Автоматизация процесса очистки метанола

Для регулирования соотношения  расходов воздух-метанол с коррекцией по уровню в испарителе необходимы следующие средства автоматизации:

В качестве датчиков выбираем:

1) Для метанола – диафрагма камерная ДК6-150 ГОСТ 14321-73;

2) Для воздуха – диафрагма камерная ДК6-50 ГОСТ 14321-73;

3) Для измерения уровня – первичный преобразователь уровнемера ультразвукового РУМБ-БК.

В качестве измерительных преобразователей выбираем Сапфир-22-ДД-2430 (в комплекте), которые обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал и на сегодняшний день являются наиболее современными из технических средств подобного класса. Кроме того, применение серийно выпускаемых приборов упрощает монтаж, обслуживание и их эксплуатацию.

Выходной сигнал с преобразователей имеет квадратичную зависимость, поэтому  после него устанавливаем блок извлечения корня БИК-1 для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом. В результате получаем токовый унифицированный сигнал, который поступает на вторичный прибор.

В качестве вторичного прибора –  Диск-250. В качестве сигнала задания для расхода воздуха и метанола на Р-130 используется соотношение между расходом метанола и расходом воздуха. Для его определения сигнал с Диск-250 поступает на блок умножения БУМ, который является частью микроконтроллера.

Сигнал с выхода блока умножения  соответствует указанной пользователем  пропорции (1:3) от расхода воздуха и поступает на регулирующий блок Р-130. На этот же блок поступает сигнал от цепочки измерения расхода метанола. Сигнал с регулятора поступает на блок ручного управления БРУ-32. С БРУ-32 сигнал поступает на пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М, который предназначен для управления исполнительными механизмами, обеспечивая изменение направления вращения электропривода. Он используется для управления исполнительным механизмом типа МЭО, который работает в системах автоматического управления. В качестве регулирующего органа выбран вентиль регулирующий фланцевый с электроприводом типа 15кч922бр.

Для контроля давления пара в реакторе, а также для сигнализации давления воздуха в испарителе выбираем следующие средства автоматизации:

В качестве первичного преобразователя  для измерения давления используется Сапфир-22-ДИ-2151, предназначенный для преобразования пневматического в электрический унифицированный выходной сигнал. В качестве вторичного показывающего и регистрирующего прибора выбираем Диск-250.

Для сигнализации верхнего уровня в испарителе используются:

Ультразвуковой расходомер РУМБ-БК. Уровнемер включает в себя три  преобразователя: первичный, промежуточный и передающий. В первичном преобразователе формируется интервал времени в виде электрического импульса, длительность которого пропорциональна значению измеряемого уровня и обратно пропорциональна скорости ультразвуковой волне в стержне. В промежуточном преобразователе производится измерение интервала времени и преобразование его в значение измеряемого уровня в виде числоимпульсного кода. Передающий преобразователь преобразует числоимпульсный код в десятичный и индуцирует его на цифровом табло. Первичный преобразователь устанавливается на резервуаре с измеряемой средой, а промежуточный и передающий устанавливаются по месту либо на щите.

Выбор ЭВМ:

При разработке данной АСУ, выбору ЭВМ  необходимо уделить особое внимание. Вся цифровая и графическая информация отображается на ЭВМ, поэтому к ней  предъявляются повышение требования по надежности.

Данная ЭВМ работает в режиме «советчика», при котором на неё возложены следующие функции:

1) Контроль параметров, по которым осуществляется оперативное управление процессом;

2) Сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы;

3) Вывод на монитор графической информации о ходе технологического процесса;

4) Ввод информации, поступающей из лаборатории;

5) Вывод цифровой и графической информации на печать.

Особое место в работе ЭВМ уделено поиску оптимальных решений с выдачей рекомендаций (советов) оператору. Данная функция осуществляется следующим образом. Через заданные промежутки времени (один раз в 2-5 минут) полученные с микроконтроллера данные о состоянии объекта анализируются с помощью математической модели (ММ). Также по ММ определяются воздействия, необходимые для приближения процесса к оптимуму, результаты предоставляются оператору. Окончательный выбор и осуществление управляющих воздействий остается за оператором. Внесение управляющих воздействий осуществляется путем изменения уставок в микроконтроллер через ЭВМ.

