Курсовая работа: Выбор комплекса технических средств автоматизации процесса абсорбции
4 Выбор технических
средств автоматизации
Датчик давления КОРУНД
-ДД-105 до 4 МПа . Датчики устойчивы к воздействию температуры окружающего
воздуха в диапазоне рабочих температур от -40°С до +80°С. Датчики выдерживают
кратковременное (импульсное, скачкообразное с последующим спадом до рабочих
условий) воздействие температуры контролируемой среды в пределах от -60°С до
+125°С. При этом погрешность датчика за пределами диапазона рабочих температур
не нормируется. Датчики, в зависимости от заказа, могут поставляться для работы
во взрывоопасных и взрывобезопасных условиях Датчик с выходным сигналом 4-20 мА
Пределы допускаемой основной погрешности датчиков, выраженные в процентах от
диапазона изменения выходного сигнала, равны ±0,15; ±0,25; ±0,5; ±1,0 %
Вариация выходного
сигнала датчика не превышает 0,05%. Зона нечувствительности датчика не
превышает 0,1% от диапазона измерений. Напряжение питания датчиков Uпит=24 В
Бланк заказов имеет
вид:
КОРУНД-ДД-105-УХЛ3.1-0,25-2,5кПа-4МПа-42-Exia-t1-ДП-0,2-IP65-ДД01-И
В качестве датчика
температуры возьмем термопреобразователь ТСПУ Метран – 276.
Технические
характеристики термопреобразователя приведены в таблице:
Напряжение питания 24 В
постоянного напряжения. Схема подключение приведена ниже:
Следующим измерительным
преобразователем будет кориолисовый расходомер Метран – 360 - R100F.
Измеряемая среда – газы и жидкости, эмульсии и суспензии, а также нефть и т.д.
Параметры измеряемой среды:
- температура -40…125℃
- рабочее избыточное
давление в трубопроводе до 30 МПа
- пределы основной
относительной погрешности измерений массового и обьемного расходов жидкостей
±0,5%
Основные преимущества:
- высокая точность
измерения параметров в течение длительного времени;
- возможность работы
вне зависимости от направления потока;
- отсутствие
прямолинейных участков трубопровода до и после расходомера;
- надежность работы при
наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давлении рабочей
среды;
- длительный срок
службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся
частей
Основные технические
характеристики приведены в таблице:
На выходе у расходомера
унифицированный токовый сигнал 4…20 мА.
Питание 24 В
постоянного напряжения. Электрическая схема подключения имеет вид:
Следующим измерительным
датчиком будет датчик разности давления Метран-100-ДД.
- Измеряемые среды:
жидкость
- Диапазон измерения
давления: от 4 до 250 кПа
- Основная приведенная
погрешность измерения до ±0,1%
- Диапазон перенастроек
пределов измерений до 25:1
- Исполнения:
обыкновенное и взрывозащещенное
- Межповерочный
интервал – 3 года
- Гарантируемый срок
эксплуатации – 3 года
Датчик
гидростатического давления (уровня) могут использовать для измерения уровня в
резервуаре открытых, закрытых, но соединенных с атмосферой, в закрытых под
давлением. Давление столба жидкости определяется таким факторами, как уровень
жидкости от обьема резервуара и его формы и определяется по формуле:
Для закрытого
резервуара установка имеет вид:
Датчик питается от 24 В
постоянного напряжения. На выходе токовый сигнал 4…20 мА. Электрическая схема
подключения имеет вид:
Оптико–акустический
газоанализатор КЕДР-М
Назначение Микропроцессорный
газоанализатор КЕДР-М является автоматическим и непрерывно действующим
прибором, предназначенным для определения концентрации одного из компонентов в
сложной газовой смеси. КЕДР-М может быть использован для:
• технологического контроля различных производств, в т.ч. производств аммиака,
ацетилена, метанола • оптимизации процессов горения по данным о составе дымовых
газов • контроля содержания оксида углерода в отходящих газах топливосжигающих
установок различных типов - водогрейных котлов, ТЭЦ, асфальтовых заводов.
