Автоматизація процесу знесолення води для підприємства ВАТ "Титан"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизація процесу знесолення води для підприємства ВАТ "Титан"



ЗМІСТ

Вступ

1. Технологічна частина

1.1 Фізико-хімічні основи процесу

1.2 Опис технологічної схеми та апаратурне оформлення процесу

2. Автоматизація процесу

2.1 Аналіз процесу, як об'єкту автоматизації

2.2 Характеристика системи Plant Scap

2.3 Розробка функціональної схеми автоматизації

2.3.1 Характеристика параметрів, які підлягають контролю,регулюванню

2.3.2 Вибір засобів автоматизації та їх характеристика

2.3.3 Опис функціональної схеми автоматизації

Висновки

Перелік літературних посилань

Додатки



РЕФЕРАТ

Записка пояснення: 26 сторінок ,1 мал.,4 таблиці,7 джерел,1додаток,

Об'єкт дослідження - автоматизація процесу отримання знесоленої води методом іонного обміну.

Мета роботи - розробити функціональну схему автоматизації процесу з урахуванням специфіки параметрів технологічного режиму і раціональним вибором відповідних засобів автоматизації.

У технологiчнiй частині коротко розглянуті фiзико-хімічні основи процесів вапнування, коагуляції, іонного обміну з метою освітлення, зм'якшування і знесолювання води, представлена технологічна схема з характеристиками сировини, реагентів, основного технологічного устаткування.

У спеціальній частині приведений аналіз процесу як об'єкту автоматизації, характеристика системи PLANT SCAP; обгрунтований вибір рівня автоматизації, структури системи, комплексу технічних засобів; розглянуті вибрані параметри управління, прилади і засоби автоматизації з характеристикою принципів роботи і пристрої; описана функціональна схема автоматизації процесу.

АВТОМАТИЗАЦІЯ, АЛГОРИТМ, БЛОК, ДАТЧИК,ІНТЕРФЕЙС, КОНТРОЛЕР, ПАРАМЕТР, ПЕРЕТВОРЮВАЧ, ПУСКАЧ, РЕГУЛЯТОР, СЕРВЕР,СИГНАЛ, СИСТЕМА, УПРАВЛІННЯ, ЩИТ, ЕЛЕКТРОД.

вода знесолений іонний вапнування



ВСТУП

Природна вода, що розділяється умовно на атмосферну (дощ, туман, сніг), поверхневу (річки, озера, ставки), підземну (артезіанські свердловини, шахтні колодязі) і солону (морить, океани) завжди містить різні домішки. Характер і кількість домішок, що містяться у воді, визначають якість води, тобто характеризують можливість використання її для різних цілей в промисловості і в побуті. Домішки поступають у воду, що знаходиться в природному круговороті, з навколишнього її середовища.

Вода поверхневих природних джерел, як правило, не може бути застосована для технічних цілей без спеціальної обробки. При цьому метод обробки води визначається, виходячи з складу сирої води і вимог до її якості. В основному на практиці застосовуються наступні методи обробки води: фільтрація, знезалізнення, деманганацiя, нейтралізація, видалення хлора, зниження жорсткості, знесолювання, кондиціонування, дегазація, а також очищення стічних вод. Під знесолюванням води розуміють процес зниження змісту розчинених в ній солей до необхідної величини. Розрізняють часткове і повне знесолювання. До найбільш поширених методів знесолювання води відносяться;

- іонний обмін - заснований на здатності іонітів обмінювати іони Н+ і ОН-, відповідно на катіони кальцію, магнію, натрію і аніони сульфатів і хлоридів розчинених у воді солей, реалізується шляхом пропуску води через катiонiтовi і анiонiтовi фільтри;

- зворотний осмос - продавлювання через напівпроникну мембрану води з тиском вище осмотичного (баромембраний процес);

- електродіаліз - мембранний процес, заснований на явищі перенесення іонів електроліту через селективні іонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму;

- дистиляція - випаровування води.

Вибір методу знесолювання визначається продуктивністю установки, якість початкової води, вимогами до якості очищеної води.

Залежно від мінералізації природні води можна розділити на наступні категорії:

Категорія вод Мінералізація, г/дм Ультрапрiснi <0,2

Прісні 0,2-0,5

Води з щодо підвищеною мінералізацією 0,5-1,0

Солоноватi 1,0-3,0

Солоні 3-10

Води підвищеної солоності 10-35

Расоли >35

Знесолювання води, згідно Сніп 2.04.02-84 Водопостачання, слід проводити при загальному солевмісті води 1,5-2,0 г/дм3.

