапана - расходTiCl₄”применим активныйэксперимент.

Схема экспериментаизображенана рисунке5.2.1.

TiCl ₄

FE FE

40б 40а

NS

40в

куб -испаритель

РемиконтР-130

Рисунок5.2.1. Схема проведенияэкспериментапо каналу “положение

регулирующегоклапана - расходTiCl₄”

Установленноеоборудованиесостоит из :

1. прибора дляизмерениярасхода РВК(поз.40а) ;

2. клапанарегулирующего1-7НЗ с мембраннымпневмоприводомМИМ ППХ-250-25-05 В-П(поз.40в) ;

3. РемиконтаР-130 соединенногос ПЭВМ.

С панелиуправленияРемиконтаподаем 10 % скачокпо расходуTiCl₄ путемсовместногонажатия кнопок“РУ” и ““.На экране монитораполучим динамическуюхарактеристику.Зафиксируемзначения этойхарактеристики.

В итоге получаемкривую разгонапо каналу “положениерегулирующегоклапана - расходTiCl₄”.Замерим времяпереходногопроцесса вразомкнутойсистеме, оносоставило 10сек. с дискретностью0,5 сек. Значениявремени и величинырасхода приведеныв таблице 5.2.1.

По значениямтаблицы строимкривую разгонапо каналу “положениерегулирующегоклапана - расходподаваемогоTiCl₄”.

График кривойразгона изображенана рисунке5.2.2.

Таблица5.2.1. Значениякривой разгонапо каналу “положениерегулирующегоклапана - расходподаваемогоTiCl₄”.

Время t,с	РасходTiCl4 м3/ч	Время t,с	РасходTiCl4 м3/ч
0,0	500	5,5	585
0,5	505	6,0	590
1,0	514	6,5	592
1,5	521	7,0	594
2,0	535	7,5	595
2,5	545	8,0	596
3,0	555	8,5	597
3,5	565	9,0	598
4,0	570	9,5	599
4,5	575	10,0	600
5,0	580

рис.5.2.2. График кривойразгона поканалу “положениерегулирующегоклапана - расходTiCl₄”.

Две другиекривые разгонавычисляеманалитически,зная математическиезависимостимежду исходнымиданными.

Для этогосхему объектаисследования,изображеннуюна рисунке 5.1рассмотримболее детально.Схема изображенана рисунке5.2.3.

X

₁ Q_ж Q_ж

W₁

X

₂ Q_исп. Н_к

ИМ W₂ W₃

Рисунок5.2.3. Схема объектаисследования.

где:

Х₁- положениерегулирующегоклапана ;

Х₂- мощностьэлектронагревателей;

Q_ж- количествоподводимогоTiCl₄ ;

Q_исп.- количествоиспаренногоTiCl₄ ;

Н_к- уровень вкубе-испарителе.

Как видноиз схемы необходиморассчитатькривую разгонапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄” икривую по каналу“разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”.

Рассчитываемкривую разгонапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”(Х₂- Q_исп.).

Запишемуравнениетепловогобаланса вдифференциальнойформе, в котороевходят необходимыепеременные.

mcdT+ K(Tk.- Тo.c.)dt= Ndt

Поделим обечасти уравненияна Кdt.Получим следующее:

(1)

где:

m - масса подаваемогоTiCl₄(кг);

с - теплоемкостьTiCl₄ (Дж/Кс);

Тk - температурав кубе-испарителе(К) ;

То.с. - температураокружающейсреды (К) ;

N - мощностьэлектронагревателей(кВт) ;

К - коэффициенттеплоотдачи(Дж/Кс).

Зная конструктивныеразмеры куба-испарителяпроизводимнеобходимыерасчеты:

V_к= 1,5 м³ m =V_к= 1730 1,5 = 2595 (кг) ,

где :

V_к- объем куба-испарителя;

 - плотностьTiCl₄ .

К=96923,25 Дж/Кс с = 747 Дж/Кс

Полученныеданные подставимв уравнение(1).

Получимдифференциальноеуравнение вида:

Решениемданного дифференциальногоуравненияявляется функция:

, где Т = 20,14 20 с .

Подставляявремя получаемкривую разгонапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

Полученныеданные приведеныв таблице 5.2.2. Поданным из таблицы5.2.2. строим графиккривой разгонапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”,приведенныйна рисунке5.2..4.

Таблица5.2.2. Значениякривой разгонапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

Время t,с	Значения функции	Время t,с	Значения функции
0	0,00	35	0,83
5	0,22	40	0,86
10	0,39	45	0,89
15	0,53	50	0,92
20	0.63	55	0,94
25	0,71	60	0,95
30	0,78	65	0,96

Рисунок5.2.4. График кривойразгона поканалу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

Рассчитываемкривую разгонапо каналу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”.

Запишемуравнениеизмененияуровня в кубе-испарителев дифференциальнойформе :

F

= Q_ж - Q_исп.,

где :

F - площадьзеркала испарения(м²) ;

- скоростьизмененияуровня (м/с).

Площадьзеркала испарения F рассчитываемматематически,зная конструктивныеразмеры куба-испарителя.Расчет ведетсяпри заданномуровне 90 мм.

Длина куба-испарителя - 1,508 м. Ширину зеркалаиспарения призаданном уровне90 мм рассчитываемгеометрически.Схема расчетаприведена нарисунке 5.2.5.

б

Н_к _куба

Рисунок5.2.5. Схема расчеташирины площадизеркала испарения.

Из расчетаполучается,что она равна0,86 м. Следовательноплощадь зеркалаиспарения равна:

F = l б = 1,508 0,86 = 1,75 м².

Подставляемполученныеданные в дифференциальноеуравнениеизмененияуровня, приэтом беремизменениеколичестваTiCl₄ равным100 м³/ч.

1,75 

= 100

Получаемдифференциальноеуравнение вида

= 57,14.

Решениемданного дифференциальногоуравненияявляется функциявида :

Н = 57,14 t .

Подставляявремя получаемкривую разгонапо каналу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”.

Полученныеданные приведеныв таблице 5.2.3. Поданным из таблицы5.2.3. строим графиккривой разгонапо каналу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”,приведенныйна рисунке5.2.6.

Таблица5.2.3. Значениякривой разгонапо каналу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄- уровень вкубе-испарителе”.

Время t,с	Значения функции	Время t,с	Значения функции
0,00	0,00	1,25	71,42
0,25	14,29	1,50	85,71
0,50	28,57	1,75	100,00
0,75	42,86	2,00	114,28
1,00	57,14	2,10	119,90

Рисунок5.2.6. График кривойразгона поканалу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄- уровень вкубе-испарителе”.

6. РАСЧЕТНАЯЧАСТЬ

6.1. Аппроксимацияпереходныхпроцессов.

6.1.1.Аппроксимациякривой переходногопроцесса объектапо каналу “положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”

Определениепередаточнойфункции объектапо основномуканалу проводимпо кривой разгона,полученнойв разделе 5.2проекта.

Значенияточек кривойприведены втаблице 5.2.1, аграфик функции- на рисунке5.2.2 .

Из графикапереходногопроцесса видно,что этот объект обладает свойствомсамовыравнивания,потому расчётпередаточнойфункции будемпроводить впрограммеLinreg.

Перед вводомточек кривойпереходногопроцесса впрограмму,функции необходимопривести кбезразмерномувиду.

Это легкосделать в программеидентификацииобъектов управления,используякоманду "нормировать".

Значениянормированнойкривой приведеныв таблице 6.1.1,

График нормированнойкривой - на рисунке6.1.1.

Таблица6.1.1. Значениянормированнойкривой по каналу“положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”

Время t,с	Значение функции	Время t,с	Значениефункции
0,0	0,0000	5,5	0,8477
0,5	0,0695	6,0	0,8874
1,0	0,1490	6,5	0,9161
1,5	0,2395	7,0	0,9360
2,0	0,3444	7,5	0,9492
2,5	0,4492	8,0	0,9603
3,0	0,5475	8,5	0,9702
3,5	0,6302	9,0	0,9801
4,0	0,6965	9,5	0,9901
4,5	0,7515	10,0	1,0000
5,0	0,8013

рис.6.1.1. График нормированнойкривой по каналуканалу “положениерегулирующегоклапана - расходTiCl₄”.

