Автоматизация процесса переработки ядерных отходов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2012 в 23:16, курсовая работа

Краткое описание

Основной технической базой автоматизации управления технологическими процессами являются специализированные микропроцессорные устройства. При изучении специализированных микропроцессорных устройств рассматриваются приемы проектирования как аппаратных, так и программных средств.

Содержание

Введение 4
1 Постановка задачи 5
1.1 Описание технологического процесса 5
1.2 Описание имеющихся средств автоматизации 13
1.3 Требования к программно–техническому комплексу 17
2 Выбор конфигурации и средств локальной вычислительной сети 19
2.1 Структура вычислительного комплекса 19
2.2 Конфигурация локальной вычислительной сети 20
3 Создание локального уровня автоматизации 22
3.1 Сравнительный анализ существующих контроллеров. Выбор ПЛК 22
3.2 Алгоритм управления 24
3.3 Листинг программы 26
4 Создание мнемосхемы для АРМ оператора 34
Заключение 36
Список использованной литературы 37
Приложение А (обязательное) 38
Приложение Б (справочное) 40

Скачать полностью (723.04 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

Переработка ядерных отходов.doc

— 1.01 Мб (Скачать документ)

^1.^{2.1 Аппарат
для растворения. В приложении
В.1 показаны конструкционные
особенности аппарата
для непрерывного растворения.
Аппарат является ядернобезопасным
при переработке
большинства типов отходов,
содержащих уран–235
со степенью обогащения
до 95%. Колонны для растворения
в этой установке изготовлены
из труб из нержавеющей
стали с номинальным
диаметром 15,2 см.
Другие элементы установки
изготовлены из труб
диаметром 10,16 см.
Для переработки отходов,
содержащих уран с низкой
степенью обогащения,
могут быть применены
трубы больших диаметров.
Если растворы обладают
повышенными корродирующими
свойствами, можно применять
трубы, покрытые изнутри
тефлоном. Теплоизоляция
установки отсутствует,
так как на ней обычно
осаждается уран и возникают
дополнительные трудности
при очистке, что приводит
к загрязнению воздуха.
Любые заметные утечки
в аппаратах вызывают
разрушение теплоизоляции,
которая может попасть
в перерабатываемые
отходы урана. К тому
же изоляция может рассматриваться
как полный отражатель.
Учитывая необходимость
безопасной геометрии
для высоких степеней
обогащения, не следует
применять полностью
отраженные длинные
трубы диаметром 15,2
см.}

^{Конструкции двух
первых коло}^{нн
способствуют тепловой
конвекции жидкости,
что улучшает перемешивание.
В остальных колоннах
для растворения вполне
достаточно простого
контакта кислотного
растворителя с твердыми
веществами при их прохождении
через систему. Для изменения
продолжительности
контакта может быть
выбрана другая высота
и иное количество колонн
с учетом габаритов
и конструкции установки.
Выделяющиеся газы из
каждой колонны направляются
к коллектору и далее,
через конденсатор пара
и сепаратор, в вентиляционную
систему. Конденсат
и вещества из сепаратора
возвращаются в первую
колонну. Во избежание
утечки паров в рабочее
помещение и повышения
давления паров в аппарате
для питания системы
целесообразно применять
установки водяного
затвора высотой 15 см
на верху питательной
колонны.}

^{Нагрев до 80}^{–100оС
осуществляется при
помощи локальных нагревателей,
установленных в нижней
части каждой колонны.
Нагрев паром производится
при помощи парового
барботирующего кольца
на дне колонн. Может
возникнуть необходимость
в дополнительном барботировании
воздухом при переработке
материалов, имеющих
тенденцию к быстрому
осаждению.[2]}

1.2.2 Датчики. Для выбора средства измерения избыточного давления будет произведен сравнительный анализ нескольких датчиков различных фирм. Характеристики представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Датчики давления

Характеристика	Rosemount 2088(ДИ)	Метран–100(ДИ)	WIKA S–10
Назначение	Измерение избыточного давления жидких сред, газа, пара.	Измерение избыточного давления жидких сред, газа, пара	Измерение избыточного давления жидких сред, газа, пара
Диапазон измеряемого давления:	10,34 – 27579,2 кПа	0 – 100МПа	0 – 100Мпа
Температура окружающей среды	–40 – 85°С	–40 – 70°С	–20 – 80
Характеристика	Rosemount 2088(ДИ)	Метран–100(ДИ)	WIKA S–10
Температура измеряемой среды	–40 – 121°С	Не более 120°С	–30 – 100
Предел допустимой погрешности	0.25%	0.15%	0.25%
Межповерочный интервал	1 года	3 года	2 года
Выходной сигнал	4 – 20 мА	4 – 20 мА	4 – 20 мА
Гарантийный срок	1 год	3 года	1,5 года

Больше всего, по совокупности характеристик подходит датчик избыточного давления Метран – 100. При сходных параметрах, он имеет самую низкую погрешность. К тому же интервал поверки этого прибора больше, чем у представленных аналогов, что позволит снизить затраты на его обслуживание.

