Автоматизация современных нефтеперерабатывающих производств
Физико-химические основы процесса нефтепереработки. Теплообменное и холодильное оборудование, водоотделительные емкости. Выбор и обоснование параметров контроля и управления. Измерение и управление температурой, давлением, уровнем и расходом процесса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.07.2014 |
| Размер файла | 51,8 K |
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ведение
Автоматизация -- одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства [1] и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.
Автоматический контроль параметров технологических процессов на различных предприятиях позволяет получить высокую производительность при наименьших производственных затратах и высоком качестве продуктов. Неотъемлемой частью современного стекольного производства являются системы автоматического регулирования технологических процессов и автоматического измерения различных параметров. В данном курсовом проекте будет рассмотрена система автоматического контроля технологических параметров системы водоподготовки.
Нефтепереработка - сочетание физических, химических процессов обработки нефти, с целью получения качества продуктов нефтеперегонки: бензина, керосина, дизельного топлива и мазута, соответствующего требованиям технического задания потребителя.
Автоматизация современных нефтеперерабатывающих производств позволяет повысить эффективность производства и качество получаемой воды. Для оптимизации работы системы нефтепереработки и снижения эксплуатационных затрат следует предусмотреть все аспекты процесса получения конечного продукта. В настоящее время улучшение качества получаемых продуктов и повышение отдачи системы напрямую зависят от грамотного включения в нее средств автоматизации, предполагающих использование средств автоматического контроля технологических параметров.
Для повышения степени автоматизации в современных условиях необходимо использовать последние технологические разработки в области цифровых измерительных и регулирующих устройств. Несмотря на относительно более высокие изначальные вложения, они быстро окупаются за счет резкого снижения эксплуатационных расходов. Кроме того, современные цифровые технологии позволяют создавать единые компьютеризованные сети контроля и управления процессами, способные гибко перестраивать технологические цепочки в соответствии с изменяющимися потребностями производства.
1. Анализ технологического процесса
1.1 Физико-химические основы процесса
Нефть представляет собой сложную смесь взаимно-растворимых углеводородов. [2] В промышленной практике нефть разделяют на фракции различающиеся температурными пределами перегонки. Такое разделение производится на установках первичной перегонки нефти с применением процессов испарения, дистилляции и ректификации.
Дистилляцией или перегонкой называется процесс разделения смеси взаимно-растворимых жидкостей на фракции, которые отличаются по температуре кипения как друг от друга, так и от исходной смеси. При перегонке - смесь нагревается до температуры, при которой компоненты с более низкой температурой кипения переходят в пары, а компоненты с высокой температурой кипения остаются в жидкости. Пары после конденсации образуют дистиллят. При этом в дистиллят увлекается значительное количество высококипящих компонентов, а в остатке накапливаются и легкокипящие компоненты.
Для чёткого разделения нефти на фракции применяют перегонку с ректификацией. Ректификация - это тепло и массообменный процесс разделения жидкостей, разделяющихся по температурам кипения, за счёт противоточного, многократного контактирования паров и жидкости. Процесс ректификации производится в ректификационных колоннах на специальных устройствах - тарелках или насадках.
Часть ректификационной колонны, которая расположена выше сырья, называется концентрационной, а ниже - отгонной. В обеих частях происходит один и тот же процесс ректификации.
В зоне подачи в колонну предварительно нагретого сырья (эвапарационной) происходит эвапарация - однократное испарение сырья и предварительное разделение его на паровую и жидкую фазы.
Для нормальной работы ректификационной колонны, необходимо, чтобы с тарелки на тарелку непрерывно стекала орошающая жидкость - флегма. Поэтому часть готового продукта (ректификата) после конденсации возвращается на верхнюю тарелку в виде орошения. При помощи подаваемого на верх колонны холодного (острого) орошения регулируется температура верха колонны и определяется качество ректификата по температуре конца кипения (по содержанию в нём высококипящего компонента). В зависимости от числа получаемых продуктов, при разделе многокомпонентных смесей различают простые и сложные колонны.
В первых при ректификации получают два продукта - лёгкий бензин и полуотбензиненную нефть. Вторые предназначены для получения трёх и более продуктов. Они представляют собой последовательно соединённые простые колонны, каждая из которых разделяет поступающую в неё смесь на два компонента.
В сложных колоннах для создания флегмы по всей высоте колонны используются циркуляционные орошения.
Флегму с определённой тарелки забирают насосом, прокачивают через теплообменники и охлаждённую возвращают в колонну.
