Разработка автоматизированной системы управления выпарного аппарата электрощёлоков
Схема автоматизации выпарного аппарата электрощёлоков. Выбор оптимальных способов измерения необходимых технологических параметров. Составление принципиальной электрической схемы питания оборудования системы. Выбор электропривода для запорного устройства.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.06.2015 |
| Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
17А ? 16А.
Таким образом, все условия выполняются - кабель и автомат выбраны правильно.
Рисунок 13 - Автоматический выключатель ВА 04-36 36 16А
Технические характеристики «ВА 04-36 36 16А» [23]:
- номинальный ток - 13 А;
- номинальная отключающая способность - 4500 А;
- характеристики срабатывания электромагнитного расцепителя - В, С, D;
- число полюсов - 3;
- степень защиты выключателя - IP 20;
- электрическая износостойкость, циклов В-О - не менее 6000;
- механическая износостойкость, циклов В-О - не менее 20000;
- максимальное сечение присоединяемых проводов - 25 мм2;
- диапазон рабочих температур: -60 ? +50 оС.
6. Расчет точности каналов измерения
Расчетным показателем надежности для создаваемой системы является вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки на отказ (в заданном интервале времени t) отказ объекта не возникнет. Эта характеристика связана с функцией распределения времени безотказной работы следующим соотношением:
P(t) = 1-Q(t), 6.1)
где Р(t) - вероятность безотказной работы объекта; Q(t) - функция распределения времени безотказной работы, которая представляет собой вероятность появления отказа в течение времени t. Для определения величины Р(t) используется интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник. Она является величиной обратной к величине времени наработки на отказ:
?=1/T, 6.2)
где ? - интенсивность отказов, 1/ч; T - время наработки на отказ, ч.
Для определения вероятности безотказной работы элемента при экспоненциальном законе распределения используется следующая формула:
P(t)=e-?*t 6.3)
Структурные схемы для расчета вероятности безотказной работы каждого из 7 каналов измерения (номер канала равен номеру контура) представлены на Рисунке 6.1.
Рисунок 14 - Структура схемы для расчёта вероятности безотказной работы с нумерацией по контуру
Для начала, воспользовавшись формулами (6.1) - (6.3), рассчитаем вероятность безотказной работы приборов системы (t = 720 часов). Значение времени наработки на отказ берется из документации на элемент системы. Результаты расчета приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Результаты расчета P(t) приборов системы (t = 720 часов)
|
Прибор |
Время наработки на отказ, ч |
Интенсивность отказов, 1/ч |
Вероятность безотказной работы |
|
|
Блок питания Карат-22 |
120 000 |
8.3333*10-6 |
0.994 |
|
|
ОВЕН ПЛК 100 |
100 000 |
10*10-6 |
0.993 |
|
|
ОВЕН МВ110-8А |
50 000 |
20*10-6 |
0.986 |
|
|
УЛМ-11 |
75 000 |
13.3333*10-6 |
0.990 |
|
|
ТП МЕТРАН-2000ТПП |
120 000 |
8.3333*10-6 |
0.994 |
|
|
ТСМУ Метран-274МП |
120 000 |
8.3333*10-6 |
0.994 |
|
|
рН-4110 |
100 000 |
10*10-6 |
0.993 |
|
|
МЕТРАН-150ТА2 |
150 000 |
6.666*10-6 |
0.995 |
|
|
МЕТРАН-75G |
150 000 |
6.666*10-6 |
0.995 |
Канал измерения работоспособен, если работоспособен каждый из его элементов. Этому условию соответствует выражение
P(t)=РБП(t)*РСИ(t)*РМВ(t)*РПЛК(t) 6.4)
где P(t) - суммарная вероятность безотказной работы канала измерения; РБП(t) - вероятность безотказной работы блока питания; РД(t) - вероятность безотказной работы средства измерения; РПР(t) - вероятность безотказной работы ПЛК.
Воспользовавшись (6.4), произведем расчеты для всех каналов. Результаты представим в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Результаты расчета вероятности безотказной работы канала измерения
|
№ контура |
Суммарная вероятность безотказной работы канала |
|
|
1 |
0,963 |
|
|
2 |
0,967 |
|
|
3 |
0,967 |
|
|
4 |
0,968 |
|
|
5 |
0,968 |
|
|
6 |
0,966 |
|
|
PОБЩ=P1(t)*P2(t)*P3(t)*P4(t)*P5(t)*P6(t)*P7(t)*P8(t)*P9(t)=0,815 |
7. Расчет точности каналов измерения
Порог чувствительности (предел обнаружения) - минимальный уровень сигнала, который с заданной доверительной вероятностью может быть обнаружен измерительным прибором. Например, если модуль ввода в диапазоне измерений -10...+10 В имеет погрешность ±0,05%, то его порог чувствительности равен 10*0,0005=0,005, т.е. ±5 мВ.