Складність і висока швидкість протікання хімічних процесів при знесолюванні, чутливість їх до порушення режиму обумовлюють необхідність автоматизації.

Автоматизація технологічного процесу знесолювання викликана необхідністю забезпечення автоматичного управління, контролю, регулювання, сигналізації, для попередження відхилень технологічних параметрів від їх номінальних характеристик, з метою створення умов для безаварійної роботи устаткування і безпеки обслуговуючого персоналу.



1. ТЕХНОЛОГIЧНА ЧАСТИНА

1.1 Фiзiко-хімічні основи процесу

З метою зниження лужності і декарбонізації початкової води застосовують вапнування, процес супроводжується еквівалентним зниженням загальної жорсткості. В результаті подачі вапняка у воді підвищується концентрація іонів кальцію Са2+ і гідроксильних іонів ОН-. Іони ОН- реагують з бiкарбонат-iонами Нсо3-, утворюючи карбонат-iони Со32-. Твір концентрації іонів Са2+ і Со32- перевищує твір розчинності карбонату кальцію Сасо3, що обумовлює виділення його в осад. При збільшенні дози винищити, унаслідок підвищення концентрації іонів ОН-, досягається твір розчинності і для гідроксиду магнію Mg(OH)₂, який також випадає в осад, що призводить до зниження і магнієвої жорсткості води. Коагуляцію і флокуляцiю проводять введенням в реакційну зону речовин-полімерів органічного походження, прискорюючих злипання агрегативно нестійких частинок, тим самим інтенсифікуючи процес утворення пластівців і збільшуючи їх розміри. В процесі Н+-катіонування на поверхні зерен сильнокислотного катіоніту відбувається іонний обмін катіонів (зокрема солей жорсткості), що містяться в оброблюваній воді, на катіон водню, який утворює з кислотними залишками солей мінеральні кислоти (сірчану, соляну, азотну, кремнієву)

2НR + Саsо4 ® Саr2 + Н2sо4

2НR + Са (Нсо3)₂ ® Саr2 + Н2со3

2НR + Мgсi2 ® MgR2 + НСI



де R - тверда, нерозчинна частина катіоніту.

У процесі ОН--анiонiонування аніони сильних кислот, що утворилися при Н+-катіонуваннi, затримуються анiонiтом, відбувається нейтралізація катіонованої води.

Як анiонiт в процесі часткового знесолювання застосовується слабоосновний анiонiт, здатний сорбувати іони сильних кислот (сірчану, соляну, азотну,кремнієву):

2RОН + Н2sо4 > R2SО4 + 2Н2О

RОН + НCI > RСI + Н2о

RОН + Нnо3 > RNО3 + Н2о

де R - тверда, нерозчинна частина анiонiта.

Якісні показники початкової води:

Солевміст 0,6 г/дм3

Жорсткість загальна 5,0 мг-eкв/ дм3

Лужність загальна 3,5 ммолей/ дм3

Зміст заліза 0,3 мг/дм3

рН 8,5

Якісні показники знесоленої води:

Солевміст 0,05-0,1 г/дм3

Жорсткість загальна 0,01 мг-екв/ дм3

Лужність загальна відсутня

Зміст заліза 0,05 мг/дм3

рН 6,8-7,2

1.2 Опис технологічної схеми

Попередня обробка технічної води проводиться методом вапнування і флокуляції з подальшим фільтруванням на механічних фільтрах.

У основі виробництва частково знесоленої води покладений метод іонного обміну на Н⁺-катіонітових і ОН^--аніонітових фільтрах води, що пройшла попередню обробку на освітлювачах і механічних фільтрах.

Початкова технічна вода із загальнозаводського колектора поступає на всас насосів технічної води (1) з витратою 650м³/год. Насосом вода, швидкість перекачування якої залежить від обертів електродвигуна насоса (складає ? 935об/хв.), подається з витратою 0-1000м³/ч, тиском у трубопроводі 0-0,6МПа та температурою, що складає 5-30⁰С, на пароструминні підігрівача (2), де відбувається її нагрів до 20-30⁰С за допомогою подачі пари на підігрівач. Пара подається на підігрівачі з витратою 0-25 т/год, температура пари складає 180⁰С, з тиском на вході 0-0,8МПа.