Отгонные части сложных колонн выделяют в самостоятельные аппараты - отпарные колонны (стрипинги).
Чёткость ректификации и глубина отбора зависят от многих факторов, важнейшими из которых являются:
- качество сырья;
- количество орошений;
- тип и число тарелок;
- конструкция и место ввода сырья;
- рабочие условия и др.
Управление работой ректификационных колонн в основе сводится к оперированию параметрами процесса, температурным режимом и давлением.
1.2 Описание процесса производства
Основной задачей процесса первичной перегонки нефти является максимальный отбор легколетучих компонентов и воды. Этот процесс необходим для того чтобы разгрузить основную ректификационную колонну и обеспечить максимальную глубину отбора светлых нефтепродуктов при максимальной производительности и нормальном давлении.
важными показателями нормального течения процесса является удельный вес фракции н.к. 850С и процентное количество отбора фракции.
Сырьевым насосом нефть прокачивается через теплообменники, где нагревается за счёт тепла циркуляционных орошений и выводимых с установки керосина и дизельного топлива и с температурой 180 - 1900С поступает на 4 тарелку отбензинивающей колонны. В ней происходит отгонка растворённых углеводородных газов, водяных паров и бензиновой фракции.
С верха колонны отбираются пары фракции н.к.-850С и воды которые охлаждаются в конденсаторе холодильнике за счёт оборотной воды до 400С и поступают в ёмкость. Углеводородные газы из ёмкости поступают в сепаратор и далее на сжигание в печь или на свечу рассеивания.
Для увеличения чёткости процесса ректификации наверх подаётся орошение - бензиновая фракция из ёмкости.
Бензин забирается насосом из емкости и подаётся на орошение.
Вода из ёмкости дренируется. Балансовый избыток бензина откачивается насосом в промпарк.
Полуотбензиненная нефть с низа колонны насосом прокачивается через печь, где нагревается до температуры не выше 3700С и поступает в ректификационную колонну.
1.3 Основное технологическое оборудование
1.3.1 Колонное оборудование
нефтепереработка температура давление управление
1.3.1.1 Колонна частичного отбензинивания нефти (К-1)
Колонна выполнена из углеродистой низколегированной стали 16 ГС4 ГОСТ 5520-79. Высота колонны 10100мм, диаметр в верхней части 500 мм, в нижней - 1000 мм. Оснащена 12 трехслойными тарелками с провальной сеткой. Расстояние между тарелками 400 мм. Объем колонны 3 м3.
Подача сырья осуществляется на 4-ю тарелку колонны. вывод паров с верха колонны.
1.3.2 Емкостное оборудование
1.3.2.1 Водоотделительные емкости
Водоотделитель колонны К-1 (Е-1). Диаметр 1200 мм, высота 3000 мм. Объем 4 м 3.
1.3.2.2 Сепарационная емкость
Аварийная емкость (С-2). Диаметр 2500 мм, высота 4210 мм. Объем 15 м3.
1.3.3 Теплообменное и холодильное оборудование
1.3.3.1 Кожухотрубный теплообменник (Т-1)
Материал корпуса 16ГС Ст3Сп5, диаметр 600мм, длинна 4050 мм, материал трубок Ст20, диаметр трубок 15, количеств трубок 389 шт. рабочая среда сырая нефть-керосин.
1.3.3.2 Кожухотрубный теплообменник (Т-2)
Материал корпуса 16ГС Ст3Сп5, диаметр 600мм, длинна 4050 мм, материал трубок Ст20, диаметр трубок 15, количество трубок 389 шт. рабочая среда сырая нефть - дизельное топливо.
1.3.3.3 Теплообменник типа «труба в трубе» (Т-3)
Теплообменник типа «труба в трубе» выполнен из стали марки Ст20. Рабочая среда сырая нефть - мазут.
1.3.3.4 Кожухотрубный теплообменник ( Т-6)
Материал корпуса Ст 16ГС-6. Диаметр 273 мм, длинна 3680 мм. Материал трубок Ст20, количество трубок 68, диаметр 15мм. Рабочая среда - сырая нефть - конденсат водяного пара
1.3.3.5 Конденсатор-холодильник паров (ХК-1)
Конденсатор-холодильник паров Н.К-85оС из К-1 (ХК-1). Кожухотрубный теплообменник. Материал корпуса Ст3Сп5 16ГС6, диаметр - 273 мм, длина - 4865 мм. Диаметр трубок 20 мм, количество 202 шт.
1.3.4 Насосное оборудование
Подача нефти на установку и подача отбензиненной нефти из отбензинивающей колонны К-1в промпарк осуществляется насосом НМШ 12-25-10/101 УЗ. Это шестерные масленые насосы предназначенные для перекачивания нефтепродуктов. Позиционное обозначения насоса Н-1 и Н-2 соответственно.
Подача острого орошения из емкости Е-1в отбензинивающую колонну К-1, осуществляется насосом. ХМЕ 8/40.
Насос ХМЕ - центробежный, горизонтальный, моноблочный, одноступенчатый. Предназначен для перекачивания химически активных и нейтральных жидкостей плотностью не более 1500 кг/мі, содержащих твердые включения размером до 0,2 мм, объемная концентрация которых не превышает 0,1%, кинематическая вязкость - не более 30Ч10-6мІ/с. Позиционное обозначение Н-3.
1.4 Нормы технологического режима
В теплообменнике Т-6 необходимо контролировать:
-температуру - 400С на выходе из теплообменника. Это связано с необходимость поддержания температуры на входе в колонну К-1
В отбензинивающей колонне К-1 необходимо контролировать:
- температуру сырья на входе в колонну, она должна быть в пределах 1700С, для обеспечения глубины отбора легкой фракции бензина. При повышении температуры возникает опасность захвата паров тяжелых фракций нефтепродуктов, вследствие чего происходит отклонение от заданных параметров показателей качества бензиновой фракции, увеличение количества бензиновой фракции и уменьшение количества отбора тяжелых фракций.
- температуру верха колоны, она не должна превышать 100-1150С, при увеличении или снижении измениться состав стабильной фракции НК - 850С;
- температуру низа колонны, которая должна составлять 150-1700С, для предотвращения «запаривания» трубопроводов. И контроля работы печи П-1.
- давление верха и низа колонны, которое должно быть в пределах 2,5 и 3,0 МПа соответственно, при увеличении или снижении изменяться температура выкипания фракции и соответственно состав;
- расход орошения в К-1, который варьируется до 1500кг/час, так как подается с коррекцией по температуре верха колоны и так же влияет на показатели качества фракции н.к 850С
В колонне К-1 необходимо регулировать:
- расход сырья, который согласно заданию составляет 3800-8000 кг/час;
- уровень в колонне он должен составлять 20-80%. Для обеспечения глубины отбора легкой фракции при пониженных температурах. Увеличения давление может привести к аварийной ситуации, а понижение к ухудшению показателей качества.
В емкости Е-1необходимо регулировать:
- давление, оно должно не превышать 2,5кг/см2, через емкость Е-1 осуществляется регулирование давление колонны К-1, и при повышении давления в емкости возможно возникновение аварийной ситуации.
- уровень жидкости, который должен составлять 20-80% шкалы (высота шкалы 1,1 м), при увеличении произойдет «захлебывание» аппарата, при низком уровне сократиться площадь теплообмена и соответственно температура на выходе увеличится.
В емкости Е-1 необходимо контролировать:
- температуру, которая должна составлять не более 50 0 С, согласно технологическому режиму
Таблица 1 - Параметры технологического процесса
|
Технологический Параметр |
Значение контролируемой величины |
Отклонение Параметра |
Место контроля |
Вид контроля |
||||
|
Контроль |
Регистрация |
Сигнализация |
Регулирование |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
||
|
Емкость (Е-1) |
||||||||
|
Температура |
400С |
+/-50С |
Аппарат |
+ |
+ |
+max |
- |
|
|
Давление |
0,25МПа |
±0,02 |
Аппарат |
+ |
+ |
3,0 |
- |
|
|
Уровень |
0,3-1 м |
±0,05м |
Аппарат |
+ |
+ |
+max |
- |
|
|
Колонна отбензинивания (К-1) |
||||||||
|
Температура сырья на входе в колонну |
350С |
+/-50С |
Труьопровод |
+ |
+ |
- |
- |
|
|
Расход сырья на входе в аппарат |
6000кг |
+/-2000 кг |
Трубопровод |
+ |
+ |
- |
+ |
|
|
Температура верха колонны |
107 0С |
±10 |
Трубопровод |
+ |
+ |
+max |
+ |
|
|
Температура полуотбензиненой нефти на выходе из колонны |
180 0 С |
±5 |
Трубопровод |
+ |
+ |
- |
- |
|
|
Давление верха |
1,5МПа |
±0,02 |
Аппарат |
+ |
+ |
+max |
+ |
|
|
Расход орошения в К-1 |
?1500л/ч |
Трубопровод |
+ |
+ |
- |
- |
||
|
Уровень К-1 |
0,3-1 м |
±0,05м |
Аппарат |
+ |
+ |
+max |
+ |
2. Выбор и обоснование параметров контроля и управления
2.1 Выбор и обоснование параметров контроля
2.1.1 Измерение температуры
Измерение температуры проводят только коственным методом, основываясь на зависимости от температуры таких физических свойств тел, которые поддаются непосредственному измерению. Эти свойства тел называются термометрическими. К ним относят длину, объем, плотность, термоЭДС, электрическое сопротивление и т.д.
Манометрические термометры. Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры.
Газовые манометрические термометры. Предназначены для измерения температуры от -150 до +600 0С. Термическим веществом служат гелий или азот.
Жидкостные манометрические термометры. В жидкостных манометрических термометрах, как и в газовых, имеет место погрешность от измерения температуры окружающей среды. Манометрическим жидкостным термометрам свойственна гидростатическая погрешность, вызванная различным положение манометра относительно термобалонов по высоте. Эта погрешность может быть устранена после монтажа прибора путем смещения указателя прибора на нудное значение по шкале.
Конденсационные манометрические термометры. В качестве термометрического вещества в этих термометрах используется легкокипящие жидкости, в частности пропан, этиловый эфир, ацетон, толуол, хлористый метил и т.п. В зависимости от рабочего вещества диапазон измерений лежит в интервале от - 50 до 350 0С. Рабочее давление в конденсационных термометрах зависит только от пределов измерения и закона изменения давления насыщенного пара от температуры.
Конденсационным термометрам присуща гидростатическая погрешность и погрешность от изменения барометрического давления. Первая погрешность компенсируется аналогично жидкостным манометрическим термометрам, а вторая имеет место только на начальном участке шкалы, когда давление в термосистеме не велико.
Термоэлектрические термометры.
Термоэлектрический преобразователь.
Он представляет собой цепь из двух или нескольких соединенных между собой разнородных проводников.
Термоэлектрический метод измерения температуры основан на зависимости термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), развиваемой термопарой от температуры ее рабочего конца. ТермоЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников (электродов) , если значения температуры мест соединения не равны (при равенстве температур термоЭДС равна нулю). Возникающая в цепи термопары ЭДС является результатом действия эффектов Зеебека и Томпсона. Первый связан с появлением ЭДС в месте спая двух разнородных проводников, причем величина ЭДС зависит от температуры спая. Эффект Томпсона связан с возникновением ЭДС в однородном проводнике при наличии разности температур на его концах.
Средства измерения сигналов термоэлектрических термометров.
В качестве средств измерений, работающих в комплекте с ТЭП, используются милливольтметры магнитоэлектрической системы, потенциометры и нормирующих преобразователи.
Термопреобразователи сопротивления.
Измерение температуры термопреобразователями сопротивления основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.
Если априорно известна зависимость между электрическим сопротивлением термопреобразователя сопротивления и его температурой, то измерив сопротивление, можно определить значение температуры среды, в которую он погружен.
Термопреобразователи позволяют надежно измерять температуру в пределах от -260 до +1100 0С. К металлическим проводникам термопреобразователей сопротивления предъявляется ряд требований, основными из которых являются стабильность градуировочной характеристики, а так же ее воспроизводимость, обеспечивающая взаимозаменяемость изготовляемых термопреобразователей сопротивления (платина, никель, медь и т.д).
В практике технологических измерений температуры с использованием термопреобразователей сопротивления широкое применение нашли мосты (уравновешенные и неуравновешенные), логометры и нормирующие преобразователи.
Уравновешенные мосты подразделяют на неавтоматически и автоматические. В них используется нулевой метод измерения.
2.1.2 Измерение давления
Давление является одним из важнейших [5] параметров технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность процесса производства.
По принципу действия приборы для измерения давления делятся на следующие группы:
- жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим давлением столба жидкости;
- деформационные (пружинные), измеряющие давление по величине деформации различных упругих элементов или по развиваемой ими силе;
- грузопоршневые, в которых измеряемое давление определяется силой действующей на площадь поршня;
- электрические, основанные либо на преобразовании давления в какую - нибудь электрическую величину, либо на изменение электрических свойств материала под действием давления.