После расчётапередаточнойфункции в Linreg получаем:

Коэффициентпередачи объектапо каналу каналу“положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”составляет:

К_пер.= (Х_max.- Х₀ )/ w,

где :

Х_max.-максимальноезначение выходнойвеличины, расходTiCl₄ ;

Х₀-начальноезначение выходнойвеличины, расходTiCl₄ ;

w -величина внешнеговозмущения,w =10 %.

К_пер.= (600 - 500) / 10 = 10

6.1.2.Аппроксимацияпереходногопроцесса объектапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

.

Аппроксимациюпереходногопроцесса поканалу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”проводим в тойже последовательности,проведеннойпри аппроксимациипереходногопроцесса поканалу “положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”. Этосвязано с тем,что данныйобъект как ипредыдущийимеет свойствосамовыравнивания.

Значениянормированнойкривой приведеныв таблице 6.1.2.

Графикнормированнойкривой изображенна рисунке6.1.2.

Таблица6.1.2. Значениянормированнойкривой по каналу“мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

Время t,с	Значения функции	Время t,с	Значения функции
0	0,0000	35	0,8564
5	0,2049	40	0,8949
10	0,3905	45	0,9264
15	0,5342	50	0,9545
20	0,6462	55	0,9755
25	0,7338	60	0,9895
30	0,8039	65	1,0000

рис.6.1.2 График нормированнойкривой по каналуканалу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”.

Передаточнаяфункция кривойразгона изображеннойна рисунке6.1.2. имеет вид :

Коэффициентпередачи объектапо каналу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”составляет:

К_пер.= ( Х_max -X₀ )/ w

К_пер.= (0,96 - 0)/ 10 = 0.096

6.1.3.Аппроксимацияпереходногопроцесса поканалу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄- уровень вкубе-испарителе”.

Аппроксимациюпереходногопроцесса поканалу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”проводить нетнеобходимости,так как криваяразгона поканалу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”представляетсобой интегральнуюпрямую (рисунок5.2.6. раздела 5.2.).

6.2. Проверкааппроксимациипереходныхпроцессов.

6.2.1.Проверкааппроксимациипереходногопроцесса поканалу “положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”.

Проверкуаппроксимациипереходныхпроцессовпроводим сцелью определенияточностиаппроксимации,путём полученияпереходногопроцесса "обратнымпутём". То есть- по полученнымв разделе 6.1передаточнымфункциям получаемкривую переходногопроцесса исравниваемэту кривую сисходной. Видеальномслучае - обекривые должнысовпасть.

Передаточнаяфункция объектапо каналу “положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”равна:

Для определенияпереходногопроцессавоспользуемсяпрограммойAproc- нахождениеуравненияреакции системына ступенчатоевозмущениеметодом Карсона-Хевисайда.После вводав программукоэффициентовпередаточнойфункции, получимследующеематематическое выражениереакции системына единичноеступенчатоевоздействиеy(t):

y(t) = 1 + 3,39 cos(4,46 - 0,15 t) e ^{-0,59 t}

Оформляемтаблицу 6.2.1, вкоторой :

1 столбец -значения времени,с;

2 столбец -значения исходнойкривой разгона,приведеннойк безразмернойформе ;

Х_норм.- значения точекнормированнойкривой, приведенныхв таблице 6.1.1 ;

3 столбец -значения функцииy(t);

4 столбец -абсолютнаяпогрешностьА, вычисленнаяпо формуле:

А = Х_норм.(t)- y(t);

5 столбец -абсолютноезначение разности квадратовХ_норм.(t)и y(t).

На рисунке6.2.1 изображеныисходная криваяпереходногопроцесса икривая, полученнаяпреобразованиемпередаточнойфункции объекта(по данным столбцов1 - 3 таблицы 6.2.1).

В 6 столбецзаписываемсреднеквадратичноеотклонениедля двух функций,СКО = 0,007. Максимальнаяабсолютнаяпогрешностьсоставляет3,16 %.

Таблица6.2.1.

Время t,c	Хнормир. (t)	Y(t)	Абс.погреш- ность А	Разностьквадратов Х2норм.-Y2(t)	СКО
0,0	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	-0,0502
0,5	0,0695	0,0379	0,0316	0,0183
1,0	0,1490	0,1253	0,0255	0,0065
1,5	0,2395	0,2344	0,0051	0,0024
2,0	0,3444	0,3479	-0,0035	-0,0024
2,5	0,4492	0,4560	-0,0068	-0,0062
3,0	0,5475	0,5537	-0,0062	-0,0068
3,5	0,6302	0,6389	-0,0087	-0,0110
4,0	0,6965	0,7112	-0,0147	-0,0207
4,5	0,7517	0,7713	-0,0196	-0,0299
5,0	0,8013	0,8206	-0,0193	-0,0313
5,5	0,8477	0,8603	-0,0126	-0,0215
6,0	0,8874	0,8921	-0,0047	-0,0084
6,5	0,9161	0,9172	-0,0011	-0,0020
7,0	0,9360	0,9369	-0,0009	-0,0017
7,5	0,9492	0,9522	-0,0030	-0,0057
8,0	0,9603	0,9640	-0,0037	-0,0071
8,5	0,9702	0,9731	-0,0029	-0,0056
9,0	0,9801	0,9800	0,0001	-0,9410
9,5	0,9901	0,9852	0,0049	0,0195
10,0	1,0000	0,9881	0,0119	0,02370

рис6.2.1. Проверкааппроксимациипереходногопроцесса поканалу “положениерегулирующегооргана - расходTiCl₄”.

6.2.2.Проверкааппроксимациикривых переходногопроцесса поканалу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄”и каналу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄- уровень вкубе-испарителе”.

Проверкуаппроксимациикривых переходногопроцесса поканалу “мощностьэлектронагревателей- количествоиспаренногоTiCl₄” иканалу “разностьколичествподаваемогои испаренногоTiCl₄ - уровеньв кубе-испарителе”не производим,так как онибыли полученыаналитическииз математическихзависимостей.

9.Построениематематическоймодели и оптимизациятехнологическогопроцесса.

Выборкритерияоптимальности.

Частнойзадачей вопросаавтоматизацииявляется оптимизацияработы куба-испарителя,поэтому в задаче

6.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

6.1.Аппроксимацияпереходныхпроцессов.

6.1.1.Аппроксимациякривой переходногопроцесса объектапо основномуканалу.

Определениепередаточнойфункции объектапо основномуканалу проводимпо кривой разгона,полученнойв разделе 5.2проекта.

Значенияточек кривойприведены втаблице 5.2.1, аграфик функции- на рисунке5.2.1.

Таккак исследуемыйобъект, каквидно из графикапереходногопроцесса, обладаетсвойствомсамовыравнивания,- расчёт передаточнойфункции будемпроводить впрограммеLinreg. Перед вводомточек кривойпереходногопроцесса впрограмму,функции необходимопривести кбезразмерномувиду. Это легкосделать в программеидентификацииобъектов управления, используякоманду "нормировать".Значениянормированнойкривой приведеныв таблице 6.1.1,график нормированнойкривой - на рисунке6.1.1.

Таблица6.1.1.

Время t,c.	Значен. функц.	Время t,c.	Значен. функц.	Время t,c.	Значен. функц.	Время t,c.	Значен. функц.
0	0	12	0,5293	24	0,904	36	0,9847
1	0	13	0,5763	25	0,9173	37	0,9867
2	0,0017	14	0,624	26	0,931	38	0,9883
3	0,0167	15	0,6687	27	0,9393	39	0,992
4	0,0467	16	0,709	28	0,947	40	0,994
5	0,0933	17	0,7457	29	0,9533	41	0,996
6	0,1433	18	0,7787	30	0,9597	42	0,9963
7	0,2083	19	0,808	31	0,9653	43	0,9967
8	0,277	20	0,8297	32	0,9707	44	0,9977
9	0,346	21	0,8517	33	0,976	45	1,000
10	0,411	22	0,8723	34	0,98	46
11	0,4713	23	0,889	35	0,983	47

рис. 6.1.1. Графикнормированнойкривой по основномуканалу

Послерасчёта передаточнойфункции в Linreg получаем:

Коэффициентпередачи объектапо основномуканалу составляет:

К_в.к.= (Х_max.- Х₀)/w, где

Х_max.-максимальноезначение выходнойвеличины, рН;

Х₀-начальноезначение выходнойвеличины, рН;

w- величина внешнеговозмущения,w= 10 %.