Нагріта вода до 20-30⁰С прямує на реагентну обробку з витратою 0-300м³/год освітлювачі конструкції СКБ ВТІ-350 (3) (Q=350м³/год, Ш=9700мм, Н=1086мм). У освітлювачах вода зм'якшується і декарбонізується під дією вапняного молока, знижується вміст органічних і залізовмісних речовин у воді шляхом їх коагуляції і флокуляції.

Після освітлювачів вода самотьоком прямує у баки вапнованої води (4) об'мом 700м³, Ш=10430мм, Н=8970мм. З баків вапнована вода насосами (5) з частотою обертів електродвигуна ? 1480 об/хв. (Q=700м³/год, Н=52м) подається на трикамерні механічні фільтри (6) з витратою 0-300м³/ч. Фільтр механічний типу ФОВ-3К-3,4-0,6 (Q=270м³/год, Ш=3400мм, S=27,3м²) із завантаженням антрациту з Н шару=900мм, що фільтрує, призначений для видалення з води зважених домішок різного ступеня дисперсності шляхом напірної фільтрації.

Освітлена вода після механічних фільтрів поступає в колектор і прямує на установку часткового знесолювання. Знесолювання води шляхом іонного обміну полягає в послідовному фільтруванні через Н⁺-катіонітові, потім ОН^-аніонітові фільтри.

Вода, очищена на механічних фільтрах подається з витратою 0-200м³/год на Н⁺-катіонітові фільтри (7) типу ФІП 3,4-0,6 (Q=170м³/год, S=9,07м²), відрегенерировані 1-3% розчином H₂SO₄, завантажені сильнокислотним катіонітом з Н шару=2000мм. У Н⁺-катіонітових фільтрах (7) катіони, що містяться в початковій воді обмінюються на водень і затримуються матеріалом, що фільтрує, а у фільтраті утворюється еквівалентна кількість кислоти.

З Н⁺-котіонових фільтрів вода поступає на ОН--аніонов фільтри типу ФІП 3,4-0,6 (Q=170м³/год, Ш=3400мм, S=9,07м²) з витратою 0-320м³/год, відрегенерировані 2-4% розчином NaOH, завантажені слабо основним аніонітом Н шару=2000мм, де аніони кислот, що утворилися при Н⁺-катіонуванні, затримуються аніонітом, в результаті виходить знесолена вода з рН=6,8-7,2.

По збірному колектору знесолена вода поступає в накопичувальні баки (9) об'ємом 1000м³, Ш=10430мм, Н=11920мм, звідки насосами типу 12 ПДВ-60 (10 1-2) (Q=1200м³/год, Н=48м) подається споживачам.

Таблиця 1.1.- Специфікація основного технологічного устаткування

Позиція на схемі	Найменування устаткування	Тип	Кількість одиниць устаткування	Технічні характеристики
1	Насос початкової технічної води	12 ПДВ-60	3	Q = 650м3/ч Н = 25 м вод.ст. Р = 75кВт n = 935об/мин
2	Підігрівач пароструминний	ПВС-г-800	2
3	Освітлювач	СЬКБ ВТІ-350	4	Q = 350м3/ч Ш = 9700мм Н = 1086мм
4	Бак вапнованої води		2	V = 700м3 Ш = 10430мм Н = 8970мм
5	Насос вапнованої води	12 ПДВ-60	3	Q = 700м3/ч Н = 52 м вод.ст. Р = 320кВт n = 1480об/мин
6	Фільтр механічний трикамерний	ФОВ-3К-3,4-0,6	6	Q = 270м3/ч Ш = 3400мм Sфильтр=27,3мІ Нслоя = 900мм
7	Фільтр катионитовый вертикальний прямоточний	ФІП 3,4-0,6	6	Q = 170м3/ч Sфильтр=9,07мІ Нслоя = 2000мм
8	Фільтр анионитовый вертикальний прямоточний	ФІП 3,4-0,6	6	Q = 170м3/ч Ш = 3400мм Sфильтр=9,07мІ Нслоя = 2000мм
9	Бак знесоленої води		2	V = 1000м3 Ш = 10430мм Н = 11920мм
10	Насос знесоленої води	12 ПДВ-60	2	Q = 1200м3/ч Н = 48 м вод.ст. Р = 160кВт