Принцип действия Избирательное поглощение инфракрасного излучения определяемым
компонентом анализируемой газовой смеси. Технические
характеристики КЕДР-М
Прибор имеет ряд
исполнений, каждое из которых имеет один диапазон измерения одного из
измеряемых компонентов (об. доля, %) |
SO2
|
0–0,1; 0–0,2; 0–0,5;
0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 % |
Предел допускаемой
основной приведенной погрешности газоанализатора, в % от верхнего предела
диапазона измерений |
|
0–0,1; 0–0,2; 0–0,5;
0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 % |
SO2
|
Основные характеристики |
Время установления
показаний |
9 с |
Выходной сигнал |
0-5 мА или 4-20 мА (по
желанию заказчика) |
Цифровой выход |
через интерфейс RS-232 |
Индикатор |
цифровой |
Время прогрева |
не более 30 мин |
Прибор выполнен в
обыкновенном исполнении и устанавливается во взрывобезопасном помещении |
Температура окружающего
воздуха |
5-50 °C |
Время работы без
подстройки |
не менее 30 сут |
Питание |
от сети 220 В 50 Гц |
Потребляемая мощность |
45 Вт |
Габаритные размеры |
180*360*420 мм |
Масса |
|
12 кг |
JUMO
DICON
400/500 универсальные регуляторы процесса
Приборы
имеют два четырехразрядных 7_сегментных дисплея, пять или восемь светодиодов
для индикации коммутационных положений и режимов, один восьмиразрядный
матричный дисплей, а также шесть кнопок для управления и конфигурирования. В
качестве дополнительных функций предусмотрены самооптимизация, переключение
наборов параметров и до восьми предельных компараторов. Линеаризации
стандартных датчиков измеряемых величин записаны в память, возможно
программирование таблицы линеаризации по данным Пользователя. С помощью математического
модуля регулятор процесса можно приспособить для выполнения различных задач.
Технические
характеристики
Вход
для унифицированных сигналов:
Выходы:
Регулятор:
Электрические
характеристики:
Схема
подключения:
Для
аналоговых входов:
Для
аналоговых выходов:
Бланк
заказа примет вид:
703570
082 – 1100 – 110000 – 23 – 00 – 00 / 00, 061
Аналоговый
цифровой индикатор Метран – 620
Автономный
цифровой индикатор Метран – 620 предназначен для отображения различных
параметров, измеряемых датчиками с унифицированным выходом сигналом 4-20 мА,
установленными в полевых условиях или труднодоступных местах.
Основные
технические характеристики:
-
питание индикатора осуществляется от токовой петли датчика, напряжение питания
не превышает 4 В;
-
относительная погрешность индикации текущего значения измеряемой величины ±0,5%
-
масса не более 0,2 кг
Также
выбираем блок питания для нашего регулятора фирмы JUMO
TN-22.
Питается
от сети 220 В переменного напряжения. На выходе 24 В постоянного напряжения.
Для
датчиков выберем блок питания Метран – 602.
Блок
питания Метран-602 предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В в
стабилизированное напряжения 24 В и питания датчиков с унифицированным токовым
сигналом.
Блок
питания Метран-602 состоит из сетевого трансформатора и двух независимых
каналов, каждый из которых имеет стабилизатор, схему электронной защиты. Схема
электронной защиты предназначена для защиты питания от перегрузок и коротких
замыкания в нагрузке. Блок питания автоматически выходит на рабочий режим после
устронения замыкания в нагрузке.
В качестве
исполнительного механизма возьмем AVF
234S SUT
Привод Клапана с Возвратной Пружиной для контроллеров с
аналоговым (0...10 V и/или 4...20 мА) или переключаемым выходом (2- или
3-поз.управлением). Привод клапана имеет пружинную функцию с заданным конечным
положением в случае сбоя питания или срабатывания ограничителя. Характеристика
клапана (линейная / равнопроцентная / квадратичная) устанавливается на
позиционере. Корпус из самозатухающегося, желтого пластика. Мотор постоянного
тока, электроника управления, визуализация с помощью LED,передаточный механизм
из закаленной стали, не требует ухода, комплект пружин, стержни монтажа из
нержавеющей стали, и монтажная консоль из чугуна легкого металла для установки
на клапан. Другие свойства: электронное отключение по нагрузке с помощью упора
на приводе или клапане, автоматическая калибровка к ходу клапана, кодирующие
переключатели для установки характеристики и времени хода, пусковая рукоятка
для ручного управления на корпусе (с выключением двигателя и для вызова
повторной инициализации). Возможно переключение направления действия извне
(питание на разъем 2a или 2b). Электроразъемы (не более 2,5 мм2) с винтовыми
разъемами. Три открываемых кабельных ввода для M20×1,5
(2×)
и M16×1,5.