Кроме вышеперечисленных возможностей ЭВМ может работать также и в режиме обучения технологического персонала. В этом случае все вносимые оператором управляющие воздействия не поступают на МК, а пересчитываются по ММ и на монитор выводится график реакции объекта управления на вносимое управляющее воздействие. Процессом управляет МК по заданию, внесенному в него перед отключением режима советчика.

Для того чтобы не выходить из режима советчика и не загружать память ЭВМ, за которой работает оператор-технолог, рекомендуется параллельно ЭВМ установить персональную ЭВМ (ПЭВМ), на которой будет проходить процесс обучения.

В качестве посредника между ЭВМ  и АСР используем универсальное устройство сбора данных УСД E443-M96, которое представляет собой набор стандартных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.

 

3 Описание функциональной схемы автоматизации

Функциональная схема автоматизации  технологических процессов является основным техническим документом, определяющим структуру и характер систем автоматизации  технологических процессов, а также оснащение их приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами вычислительной техники). Функциональная схема автоматизации изображена на чертеже формата А1 (ГАЦМиЗ.КП0000.431А2).

На функциональной схеме показано:

1) Технологическая схема, подлежащая автоматизации;

2) Приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями по действующим стандартам, а также линии связи между ними;

3) Необходимые пояснения к схеме;

4) Таблица условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами.

Также на функциональной схеме указаны предельные значения измеряемых или регулируемых величин.

Технологическое оборудование и трубопроводы изображены упрощенно. Внутренние детали и элементы частей оборудования не показаны, так как они механически не связаны с приборами и средствами автоматизации. На трубопроводах показаны только те вентили, которые участвуют в системе контроля и регулирования процессами.

Линии связи между приборами  и средствами автоматизации изображены тонкими линиями, а трубопроводы – толстыми однолинейно независимо от фактического количества труб и электропроводок, осуществляющих эту связь. На линиях связи и трубопроводах сохранены стрелки, показывающие направления передачи сигнала, а также направления потоков веществ соответственно технологической схеме. Линии связи нанесены по возможно кратчайшему расстоянию с наименьшим количеством изгибов и пересечений.

Толщина линий на функциональной схеме  выбрана на основании ГОСТ 2.303-68 и  ОСТ 36-27-77. Надписи выполнены по ГОСТ 2.304-68. Размер букв и цифр для позиций и позиционных обозначений выбран на основании ГОСТ 2.304-81.

Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на функциональной схеме, присвоены позиционные обозначения, сохраняющиеся во всех документах проекта. Позиционное обозначение приборов и средств автоматизации состоит из двух частей: цифрового обозначения, присваиваемого комплекту и цифрового обозначения присваиваемого прибору или средству автоматизации.

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое  оборудование и коммуникации изображены на схеме в непосредственной близости к ним. Приборы и средства автоматизации, располагаемых на щитах, пультах показаны в прямоугольнике «на щите». Приборы и средства автоматизации, которые располагаются вне щитов показаны в прямоугольнике «по месту». Функциональные блоки микроконтроллера изображены в прямоугольнике, обозначенном «Р-130».

Приборы и средства автоматизации, входящие в состав функциональной схемы  приведены в заказной спецификации на оборудование и материалы (приложение А).

 

4 Описание принципиальной электрической схемы

Принципиальная электрическая  схема автоматизации (ГАЦМиЗ.КП0000.431Э3) является проектным документом, расшифровывающее принцип действия и работы узлов, устройств и систем автоматизации, работающих от источника электрической энергии.