Таблиця 1.2.-Норми технологічного режиму

Найменування параметра	Одиниці вимірювання	Значення параметра
Витрата початкової води	м3/ч	0-1000
Тиск початкової води	кг/см2 (Мпа)	0-6 (0-0.6)
Температура початкової води	оС	5-30
Витрата пари на підігрівачі	т/ч	0-25
Температура пари	оС	180
Тиск пари на підігрівачі	кг/см2 (Мпа)	0-8 (0-0.8)
Температура початкової води після підігрівачів	оС	20-30
Витрата води на освітлювачі	м3/ч	0-300
Рівень вапнованої води в баках	%	0-100
Витрата води на механічних фільтрах	м3/ч	0-300
Витрата води на катiонiтових фільтрах	м3/ч	0-200
Витрата води на анiонiтових фільтрах	м3/ч	0-320
Рівень в баку знесоленоi води	%	0-100
рН знесоленої води		6,8-7,2



2. АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ

2.1 Аналіз процессу, як обєкту автоматизації

Необхідність автоматизації обумовлюється складністю та високою швидкістю протікання хімічних процесів при знесоленні, чутливістю їх до порушення режиму.

Метою автоматизації даного процесу є забезпечення підтримки параметрів на рівні вимог технологічного режиму, попередження і усунення впливу зовнішніх і внутрішніх збурюючих дій.

З точки зору блочного принципу ієрархії хіміко-технологічних процесів (ХТП) дане виробництво належить до другого ступеню ієрархії ХТП, що містить агрегати, комплекси та автоматизовану систему управління (АСУ).

Вхідними параметрами матеріальних та енергетичних потоків на вході в ТОУ є: витрата, температура, тиск вихідної води, витрата пари. Внутрішніми режимними параметрами є температура, витрата води і рівні в накопичувальних ємкостях. Вихідні параметри - рівень в ємкості готового продукту і рН знесоленої води.

Метою управління даним ХТП є підтримка заданої температури після підігрівача, необхідних оптимальних рівнів в ємкостях шляхом регулювання витрати води на всіх стадіях водопідготовки, для забезпечення раціонального використання сировини і енергоресурсів.

Виходячи з узагальненого аналізу процесу, пропонується проект виробництва знесоленоi води на базі нового покоління АСУ ТП - системи комбінованого управління Plant Scape. Plant Scape побудована за модульним принципом, маштабуєма, гнучка, ефективна, з точки зору капіталовкладення.

Являється платформою на базі Windows NT для вирішення задач комбінованого управління, таких як: аналогове управління, швидка логіка, управління послідовними та періодичними процесами, управління обладнанням та вирішення питань, пов'язаних з охороною навколишнього середовища, а також задачі безпеки технологічних процесів. Вона включає у себе повний набір призначених для користувача інтерфейсів та засобів обробки сигналів, а також широкі можливості для створення архіву трендів, підготовки та видачі звітів. Систему відрізняє від інших висока ступінь інтеграції, що гарантує її швидке впровадження, простоту експлуатації та цілісність даних.

Plant Scape Vista - сімейство технічних рішень для управління процесами, призначених для виконання усіх потреб автоматизації. Plant Scape Vista представляє собою недорогу відкриту систему управління періодичними, безперервними процесами та SCADA. Отримавши визнання система Plant Scape визначає новий стандарт для розширених гібридних систем управління, забезпечуючи найвищий рівень продуктивності, гнучкість та простоту використання. Plant Scape чудово підходить для використання у різних галузях, починаючи від невеликих систем збору даних та поточного контролю і закінчуючи управлінням складнимии процесами у вибухонебезпечних середовищах.

2.2 Характеристика системи Plant Scape

Ядром Plant Scape Vista є потужна відкрита система клієнт/сервер на базі Microsoft Windows 2000, ХР. Її архітектура містить високопродуктивний контролер, розвинуті інженерні засоби та відкриту мережу управління. Plant Scape використовує найновіші технології, включаючи:

1) могутній сервер на базі Microsoft Windows 2000, ХР з динамічним кешируванням даних, аварійною сигналізацією, людино-машиним інтерфейсом, архівуванням історії та рапортами;

2) технологію НМІ Web Technology, що дає безпечні розвинуті засоби людино - машиного інтерфейсу на основі формату html відкритого промислового стандарту та доступ до Web Browser, архівуванням історії та рапортами;

3) компактний гібридний контролер Hybrid Controller, забезпечуючий реальне інтегроване управління;

об'єктно-орієнтовані засоби для швидкої та простої побудови стратегії управління багаторазового використання;

5)документацію та супровід у реальному часі на основі безпечного Internet Browers.