К_в.к.= (12.05 - 2.05) / 10 = 1,0

6.1.2.Аппроксимацияпереходногопроцесса объектапо внутреннемуканалу .

Аппроксимациюпереходногопроцесса по внутреннемуканалу проводимв последовательности,проведеннойпри аппроксимациипереходногопроцесса поосновномуканалу, так какоба объектаимеют свойствосамовыравнивания.

Значениянормированнойкривой приведеныв таблице 6.1.2.График нормированнойкривой на рисунке6.1.2.

Таблица6.1.2.

Время t,c	Значениефункции
0	0,000
1	0.0256
2	0,0513
3	0,0798
4	0,1311
5	0,2194
6	0,3476
7	0,4786
8	0,5983
9	0,698
10	0,8006
11	0,8989
12	0,9993
13	1,000

Послерасчета передаточнойфункции в Linregполучаем передаточнуюфункцию следующеговида:

Коэффициентпередачи повнутреннемуканалу составляет:

К_пер.= ( Х_max- X₀)/ w

К_пер.= ( 3.9 - 2.05 )/ 10 = 0.145

рис. 6.1.2График нормированнойкривой по внутреннемуканалу

6.1.3.Аппроксимацияпереходногопроцесса поканалу внешнеговозмущения.

Такжепо аналогиипроводимаппроксимациюпереходногопроцесса поканалу внешнеговозмущения.Значение функциинормированнойкривой заносятсяв программуLinreg, после чегопроизводитсярасчет передаточнойфункции объектапо каналу внешнеговозмущения.Значения функцийзаносим в таблицу6.1.3. График нормированнойкривой по каналувнешнего возмущенияна рисунке6.1.3.

Таблица6.1.3.

Время с.	Значен. функц.	Время с.	Значен. функц.	Время с.	Значен. функц.	Время с.	Значен. функц.
0	0,001	10	0,3131	20	0,6762	30	0,9162
1	0,0095	11	0,3486	21	0,7067	31	0,9314
2	0,019	12	0,3867	22	0,7371	32	0,9467
3	0,04	13	0,4267	23	0,7676	33	0,9619
4	0,0743	14	0,4686	24	0,7905	34	0,9771
5	0,1162	15	0,5105	25	0,8133	35	0,9867
6	0,1543	16	0,5467	26	0,8362	36	0,9924
7	0,1886	17	0,581	27	0,861	37	0,9962
8	0,2293	18	0,6114	28	0,88	38	0,9981
9	0,2712	19	0,6457	29	0,899	39	1,000

Послепроведениярасчета передаточнойфункции получаемпередаточнуюфункцию следующеговида:

Коэффициентпередачи вданном случаебудет равен:

К_пер.=(12,7-3,95)/8,75=1

рис.6.1.3.График нормированнойкривой по каналувнешнего возмущения

6.2. Проверкааппроксимациипереходныхпроцессов.

6.2.1.Проверкааппроксимациипереходногопроцесса поосновномуканалу.

Проверкуаппроксимациипереходныхпроцессовпроводим сцелью определенияточностиаппроксимации,путём полученияпереходногопроцесса "обратнымпутём". То есть- по полученнымв разделе 6.1передаточнымфункциям получаемкривую переходногопроцесса исравниваемэту кривую сисходной. Видеальномслучае - обекривые должнысовпасть.

Передаточнаяфункция объектапо основномуканалу равна:

ДляопределенияпереходногопроцессавоспользуемсяпрограммойAproc- нахождениеуравненияреакции системына ступенчатоевозмущениеметодом Карсона-Хевисайда.После вводав программукоэффициентовпередаточнойфункции, получимследующеематематическоевыражение

реакциисистемы наединичноеступенчатоевоздействиеy(t):

y(t) = 1 + 1.89 * Cos(4,15 - 0,07 * t) * exp(-0,11 * t).

Оформляемтаблицу 6.2.1, вкоторой :

1 столбец- значения времени,с.

2 столбец- значения исходнойкривой разгона,приведеннойк безразмернойформе.

Х_норм.- значения точекнормированнойкривой, приведенныхв таблице 6.1.1

3 столбец- значения функцииy(t)

4 столбец- абсолютнаяпогрешностьА, вычисленнаяпо формуле:

А = Х_норм.(t)- y(t);

5 столбец- абсолютноезначение разности квадратовХ_норм.(t)и y(t).

Нарисунке 6.2.1 изображеныисходная криваяпереходногопроцесса икривая, полученнаяпреобразованиемпередаточнойфункции объекта(по данным столбцов1 - 3 таблицы 6.2.1).

В 6столбец записываемсреднеквадратичноеотклонениедля двух функций,СКО = 0,007. Максимальнаяабсолютнаяпогрешностьсоставляет2,4%.

Таблица6.2.1.

Время t,с	Хнормир.(t)	Y(t)	Абс.погрешн-ть А	Раз-тьквадратов Х2норм.-Y2(t)	СКО
0	0.000	0.000	0.000	0.000	0.007
1	0.000	0.0078	-0.0078	0.000
2	0.0017	0.011	0.006	0.000
3	0.0167	0.027	0.014	0.0005
4	0.0467	0.059	-0.0123	0.001
5	0.0933	0.101	-0.0077	0.002
6	0.1433	0.165	-0.0217	0.006
7	0.2083	0.233	-0.0247	0.01
8	0.277	0.2988	-0.0218	0.012
9	0.346	0.3517	-0.0057	0.004
10	0.411	0.4039	0.01	0.005
11	0.4713	0.4548	0.019	0.01
12	0.5293	0.5038	0.02	0.02
13	0.5763	0.574	0.002	0.003
14	0.624	0.619	0.005	0.006
15	0.6687	0.666	0.002	0.004
16	0.709	0.7117	-0.002	0.004
17	0.7457	0.745	0.0007	0.001
18	0.7787	0.7756	0.003	0.004
19	0.808	0.8036	0.005	0.007
20	0.8297	0.8289	0.0006	0.001
21	0.8517	0.8519	-0.0002	0.0001
22	0.8723	0.8725	-0.0002	0.0001
23	0.889	0.887	0.002	0.003
24	0.904	0.911	-0.007	0.01
25	0.9173	0.920	-0.003	0.005
26	0.931	0.934	-0.003	0.005
27	0.9393	0.935	0.004	0.008
28	0.947	0.9463	0.001	0.001
29	0.9533	0.9562	-0.002	0.005
30	0.9597	0.9648	-0.005	0.01
31	0.9653	0.9723	-0.007	0.01
32	0.9707	0.9787	-0.008	0.01
33	0.976	0.9841	-0.008	0.01
34	0.98	0.9887	-0.008	0.01
35	0.983	0.9926	-0.009	0.008
36	0.9847	0.9958	-0.011	0.02
37	0.9867	0.9985	-0.012	0.01
38	0.9883	1.0006	-0.012	0.009
39	0.992	1.0023	-0.01	0.01
40	0.994	1.0037	-0.009	0.01
41	0.996	1.0047	-0.008	0.009
42	0.9963	1.0054	-0.009	0.01
43	0.9967	1.006	-0.009	0.01
44	0.9977	1.0063	-0.002	0.01
45	1.000	1.0065	-0.0065	0.01
Сумма				0.3327

рис 6.2.1.Проверкааппроксимациипереходногопроцесса поосновномуканалу.

6.2.2. Проверкааппроксимациикривой переходногопроцесса повнутреннемуканалу.

Дляполученияматематическоговыраженияреакции внутреннегоканала на единичноевоздействиевоспользуемсяпрограммойAproc. Передаточнаяфункция объектапо внутреннемуканалу имеетвид:

Вводимв программукоэффициентыпередаточнойфункции и послерасчёта получаемследующеевыражениереакции внутреннегоканала на единичноеступенчатоевоздействие:

y(t) = 1 + 1,57 * Cos(4,02 - 0,14 *t) * exp(-0,17 * t).