Монтаж от вертикального (не перевернутого) до горизонтального положения.
Технические
характеристики
Схема подключения
привода клапана представлена ниже
5
Расчет регулирующего органа
РО характеризуются
следующими основными параметрами:
- пропускная способность;
- условная пропускная
способность:
- рабочее давление;
- перепад давления на РО;
- условный проход;
- условий их применения.
Рассчитаем РО. Исходные данные:
1)
максимальный
расход м3/ч;
2)
минимальный
расход 7800 м3/ч;
3)
давление в
магистрали МПа;
4)
давление в абсорбере
;
5)
температура пара ˚С;
6)
внутренний
диаметр трубопровода мм (из условия выбора диаметров для трубопровода).
Расходная характеристика
– линейная.
Паропровод имеет один
поворот под углом 90˚ с радиусом загиба 0,5 м; на трубопроводе установлена
запорная задвижка; разность высот начального и конечного участков . Суммарная длина паропровода
1.По таблицам оксид серы
при и находим: динамическая вязкость ; показатель адиабаты ; плотность
2.Определяем
гидростатический напор, соответствующий разности уровней верхней и нижней
отметок трубопровода
Определяем число
Рейнольдса при :
Определим условие
гидравлической гладкости трубопровода :
где — шероховатость трубопровода.
Так как трубопровод в
данном случае не является гидравлически гладким, то коэффициент трения 𝜆 определяется по графической зависимости
в зависимости от и . При и коэффициент трения .
Находим среднюю скорость
в паропроводе при максимальном расчетном расходе :
Находим потерю давления
на прямых участках трубопровода :
Определяем потери
давления в местных сопротивлениях трубопровода:
Приведем табличные значения
параметров:
, , , .
Тогда:
Общие потери давления в
линии:
3.Определяем перепад
давления в РО при максимальном расчетном расходе пара:
Очевидно, что при очень
малых расходах потери давления в линии являются пренебрежимо малой величиной и
перепад давления на РО :
Таким образом, перепад на
РО практически остался неизменным.
4.Так как , то находим максимальную пропускную способность РО:
5,Выбираем двухседельный
РО с условной пропускной способностью с .
5.Определяем отношение
перепада давления на РО при максимальном расходе:
6.Так как по условию
расходная характеристика должна быть линейной, то при n=0 следует выбрать РО с линейной пропускной характеристикой.
7.Определяем максимальный
расход для выбранного РО:
7.Определяем
относительное значение расходов:
8.Определяем диапазон
перемещений затвора РО с линейной характеристикой при n=0:
м
6
Разработка принципиальной схемы автоматизации
В
качестве главного регулирующего контура я выбрал регулирование давление в
абсорбере при изменение расхода обедненного газа. Для измерения расхода я
выбрал датчик КОРУНД – ДД – 105.
Сигнал
выходящий из датчика является унифицированным токовым 4-20 мА.
Этот
сигнал поступает на вход регулятора JUMO,
который реализует ПИД –закон регулирования.
На
выходе из регулятора получаем отрегулированный токовый сигнал 4-20 мА. Далее
сигнал поступает на исполнительный механизм. В данном курсовом проекте я выбрал
исполнительный механизм марки SAUTER
AVF 234S
SUT.
Поступивший
сигнал преобразуется в перемещение штока, а перемещение штока будет
регулировать наш расход. Т.о добьемся нужной цели для нашего технологического
процесса.
Заключение
В
данном курсовом проекте была разработана автоматическая система управления
технологическим процессом абсорбции оксида серы. Разработали функциональную и
принципиальную схему автоматизации. Подобрали датчики измерения, регулятор и
исполнительный механизм.
|