Функціональні можливості розподіленої системи управління досягаються у Plant Scape завдяки повній інтеграції її серверу та гібридних контролерів, що входять до їх складу. Операторські станції підключені до серверу через Еthernet з використанням стандартних протоколів обміну ТСР/ІР. Подібна архітектура забезпечує високоефективний обмін даними навіть при низькій пропускній здібності мережі, тобто коли операторські станції приєднані через модеми чи радіолінії.

Гібридний контролер НС900 - модульний контролер, спроектований для вирішення задач аналогового та дискретного управління невеликими технологічними установками. Контролер містить до 100 аналогових контурів регулювання, чотирьох програматорів завдання, планувальник завдання та широкий набір алгоритмів аналогового та цифрового управління та являє собою ідеальне рішення для управління барботерами, реакторами, сушарками та іншими пристроями з аналогічними вимогами до управління. Надаючи до 1920 входів/виходів, НС900 забезпечує необхідне поєднання апаратних засобів вводів/виводів для відповідних технологічних апаратів.

Основними перевагами контролера НС900 є:

компактні розміри (висота 137 мм.);

можливе розширення до 1920 входів/виходів;

до 960 універсальних аналогових входів на кожний контролер;

можливі три конфігурації шасі - 4,8,12 модулей;

можливість заміни модулів під напругою;

можливість з'єднання до 8 незалежних контролерів на правах з'єднань рівноправних вузлів (РЕЕR-tо-РЕЕR) з використанням комутаторів;

можливість обміну між равноправними контролерами;

резервована центральна процесорна частина;

резервовані блоки живлення.

3 метою забезпечення більшої гнучкості при установці НС900 використовує окремі апаратні засоби для функцій управління та інтерфейса оператора. У шасі контролера може бути встановлено до 12 різних модулів входів/виходів для забезпечення відповідності вимогам конкретного додатку. В операторській панелі використовується кольоровий графічний рідкокристалічний дисплей для відображення на екрані контурів управління, програм зміни завдання та стану інших аналогових і дискретних параметрів. Для конфігурування системи використовується окрема програма конфігурування "Hybrid Control Designer",яка працює на ПК під управлінням операційної системи WindowsТМ 95, 98, NT, 2000 чи ХР. Ця програма для створення стратегій управління для користувача використовує функціональні блоки з'єднані за допомогою ліній та підтримує технологію Drag-and-Drop. Готова конфігурація може завантажуватися через спеціальний порт зв'язку в контролері, по мережі Ethernet, Modbus, через модем чи флопі-диск, який вбудований в операторську панель.

Функції НС900:

1) до 100ПIД- чи дискретних (ОN/ОFF) контурів управління;

2) автоматична настройка кожного контуру управління;

3) до 960 універсальних аналогових входів

4) збереження профілей змінення задач та рецептів;

5) планувальник завдання, збереження до 10 програм змін;

6) графічне конфігурування стратегії управління, яке містить до 5000функціональних блоків;

7) великий набір алгоритмів для комбінування функцій аналогового та логічного управління;

8) розширений моніторинг подій та аварійної сигналізації;

9) інтерфейс оператора з вибором графічних мнемосхем;

додатковий дисковід 3 ¹/₂ дюйма для архівування даних, завантаження програм та рецептів;

додатковий зв'язок RS232, Ethernet, протокол ТСР/ІР;

універсальна напруга живлення (від 100 до 250 В), чи +24 В;

вимоги експлуатації в промисловості (від 0 до 55 °С, відносна вологість від 0 до 90 %);

14) відповідає вимогам UL, СЕ, СSА - сумістен з Y2К.

2.3 Розробка функціональної схеми автоматизації

2.3.1 Характеристика параметрів якi підлягають контролю, регулюванню

Проектна система автоматизації процесу знесолення забезпечує наступні функції.

Контролю підлягають параметри, що характеризують роботу установки в штатному режимі і при виникненні збурюючих дій:

– тиск початкової води;

– рН знесоленої води;

– температура початкової води, води на освітлювачі;

– рівень в баку вапнованої води, в баку знесоленої води;

– витрата початкової води, пари на підігрівач, води на освітлювачі, води на механічні фільтри, води на катіонітові фільтри, води на аніонітові фільтри.

Регулювання наступних параметрів процесу необхідне для стабілізації роботи устаткування, усунення внутрішніх і зовнішніх дій, попередження аварійних ситуацій:

– температура води на освітлювачі;

– витрата води на освітлювачі, пари на підігрівач, води на механічні фільтри;

– рівень в баку вапнованої води, в баку знесоленої води.