Интеллектуальные датчики давления серии Метран–100 предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485 следующих входных величин:

избыточного давления (Метран–100–ДИ);
абсолютного давления (Метран–100–ДА);
разрежения (Метран–100–ДВ);
давления–разрежения (Метран–100–ДИВ);
разности давлений (Метран–100–ДД);
гидростатического давления (Метран–100–ДГ).

Конфигурирование датчика:

кнопочное со встроенной панели;
с помощью HART–коммуникатора;
с помощью программы HART–Master и компьютера. Доступ к параметрам датчика через ОРС–сервер.

Прибор оборудован встроенным фильтр радиопомех, внешней кнопкой установки «нуля». Так же имеется функция непрерывной самодиагностики.

Для обоснования выбора датчика температуры, необходимо провести сравнительный анализ различных моделей. Удобнее всего сделать это при помощи таблицы 1.2.

Наиболее важными критериями при выборе датчика температуры, в нашем случае, является: диапазон измеряемых температур, взрывозащищенность и характеристика измеряемой среды. Исходя из вышеперечисленных критериев, выбираем датчик ТСМУ Метран–274(50М). К тому же он имеет унифицированный выходной сигнал, что дает возможность отказаться от использования преобразователя.

ТСМУ Метран–274 предназначены для измерения температуры различных сред путем преобразования сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения систем управления без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

В технологическом процессе переработки отработавшего ядерного топлива актуален вопрос измерения расхода растворителя и массы растворяемого измельченного топлива. Расход реагентов является важным параметром для регулирования подачи веществ. Расходомер должен обладать повышенной химической устойчивостью, работать в заданном условиями технологического процесса интервале температур и выводить данные в унифицированном виде.[3]

Таблица 1.2 – Датчики температур

Технические характеристики	ТСМ Метран–253(50М)	ТСМУ Метран–274(50М)	Метран–200Т	ТС–200
Измеряемая среда	Жидких и газообразных нейтральных и агрессивных среды	Жидких и газообразных нейтральных и агрессивных среды	Сыпучие вещества, газообразные, жидкие среды	Газообразные, жидкие сыпучие среды
Диапазон измеряемых температур	–50 – 150°С	–5 – 180°С	–50 – 100°С	–50 – 200°С
Предел допустимой основной погрешности	0,1%	0,25%	0,15%	Не указана
Степень защиты от пыли и воды	IP65 по ГОСТ14254	IP65 по ГОСТ14254	Не указана	Не указана
Взрыво–защищенность	1ExdllCT6X	1ExdllCT6X	Exiallc по ГОСТ 227825	Не указана
Температура окружающей среды	–45 – 60°С	–45 – 60°С	Не указана	Не указана
Выходной сигнал	сопротивление	4 – 20мА	сопротивление	сопротивление
Гарантийный срок службы	18 месяцев	18 месяцев	Не указан	Не указан
Срок службы	Не менее 8 лет	Не менее 8 лет	Не указан	Не менее 10 лет

^{Всем указанным
требованиям отвечает
выбранный для
измерения расхода
вихревой расходомер} ^{Kobold DVH–R, обладающий
следующими характеристиками: [4]}

^д^и^а^п^а^з^о^н^и^з^м^е^р^е^н^и^я^{: 0,2–970
м3/ч;}
^п^о^д^к^л^ю^ч^е^н^и^е^к^п^р^о^ц^е^с^с^у^{: flange
DN 15… DN 300;}
^м^а^т^е^р^и^а^л^{: нержавеющая
сталь 316L, Hastelloy C–276,
возможно применение
специальных материалов;}
^м^а^к^с^и^м^а^л^ь^н^о^е^д^а^в^л^е^н^и^е^{: PN 16, 40, 100}
^д^и^а^п^а^з^о^н^т^е^м^п^е^р^а^т^у^р:^–²⁰⁰^{оС… +400оС;}
^в^ы^х^о^д^н^о^й^с^и^г^н^а^{л: 4}^{–20
мА (HART).}