Далее,аналогичнотаблице 6.2.1 оформляемтаблицу 6.2.2. Значениястолбцов 1, 2заполняем всоответствиис таблицей6.1.2.

Позначениямпервых трёхстолбцов строимисходную кривуюпереходногопроцесса, а также кривую полученнуюпутём переходак оригиналупо Карсону-Хевисайду(рисунок 6.2.2).

Таблица6.2.2.

Время t,c	Хнор.(t)	Y(t)	Абс.погр. А	Разность Х2нор.(t)-Y2(t)	СКО
0	0	0.000	0.000	0.000	0.02
1	0.0256	0.0206	0.005	0.0002
2	0.0513	0.065	-0.01	0.001
3	0.0798	0.12	-0.04	0.008
4	0.1311	0.19	-0.047	0.01
5	0.2194	0.264	-0.04	0.02
6	0.3476	0.37	-0.02	0.01
7	0.4786	0.5086	-0.03	0.02
8	0.5983	0.63	-0.03	0.03
9	0.698	0.737	-0.039	0.05
10	0.8006	0.837	-0.036	0.05
11	0.8989	0.93	-0.031	0.05
12	0.9993	1.000	-0.0007	0.001
13	1	1.02	0.02	0.04
Сумма				0.2902

Изтаблицы видно,что среднеквадратичноеотклонениеисходной кривойот полученнойиз передаточнойфункции поКарсону-Хевисайдусоставляет0,02 %, максимальнаяабсолютнаяпогрешность- 4,7 %. Следовательно, можно считатьчто исходнаякривая аппроксимированас достаточнойточностью.

рис.6.2.2.Проверкааппроксимациипереходногопроцесса повнутреннемуканалу.

6.2.3. Проверкааппроксимациипереходногопроцесса по каналу внешнеговозмущения.

Проверкуаппроксимациипереходногопроцесса поканалу внешнеговозмущенияпроводим в такой жепоследовательности, как и в разделах,описанных выше.

Передаточнаяфункция объектапо каналу внешнеговозмущенияравна:

ДляопределенияпереходногопроцессавоспользуемсяпрограммойApron- нахождениеуравненияреакции системына ступенчатоевозмущениеметодом Карсона-Хевисайда.После вводав программукоэффициентовпередаточнойфункции, получимследующеематематическоевыражениереакции системына единичноеступенчатоевоздействиеy₂(t):

y(t) = 1 + 1,94 * Cos(4,17 - 0,06 * t) * exp(-0,09 * t).

Оформляемтаблицу 6.2.3 (аналогичнотаблице 6.2.1). Позначениямстолбцов 1-3 строимграфики исходнойкривой разгонаобъекта поканалу

внешнеговозмущенияи кривую, полученнуюиз передаточной функции поКарсону-Хевисайду.

Среднеквадратичноеотклонениеисходной кривойот полученнойсоставляет0,01 %, максимальнаяабсолютнаяпогрешность- 2%. Следовательно, можно считатьчто исходнаякривая аппроксимированас достаточнойточностью.

Таблица6.2.3.

Время t,c	Хнорм.(t)	Y(t)	Абс.погр. А	Разность Х2н.(t)-Y2(t)	СКО
0	0.001	0.000	0.001	0.000	0.01
1	0.0095	0.0055	0.004	0.000
2	0.019	0.0205	-0.0015	0.000
3	0.04	0.0434	-0.003	0.000
4	0.0743	0.0726	0.0017	0.000
5	0.1162	0.1066	0.009	0.002
6	0.1543	0.1444	0.0099	0.003
7	0.1886	0.1849	0.004	0.001
8	0.2293	0.2272	0.002	0.001
9	0.2712	0.2705	0.0007	0.0004
10	0.3131	0.3143	-0.001	0.0007
11	0.3486	0.3579	-0.009	0.006
12	0.3867	0.401	-0.01	0.01
13	0.4267	0.4432	-0.01	0.01
14	0.4686	0.4841	-0.015	0.015
15	0.5105	0.5237	-0.01	0.014
16	0.5467	0.5616	-0.015	0.016
17	0.581	0.5977	-0.0167	0.02
18	0.6114	0.632	-0.02	0.025
19	0.6457	0.6645	-0.02	0.02
20	0.6762	0.695	-0.018	0.02
21	0.7067	0.7236	-0.017	0.02
22	0.7371	0.7503	-0.013	0.02
23	0.7676	0.7752	-0.007	0.01
24	0.7905	0.7983	-0.007	0.01
25	0.8133	0.8196	-0.006	0.01
26	0.8362	0.8392	-0.003	0.005
27	0.861	0.8572	0.004	0.006
28	0.88	0.8737	0.006	0.01
29	0.899	0.888	0.01	0.01
30	0.9162	0.9025	0.0137	0.02
31	0.9314	0.924	0.007	0.01
32	0.9467	0.934	0.01	0.02
33	0.9619	0.948	0.0139	0.026
34	0.9771	0.96	0.0171	0.03
35	0.9867	0.978	0.009	0.02
36	0.9924	0.989	0.003	0.006
37	0.9962	0.9872	0.009	0.02
38	0.9981	0.9929	0.005	0.01
39	1.000	0.9989	0.001	0.002
Сумма				0.4291

рис.6.2.3.Проверкааппроксимациипереходногопроцесса поканалу внешнеговозмущения.

6.3. Расчётоптимальныхнастроек регулятораодноконтурнойАСР.

Длярасчёта настроекрегулятораодноконтурнойАСР вводим восновную программуLinreg передаточнуюфункцию объектапо основномуканалу:

Расчётпроводим дляПИ-регулятораметодом Ротача,получаем следующиенастройкирегулятора:

К_п= 3,15;

Т_и=12,6.

Нарисунках 6.3.1 и6.3.2 изображеныкривые переходныхпроцессов дляодноконтурнойАСР при полученныхнастройкахрегуляторапри управляющеми возмущающемвоздействиисоответственно.

Величинымаксимальногоотклонениярегулируемойвеличины составляют:30 % - при управляющемвоздействии,и 26 % - при возмущающем.

Настройкирегуляторапосчитаны длястепени затухания0,9. Уменьшениестепени затуханияприводит кувеличениювеличиныперерегулированиявпереходномпроцессе приуправляющемвоздействии.

Большиезначенияперерегулированияв переходныхпроцессахобусловленысвойствамиобъекта регулирования.

рис.6.3.1. Криваяпереходногопроцесса дляодноконтурнойАСР при управляющемвоздействии.

рис.6.3.2.Кривая переходногопроцесса дляодноконтурнойАСР при возмущающемвоздействии.

6.4. Расчетоптимальныхнастроек регуляторовкаскадной АСР.

Дляболее оптимальноговедения процессанейтрализации,поддержаниятехнологическихпараметровна заданномуровне (в данномдипломномпроекте этовеличина рНсточных вод),предлагаюреализовать каскадно-комбинированную схему АСР скомпенсациейпо возмущению.

Каскаднаясистема регулированияявляется схема,в которой вводитсядополнительнаястабилизациянекоторойпромежуточнойвеличиныдополнительнымрегулятором.Структурнаясхема имеетследующий вид:

Xy Wp₁ Wp₂ Xp W_O.K. X

X₁ W_B.K.

рис.6.4.1.Структурнаясхема каскаднойАСР.

РегуляторWp₁контролируетосновную величину“Х” и при ееотклонениивоздействуетне на регулирующийорган, а на задатчикрегулятораWp₂.Регулятор Wp₂ в свою очередьподдерживаетна заданномзначениивспомогательнуювеличину Х₁.

ОбъектW_B.K.с регуляторомWp₂образуют внутреннийконтур системыили стабилизирующий.

ОбъектW_O.K.c регуляторомWp₁называют внешнимконтуром иликорректирующим.

Расчетоптимальныхнастроек регуляторовдля каскаднойАСР будем проводитьв следующейпоследовательности:

1.- Определяемнастройкирегуляторавнутреннегоконтура.

2.- Определяемвид передаточнойфункции дляэквивалентногообъекта.