Сигналізації підлягають всі параметри, зміни яких можуть привести до порушень технологічного процесу, зниження техніко-економічних показників або аварії:

- тиск початкової води;

- рівень рН знесоленої води;

- температура початкової води; води на освітлювачі;

- рівень в баку вапнованої води, в баку знесоленої води; витрата початкової води, пари на підігрівач, води на освітлювачі, на механічні фільтри, води на катіонітові фільтри, води на аніонітові фільтри.

Таблиця 2.1 - Перелік вибраних параметрів управління

Найменуван ня вимірюваного параметра, характеристика середовища	Місце вимірювання	Мета вимірюван ня	Одиниці вимі рюван ня	Межі вимі рюва ння пери метра	Регламентні значення	Тип, клас точності засоби вимірювання	Поз.на техно логіч ній схемі
Витрата початкової води	Вхід в підігрівач	Контроль, реєстрація	м3/год	0-1000	700	Rosemount330 SFCC	2a
Температура початкової води	Вхід в підігрівач	Контроль, реєстрація	єС	5-30	5-30	Метран-281	3а
Тиск початкової води	Вхід в підігрівач	Контроль, реєстрація	кгс/см2	0-6	4	Rosemount-3051S_C	4а
Витрата пари	Вхід в підігрівач	Контроль,ре гулювання, реєстрація	т/год	0-25	15	Rosemount330 SFCC	6а
Температура води на освітлювачі	Вихід з підігрівача	Контроль, ре рулювання, реєстрація	єС	5-40	25	Метран-281	5а
Витрата води на освітлювачі	Вихід з підігрівача	Контроль ре гулювання, реєстрація	м3/год	0-350	250	Rosemount330 SFCC	7а
Рівень в баку вапнований ний води	Бак вапнованої води	Контроль,ре гулювання, сигналізація, реєстрація	%	0-100	90	Rosemount-330	8а,9а
Витрата води на механічні фільтри	Трубопровід вапнованої води	Контроль, реєстрація	м3/год	0-300	250	Rosemount330 SFCC	11а
Витрата води після механічного фільтра	Вихід механічного фільтру	Контроль, реєстрація	м3/год	0-300	250	Rosemount330 SFCC	12а

2.3.2 Вибір засобів автоматизації та iх характеристика

Первинні вимірювальні перетворювачі вибираються, виходячи з діапазонів зміни вимірюваних параметрів, характеристик середовищ, умов експлуатації. Для інтелектуальних систем управління вибираються інтелектуальні датчики, що відповідають HART- протоколу.

Для вимірювання температури середовищ в процесі вибираються інтелектуальні перетворювачі температури Метран - 281, Метран - 286. Сигнал первинного перетворювача температури темрмометра опору перетворюється в уніфікований вихідний сигнал постійного струму 4 - 20 мА з накладенним на нього цифровим сигналом НАRТ за допомогою електронного модулю, який вбудовано у корпус первинного перетворювача. Для передачі сигналу на відстані використовуються 2-х проводні струмові лінії. Комунікаційний протокол НАRТ забезпечує двосторонній обмін інформацією між Метран - 281 і системою управління НС900.

Управління ІПТ здійснюється дистанційно, при цьому забезпечується настройка датчика:

вибір його основних параметрів;

перенастройка діапазонів вимірювання;

запит інформації про стан ІПТ (тип, модель, серійний номер, максимальний, мінімальний та фактичний діапазони вимірювання).

У Метран - 281 реалізовано три одиниці вимірювання температури: °С, К, F.

Конструктивно Метран - 281 складається з термозонду та електронного модуля вбудованого у корпус з'єднувальної головки. В якості первинного термоперетворювача використовується чутливі елементи з термопарного кабелю.

Електронний модуль здійснює:

- контроль перенастройки діапазонів вимірювання температури з

розрахунку мінімальної різниці між верхнім та нижнім значенням діапазону;

детектування обриву чи короткого замикання первинного перетворювача температури;

самодіагностику стану ІПТ;

- лінеаризацію НСХ чутливого елементу первинного перетворювача температури.

Для вимірювання рівня в збірниках та апаратах використовуються інтелектуальні хвильові рівноміри Rosemount-330 з діапазоном вимірювання 0,2-23,5 м, з вихідними сигналами в уніфікованому діапазоні 4-20 мА/HART. Цифровий сигнал на виході комунікаційного протоколу HART пропорційний вимірюваному значенню рівню надходить на модульний контролер НС 900 системи Plant Scape.

