Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Развитие промышленности, в том числе и химической, в данное время тесно связано с автоматизацией, позволяющей повысить производительность оборудования, снизить себестоимость продукции, улучшить ее качество и повысить прибыль от реализации.

Для того чтобы повысить выше перечисленные показатели, на производстве усовершенствуется старая, и вводится новая система автоматизированного управления. На рынке средств производства в данное время присутствует высокое разнообразие средств автоматизации технологических процессов, выпускаемых как отечественными, так и зарубежными производителями.

Задачи, которые ставятся перед специалистами, требуют не только глубокого знания технологических процессов, но и знания принципов составления автоматических систем, позволяющих управлять процессом наиболее эффективно, а также умение выбирать современные средства автоматизации.

1. Процесс ректификации

В качестве объекта управления при автоматизации процесса ректификации примем установку для разделения бинарной смеси, состоящей из тарельчатой ректификационной колонны выносного кипятильника, дефлегматора и теплообменника для подогрева исходной смеси (функциональная схема). Показателем эффективности его является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта могут выступать как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание постоянного состава целевого продукта и будет являться целью управления. Состав другого продукта при этом может колебаться в определенных пределах вследствие изменения состава исходной смеси.

Ректификационная установка является сложным объектом управления со значительным временем запаздывания (например, в отдельных случаях выходные параметры процесса начнут изменяться после изменения параметров сырья лишь через 1-3 ч), с большим количеством параметров характеризующих процесс, многочисленными взаимосвязями между ними, распределенностью и т. д.

Большое значение для процесса ректификации имеет температура исходной смеси. Если смесь начинает поступать в колонну при температуре меньшей, чем температура кипения, она должна нагреваться до этой температуры парами, идущей из нижней части колонны. Конденсация паров при этом увеличивается, что нарушает весь режим процесса ректификации. Поэтому температуру исходной смеси стабилизируют изменением расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник; тем самым ликвидируют одно из возмущений.

Итак, для достижения цели управления необходимо стабилизировать давление и состав жидкости в верхней части колонны путем изменения расхода хладоносителя, поступающего в дефлегматор, и расхода флегмы. Качество регулирования этих параметров зависит от состава и скорости паров, движущейся из нижней исчерпывающей части колонны и определяемых ее технологическим режимом - главным образом давлением, температурой и составом жидкости в кубе колонны.

2. Выбор средств автоматизации

Если допустить, что при всех расходах - величина постоянная (с увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала), то правая часть уравнения (2.1) будет постоянной, так как остальные величины для данного прибора неизменны. Следовательно, разность давлений на поплавок , т.е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления

Коэффициент расхода для ротаметров зависит от большого числа величин, которые не поддаются аналитическому определению, поэтому ротаметры градуируют экспериментально. Для экспериментальной градуировки ротаметров, предназначенных для измерения расхода жидкостей или газов, применяют в качестве градуировочной среды воду или воздух (ГОСТ 13045 - 81). Экспериментальная градуировка шкалы ротаметра точна лишь в том случае, если при эксплуатации значения всех величин соответствуют градуировочным условиям. Изменение температуры потока меняет плотность среды и её вязкость, а следовательно, и коэффициент расхода. Ещё большей степени будут изменяться величины в случае, если ротаметр применяют для измерения расхода среды, отличающейся от градуировочной.

Ротаметр со стеклянной трубкой (рисунок 2.2) состоит из конической трубки 1, закреплённой в двух металлических головках 2 и 3, снабжённых сальниками и фланцами для монтажа в вертикальном трубопроводе. Головки соединены несколькими тягами 4, образующими вместе с поперечными 5 защитную решетку вокруг стеклянной трубки. Внутри трубки 1 свободно перемещается поплавок 6, имеющий форму волчка. В нижней головке имеется седло, на которое опускается поплавок при прекращении потока. Верхняя головка снабжена ограничителем хода поплавка. Седло и ограничитель хода не позволяют поплавку выйти за пределы стеклянной трубки. Шкала 7 прибора вытравлена на поверхности стеклянной трубки; отсчёт ведут по верхней горизонтальной плоскости поплавка.

В верхней части поплавка иногда делают косые прорези, благодаря чему поплавок вращается вокруг вертикальной оси. При вращении поплавок центрируется внутри трубки, не соприкасаясь со стенками; его чувствительность повышается. По вращению поплавка определяют состояние прибора (отсутствие трения и засорения).

Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляют на давление жидкости или газа не более 0,58 МПа. При более высоких давлениях жидкости или газа, а также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической конусной трубкой.

Ротаметры имеют следующие недостатки: невозможность регистрации показаний и передачи их на расстояние; недостаточная четкость шкал приборов.

Рисунок 2 - Ротаметр со стеклянной конусной трубкой

3.2.1 Расчет параметров ротаметра

1 Определяем диаметр трубки ротаметра D10 в месте усиления шкалы для максимального расхода Qmax по формуле:

, (м). (3)

м.

2 Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D0 до сечения диаметром d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:

, (м). (4)

м.

3 Вычисляем безразмерный параметр аi для оцифрованных отметок шкалы:

; (5)

; (6)

; (7)

т.к , то получим:

Исходя из полученных данных, вычислим:

4 Определим вес поплавка в измеряемой среде:

Н ; (8)

5 Определим значение безразмерной величины и значение ее десятичного логарифма:

м2/с ; (9)

; (10)

(11)

6 Определим значение безразмерной величины :

Для нахождения этой величины воспользуемся графиком, который изображен на рисунке 2.

Рисунок 3 - График для определения безразмерной величины

Для нахождения промежуточных значений аi воспользуемся формулой нелинейной интерпретации:

; (12)

где:

х - расстояние от искомой точки до нижней кривой;

- значение нижней кривой;

- значение верхней кривой;

b - расстояние между верхней и нижней кривой.

Получим:

Таблица 2.2 - Определение недостающих расчетных данных

Все полученные данные сведем в таблицу 2.3:

Таблица 2.3 - Расчетные данные

7. Построим градуировочный график в виде зависимости , который изображен на рисунке 3:

Рисунок 4 - График зависимости

8 Выполним чертеж поплавка ротаметра, трубки ротаметра и чертеж в сборке, которые изображены на рисунке 4, рисунке 5, рисунке 6

Рисунок 4 - Чертеж поплавка ротаметра

Рисунок 5 - Чертеж трубки ротаметра

Рисунок 6 - Ротаметр в сборе

1 - Поплавок

2 - Стеклянная трубка

3 - Шкала

4 - Шпильки

5 - Металлические головки

Расчет геометрических размеров поплавка

Расчет веса поплавка

Найдем вес поплавка по формуле

(13)

.

Найдем объем, высверловки м3

(14)

.

Найдем диаметр высверловки, м3

(15)

.

Глубина высверловки и длина поплавка, м

(16)

3.2 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра типа КСП4

Таблица 3.4 - Исходные данные

Рисунок 7 - Принципиальная компенсационная измерительная схема автоматического потенциометра.

1. Определим сопротивление резистора RП:

Ом; (11)

Ом;

принимаем Ом и

2. Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:

 Ом; (12)

Ом.

Производим проверку правильности определения RПР:

мВ.

3. Определим сопротивление контрольного резистора RК:

Ом; (13)

Ом;

принимаем сопротивление контрольного резистора Ом.

4. Определим сопротивление резистора Rб:

Ом; (14)

Ом;

принимаем значение сопротивления резистора Ом.

5. Найдём сопротивление медного резистора Rм:

 (15)

;

принимаем значение сопротивления медного резистора Ом.

6. Определим значение сопротивления резистора RН:

Ом; (16)

Ом;

принимаем Ом и Ом.

6. Определим значение сопротивления резистора Rbd;

Ом; (17)

Ом.

7. Определим сопротивление резистора R1 по формуле:

Ом; (18)

Ом;

принимаем Ом, Ом и Ом.

8. Определим изменения показания потенциометра для конечного значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от до по формуле:

(19)

ректификационный ротаметр автоматизация нагревание

Заключение

Результатом выполнения курсовой работы была разработана функциональная схема автоматизации установки нагревания Cl2 и была подобрана спецификация средств автоматизации использованных в функциональной схеме.

Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра.

Список использованных источников

1. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов, справочное пособие. М. «Энергия» 1980 г.

2. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств, М. «Машиностроение» 1983 г.

3. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы, 3 изд. перераб. и доп. , М: «Энергия» 1978 г.

4. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля /А.С.Клюев, Б.В.Глазов, М.Б.Миндин, С.А.Клюев; Под ред. А.С.Клюева. -3-е изд., перераб. и доп. - М.:Энергоатомиздат, 1991.- 432 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru