Автоматизация технологической линии "D" сушки ПВХ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра химической технологии

Допускаю к защите________

Руководитель:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине:

"Автоматизация систем управления химико-технологическими процессами"

Автоматизация технологической линии «D» сушки ПВХ

Выполнил студент группы ХТО-05-1________

Нормоконтроль Хапусов В.Г.

Иркутск - 2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

автоматизация сушка

ВВЕДЕНИЕ

1 Технологическая часть

2 Инженерный анализ технологического процесса как объекта автоматизации

3 Техническое обеспечение АСУ ТП

4 Разработка функциональной схемы автоматизации процесса

СПИСОК ИСПОЛБЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Этап машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передача этих функций автоматическим устройствам - это и есть автоматизация производства. Эта степень освобождения человека и будет говорить о коэффициенте автоматизации данного производства. Конечной целью автоматизации является создание полностью автоматизированных производств, где роль человека сводится к составлению режимов и программ технологических процессов, контролю за работой приборов.

Применение полной автоматизации значительно удорожает производство, поэтому применение таких систем не всегда выгодно. Тем не менее, это неизбежно, и развитие автоматизации приведет к её конечной цели. В настоящее время автоматика большинства производств находится на уровне частичной автоматизации, то есть с системой автоматизации отдельных участков - так называемые локальные системы. Участки связаны между собой только технологическим процессом, и каждый регулятор работает автономно, стабилизируя тот или иной параметр. Процесс управления таким участком складывается из элементарных операций:

1. Получение и обработка информации о фактическом состоянии управляемого участка;

2. Анализ полученной информации и принятие необходимого решения о воздействии на процесс;

3. Осуществление принятого решения, то есть, воздействуя на технологический процесс.

Сушка ПВХ - это один из тех производственных процессов, для которых строгое выполнение технологических норм является обязательным, так как от этого зависит в конечном итоге качество производимого товарного продукта - ПВХ.

1 Технологическая часть

Воздух для сушки ПВХ в сушилке Т-4721D подается из атмосферы через камеру фильтрации пакетного фильтра F-4752D вентиляторами V-4754D в первую секцию сушилки, V-4758D во вторую секцию сушилки. В камере фильтрации воздуха установлен калорифер W-4751D, обеспечивающий температуру всасываемого воздуха в пределах 50С в зимний период, и пакетный фильтр F-4752D.

Для подогрева воздуха в калорифере W-4751D используется пар давлением 0,5МПа (5,0 кгс/см2). Температура воздуха (5-35)0С после калорифера контролируется на АРМ. При понижении температуры воздуха до 50С на АРМ включается световая и звуковая сигнализация. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором с помощью клапана TV-475102D, расположенного на трубопроводе подачи пара в калорифер W-4751D.

Для очистки атмосферного воздуха служит пакетный фильтр F-4752D. Перепад давлений на фильтре 0,1-0,3 кПа (10-30 мм вод. ст.) визуально контролируется на АРМ.

Очищенный воздух вентилятором V-4754D подается в первую секцию сушилки Т-4721D. Глушитель шума А-4755D, расположенный на стороне всасывания, уменьшает уровень шума всасывания на вентиляторе.

Воздух сушки для первой секции сушилки разогревается в калорифере W-4756D. Для подогрева воздуха в калорифере используется пар с давлением 0,5 МПа (5,0 кгс/см2). Давление и температура пара в трубопроводе перед калорифером визуально контролируется.

Расход воздуха от 41400 м3/ч до 48150 м3/ч, подаваемого в первую секцию сушилки Т-4721D, контролируется на АРМ. Регулирование расхода воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором с помощью направляющего аппарата FV-475402D, расположенного на воздуховоде к вентилятору V-4754D.

Количество воздуха к каждой отдельной зоне 1-ой секции сушилки Т-4721D изменяется путем регулировки положения ручных дроссельных заслонок на воздушном коллекторе, регулятор открывает или закрывает направляющий аппарат FV-475402D до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение.

Положение направляющего аппарата FV-475402D контролируется на АРМ. При открытом положении направляющего аппарата существует блокировка запрета пуска вентилятора V-4754D.

Температура (60-90)0С воздуха, подаваемого в первую секцию сушилки Т-4721D, визуально контролируется на АРМ. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ с помощью клапана ТV-475702D, расположенного на трубопроводе подачи пара к калориферу W-4756D.