3.- Попередаточнойфункции эквивалентногообъекта определяемнастройкирегуляторадля внешнегоконтура.

Настройкирегуляторавнутреннегоконтура определяемпо передаточнойфункции внутреннегоканала объекта:

Расчетпроводим аналогичнорасчету одноконтурнойАСР. Получаемследующиенастройкирегулятора:

К_П=2,56;

Т_И=7,47.

Переходныепроцессы внутреннегоконтура с полученныминастройкамирегуляторапо управлениюи возмущениюизображенына рисунках6.4.1 и 6.4.2.

рис.6.4.2.Графикпереходногопроцесса внутреннегоконтура поуправляющемувоздействию.

рис.6.4.3.Графикпереходногопроцесса внутреннегоконтура привозмущающемвоздействии.

Данные,которые былитолько чтопроизведеныпонадобятсяв дальнейшемдля расчетаэквивалентногообъекта и пересчетанастроек регуляторадля каскаднойАСР.

Итакрассчитываемпередаточнуюфункцию дляэквивалентногообъекта последующейформуле:

W_экв.(S)

W_Р1(S)- передаточнаяфункция стабилизирующегорегулятора:

)

W_O.K(S)-передаточнаяфункция основногоканала.

W_B.K.(S)-передаточнаяфункция внутреннегоканала.

Запишемследующуюпередаточнуюфункцию эквивалентногообъекта:

W_экв.(S)

Придальнейшихвычисленияхполучаем передаточнуюфункцию эквивалентногообъекта следующеговида:

W_экв.(S)

Пополученнойпередаточнойфункции эквивалентногообъекта находимнастроечныепараметры длякорректирующегорегулятора:

Кп =0,49;

Ти =1,46.

Нарисунках 6.4.3 и6.4.4 изображеныграфики переходныхпроцессов поуправлениюи по возмущениюдля каскаднойАСР.

рис.6.4.3. Графикпереходногопроцесса длякаскадной АСРпо управлению

рис.6.4.4.График переходногопроцесса длякаскадной АСРпо возмущению.

6.5 Расчетнастроек регуляторакомбинированнойАСР.

Введениедобавочныхконтуроврегулированияспособствуетповышениюточности работысистемы. Схема,предложеннаяна рисунке6.5.1 называетсякомбинированнойсхемой регулированияс компенсациейпо возмущению.Выход компенсирующегоустройстваподается навход регулятора.

W_K

W_ВОЗ.

X Wp₁ Wp₂ W_O.K Y

W_B.K.

рис.6.5.1.Структурнаясхема комбинированнойАСР.

Добавочноезвено W_K,которое появилосьв данной схеме,является фильтром,через который

проходитвозмущающеевоздействие,прежде чемвойти в системув виде управляющеговоздействия“Х”.

Преимуществокомбинированнойсистемы заключаетсяв том, что увеличениефильтрующейспособностифильтра можетбыть достигнутане только изменениемнастроечныхпараметроврегулятора,но также изменениемнастроеккомпенсирующегоустройства.

Сначаланеобходимонайти передаточнуюфункцию эквивалентногофильтра. Передаточнуюфункцию рассчитываемпо формуле:

где

W_B(S)-передаточнаяфункция поканалу внешнеговозмущения

W_ЭК.О(S)-передаточнаяфункция эквивалентногообъекта длякаскадной АСР.

Wp₁(S)-передаточнаяфункция регуляторапо основномуканалу.

Подставляемв выражениезначенияпередаточныхфункций и получаемследующеевыражение:

Послерасчета получаемпередаточнуюфункцию эквивалентногокомпенсатораследующеговида:

Затемпроводим расчетнастроечныхпараметровкомпенсатора.Расчет ведемдля нулевойи критическойчастоты. Дляэтого полученнуюпередаточнуюфункцию заводимв программу“Linrеg”. СнимаемКЧХ и записываемзначения Re иIm для частот=0и критическойчастоты поосновномуканалу =0.21827.Получаем следующиезначения:

	Re	Im
0	0	0
0.21827	0.101	0.00412

Коэффициентыкомпенсатораопределяемгеометрическина рисунке6.5.2.

Im

0.06

0.04

0.02

C D

0

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.102 0.104 Re

рис.6.5.2.Графическийметод определениянастроечныхпараметровкомпенсатора.

Изграфика видно,что:

6.6Моделированиепереходныхпроцессов

ДлямоделированияпереходныхпроцессоводноконтурныхАСР по возмущениюи по управлению,а также каскаднойАСР по возмущениюи по управлениюи комбинированнойсистемы скомпенсатороми без неговоспользуемсяпрограммой“SIAM”

СхемаодноконтурнойАСР по управляющемувоздействиюпредоставленана рисунке 6.6.1, где

1. W(S)-объект-передаточнаяфункция основногоканала;

2. К-коэффициентпропорциональностирегулятораосновногоканала, 3.15

3. K/S-значениеКп/Ти = 3.15/12.6 = 0.25

Нарисунке 6.6.2 изображенграфик откликасхемы на единичныйскачок.

рис.6.6.1.СхемаодноконтурнойАСР основногоканала по управлению

рис.6.6.2 Графикотклика одноконтурнойАСР по основномуканалу науправляющеевоздействие.

Схемапереходногопроцесса основногоканала по возмущениюпредоставленана рисунке6.6.3. Настройкизвеньев схемытакие же каки в предыдущейсхеме.

Графикотклика схемына возмущениеизображен нарисунке 6.6.4.

рис.6.6.3 СхемаодноконтурнойАСР основногоканала по возмущению

рис.6.6.4.Графикотклика одноконтурнойАСР по основномуканалу на возмущение

Моделькаскадной АСРпо управлениюприведена нарисунке 6.6.5.

рис.6.6.5 Моделькаскадной АСРпо управлению

1.К-коэффициентпропорциональностирегулятораэквивалентногообъекта 0.49

2. K/S-значениеКп/Ти = 0.49/1.46 = 0.33

3. К-коэффициентпропорциональностирегуляторавнутреннегоканала 2.56

4. K/S-значениеКп/Ти = 2.56/7.47 = 0.34

5.W(S)-передаточнаяфункция внутреннегоканала

6.W(S)-передаточнаяфункция основногоканала

Графикотклика моделина управляющеевоздействиепредоставленна рисунке6.6.6. График снимаемсо звена 5.

рис.6.6.6.Графикотклика моделикаскадной АСРпо управлению.

Моделькаскадной АСРпо возмущениюпредоставленана рисунке6.6.7., где:

1.W(S)-передаточнаяфункция объектапо основномуканалу

2.W(S)-передаточнаяфункция объектапо внутреннемуканалу

3.К-коэффициентпропорциональностирегулятораэквивалентногообъекта Кп=0.49

4.K/S-значениеКп/Ти = 0.49/1.46 = 0.33

5.К-коэффициентпропорциональностирегуляторавнутреннегоканала Кп=2.56

6.K/S-значениеКп/Ти = 2.56/7.47 =0.34

7.К-блокусиления входногосигнала К=-1

Графикотклика моделина возмущениеизображен нарисунке 6.6.8.

рис.6.6.7Модель каскаднойАСР по возмущению

рис.6.6.8.Графикотклика моделикаскадной АСРпо возмущению

МоделькомбинированнойАСР без компенсатораизображенана рисунке6.6.9., где:

1.W(S)-передаточнаяфункция объектапо возмущению;

2.К-коэффициентпропорциональностирегулятораэквивалентногообъекта Кп=0.49

3.K/S-интегрирующеезвено, значениеКп/Ти =0.49/1.46=0.33;

4.К-коэффициентпропорциональностирегуляторавнутреннегоконтура объектаКп=2.56;

5.K/S-интегрирующеезвено, значениеКп/Ти=2.56/7.47=0.34;

6.W(S)-передаточнаяфункция объектапо внутреннемуканалу;

7.W(S)-передаточнаяфункция объектапо основномуканалу;

8.К-коэффициентусиления входногосигнала К=-1;

9.К-коэффициентусиления входногосигнала К=-1.

Графикотклика моделина возмущениеизображен нарисунке 6.6.10.

рис.6.6.9.МоделькомбинированнойАСР без коипенсатора.