Принципиальная электрическая  схема регулирования, входящая в состав проекта автоматизации технологического процесса, выполнена в соответствии с требованиями государственного стандарта по правилу выполнения схем (ГОСТ 2.702-75), условным графическим обозначениям (ГОСТ 2.72-74), маркировке цепей (ГОСТ 2.709-72) и буквенно-цифровым обозначениям элементов (ГОСТ 2.710-81). Принципиальная электрическая схема содержит:

1) Силовые цепи;

2) Элементы схемы регулирования;

3) Перечень элементов;

4) Линии связи между приборами, устройствами и их частями, включенными в эту схему.

Контакты реле, приборов и аппаратов  показаны в нормальном положении, т.е. при таком их действительном положении, когда отсутствует ток во всех цепях данной схемы и внешнее принудительное механическое воздействие на подвижные контакты.

При разработке данной схемы были соблюдены следующие правила обозначения отдельных участков цепей:

1) Для цепей управления, регулирования и измерения была использована группа чисел 1-399, для цепей сигнализации 400-799, для цепей питания 800-999 (цепь питания вторичного прибора и УСД). Цепи схемы пронумерованы сверху вниз – слева.

2) Входные и выходные участки цепи постоянного тока (силовые цепи) маркированы с указанием полярности. Участки цепей положительной полярности маркированы нечетными числами.

3) Линии связи состоят из горизонтальных и вертикальных отрезков и имеют наименьшее число изломов и взаимных пересечений.

Маркировка на схеме расставлена при горизонтальном расположении цепей – над участком проводника, при вертикальном расположении – слева от участка проводника. Цепь управления маркирована последовательными числами в пределах установки.

Перечень элементов схемы выполнен над основной надписью чертежа согласно ГОСТ 2.702-75.

Данная схема выполнена применительно  к отдельному участку, а именно АСР  температуры газовой смеси в реакторе.

Схема работает следующим  образом:

Первичный сигнал в виде термоЭДС с термопары ТХК-0179 поступает  на входную цепь вторичного показывающего  и регистрирующего прибора  Диск-250, в котором происходит преобразование первичного сигнала. Выходным сигналом в цепи устройства преобразования Диск-250 является непрерывный электрический сигнал величиной 5 мА.

Также, этот сигнал поступает на КБС-3 (клемно-блочный соединитель 3), который входит в комплект микропроцессорного контроллера «Ремиконт Р-130». В этот комплект входит и блок питания (БП-1), который соединен с блоком контроллера (БК-1) через клемно-блочный соединитель 1 (КБС-1).

Блок контроллера вырабатывает импульсный управляющий сигнал, который поступает в блок ручного управления (БРУ-32), посредством которого выбирается соответствующий режим работы системы и переключение с ручного управления на автоматическое. Кроме того, блок обеспечивает кнопочное управление и снабжен световой индикацией выходного сигнала, схема которой не показана на чертеже.

Если выбран режим ручного управления, то перемещением регулирующего органа можно управлять с помощью  ручки ручного управления (ключ больше/меньше) расположенной на панели блока ручного управления.

В режиме автоматического управления однофазный сигнал с Р-130 посредством бесконтактного реверсивного магнитного пускателя поступает на исполнительный механизм (МЭО-40/63) и на пускатель (ПБР-2М) для приведения в действие регулирующего органа, расположенного на технологическом трубопроводе. Также предусмотрен режим управления и контроля с помощью ЭВМ. Переход в этот режим осуществляется переключением ключа SA-2 в положение ЭВМ.

В данной схеме предусмотрены два  показывающих миллиамперметра, контролирующих силу тока цепи термоЭДС.

Питание схемы осуществляется от сети со стандартным переменным напряжением 220В. Согласно требованиям стандартов электробезопасности все приборы надежно заземлены, а исполнительный двигатель снабжен защитой от перегрузки.

 

5 Описание чертежа общего вида щита

Чертеж общего вида щита (ГАЦМиЗ.КП0000.431В0) предназначен для установления на его основании типа и назначения данного щита, технических требований к его изготовлению, технических характеристик и назначения отдельных контрольно-измерительных приборов и аппаратуры управления, с помощью которых оператор должен вести данный технологический процесс, а также перечня необходимых установочных чертежей.