Очищенный воздух вентилятором V-4758D подается во вторую секцию сушилки Т-4721D.

Воздух сушки для второй секции сушилки разогревается в калорифере W-4760D . Для подогрева воздуха в калорифере используется пар с давлением 0,5 МПа (5,0 кгс/см2). Давление и температура пара в трубопроводе перед калорифером визуально контролируется. Расход воздуха (6000 -7000) м3/ч, подаваемого во вторую секцию сушилки Т-4721D, контролируется на АРМ. Регулирование расхода воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором с помощью направляющего аппарата FV-475802D, расположенного на воздуховоде к вентилятору V-4758D.

Количество воздуха в зону 2-ой секции сушилки Т-4721D изменяется путем регулировки положения ручной дроссельной заслонки на воздушном коллекторе, регулятор открывает или закрывает направляющий аппарат FV-475802D до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение.

Положение направляющего аппарата FV-475802D контролируется на АРМ. При открытом положении направляющего аппарата существует блокировка запрета пуска вентилятора V-4758D.

Температура (40 - 75)0С воздуха, подаваемого во вторую секцию сушилки Т-4721D, визуально контролируется на АРМ. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором с помощью клапана ТV-476002D, расположенного на трубопроводе подачи пара к калориферу W-4760D.

Сушилка Т-4721D представляет собой двухсекционную сушилку псевдоожиженного слоя с интегрированными теплообменниками и состоит из следующих частей: воздушного коллектора, обтекаемого пола, центральной части с теплообменниками, вытяжного кожуха с фланцами для продукта и отработанного воздуха.

Воздушный коллектор посредством перегородок подразделен на многочисленные зоны обдува. Это позволяет управлять массовым расходом воздушного потока к каждой зоне, что достигается приведением в действие ручных дроссельных заслонок в воздуховодах.

Воздушный коллектор и центральная часть сварены друг с другом. Обтекаемый пол отделяет воздушный коллектор от центральной части. Функция обтекаемого пола состоит в равномерном распределении воздуха псевдоожижения и предотвращении проникновения продукта в воздушный коллектор.

Теплообменники сушилки состоят из горизонтальных трубчатых змеевиков, которые расположены друг над другом и объединены в пакет. В конце каждой секции сушилки находится перегородка перепускного устройства (регулируется по высоте), а также выгружной шибер, который открывается или закрывается с помощью рукоятки. С его помощью можно выгрузить продукт из сушилки, соответственно посредством регулярного открывания и закрывания шибера можно удалять крупную фракцию.

Подачей воздуха в нижнюю часть сушилки Т-4721D создается псевдоожиженный слой. ПВХ проходит обе зоны сушки, причем его перемещение от входа до выхода происходит без механических вспомогательных средств: только за счет псевдоожижения. Необходимая теплота для обеспечения технологического процесса частично обеспечивается воздухом сушки, который напрямую контактирует с продуктом. Однако наибольшая часть тепла поступает через непосредственный контакт от встроенных в слой продукта теплообменников, обогреваемых горячей водой. Внутри зон теплообменников продукт пролетает с высокой турбулентностью вокруг горизонтально расположенных труб. В ходе этого процесса частицы продукта касаются стенок трубы с высокой частотой. Частое повторение этого процесса создает такой коэффициент теплоотдачи, который существенно выше показателя, чем при обычном обдуве воздухом.

2 Инженерный анализ технологического процесса как объекта автоматизации

Задачи анализа связаны с изучением свойств и эффективности функционирования производственного процесса в зависимости от структуры технологических связей, значений конструкционных и технологических параметров. Цель анализа - из всей совокупности входных воздействий, влияющих на ход процесса и выходных переменных, характеризующих протекание процесса, выбирать те величины, которые будут изменяться при решении задачи управления.

Баланс данного процесса можно записать в аналитическом виде:

где Хвх - входные составляющие баланса;

Увых -выходные составляющие баланса;

Ko dL/dt - член, характеризующий накопление вещества или энергии.

На установке сушки ПВХ весь производственный процесс контролируется и управляется при помощи приборов КИПиА. В процессе сушки очень важным параметром является - давление, поэтому для его контроля установлены более эффективные приборы КИПиА, а именно: преобразователь избыточного давления Метран 100 ДИ, взаимодействующий напрямую с прибором, показывающим и регистрирующим «Альфалог 100». Основным условием качественного ведения процесса, является поддержание температуры в зоне сушки. Регулирование температуры производится при помощи термоэлектрического преобразователя хромель-алюмелевого ТХА Метран-201.

Таблица 1.- Тепловой баланс сушилки

1. Тепловой баланс первой секции сушилки

,

где Qсуш.аг. - тепло с сушильным агентом;

QПВХ - тепло с сухой частью высушиваемого материала;

Qвл. - тепло с влагой;

Qк - тепло, сообщ. воздуху в калорифере;

Qсуш.аг. - тепло с сушильным агентом;

Qвысуш.мат. - тепло с высушенным материалом;

Qиспар.вл.. - тепло с исп. влагой;

Qпот - потери тепла в окр. среду;

- коэффициент пропорциональности;

Т - температура высушенного материала на выходе из первой секции.

2. Тепловой баланс второй секции сушилки

,

где Qп.м1 - тепло с потоком материала с первой секции сушилки;

Qс.а. - тепло с сушильным агентом;

Qвл. - тепло с влагой;

Qк - тепло, сообщ. воздуху в калорифере;

Qс.а. - тепло с сушильным агентом;

Qв.м. - тепло с высушенным материалом;

Qи.в. - тепло с исп. влагой;

Qпот - потери тепла в окр. среду;

- коэффициент пропорциональности;

Т - температура высушенного материала на выходе из второй секции.

Определим основные возмущения на баланс.

- входным воздействием (ХВХ) (управляющим) является температура пара tп;

- возмущающими воздействиями (ХК) (контролируемыми и неконтролируемыми) являются температура окружающей среды tср.

- выходным воздействием (Хвых) является температура высушенного материала tв.м.

Разработка структурных схем САР на первом уровне иерархии АСУ ТП осуществляется на основе анализа технологического процесса как объекта автоматизации и полученной в результате этого анализа матрицы управляющих воздействий. Проектные решения по структуре САР являются основанием для разработки функциональной схемы автоматизации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1-Структурная схема управления температурой пара в калорифере для нагрева воздуха 1 секции сушилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2-Структурная схема управления температурой пара в калорифере для нагрева воздуха 2 секции сушилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основной задачей управления работой сушилки является обеспечение максимально возможной производительности сушилки по чистому ПВХ при сохранении высокого качества процесса сушки. Назначение любой системы управления состоит в обеспечении цели управления в любых условиях при безопасной работе объекта.

3 Техническое обеспечение АСУ ТП

Спецификация на средства контроля, регулирования и управления сушилки типа FTW 4000/3600.

Таблица 2 - Спецификация на средства контроля, управления и регулирования работой сушилки

Таблица 3- Техническая характеристика КИПиА

4 Разработка функциональной схемы автоматизации процесса

Воздух для сушки ПВХ в сушилке Т-4721D подается из атмосферы через камеру фильтрации пакетного фильтра F-4752D вентиляторами (1)V-4754D в первую секцию сушилки, V-4758D (2) во вторую секцию сушилки. В камере фильтрации воздуха установлен калорифер W-4751D (3), обеспечивающий температуру всасываемого воздуха в пределах 50С в зимний период, и пакетный фильтр F-4752D (4).

Для подогрева воздуха в калорифере W-4751D используется пар давлением 0,5МПа (5,0 кгс/см2). Температура воздуха (5-35)0С после калорифера контролируется в позиции TRCA-475101D на АРМ. При понижении температуры воздуха до 50С на АРМ включается световая и звуковая сигнализация. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором TRCA-475101D с помощью клапана TV-475102D, расположенного на трубопроводе подачи пара в калорифер W-4751D.

Для очистки атмосферного воздуха служит пакетный фильтр F-4752D. Перепад давлений на фильтре 0,1-0,3 кПа (10-30 мм вод. ст.) визуально контролируется по местному прибору PDI-475201D и в позиции сигнализатора максимального значения PDА-475201D на АРМ.

Очищенный воздух вентилятором V-4754D подается в первую секцию сушилки Т-4721D. Глушитель шума А-4755D, расположенный на стороне всасывания, уменьшает уровень шума всасывания на вентиляторе.

Воздух сушки для первой секции сушилки разогревается в калорифере W-4756D. Для подогрева воздуха в калорифере используется пар с давлением 0,5 МПа (5,0 кгс/см2). Давление и температура пара в трубопроводе перед калорифером визуально контролируется по местному манометру РI-475706D и термометру TI-475707D (4а) .

Расход воздуха от 41400 м3/ч до 48150 м3/ч, подаваемого в первую секцию сушилки Т-4721D, контролируется в позиции FRCSA-475401D на АРМ. Регулирование расхода воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором FRCSA-475401D (1б) с помощью направляющего аппарата FV-475402D, расположенного на воздуховоде к вентилятору V-4754D.

Количество воздуха к каждой отдельной зоне 1-ой секции сушилки Т-4721D изменяется путем регулировки положения ручных дроссельных заслонок на воздушном коллекторе, регулятор FIRCSA-475401D открывает или закрывает направляющий аппарат FV-475402D до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение.

Положение направляющего аппарата FV-475402D контролируется на АРМ. При открытом положении направляющего аппарата существует блокировка запрета пуска вентилятора V-4754D.

Температура (60-90)0С воздуха, подаваемого в первую секцию сушилки Т-4721D, визуально контролируется по местному термометру TI-472101D (1а) и в позиции TRCSA-475701D(3б) на АРМ. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором ТRCSA-475701D (3б) с помощью клапана ТV-475702D, расположенного на трубопроводе подачи пара к калориферу W-4756D.

Очищенный воздух вентилятором V-4758D (2) подается во вторую секцию сушилки Т-4721D.

Воздух сушки для второй секции сушилки разогревается в калорифере W-4760D (3). Для подогрева воздуха в калорифере используется пар с давлением 0,5 МПа (5,0 кгс/см2). Давление и температура пара в трубопроводе перед калорифером визуально контролируется по местному манометру РI-476005D и термометру TI-476006D (4а) . Расход воздуха (6000 -7000) м3/ч, подаваемого во вторую секцию сушилки Т-4721D, контролируется в позиции FRCSA-475801D на АРМ. Регулирование расхода воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором FRCSA-475801D (2б) с помощью направляющего аппарата FV-475802D, расположенного на воздуховоде к вентилятору V-4758D.

Количество воздуха в зону 2-ой секции сушилки Т-4721D изменяется путем регулировки положения ручной дроссельной заслонки на воздушном коллекторе, регулятор FRCSA-475801D открывает или закрывает направляющий аппарат FV-475802D до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение.

Положение направляющего аппарата FV-475802D контролируется на АРМ. При открытом положении направляющего аппарата существует блокировка запрета пуска вентилятора V-4758D.

Температура (40 - 75)0С воздуха, подаваемого во вторую секцию сушилки Т-4721D, визуально контролируется по местному термометру TI-472102D (2а) и в позиции TRCSA-476001D(3б) на АРМ. Регулирование температуры воздуха в определенных пределах осуществляется на АРМ регулятором ТRCSA-476001D (3б) с помощью клапана ТV-476002D, расположенного на трубопроводе подачи пара к калориферу W-4760D.

Воздух Очищенный воздух после первой секции

Рис.4- 1- Вентилятор всаса воздуха в первую секцию сушилки V-4754D;

2- вентилятор всаса воздуха во вторую секцию сушилки V-4758D;

3- калориферы W-4751D на первом всасе, на втором всасеW-4760D;

4- пакетный фильтр F-4752D;

1а и 2а- контроль температуры воздуха по термометрам TI-472101D и TI-472102D при подаче в секции сушилки;

1б и 2б- регулирование расхода воздуха регуляторами FRCSA-475401D перед первым вентилятором и FRCSA-475801D перед вторым;

3б- регулирование температуры пара регуляторами ТRCSA-475701D и ТRCSA-476001D.

4 а- контроль температуры перед калориферами термометрами TI-475707D и TI-476006D;

5а, 6а, 7а- контроль температуры материала на входе сушилки в позиции TI-1419А-С, после первой (TI-1444А-С) и второй секций (TI-1473-C) соответственно.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций/Г.П.Плетнев ,Г.И.Лапшенков. Уч. для вузов . - M.: Из-во МЭИ, 1995.- 351 с., ил .

2. Методические указания к разделу дипломного проекта по автоматизации производственных процессов. Составили П.П.Бубеев, В.Г.Вихорев, В. Г. Хапусов. - Иркутск, 2005.- 20 с.

3. Постоянный технологический регламент 3-2003 цеха по получению поливинилхлорида № 40 (отделение сушки поливинилхлорида).- Саянск, 2005. - 318 с.

Размещено на Allbest.ru