рис.6.6.10.Графикотклика комбинированнойАСР без компенсаторана возмущение

МоделькомбинированнойАСР с компенсаторомизображенана рисунке6.6.11., где:

1.W(S)-передаточнаяфункция объектапо каналу внешнеговозмущения

2.К-коэффициентусиления входногосигнала К=0.103

3.K/TS+1-передаточнаяфункция компенсатора,в функцию заносятсякоэффициентыК=0.103 и Т=8.36

4.К-коэффициентпропорциональностирегулятораэквивалентногообъекта Кп=0.49

5.K/S-интегрирующеезвено, значениеКп/Ти = 0.49/1.46 = 0.33

6.К-коэффициентпропорциональностирегуляторавнутреннегоконтура объектаКп=2.56

7.K/S-интегрирующеезвено, значениеКп/Ти = 2.56/7.47 = 0.34

8.W(S)-передаточнаяфункция объектапо внутреннемуканалу

9.W(S)-передаточнаяфункция объектапо основномуканалу

10.К-коэффициентусиления входногосигнала К=-1

11.К-коэффициентусиления входногосигнала К=-1

Графикотклика моделина возмущающеевоздействиеизображен нарисунке 6.6.12.

рис.6.6.11.МоделькомбинированнойАСР с компенсатором

рис.6.6.12.Графикотклика моделикомбинированнойАСР с компенсаторомна возмущение.

6.7. Анализкачества переходныхпроцессов вразличных АСР.

Величиныперерегулированиядля каждоговида АСР заносимв таблицу 6.7.1.,для анализированияи выводов.

Таблица6.7.1.

Схема регулирования	Поуправлению +max% -min%		Время затух.	Повозмущению +max% -min%		Время затух.
одноконтурная	27	16	100с.	25	---	90с.
каскадная	25	7	65с.	18	19	90с.
комбиниров.без компенсатора	---	---	---	24	0.03	100с.
комбиниров.с компенсатором	---	---	---	48	0.08	60с.

Вывод:Из таблицывидно, что каскаднаясхема АСРзначительнокачественнейодноконтурной.Это связанос применениемдополнительногорегуляторапо внутреннемуканалу.

КомбинированнаяАСР с компенсаторомхотя и имеетбольшой процентперерегулирования,но выводитзначениерегулируемойвеличины висходное состояниеза самый короткийпромежутоквремени 60 секунд.

Выбираемкаскадную АСР.

6.8РЕАЛИЗАЦИЯАСР.

ПредлагаемаяАСР реализованана “РемиконтеР-130”. В составремиконтавходят: блокконтроллераБК-1, средствасвязи с объектом,блок питанияБП-1 (обеспечиваетвесь составремиконта).

БлокконтроллераБК-1 ведет обработкуинформациив цифровойформе, организуетпрограмму всехалгоритмовуправления.

Средствасвязи с объектоморганизуютпредварительноеусилениесигналов сдатчиков,формированиедискретныхвыходных сигналови импульсныхцепей для управленияразличногорода исполнительнымимеханизмами.

Сигналыс датчиковприходятна преобразователи,в частностис рН-метров напреобразовательП-215 (разъем Х2,клеммы1,2,3),с датчиковуровня “Сапфир-22”на преобразователь“Сапфир-22-БПС-24”(разъем ХР1 клеммы1,2),с сигнализирующихэлектродовуровня напреобразовательРОС-301(разъемХ1, клеммы 13,1,3).Выходныеаналоговыесигналы 0-5мА с преобразователейчерезклеммник Хкп4поступают наКБС-3 и далеена модуль аналоговыхи дискретныхсигналов группыА ремиконтаР-130-22 (позиция1-2, смотри рисунок6.8.1.).

Дискретныесигналы спреобразователейРОС через клеммникХкп4 поступаетна КБС-2 и далеена модуль дискретныхсигналов группыА ремиконтаР-130-73(позиция 1-1,смотри рисунок6.8.2.).

Монтажно-крммутационнаясхема подключенияисполнительногомеханизмапоказана нарисунке 6.8.3. Сблока ручногоуправленияпровода подномерами21,22,393,394 поступаютна блок концевиковисполнительногомеханизма.21-процент открытиябольше, 22-процентоткрытия меньше.20,30-сигнализируето ходе работыисполнительногомеханизма.

8.ОХРАНАТРУДА И ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОСТИ

8.1 Охранатруда в России:

Заботао созданиибезопасныхи здоровыхусловий трудавсегда находиласьи находитсяв центре вниманияи правительстваи профсоюзов.

Встатье 42 КонституцииРоссийскойФедерациизакрепленонеотъемлемоеправо российскихграждан наохрану здоровья,а в статье 21записано:“Государствозаботится обулучшенииусловий и охранетруда, его научнойорганизации,о сокращении,а в дальнейшемвытеснениитяжелого физическоготруда на основекомплексноймеханизациии автоматизациипроизводственныхпроцессов вовсех отрасляхнародногохозяйства.”

Охранатруда рассматриваетсякак одно изважнейшихсоциально-экономических,санитарно-гигиеническихи экономическихпредприятий,направленныхна обеспечениебезопасныхи здоровыхусловий труда.

Возможностьсоздания безопасныхи здоровыхусловий трудазаложена вшироком использовании

достиженийнауки и техники.Кроме того,разработаныи введены вдействиемногочисленныеправила техникибезопасности,санитарии,нормы и правила,соблюдениекоторых обеспечиваютбезопасностьтруда. Ответственностьза состояниеохраны труданесёт администрацияпредприятий,организаций,учереждений.

Вобеспеченииздоровых ибезопасныхусловий труданепосредственноеучастие принимаютсами трудящиесяи профсоюзы.Администрацияпредприятийобязана обеспечиватьнадлежащеетехническоеоснащение всехрабочих мести создаватьна них условияработы, соответствующиеправилам охранытруда, техникебезопасности, санитарнымнормам.

Новыевозможностидля улучшенияусловий и охранытруда на производствепредставляетЗакон РоссийскойФедереции отрудовых коллективахи повышенииих роли в управлениипредприятиями,учреждениями,организациями.В нём четкоопределеныполномочиятрудовых коллективовв решении этихвопросов.

Всоответствиисо ст.105 Основи ст. 249 КЗоТ Должностныелица, виновныев нарушениизаконодательствао труде и правилохраны труда,в

невыполненииобязательств,включённыхв коллективныйдоговор и соглашенияпо охране труда,или в воспрепядствиидеятельностипрофессиональныхсоюзов, несутответственностьв порядке,установленнымРоссийскимзаконодательством.Должностныелица за указанныенарушенияпривлекаютсяк дисциплинарной,административной,уголовнойответственности(ст.249 КЗоТ).

8.2Свойства используемыхи получаемыхвеществ:

Впроцессе фильтрацииводы от примесей“Ca” и “Мg” в фильтрахиспользуютсяследующиевещества, это:

- химическичистая сернаякислота, содержащаяоколо 98% H₂SO₄

- едкийнатр NaOH, белоенепрозрачное,очень гигроскопичноевещество.

ПДКвредных веществв воздухе рабочейзоны:

Наименование	ПДКмг/м3	Классопасности
H2SO4	1	2
NaOH	0,5	2

Реагентыподвозят к цехув цистернах,а затем перекачиваютнасосами всоответствующиеёмкости.

8.5Мероприятияпо техникебезопасности:

Концентрированнаясерная кислота,растворы едкогонатра хранятсяв стальныхемкостях, которыеимеют чёткменадписи с названиемреагента. Этиёмкости сообщаютсяс атмосферойпосредствомвоздушникови имеют указателиуровня и переливныетрубы. Сливкислоты и щелочииз железнодорожныхцистерн производитсячерез верхнееразгрузочноеустройствос помощью вакуумныхнасосов.

Такжедолжны выполнятсяи следующиетребованияк оборудованию,т.е. все горячиечасти оборудования,трубопроводы,прикосновениек которым можетвызвать ожоги,должны иметьтепловую изоляцию.Трубопроводыагрессивныхсред должныбыть герметичны.Элементыоборудования,арматура иприборы, требующиепериодическогоосмотра, необходиморасполагатьв местах, удобныхдля обслуживания.Все пусковыеустройстваи арматурапронумерованаи имеют надписив соответствиис технологическойсхемой.