Для разрабатываемой системы управления необходимо оценить порог чувствительности каждого измерительного канала. При этом результирующий порог чувствительности всего канала будет определяться наименьшим из значений порогов чувствительности отдельных составляющих канал элементов оборудования.
Техниеские характеристики приборов измерительного канала приведены в таблице 7.1
Таблица 7.1 - Техниеские характеристики приборов измерительного канала
|
ОВЕН МВ110-8А |
||
|
Диапазон измерения |
0 - 20 мА |
|
|
Погрешность |
±0.25 % |
|
|
Разрядность |
11 бит |
|
|
ОВЕН ПЛК 154 |
||
|
Диапазон измерения |
-7 - 12 В |
|
|
Чувствительность |
±200 мВ |
|
|
Разрядность |
11 бит |
|
|
УЛМ-11 |
||
|
Диапазон измерения |
0.1 - 30 м |
|
|
Чувствительность |
1 мм |
|
|
ТП МЕТРАН-2000ТПП |
||
|
Диапазон измерения |
0 - 1300 оС |
|
|
Чувствительность |
1.5 оС |
|
|
ТСМУ Метран-274МП |
||
|
Диапазон измерения |
-50 - +180 оС |
|
|
Погрешность |
±0.5 % |
|
|
МЕТРАН-75G |
||
|
Диапазон измерения |
55 - 1000 кПа |
|
|
Погрешность |
0.5% |
|
|
МЕТРАН-150ТА2 |
||
|
Диапазон измерения |
20 -100 кПа |
|
|
Погрешность |
0.075% |
|
|
рН-4110 |
||
|
Диапазон измерения |
0 - 14 рН |
|
|
Чувствительность |
0.05 рН |
Формула нахождения чувствительности для приборов с границами диапазона измерения в одном знаковом диапазоне имеет вид:
r=(Pmax-Pmin)/100*k
где Pmax - верхняя граница диапазона измерения прибора; Pmin - нижняя граница диапазона измерения прибора; k - погрешность.
Формула нахождения чувствительности для приборов с границами диапазона измерения в разных знаковых диапазонах имеет вид:
r=((Pmax-Pmin)/2)/100*k
Таблица 7.2 - Таблица чувствительности и точности элементоа АСУ
|
Элемент АСУ |
Чувствительность |
Точность, % |
|
|
ОВЕН ПЛК 154 |
±200 мВ |
1.05 |
|
|
ОВЕН МВ110-8А |
((20-0)/100)*0.25=0.05 мА |
±0.25 |
|
|
УЛМ-11 |
0.001 мм |
0.001*100/30=0.33 |
|
|
ТП МЕТРАН-2000ТПП |
1.5 оС |
1.5*100/1300=0.12 |
|
|
ТСМУ Метран-274МП |
((180+50)/2)/100*0.5=±0.575 оС |
±0.5 |
|
|
МЕТРАН-75G |
(1000-55)/100*0.5=4.73 кПа |
0.5 |
|
|
МЕТРАН-150ТА2 |
(100-20)/100*0,075=0.06 кПа |
0.075 |
|
|
рН-4110 |
0.05 рН |
0.05*100/14=0.36% |
Рисунок 15 - Схема оценки точности (чувствительности) контуров АСУ
Разрешающая способность показывает уровень минимального отклонения измеряемой величины, которое может быть зарегистрировано измерительным прибором.
Разрешающая способность измерительного прибора определяется разрядностью его АЦП. Например, при наличии 16-разрядного АЦП модуль ввода сигнала с входным диапазоном ±10В может различить два входных сигнала, отличающихся на 20/216=0,3 мВ.
Разрешающая способность:
- для ОВЕН МВ110-8А 20/211=9.7 мкА ~0.00548%;
- для ОВЕН ПЛК 154 19/232=4.4 нВ ~0.001%.
Таким образом рпзрешающая способность АСУ составляет 9.7 мкА, так как все её каналя содержат и ОВЕН МВ110-8А, и ОВЕН ПЛК 154 и никаких других элементов с АЦП.
Заключение
При выполнении данной работы была спроектирована система автоматизированного управления выпарного аппарата щёлоков.