Для измерения давления, разряжения и разности давления в промышленных условиях наибольшее распространение получили деформационные манометры. Они охватывают диапазоны измерений от 0 - 160 Па до 0 - 1000 МПа. Выпускается показывающие и самопишущие манометры; есть измерительные преобразователи, которые линией связи соединены с показывающим вторичным прибором, расположенным на щите управления.
2.1.3 Измерения уровня
Наибольшее распространение для измерения уровней жидкости получили гидростатический и поплавковый методы измерения. Несколько меньше распространены буйковые и емкостные методы. Акустический, индуктивный, высокочастотный и другие методы получили ограниченное распространение.
Для измерения уровня жидкости наиболее распространены визуальные, поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, акустические уровнемеры.
В поплавковых уровнемерах [5] перемещение поплавка на поверхности жидкости передаётся на показывающие устройства или преобразователь для преобразования перемещения в выходной сигнал. Они точны и надёжны, но при давлениях более 5 - 6 МПа практически невозможно создать поплавок, который плавал бы на поверхности.
Действия буйковых уровнемеров основано на принципе электрической или пневматической компенсации усилия развиваемого чувствительным элементом (буйком) измерительного блока уровнемера, погружённым в жидкость, уровень который измеряется. Могут работать при высоких давлениях и температурах.
Действия гидростатических уровнемеров основано на измерении давления столба жидкости или её веса в конкретном аппарате, т.е. P=Hpg. Главное преимущество - возможность определять градуировочную характеристику расчётным путём.
Принцип действия электрических уровнемеров основан на зависимости от уровня жидкости электрических параметров преобразователей.
В акустических уровнемерах используется принцип локации уровня жидкости через газовую среду.
В ультразвуковых уровнемерах используется метод, основанный на отражении ультразвуковых колебаний от границы раздела сред со стороны жидкости.
Измерения уровня радиоизотопными методами основано на поглощении y - лучей при прохождении их через слой вещества.
2.1.4 Измерение расхода
В технологических процессах для того, чтобы узнать [5] какое количество вещества проходит в единицу времени через данный технологический трубопровод, -применяются расходомеры или преобразователи расхода.
Самое широкое распространение среди средств измерения расхода получили расходомеры переменного перепада давления, которые используют зависимость перепада давления на сужающем устройстве, установленном в трубопроводе, от расхода. принципиальным преимуществом их по сравнению со всеми остальными расходомерами является возможность определить градуировочную характеристику (номинальную статическую характеристику преобразователя) расчетным путем. Характеристики всех остальных преобразователей расхода определяются экспериментально. Расходомеры переменного перепада давления применяются для измерения средних и больших расходов от 1м3/ч и более в трубопроводах диаметром от 50мм и более. Различают расходомеры со стандартными и специальными сужающими устройствами. Последние применяются на трубопроводах диаметром менее 50 мм и при малых числах Рейнольдса (Re),что позволяет их использовать для вязких жидкостей.
Часто применяются ротамеры, являющиеся наиболее распространенной разновидностью расходомеров постоянного перепада давления. Они могут измерять очень малые расходы различных сред, в том числе агрессивных. Это достаточно надёжные и неприхотливые в эксплуатации средства измерения; Имеет практически линейную шкалу, просты , дешевы и достаточно точны (погрешность не превышает 1 - 1,5%). Однако ротамеры обязательно должны устанавливаться вертикально, а поток должен быть направлен с низу в верх.
Выпускаются электромагнитные расходомеры (широко распространены в химической промышленности), основанной на зависимости ЭДС, возникающей при движении электропроводящей жидкости в магнитном поле, от расхода этой жидкости. Отличительной особенностью является почти полное независимость показаний от наличия в жидкости пузырьков газа и твёрдых частиц. Они применяются для измерения расхода электропроводящих сред в трубопроводах диаметром 2 - 3600 мм. Именно этим методом в данном курсовом проекте измеряется расход технической воды. Главным достоинством последнего является высокая точность, простота установки приборов для измерения, отсутствие трущихся деталей, не создаёт сопротивление потока.
Для трубопроводов больших диаметров выпускаются зондовые электромагнитные преобразователи, измеряющие скорость в одной или нескольких точках сечения, по которым определяется расход.