Рабочийперсонал,обслуживающийданное производствоснабжаетсяспецодеждой(костюм, ботинки,сапоги, рукавицы,защитная каска,мыло). Крометого на рабочемместе должныприсутствоватьиндивидуальныесредства защиты,это защитныйфартук, противогазмарки В, БКФ.

Припопаданиикислоты наодежду её необходимосмыть обильнойструёй воды,нейтрализовать2-3% растворомсоды и сновапромыть. Припопаданиищелочи на одеждуили на телоследует промытьводой, нейтрализовать1% растворомуксусной кислотыи снова промытьводой.

Предложенныйв данном дипломномпроекте процесснейтрализациикислых стоковобслуживаетсяэлектрослесарямицеха АСУ. Ониследят за ходомавтоматизацииданного технологическогопроцесса, атакже имиосуществляетсяналадка и ремонтоборудования,технологическихзащит, сигнализациии контрольно-измерительныхприборов. Поэтомуследует обращатьвнимание направила техникибезопасностипри работе поднапряжением до 1000V в щитовыхустановкахКиП.

Дляобеспеченияэлектробезопасностиприменяютследующиетехническиеспособы и средства:защитное заземление,зануление,защитное отключение,изоляция токоведущихчастей, оградительныеустройства,блокировка,знаки безопасности,предупредительныеплакаты, элекрозащитныесредства.

Приработе в действующихэлектроустановкахпользуютсяосновными идополнительнымизащитнымисредствами.Основнымиявляются изолирующиезащитные средства,способныенадежно выдерживатьрабочее напряжениеэлектроустановки.Это оперативныештанги, токоизмерительныеклещи, диэлектрическиеперчатки, инструментс изолирующимиручками и указателинапряжения.

Дополнительнымиявляются изолирующиезащитные средства,не рассчитанныена напряжениеэлектроустановкии самостоятельноне обеспечивающиебезопасностьперсонала.Поэтому этисредства применяютвместе с основнымив виде дополнительноймеры защиты.К ним относятсядиэлектрическиегалоши, коврики,а также изолирующиеподставки.

Всеприборы, аппаратыи приспособления,применяемыев качествезащитных средств,должны бытьтолько заводскогоисполнения,выполненныеи испытанныев соответствиис действующиминормативно-техническимидокументами.

Дляобеспечениябезопасностиработ в действующихэлектроустановкахвыполняют целыйкомплексорганизационныхмероприятий:

- организуютинструктажи обучениебезопаснымметодам труда,проверку знанийправил техникибезопасностии инструкций;допуск к проведениюработ оформляетсязаполнениемсоответствующегонаряда; работыдолжны проводитсяпод контролемответственноголица.

Техническиемероприятиядолжны предусматривать:

- отключениеустановки отисточниканапряжения,снятие предохранителейи другие мероприятия,обеспечивающиеневозможностьошибочнойподачи напряженияк месту работы;

- установкузнаков безопасностии ограждениеостающихсяпод напряжениемтоковедущихчастей, рабочихмест и др.

Запрещаетсянаступать наоборванные,свешивающиесяили лежащиена земле, полупровода. Приопасностивозникновениянесчастногослучая необходимопринять мерыпо его предупреждению:

- остановитьмеханизм, снятьнапряжение,оградить опаснуюзону, вывеситьпредупредительныеплакаты. Привозникновениинесчастногослучая следуетнемедленноприступитьк оказаниюпострадавшемупервой врачебнойпомощи, сообщитьо несчастномслучае руководствуи вызвать скоруюмедицинскуюпомощь.

Следуетсоблюдатьправила личнойгигиены:

- нехранить одеждуна рабочемместе

- неодеваться ине раздеватьсяна рабочемместе

- непринимать пищуна рабочемместе.

8.6Противопожарныемероприятия:

Всепомещения издания повзрывопожарнойи пожарнойопасностиподразделяютсяна 5 категорий:А, Б, В, Г, Д.Помещениехимводоочисткиотносится ккатегории “Д”,т.е. это помещениев котором обращаютсянегорючиевещества иматериалы вхолодном состоянии.

Всякийпожар легчевсего ликвидироватьв его начальнойстадии, принявмеры к локализацииочага, чтобыпредотвратитьувеличениеплощади горения.Успех быстройлокализациии ликвидациипожара в егоначальнойстадии зависитот использованиясоответствующихогнетушащихсредств, наличиесредств пожарнойсвязи и сигнализациидля вызовапожарной помощи.Кроме тогокаждый работающийдолжен уметьпользоватьсяпервичнымисредствамипожаротушенияи приводитьв действиеавтоматическиеи ручные огнетушащиеустановки.

Вцелях ликвидацииочагов пожарав цехе используютсяследующиесредствапожаротушения:

- внутреннийпожарный кран.Он снабжаетсярукавом, диаметркоторого 50мм,длина 20м. В помещенииимеется двапожарных крана

-огнетушителихимическиепенные типаОХП-10

- вщитовой КИПиспользуютсяпорошковыеогнетушителитипа ОПУ-2 (2шт.)и песок.

Сцелью своевременногооповещенияо возникновениипожара действуетсистема пожарнойсвязи и оповещения.В данном случаеэто телефоннаясвязь. На телефонномаппарате закрепленатабличка суказаниемномера телефонадля вызовапожарной охраны.

8.7Расчетмолниезащитыцеха:

Молниезащита- это комплексзащитных устройств,предназначенныхдля обеспечениябезопасностилюдей, сохранностизданий и сооружений,оборудованияи материаловот ударов молнии.

Выборзащиты зависитот назначенияздания илисооружения,интенсивностигрозовой деятельностив рассматриваемомрайоне и ожидаемогочисла пораженийобъекта молниейв год.

Зданиязащищаютсяот прямых ударовмолнии молниеотводами.Молниеотводысостоят измолниеприемникови заземлителей.Они могут бытьотдельностоящимиили устанавливатьсянепосредственнона здании илисооружении.По типу молниеприемникаих подразделяютна стержневые,тросовые икомбинированные.В зависимостиот числа действующихна одном сооружениимолниеотводов,их подразделяютна одиночные,двойные имногократные.В данном разделерассчитанодиночныйстержневоймолниеотвод,имеющий зонузащиты в видеконуса.

h h₀

h_x R_x

R₀

Наибольшаявысота h молниеотводане должна превышать150м. Соотношениеразмеров зонызащиты типа“Б” следующее:

-h₀= 0.92h

-R₀= 1.5h

-R_x= 1.5[h - (h_x/0.92)]

Приизвестнойвысоте защищаемогообъекта - h_x(она равна 10 метрам)рассчитываетсярадиус зонызащитына этой высотеR_xпо закону подобиятреугольников:

подставляяв данное выражениясоответствующиезначения получим:

получается,что R_x= 16м. Тогда полнаявысота молниеприемникадля зоны “Б”будет равна:

h= (R_x+ 1.63h_x)/1.5= (16 + 1.63*10)/15 = 21.5(м)

Т.к.полная длиназдания равна70 метрам, тоследовательнона крыше зданиябудут располагатьсядва молниеотвода.

8.3Классификация производства

Производствоцеха ХВО-2 несвязано с применениемоборудования,работающегопод давлением,и применениемвзрывоопасныхвеществ. впроизводствеприменяютсясерная кислотаи едкий натр. Степень огнестойкостикорпуса цеха3 класса.

Наименован. отделений цеха ХВО-2	Категория взрывоопасн. производства	Классификацияпомещений и наружныхустановок по электробезопасности (ПЭУ-76)		Категория смеси
		Классификац. поправилам устройства электроустан.	Группавзрывоопасн. смесейпо правилам изготовления взрывозащит. оборудован.
Отделение разгрузки	Д	непожарои невзрыво- опасно	----	----
Отделение фильтрации	Д	непожарои невзрыво- опасно	----	----
Отделение нейтрализац.	Д	непожарои невзрыво- опасно	----	----

ПромплощадкаТЭЦ-2 размещаетсяс севернойстороны поотношению кселитебнойчасти города.