^{Для измерения
расхода измельченных
тв}^{элов может
быть использован расходомер
для сыпучих материалов
Flo–way.[5] Свободнопоточный
сухой сыпучий материал
направляется в расходомер
по впускной трубе диаметром 6–12
дюймов и ударяет пластину,
установленную на двух
одноточечных подвесных
тензодатчиках. Тензодатчики
измеряют только горизонтальную
составляющую ударной
силы, поэтому накопление
материала на пластине
расходомера не влияет
на точность. На основе
интегрирования ударных
сил по времени рассчитываются
расход, суммарный вес
и нагрузка на пластину.}

^{Система Flo}^{–way
легко калибруется в
метрических тоннах,
имеется функция автоматической
настройки нуля. Микрокомпьютер
и вакуумный флуоресцентный
дисплей (4 строки на 20
знаков) в водонепроницаемом
корпусе. Имеется встроенный
порт RS–485 для подключения
принтера, компьютера,
дисплея или регистратора
данных. С дополнительной
картой ввода/вывода,
в которую входит цифровой
ввод/вывод и два выхода 4…20
мА, выполняются функции
управления периодическими
процессами, пропорционально–интегрально–дифференциального
регулирования и смешивания.
Через сетевые интерфейсы
можно подключить несколько
расходомеров к конвейерным
весам Belt–Way. Каждое
устройство через сетевой
кабель может быть подключено
к компьютеру. Расходомеры
Flo–way включают интегрирующую
цепь и источник питания.}

^{1.2.3.
Исполнительные механизмы.
Основными исполнительными
механизмами системы
растворения отработавшего
ядерного топлива
являются задвижки,
управляющие потоками
реагентов, и барботирующие
кольца для регулирования
температуры. Для подачи
в систему азотной кислоты
и в случае необходимости
прочих жидких реагентов
могут применяться клиновые
задвижки, для подачи
сыпучих материалов
лучше применять шиберные.
Задвижки должны быть
оснащены автоматическим
электроприводом, способным
работать с сигналами
по протоколу HART. Также
для регулирования давления
в среде рекомендуется
использовать электрически
управляемую задвижку.}

^{1.3 Требования
к программно–техническому
комплексу}

^{Программно}^{–технический
комплекс (ПТК) системы
переработки отработавшего
ядерного топлива должен
отвечать следующим
требованиям:}

^в^о^з^м^о^ж^н^о^с^т^ь^{автоматического
и ручного дистанционного
управления технологическим
процессом;}
^р^а^з^в^и^т^а^я^,^р^а^с^п^р^е^д^е^л^е^н^н^а^я^и^с^и^с^т^е^м^а^т^и^з^и^р^о^в^а^н^н^а^я^а^р^х^и^т^е^к^т^у^р^а^к^о^м^п^л^е^к^с^а^,^о^б^е^с^п^е^ч^и^в^а^ю^щ^а^я^е^г^о^м^н^о^г^о^ф^у^н^к^ц^и^о^н^а^л^ь^н^о^с^т^ь^и^г^и^б^кость;
^о^б^е^с^п^е^ч^е^н^и^е^т^р^е^б^у^е^м^о^й^и^н^ф^о^р^м^а^ц^и^о^н^н^о^й^м^о^щ^н^о^с^т^и^п^р^о^ц^е^с^с^а,^в^к^л^ю^ч^а^я^п^о^л^н^о^ц^е^н^н^ы^й^и^с^в^о^е^в^р^е^м^е^н^н^ы^й^а^н^а^л^и^з^с^и^г^н^а^л^о^в^д^а^т^ч^и^к^о^в^и^у^с^т^р^о^й^с^т^в^в^в^о^д^а^;
^в^о^з^м^о^ж^н^о^с^т^ь^с^и^г^н^а^л^и^з^а^ц^и^и^в^с^л^у^ч^а^е^н^е^и^с^п^р^а^в^н^о^с^т^и^о^б^о^р^у^д^о^в^а^н^и^я^и^л^и^п^р^и^о^т^к^л^о^н^е^н^и^и^п^а^р^а^м^е^т^р^о^в^т^е^х^н^о^л^о^г^и^ч^е^с^к^о^г^о^п^р^о^ц^е^{сса от
заданной программы;}
^в^о^з^м^о^ж^н^о^с^т^ь^п^е^р^е^д^а^ч^и^д^а^н^н^ы^х^о^т^е^х^н^о^л^о^г^и^ч^е^с^к^о^м^п^р^о^ц^е^с^с^е^н^а^т^е^р^м^и^н^а^л^п^р^е^д^п^р^и^я^т^и^я^;

Информация о работе Автоматизация процесса переработки ядерных отходов