Тахометрические расходомеры и счётчики количества, которые получили широкое распространение в системах водоснабжения, для измерения расхода мазута и других вязких и агрессивных сред в различных технологических установках, - используют зависимость частоты вращения тела, установленного в трубопроводе от скорости движения среды или её объёма. Это наиболее точный метод измерения. Однако почти все они имеют ограниченный срок службы (исключения составляют шаровые расходомеры с гидродинамическим подвесом, но у них низкая точность измерения).
Бывают ещё вихревые, струйные, тепловые, ультразвуковые и корреляционные расходомеры. Главным преимуществом ультразвуковых расходомеров является полная герметичность измерительных преобразователей, класс точности 1 - 1,5. Тепловые расходомеры применяют в основном для измерения микрорасходов от десятков миллилитров до сотен литров в час.
2.1.5 Управление температурой
Поддержание заданных параметров температуры в отгонной колонне является важнейшей задачей т.к. от этого параметра зависит качество бензиновой фракции. Объектом при регулировании температуры является участок трубопровода расположенный после регулирующей арматуры по ходу движения среды. Для регулирования расхода используем регулирующий пневмоклапан типа 25Ч30НЖ.
2.1.6 Управление давлением
Поддержание заданного давления на участке отбензинивания нефти является так же важной задачей, т.к. от этого параметра зависитбезопасность протекающего процесса и качество ректификации. Объектом при регулировании давления является участок трубопровода расположенный после регулирующей арматуры по ходу движения среды. Для регулирования расхода используем регулирующий пневмоклапан типа 25Ч30НЖ.
2.1.7 Управление уровнем
Поддержание постоянного уровня жидкости в аппаратах является не менее важным параметром регулирования. В качестве регулятора будем использовать управляемую запорную арматуру установленную на участке подводящей трубы в непосредственной близости к аппаратам. В качестве исполнительного механизма предлагается использование электроуправляемого механизма МЭО 25/250.
2.1.8 Управление расходом
Необходимость регулирования расхода возникает [2] при автоматизации практически любого непрерывного процесса. Объектом при регулировании расхода является участок трубопровода между точкой измерения расхода, например местом установки электромагнитного расходомера 1 и регулирующим органом 2 (рисунок 2).
Рисунок 1 - Принципиальная схема объекта при регулировании расхода
1 -- измеритель расхода
2 -- регулирующий клапан
Для регулирования расхода используем регулирующий пневмоклапан типа 25Ч30НЖ.
3. Описание АСР и выбор закона регулирования
Задача выбора закона управления и типа регулятора состоит в следующем: необходимо выбрать такой тип регулятора [2], который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования. Могут быть выбраны релейные, непрерывные или дискретные (цифровые) типы регуляторов.
В качестве непрерывных регуляторов предполагается использовать регуляторы, реализующие И, П, ПИ, ПД и ПИД - законы управления. Теоретически, с усложнением закона регулирования качество работы системы улучшается.
3.1 АСР температуры
z z1
y1 x1
Рисунок 2 - АСР температуры
y1- Т верха колонны
x1- Т верха колонны
z - F орошения на входе
z1- Т орошения на входе
Давление в системе орошения регулируется изменением положения [2] клапана в трубопроводе. Температура измеряется термопреобразователем сопротивления хромель-капель Метран 262-03, выходной сигнал преобразователя 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 , выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан 25Ч30НЖ, который регулирует давление а системе.
В АСР температуры в системе орошения выбираем ПИ-регулятор, реализующий ПИ-закон регулирования, так как необходимо с высокой
точностью поддерживать регулируемый параметр, а у ПИ-регулятора отсутствует статическая ошибка и незначительна динамическая ошибка.
3.2 АСР давления
z z1
y1 x1
Рисунок 3 - АСР давления
y1- F сырья на входе
x1- F сырья на выходе
z - Т сырья на входе
z1- Т орошения на входе
Давление в системе перегонки регулируется изменением положения [2] клапана в трубопроводе. Давление измеряется измерительным преобразователем избыточного давления Метран-55ДИ 515 , выходной сигнал преобразователя 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 , выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан 25Ч30НЖ, который регулирует давление а системе.
В АСР давления в системе перегонки выбираем ПИ-регулятор, реализующий ПИ-закон регулирования, так как необходимо с высокой
точностью поддерживать регулируемый параметр, а у ПИ-регулятора отсутствует статическая ошибка и незначительна динамическая ошибка.
3.3 АСР Уровня
z z1
y1 x1
Рисунок 4 - АСР уровня
y1- F сырья на входе
x1- L кубового остатка в колонне
z - F отбензиненой нефти
z1- F бензиновой фракции.