Была разработана трехуровневая архитектура системы, а также произведен выбор необходимого комплекса технических средств автоматизации. При выборе приборов и средств автоматизации учитывались условия функционирования приборов и систем, предельные значения и диапазон изменения параметров процесса, требования к точности контроля и регулирования, быстродействию и надежности. Были выбраны следующие приборы для измерения: 1) радарный уровнемер УЛМ-11; 2) термопреобразователь «ТП Метран-2000ТПП»; 3) термопреобразователь «TCMY Метран-274»; 4) датчик давления-разряжения Метран-75G; 5) интеллектуальный датчик давления Метран-150ТА2; 6) рН-метр рН-4110.
Для автоматического управления был выбран контроллер «ОВЕН ПЛК 154». Данный контроллер позволяет производить сбор данных со всех датчиков, обрабатывать их. Далее контроллер посылает информацию на верхний уровень в SCADA-систему для отображения всех параметров на пульт диспетчера. Также в контроллере производится регулирование технологического объекта с помощью исполнительных механизмов - 3 задвижек «30С941НЖ» с электроприводом «ГЗ-ВА.100». Для 7 датчиков подобрано вспомогательное оборудование модуль ввода аналогового сигнала «МВ 110-8А», позволяющее преобразовать аналоговый сигнал в сигнал для передачи по сети RS-485 к контроллеру.
При внедрении в систему автоматизированных процессов и технологического оборудования улучшается производительность установки, что приводит к увеличению интенсивности технологического процесса.
Для защиты от перегрузок и короткого замыкания электродвигателя электроприводов был выбран автоматический выключатель «ВА 04-36 36 16А», подобраны кабели - ПВ-4?1, а также разработана принципиальная схема электрической сети питания электрооборудования исполнительных механизмов.
Также были разработаны алгоритм выполнения технологических операций на установке, функциональная схема автоматизации данного технологического процесса и функциональная схема системы управления.
Для оценки качества измерения необходимых параметров был произведен расчет надежности, порога чувствительности и разрешающей способности измерительных каналов. Общая надёжность АСУ получилось равной 0,815.
Так же был проведён расчёт чувствительности и разрешающей способности контуров АСУ. В итоге мы выяснили, что чувствительность не превышает 0.25%, а разрешающая способность каждого контура определяется модулем ввода аналогового сигнала «МВ 110-8А» с 11-ти разрядным АЦП и составляет 9.7 мкА.
Список литературы
1 Таубман Е.И., Выпаривание, М., 1982;
2 Технологии производства [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - 2011-2014 - Режим доступа: http://proiz-teh.ru/vyparivanie.html;
3 Мануйлов А. В., Родионов В. И. Основы химии для детей и взрослых. - М.: Центрполиграф, 2014. - 416 с;
4 Агеев А.С. Методические укзания к разделу Описание ТОУ;
5 Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Том 2, М., 1981 - 398c;
6 Втюрин, В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы АСУ ТП. / В.А Втюрин.-Санкт-Петербург, ЛТА, 2006.-154с;
7 indPC: Архитектура автоматизированной системы [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Москва: [б.и.], 2015 - Режим доступа: http://indpc.ru/articles/arhitekt.html
8 Энциклопедия АСУ ТП: Архитектура автоматизированной системы [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Москва: [б.и.], 2009 - Режим доступа: http://www.bookasutp.ru/Chapter1_0.aspx
9 Чистофорова, Н.В. Технические измерения и приборы / Н.В. Чистофорова, А.Г. Колмогоров. -Ангарск, АГТА, 2008. -200с.
10 Термопреобразователь сопротивления Метран-274МП [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - ГК «Новые технологии», 2013 - Режим доступа: http://www.pea.ru/docs/fileadmin/files/emerson/datch_temp/THAU_Metran-271_TSMU_Metran-274_TSPU_Metran-276.pdf
11 Термоэлектрические преобразователи Метран-2000 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - ГК «Новые технологии», 2013 - Режим доступа: http://mtn.nt-rt.ru/images/manuals/2000.pdf
12 Харазов В. Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами - СПб.: Профессия, 2009. - 592 с. ил., табл., сх. - с. 56.