Городнаходится нарасстоянии4 км. от предприятия,хотя по санитарнымнормам СН 245-71 minсанитарно-защитнаязона должнабыть на расстоянии1000м. от селитебнойчасти города.Санитарно-защитнуюзону или еечасти нельзяиспользоватьдля расширениятерриториипредприятия.Для ограниченияраспространенияпожара по территориипредприятиянеобходимособлюдатьопределенныерасстояниямежду зданиями.За основу принятастепень огнестойкостизданий и категорияпроизводствапо взрывопожарнойи пожарнойопасности. Дляздания 3-ей степениогнестойкостирасстояниенеобходимособлюдать до12, 15, 18 метров. Минимальноерасстояниеот зданий исооруженийдо открытыхскладов, а такжемежду самимискладами принимаетсяв пределах 6-42метров.

8.4Санитарно-технические мероприятия

Т.к.в процессеработы цеханикаких выбросоввредных веществне происходит,поэтому используетсяестественнаявентиляция.Воздух перемещаетсяпод влияниеместественныхфакторов: тепловогонапора илидействия ветра.

Бытовыепомещениярасположеныв помещениицеха химводоочисткина 2,3 этажах. На2-ом этаже

расположенагардеробнаядля мужскогоперсонала, на3-м для женского.В каждой гардеробнойимеется поодной уборной,с одним унитазом,имеется местодля сушки волос.Предусмотренышкафы для чистойи грязной одежды.В нижней и верхнейчасти отделенийшкафа имеютсяотверстия дляпроветривания.Шкафы расставленына расстояниимежду лицевымисторонами 1.4метра. В каждойгардеробнойимеются душевые.Душевые оборудованыкабинами с 2-хсторон. Ониотделяютсяперегородками,высотой 2 метра.

2.ТЕХНОЛОГИЯПРОИЗВОДСТВА

2.1Описаниетехнологическогопроцесса

Технологическаясхема узланейтрализациивключает в себяпринцип раздельногосброса кислыхи щелочныхстоков в дренажныеколлекторыН-катионитовыхи ОН-анионитовыхфильтров споследующей3-х ступенчатойнейтрализацией.Кислые стокинапрямую сдренажногоколлектораН-катионитовыхфильтров направляютсяна первую ступень,которая состоитиз предварительнойкамеры смешиваниякислых и щелочныхстоков и 2-хперегородчатыхпараллельноустановленныхсмесителейЖ630мм. После первойступени кислыестоки, илиусредненныестоки, поступаютна вторую ступеньнейтрализации,т.е. на вихревойсмеситель. Внижней частивнутри вихревогосмесителявыполненыэвальвентныесопла для созданиязакручивающегопотока, поступающегос первой ступени.Из вихревогосмесителявторой ступенинейтрализациичерез переливнуютрубу потокусредненныхщелочных воднаправляетсяв бак донейтрализаторV=6м³третьей ступении далее в канализацию.

Щелочныестоки с дренажногоколлектораОН-анионитовыхфильтров направляютсяв дренажныйбак. Из дренажногобака щелочныестоки перекачиваютсядренажныминасосами вбаки-накопителиУЩС-1, УЩС-2 (усреднителищелочных стоков),V=400м³.

Приэтом один избаков УЩС-1 илиУЩС-2 служитдля накопленияи доведениящелочных стоковдо концентрации0.25-0.3%. Усреднениеи доведениедо заданнойконцентрациищелочных стоков в УЩС-1 или УЩС-2производитсяпутем включениянасосов рециркуляцииНР и добавлениемNaOH в баки череззадвижки 7Д, 8Дот мерниковNaOH узла нейтрализации.

Приналичии готовыхусредненныхщелочных стоковв том или иномбаке они подаютсянасосаминейтрализацииНУЩ на первуюступень нейтрализациичерез клапан-регулятор2-5 /см. принципиальнуюфункциональнуюсхему-ПФС/ изадвижку 7ЩС.На вторую ступеньчерез клапан-регулятор3-5 и задвижку8ЩС. На третьюступень щелочныестоки подаютсячерез клапан-регулятор4-5, а также с вихревогосмесителявторой ступенинейтрализации.

Одинраз в сменудолжна бытьпроведенасверка показанийрН-метров срезультатамихимическогоанализа.

2.2Технико-экономическоеобоснованиепроектируемойсхемы автоматизации.

Автоматизацияпроцессанейтрализациив цехе химводоподготовкипозволит решитьряд задач:

1. Улучшениеусловий трудаосновных рабочихПовышениебезопасностипроизводства.

2. . ВнедрениеАСУ ТП позволитперенестирабочие местаоператоровна центральныйпульт управленияи отделить отосновногопомещенияцеха.

3. Снижениезатрат наприобретениещелочи за счетрациональногоиспользованияее в процессенейтрализации,что обеспечиваетавтоматизированныесистемы управленияАСУ ТП.

2.2.1Обоснованиевыбора параметров,подлежащихконтролю ирегулированию.

Впроцессефункционированиясистемы,комплексно-техническиесредства обеспечиваютавтоматическийсъем, обработкуи управление/регулирование/технологическимипараметрамиобъекта. Вработоспособномсостоянии АСУТП осуществляетпрямое цифровоеуправлениеисполнительнымиустройствами,изменяя установкии параметрынастройкилокальныхсистем регулирования.

Входе процессанейтрализацииконтролю подвергаютсяследующиетехнологическиепараметры:

Q- водородныйпоказательСреды (рН) втрубопроводекислых стоков,на выходеперегородчатогосмесителя, навыходе бакадонейтрализатора.На точках отбораустановленыдатчики рН-метравтоматическийпромышленныйс чувствительнымэлементомДПГ-4М-3 (позиции2-1,

3-1, 4-1 см.ПФС), соответственно1,2,3 ступенинейтрализации.

Нащите КИП расположеныпромышленныепреобразователиП-215 (позиции 2-2,3-2, 4-2). Эти преобразователипреобразуютсигнал от

электродоврН-метра в аналоговыйтоковый сигнал0-5мА, которыйидет на многофункциональныйрегулирующиймикропроцессорныйконтроллер“РЕМИКОНТР-130” (позиция1-2). В ремиконтесигнал обрабатываетсяи преобразуетсяв цифровуюформу. На основанииэтого на выходеконтроллераформируетсявыходной сигнал,который управляетисполнительнымимеханизмами(позиции 2-5,3-5,4-5)

L- уровень Средыв баках накопителяхУЩС-1,УЩС-2. Наточках отбораустановленыдатчики типа“САПФИР 22-Ех-М-ДИ”(позиции 5-1,6-1),работающиев комплектес преобразователями“САПФИР БПС-24П”(позиции 5-2, 6-2).Аналоговыйтоковый сигналс преобразователейснимаетсяремиконтом,где преобразуетсяв цифровуюформу.

Q- концентрациящелочи NaOH в щелочныхстоках, поступающихна нейтрализациюс баков накопителей.Контроль законцентрациейпроизводятпромышленныеконцентрометрытипа КНЧ-2-8 (позиции9-2, 10-2). Аналоговыйтоковый сигнал0-5мА поступаетв ремиконт, гдепреобразуетсяв цифровуюформу.

Основныефункции АСУТП, которыенеобходимыдля обеспечениянормальнойработы процессанейтрализациизаключаютсяв следующем:

1.Регулированиеподачи щелочныхстоков в смеситель:

-осуществляетсяизмерениезначенийтехнологическихпараметров,занесение ихв ОЗУ, а такжевыдача управляющихвоздействийна исполнительныемеханизмы.

2.Управлениеподачи ЩС нанейтрализацию:

-производитсяформированиеи выдача управляющихвоздействийна исполнительныемеханизмы.

3. Управлениезаполнениеми усреднениемЩС в УЩС:

-производитсяизмерениетекущих значенийтехнологическихпараметров,запись их вОЗУ, затемосуществляетсявыдача управляющихвоздействийна исполнительныемеханизмы всоответствиис алгоритмом.

4.Передача, обработкаинформациио ходе технологическогопроцесса, обнаружениеаварийныхситуаций, иханализ:

- функцияверхнего уровня,т.е. функцияреализуетсяпо ПЭВМ.