Уровень кубового остатка в колонне регулируется [1] изменением положения клапанов в трубопроводах. Уровень измеряется датчиком гидростатического давления Метран 100ДГ 1541, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 , выходной сигнал которого используется для управления исполнительным механизмом.
В АСР уровня кубового остатка колонны выбираем 2х позиционный регулятор с гистерезисом, способный с необходимой точностью поддерживать регулируемый параметр, но более дешевый и простой в использовании.
3.4 АСР расхода
z
y1 x1
Рисунок 5 - АСР расхода
y1-F сырья на входе
x1-F отбензиненой нефти на выходе
z- F фракции н.к. 850С
Расход сырья на установку регулируется изменением [2] положения клапана в трубопроводе. Расход измеряется электромагнитным расходомером Метран-370, выходной сигнал которого 0-5 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250, выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан 25Ч30НЖ , который регулирует расход воды через умягчитель.
В АСР расхода воды выбираем ПИ-регулятор, реализующий ПИ-закон регулирования, так как необходимо с высокой точностью поддерживать регулируемый параметр,а у ПИ-регулятора отсутствует статическая ошибка и незначительна динамическая ошибка.
4. Описание схемы автоматического контроля технологических параметров
Функциональная схема автоматического контроля технологических параметров процесса представлена на чертеже графической части проекта.
В разработанной схеме автоматического контроля в качестве первичных измерительных преобразователей температуры используются преобразователи типа Метран-262-03 (поз.1а,2а,3а,4а). Они обеспечивают непрерывное преобразование значения температуры среды в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20мА.
Электрический унифицированный сигнал, пропорциональный измеряемой температуры, подаётся на вход вторичных приборов. Показывающего и регистрирующего типа Диск-250ДД мод.1321 (поз.1б,2б,3б,4б).
Прибор Диск-250 представляет собой стационарный одноточечный прибор контроля технологических величин. В основу работы прибора типа Диск 250 положен принцип электромеханического следящего уравновешивания. Прибор конструктивно выполнен в прямоугольном корпусе, приспособленном для уплотненного щитового монтажа.
Модификация 1321 осуществляет регулирование измеряемого параметра. Выходной сигнал вторичного прибора поступает на электропневматический преобразователь ЭП 1324 (поз.2в), далее пневматический сигнал подается на исполнительный механизм - регулирующий клапан типа 25Ч30НЖ (поз.2г). Таким образом, поддерживается заданные параметры температуры верха колонны К-1.
В качестве первичных измерительных преобразователей давления используются преобразователи типа Метран-55ДИ 516 (поз.5а, 6а). Они обеспечивают непрерывное преобразование значения давления среды в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20мА.
Электрический унифицированный сигнал, пропорциональный измеряемому давлению, подаётся на вход вторичных приборов:
· Показывающего и регистрирующего типа Диск-250 мод.1021 (поз.5б).
· Показывающего, регистрирующего и регулирующего типа Диск-250 мод. 1421 (поз.6б).
Модификация 1421 осуществляет регулирование измеряемого параметра. Выходной сигнал вторичного прибора поступает на электропневматический преобразователь ЭП 1324 (поз.6в), далее пневматический сигнал подается на исполнительный механизм - регулирующий клапан типа 25Ч30НЖ (поз.6г). Таким образом, поддерживается постоянное давление на участке первичной перегонки нефти.
Расход сырья на установку измеряется автоматическим измерителем расхода. Для автоматического измерения значений расходов в технологическом процессе предлагается использования электромагнитных (индукционных) расходомеров
Данные расходомеры обеспечивают непрерывное измерение расхода жидкости, формируя на выходе стандартный унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА.
В разработанной схеме используется расходомер типа Метран-370
(поз.7а).
В качестве вторичного прибора предлагается также использовать прибор типа Диск250 мод. 1021 (поз.7б).
Для автоматического измерения значений расхода сырья на установку также предлагается использования электромагнитного расходомера Метран-370 (поз.8а).
Вторичный регистрирующий прибор со встроенным ПИ - регулятором типа Диск-250 мод. 1421(поз.8б) обеспечивает постоянный расход сырья, воздействуя на исполнительный механизм - регулирующий пневмоклапан типа 25Ч30НЖ (поз.8в) через электропневматический преобразователь типа ЭПП 1324(поз.8г).