Для вимірювання витрати речовин використовується витратомір Rosemount-330SFCC. Принцип дії витратоміра заснований на вимірюванні витрати технологічного середовища методом перемінного перепаду тиску. Витратомір Rosemount-330SFCC складається із компактної діафрагми Rosemount - 405С і датчика перепаду тиску Rosemount-3051S_С.

Компактна діафрагма Rosemount-405С являє собою жорстку нероз'ємну конструкцію, що складається із особистовимірюваної діафрагми з кутовим відбором тиску кільцевої монтажної секції навкруг вимірюваної діафрагми, що затискається між фланцями трубопроводу. Датчик Rosemount-3051S_С забезпечує: вимірювання створеною діафрагмою перепаду тиску; передачу сигналу переходу тиску, або сигналу об'ємної витрати в м²/год.; вихідний сигнал 4-20 мА/HART. Витратомір має вбудовану систему діагностики. Датчик перемінного тиску Rosemount - 3051S_С монтується на діафрагмі Rosemount-405С за допомогою інтегрального монтажу, або за допомогою імпульсивних трубок (виносний монтаж).

Таблиця 2.3-Специфікація приладів і засобів автоматизації

Позиція	Найменування, характеристика приладу	Тип	Кількість
3а,5а	Інтелектуальний перетворювач температури сигнал 4-20 мА з накладанням на нього цифровим сигналом HART	Метран-281	2
8а,9а,15а,16а	Радарний рівнемір.Тиск-1-40бар.,температура-40…+200 єС,діапазон вимірювання-40метрів,вихідний сигнал4-20мА	Rosemount-330	4
17а	Система вимірювання рН.Температура-5…+105 єС,в межах-2…15рН,вихідний сигнал-4-20мА,HART	рН-метр 1200-Ssc	1
2а,6а,7а,11а,12а,13а,14а,20а	Інтеллектуальний витратомір.Межі виміру 0,03-800 м3/год. З вихідним сигналом 4-20 мА/НАRТ	Rosemount-330SFCC	7
4а	Інтелектуальний первинний вимірюваний перетворювач тиску.Межівиміру тиску 0,025-27,6МПа з вихідним сигналом 4-20мА з накладанням на нього цифрового сигналу HART.	Rosemount-3051S_C	1

2.3.3 Опис функціональної схеми автоматизації

Системою автоматизованого контролю (САК) та управління процесом знесолювання води передбачено: контроль, регулювання, реєстрація температури по відхиленню поточного значення параметру температури від заданого регламентного значення: в трубопроводі технічної води перед підігрівачами 2_1-2 (поз. 3а), в трубопроводі технічної води після підігрівачів 2_1-2 (поз.5а). При цьому температура кожного середовища вимірюється інтелектуальним перетворювачем температури Метран -281 з межами виміру 50-1000 С, що вимірює поточне значення температури середовищ і перетворює вимірювану величину в вихідний сигнал постійного струму 4-20 мА з накладанням на нього цифрового сигналу HART, який далі передається до системи управління Plant Scape, а саме на модульний контролер НС 900 - пристрій контролю і сигналізації, на регуляторі якого порівнюється з заданим значенням температури, яке калібрує оператор за допомогою Plant Scape, контролер який підсилює сигнал та приводить в дію регулюючий клапан з електроприводами типу Е 12 зміною витрати холодної води у разі збільшення температури.

Також в трубопроводі перед підігрівачами 2_1-2 передбачено контроль реєстрації тиску (поз. 4а). При тиск вимірюється інтелектуальним первинним вимірювальним перетворювачем тиску типу Rosemount-3051S_С з межами виміру статично тиску 0,025-27,6 МПа з вихідним сигналом 4-20 мА з накладанням на нього цифрового сигналу HART, який далі подається до системи управління Plant Scape на модульний контролер НС 900, що порівнює поточне значення в трубопроводі на вході у підігрівачі 2_1-2 (поз. 4а) і задане значення на панелі оператора.

Контроль, реєстрація та сигналізація рівню води в баках вапнованої води 4_1-2 (поз. 8а, 9а), і баках знесоленої води 9_1-2 (поз. 15а, 16а) здійснюється за допомогою інтелектуального схвильованого рівноміру Rosemount-303 з діапазоном вимірювання 0,2-23,5м, з вихідним сигналом уніфікованому діапазоні 4-20 мА/HART. При цьому цифровий сигнал на виході комунікаційного протоколу HART пропорційний вимірюваному значенню рівню надходить на модульний контролер НС 900 системи Plant Scape.

Передбачений контроль, реєстрація, регулювання витрати: води у трубопроводі технічної води на вході у підігрівачі 2_1-2 (поз.2а) і на вході (поз.6а) у підігрівачі пари; на вході у висвітлювачі 3_1-4 (поз.7а); на вході у механічні фільтри 6_1-6 (поз.11а); на виході з механічних фільтрів 6_1-6 (поз.12а); на виході з Н⁺-катіонових 7_1-6 (поз.13а) та ОН^--аніонових фільтрів 8_1-6 (поз.14а) здійснюється за допомогою інтелектуального витратоміра Rosemount-330SFCC, що працює в комплекті з компактною діафрагмою типу Rosemount-405С і датчиком перемінного перепаду тиску Rosemount-3051S_С. Принцип вимірювання і регулювання здійснюється за схемою: при проходженні рідкої речовини через діафрагму Rosemount-405С - на ній створюється перепад тиску, що пропорційний витраті, при цьому сигнал надходить на датчик тиску Rosemount-3051S_С, що забезпечує вимірювання створеного діафрагмою перепаду тиску і на виході формує електричний сигнал 4-20 мА і через HART надходить на вхід регулятора модульного контролера НС 900, який порівнює задане і поточне значення витрати рідкої речовини.

Передбачений контроль, реєстрація, сигналізація рН води на виході з баків знесоленої води 9_1-2 (поз.17а) здійснюється за допомогою рН-метру S_sc фірми. Завдяки прямому підключенню датчика до контролера існує можливість постійно слідкувати за значенням рН.



ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі було досліджено процес виробництва знесоленої води та його схема автоматизації.

У технологічній частині були розглянуті фізико-хімічні основи даного процесу встановлено що: з метою зниження лужності і декарбонізації початкової води застосовують вапнування ; в процесі Н+-катіонування на поверхні зерен сильнокислотного катіоніту відбувається іонний обмін катіонів (зокрема солей жорсткості), що містяться в оброблюваній воді, на катіон водню, який утворює з кислотними залишками солей мінеральні кислоти (сірчану, соляну, азотну, кремнієву); у процесі ОН--анiонiонування аніони сильних кислот, що утворилися при Н+-катіонуваннi, затримуються анiонiтом, відбувається нейтралізація катіонованої води.

Була описана схема процесу знесолення води: в основі виробництва знесоленої води покладений метод іонного обміну на Н+ -катiонiтових і ОН- -анiонiтових фільтрах води, що пройшла попередню обробку на освітлювачах і механічних фільтрах.

На підставі аналізу физико-хімічних процесів, що протікають при знесолюванні води, з урахуванням технологічної схеми і технологічного регламенту виробництва, була обрана система автоматизації Plant Scape.В обраній системі Plant Scape сервер і контролер використовують глобальну базу даних,таким чином оператору необхідно вводити інформацію лише один раз.Таке пошагове конфігурування дозволяє за короткі терміни часу розробити керування та мінімізувати витрати на супровід системи протягом всього терміну експлуатації.

Система Plant Scape встановлює нові стандарти в комбінованих масштабуємих системах управління,забеспеуючи більш високий рівень продуктивності та гнучкості системи,а також простоти її використання при мінімальних затратах за термін її використання.



ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРНИХ ПОСИЛАНЬ

1.О.В.Ліфшиц Довідник по водопідготовці котельних установок. - М.: "Енергія", 1976. - 288с.

2.Л.А.Кульський Основи технології кондиціонування води (процеси і апарати). - Київ: 1963. - 452с.

3.В.А.Голубятников, В.В.Шувалов Автоматизація виробничих процесів в хімічній промисловості. - М.: "Хімія", 1985. - 350с.

4.Г.І.Лапшенков, Л.М.Полоцкий Автоматизація виробничих процесів в хімічній промисловості. - М.: "Хімія", 1988. - 288с.

5.В.М.Чередніченко Методичнi вказiвки до курсового та дипломного проектування. - Днiпродзержинськ: ДДТУ, 2004, - 83с.

6.В.С.Балакирев, Л.А.Барський, А.В.Бугаєв і ін. Технічні засоби автоматизації хімічних виробництв. - М.: "Хімія", 1991. - 272с.

Размещено на Allbest.ru