13 Радарные уровнемеры, каталог [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Тула: [б.и.], 2011 - Режим доступа: http://www.limaco.ru/ru/production/101/119/
14 Водоанализ.ру, каталог [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Смоленск: [б.и.], 2009 - Режим доступа: http://www.vodoanaliz.ru/pH-4110-pH-metr-s-pervichnym-preobrazovatelem.html
15 Интеллектуальные датчики давления Метран-150 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - ГК «Новые технологии», 2013 - Режим доступа: http://mtn.nt-rt.ru/images/manuals/ Metran_150.pdf
16 Датчики давления Метран-75 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - ГК «Новые технологии», 2013 - Режим доступа: http://mtn.nt-rt.ru/images/manuals/Metran_75.pdf
17 Модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Москва: [б.и.], 2009 - Режим доступа: http://www.owen.ru/catalog/modul_vvoda_analogovih_signalov_owen_mv110_8a/opisanie
18 Блок питания «БП Карат-22» [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Смоленск: [б.и.], 2009 - Режим доступа: http://td-automatika.ru/upload/iblock/6c3/db43f7b7-ce40-4787-9867-c5956705f508_73873adf-ad2b-11e4-9cec-0030486527a0.pdf
19 Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК 154 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Москва: [б.и.], 2009 - Режим доступа: http://www.owen.ru/catalog/programmiruemij_logicheskij_kontroller_oven_plk_154/opisanie
20 Задвижка клиновая стальная фланцевая [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - 2010-2014 - Режим доступа: http://www.rosarm.su/catalog/zadv_stal.php
21 Электропривод ГЗ-ВА 100 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - 2010-2014 - Режим доступа: http://www.rosarm.su/catalog/mnogooborotnye-vzryvozashchishchennye-elektroprivody/?sphrase_id=3183
22 Правила устройства электроустановок [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Москва: [б.и.], 2015 - Режим доступа: http://base.garant.ru/3923095
23 ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТИПА ВА04-36 [Электронный ресурс] - Электронные текстовые данные - Курск: [б.и.] - Режим доступа: keaz.ru/f/2842/pasport-va04-36.pdf
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Рисунок 16 - Блок-схема алгоритмов программ для ПЛК для работы с контурами АСУ
В приведённых блок-схемах отсутствуют алгоритмы преобразования входного сигнала в числовые значения, алгоритмы работы с интерфейсом RS-485 и алгоритмы запуска ТП.
n, m, k - вводимые в программу константы для определения сбоев в ТП проявляемых выходом контролируемых параметров за заданный диапазон.
q - вводимый в программу показатель щёлочности конденсата для проверки состояния котла выпарного аппарата.
t1, t2 - вводимые оператором границы диапазона температур соответствующих нужной концентрации щёлоков.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор конструкции кожухотрубного теплообменника выпарного аппарата и схемы движения в нем теплоносителя. Применение холодильных конденсаторов КТ для сжижения хладагента в аммиачных и углеводородных охлаждающих установках общепромышленного назначения.
курсовая работа [486,6 K], добавлен 07.01.2015Составление расчетной схемы механической части электропривода. Анализ и описание системы "электропривод—сеть" и "электропривод—оператор". Выбор принципиальных решений. Расчет силового электропривода. Разработка схемы электрической принципиальной.
курсовая работа [184,2 K], добавлен 04.11.2010Приведение принципиальной схемы двухкорпусной выпарной установки. Расчет диаметров трубопроводов и штуцеров, толщины теплоизоляционных покрытий, теплообменника исходной смеси для конструирования выпарного аппарата. Выбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [366,2 K], добавлен 09.05.2011Установки для выпаривания экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Расчет выпарного аппарата, тарельчатого абсорбера и барометрического конденсатора. Физико-химические особенности поглощения фтористых газов. Установки для абсорбции фтористых газов.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 21.10.2013Электропривод как неотъемлемая часть многих агрегатов и комплексов, выбор и обоснование его системы, выбор передаточного устройства. Предварительный выбор мощности электродвигателя и его параметров. Разработка схемы и выбор силовой цепи электропривода.
курсовая работа [515,5 K], добавлен 09.01.2010Определение параметров автоматизации объекта управления: разработка алгоритма управления и расчёт параметров устройств управления, моделирование процессов управления, определение показателей качества, параметры принципиальной электрической схемы.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.09.2009Разработка функциональной схемы размещения технологического оборудования. Составление и описание работы принципиальной электрической схемы. Расчет и выбор элементов автоматизации. Правила безопасности при обслуживании электрооборудования установки.
курсовая работа [83,6 K], добавлен 12.05.2011Проект автоматической системы управления технологическим процессом абсорбции оксида серы. Разработка функциональной и принципиальной схемы автоматизации, структурная схема индикатора. Подбор датчиков измерения, регуляторов и исполнительного механизма.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 25.12.2010Предварительный выбор двигателя, его обоснование и проведение необходимых расчетов. Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы. Проверка двигателя по нагреву и на перегрузочную способность. Разработка принципиальной электрической схемы электропривода.
курсовая работа [823,5 K], добавлен 10.05.2014Анализ технологического процесса производства фанеры, выбор основного и вспомогательного оборудования. Выбор захватного устройства для промышленного робота. Разработка структурной схемы автоматизированной системы управления, выбор датчиков и контроллеров.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 09.01.2017