Автоматическое поддержание постоянного уровня кубового остатка обеспечивает автоматический регулятор уровня. Измерение уровня осуществляется измерителем уровня - датчиком гидростатического давления Метран 100ДГ 1541 (поз. 9а) с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА. Вторичный регистрирующий прибор Диск-250 мод.1321(поз 9б), со встроенным регулирующим и сигнализирующим устройством имеет шкалу 0-5м.
Вторичный прибор обеспечивает регулирование отвода полуотензиненой нефти, воздействуя на исполнительный механизм - МЭО 25/250 (поз.9г). Управление исполнительным механизмом осуществляется бесконтактным реверсивным пускателем ПБР-2М (поз.9в).
Вывод
нефтепереработка температура давление управление
В ходе выполнения контрольной работы, были получены навыки, которые нам пригодятся в дальнейшем обучении и работе. С целью получения максимально качественного продукта в ходе выполнения контрольной работы были выбраны наиболее оптимальные методы и средства автоматического измерения и регулирования, обеспечивающие сбор, анализ информации и автоматическое регулирование параметров технологического процесса. Была разработана схема, отображающая функциональные связи между управляемым технологическим процессом и средствами автоматики.
Список литературы
1. Макаренко В.Г. Технические измерения и приборы. Методические указания к курсовому проектированию Юж.-Гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002.- 27с 2.
2. Технологически регламент установки первичной перегонки нефти установка АВТ ЗАО «Рико»
3. В.В.Шувалов, Г.А.Огаджанов, В.А.Голубятников Автоматизация произво- дственных процессов в химической промышленности. -М. Химия 1991г . 480с.
4. Е.Г.Дудников, А.В.Казаков Автоматическое управление в химической промышленности.-М. Химия 1987г.368с.
5. Клюев А.С. Монтаж средств измерений и автоматизации: Справ.пособие. -М.:Энергоатомиздат. 1988.-488с.
6. Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-заде А.Ю. Технологические измерения и приборы.-М.: Высш.шк. 1989.-465с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Физико-химические свойства сульфоаммофоса. Выбор и обоснование технологических параметров, подлежащих контролю и регулированию. Разработка схемы автоматизации процесса производства сульфоаммофоса. Расчет настроек регулятора методом Циглера–Никольса.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 19.06.2015Общая характеристика и описание схемы процесса гидроочистки ДТ. Выбор параметров контроля, регулирования, сигнализации, противоаварийной защиты и алгоритмов управления. Регуляторы и средства отображения информации. Контроль и регистрация давления.
курсовая работа [71,2 K], добавлен 01.06.2015Описание производственного процесса, нормализация молока, процесс заквашивания и сквашивания, упаковка и маркировка продукта. Выбор и обоснование параметров контроля, регулирования и сигнализации, технических средств автоматизации; функциональная схема.
курсовая работа [20,0 K], добавлен 11.04.2010Общая характеристика технологического процесса и задачи его автоматизации, выбор и обоснование параметров контроля и регулирования, технических средств автоматизации. Схемы контроля, регулирования и сигнализации расхода, температуры, уровня и давления.
курсовая работа [42,5 K], добавлен 21.06.2010Исследование технологического процесса систем тепловодоснабжения на предприятии и характеристики технологического оборудования. Оценка системы управления и параметров контроля. Выбор автоматизированной системы управления контроля и учета электроэнергии.
дипломная работа [118,5 K], добавлен 18.12.2010Описание технологического процесса производства хлебного кваса. Описание функциональной схемы автоматизации. Выбор и обоснование средств автоматического контроля параметров: измерения уровня, расхода и количества, температуры, концентрации и давления.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 09.09.2014Технология производства тепловой энергии в котельных. Выбор методов и средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика. Физико-химические свойства природных газов. Схема автоматического контроля технологических параметров.
курсовая работа [43,7 K], добавлен 10.04.2011Физико-химические основы процесса газификации. Выбор, обоснование и описание технологической схемы. Принцип работы лабораторной установки. Мероприятия по обеспечению безопасности и здоровых условий труда в лаборатории.
дипломная работа [155,2 K], добавлен 11.06.2003Автоматизация технологического процесса на ДНС. Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня. Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора. Расчёт оптимальных настроек регулятора уровня. Управление задвижками и клапанами.
курсовая работа [473,6 K], добавлен 24.03.2015Основные направления использования окиси этилена, оптимизация условий его получения. Физико-химические основы процесса. Материальный баланс установки получения оксида этилена. Расчет конструктивных размеров аппаратов, выбор материалов для изготовления.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 07.06.2014
