Автоматизация тепловых процессов на примере кожухотрубчатого теплообменника

Описание технологического процесса нагревания. Теплообменник как объект регулирования температуры. Задачи автоматизации технологического процесса. Развернутая и упрощенная функциональная схема, выбор технических средств автоматизации процесса нагревания.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 03.11.2010
Размер файла 401,0 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.

Введение

Автоматизация - это внедрение технических средств, управляющих процессами без непосредственного участия человека. Разнообразие технических средств автоматизации, глубокое изучение процессов химической технологии, а также достаточно хорошо разработанная теория автоматического управления позволяют интенсивно проводить автоматизацию в химической промышленности.

Одной из основных задач автоматизации технологических процессов является повышение экономической эффективности производства. В ряде случаев само производство не может быть реализовано без его автоматизации. Существует значительное число процессов, интенсификация которых возможна лишь при ведении их в предаварийных режимах, что вызывает необходимость в процессе автоматизации таких производств решать совместные задачи автоматического управления и автоматической защиты.

Важнейшей предпосылкой автоматизации является отработанность технологии производства. Основными требованиями, которые предъявляет автоматизация к технологии, являются неразрывность технологической цепи в пределах автоматизируемого участка и целесообразное расположение оборудования, в соответствии с направлением движения материальных и энергетических протоков. Чем полнее соответствует процесс указанным требованиям, тем выше экономическая эффективность автоматизации.

В химической промышленности вопросам автоматизации уделяется особое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания технологических процессов, высокой чувствительностью их к нарушениям режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение окружающей среды.

В данной курсовой работе рассматривается регулирование процесса нагревания.

1 Описание технологического процесса

Основные принципы управления процессом нагревания рассмотрим на примере поверхностного кожухотрубчатого теплообменника, в который подают нагреваемый продукт и теплоноситель. Показателем эффективности данного процесса является температура tп// продукта на выходе из теплообменника, а целью управления - поддержание этой температуры на определенном уровне.

Зависимость температуры tп// от параметров процесса может быть найдена из уравнения теплового баланса:

,

где , - расходы соответственно продукта и горячего теплоносителя;

- удельные теплоемкости продукта и горячего теплоносителя;

- температуры продукта и горячего теплоносителя на входе в теплообменник;

- температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника.

Решая данное уравнение относительно , получим:

Расход теплоносителя можно легко стабилизировать или использовать для внесения эффективных регулирующих воздействий. Расход продукта определяется другими технологическими процессами, а не процессом нагревания, поэтому он не может быть ни стабилизирован, ни использован для внесения регулирующих воздействий; при изменении в теплообменник будут поступать сильные возмущения. Температуры и , а также удельные теплоемкости сп и ст определяются технологическими режимами других процессов, поэтому стабилизировать их при ведении процесса нагревания невозможно. К неликвидируемым возмущениям относятся также изменение температуры окружающей среды и свойств теплопередающей стенки вследствие отложения солей, а также коррозии. Анализ объекта управления показал, что большую часть возмущающих воздействий невозможно устранить. В связи с этим следует в качестве регулируемой величины брать температуру , а регулирующее воздействие осуществлять путем изменения расхода .

Теплообменники как объекты регулирования температуры обладают большими запаздываниями, поэтому следует уделять особое внимание выбору места установки датчика и закону регулирования. Для уменьшения транспортных запаздываний датчик температуры необходимо помещать как можно ближе к теплообменнику. Для устранения запаздывания значительный эффект может дать применение регуляторов с предварением и исполнительных механизмов с позиционерами.

В качестве контролируемых величин следует принимать расходы теплоносителей, их конечные и начальные температуры, давления. Знание текущих значений этих параметров необходимо для нормального пуска, наладки и эксплуатации процесса. Расход требуется знать также для подсчета технико-экономических показателей процесса, а расход и температуру - для оперативного управления процессом.

Сигнализации подлежат температура и расход продукта. В связи с тем что резкое падение расхода может послужить причиной выхода из строя теплообменника, устройство защиты в этом случае должно перекрывать линию горячего теплоносителя.

2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

На основании описания технологического процесса задачами автоматизации являются:

- поддержание расхода горячего теплоносителя

- поддержание давления исходного теплоносителя

- поддержание и сигнализация температуры продукта

- поддержание и сигнализация расхода продукта

- поддержание температуры в трубопроводах

- поддержание давления конечного теплоносителя

Технологическая карта параметров

Аппарат

Параметр

Номинальное значение

Допустимое отклонение

Функциональные признаки ТСА

Показание

Регистрация

Блокировка

Сигнализация

Регулирование

Трубопровод

Расход теплоносителя

15 кг/с

+10 %

Щ

Щ

Трубопровод

Давление исходного теплоносителя

0,1 МПа

+10 %

Щ

Щ

Трубопровод

Температура продукта

60С

+5 %

Щ

Щ

Щ

Подачей теплоносителя

Трубопровод

Расход продукта

20 кг/с

+10 %

Щ

Щ

Щ

Трубопровод

Температура в трубопроводах

60С

+5 %

Щ

Щ

Трубопровод

Давление конечного теплоносителя

0,1 МПа

+10 %

Щ

Щ

3 Упрощенная функциональная схема автоматизации

4 Выбор и разработка функциональной схемы автоматизации

1. В процессе происходит поддержание расхода горячего теплоносителя. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с камерной диафрагмы FE 1-1 поступает в промежуточный преобразователь FT 1-2, а затем во вторичный блок FIR 1-3, установленный на щите.

2. В процессе происходит поддержание давления в трубопроводе теплоносителя. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с преобразователя РT 2-1 поступает во вторичный блок PIR 2-2, установленный на щите.

3. В процессе происходит поддержание и сигнализация температуры продукта. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с датчика температуры ТЕ 3-1 поступает во вторичный блок TRCА 3-2, установленный на щите, и затем в регулирующий блок TY 3-3, который выдает управляющее действие на исполнительный механизм регулирующего органа 3-4.

4. В процессе происходит поддержание и сигнализация расхода исходного продукта. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с камерной диафрагмы FE 4-1 поступает в промежуточный преобразователь FT 4-2, а затем во вторичный блок FIRА 4-3, установленный на щите.

5. В трубопроводах происходит поддержание температуры. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с датчика температуры ТЕ 5-1 поступает во вторичный блок TJIR 5-2, установленный на щите.

6. В процессе происходит поддержание давления в трубопроводе выходящего теплоносите-ля. Регулирование происходит следующим образом. Сигнал с преобразователя РT 6-1 поступает во вторичный блок PIR 6-2, установленный на щите.

5 Выбор технических средств автоматизации

Поз.

Измеряемый (регулир.) параметр

Номи-нал. знач. параметра

Место установки

Наименование прибора

Тип

Краткая техн. харак-теристика

Колво

Лит. источник

1-1

Расход теплоносителя

15 кг/с

Трубопровод

Диафрагма камерная

ДК-6

Ру = 0,6 МПа

1

2 [136]

1-2

По месту

Дифманометр

МЕТРАН 43 ДД

+ 0,5%

1

3 [35]

1-3

Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

2-1

Давление исходного теплоносителя

0,1 МПа

Трубопровод

Преобразователь давления

МЕТРАН 43 ДИ

+0,25%

1

3 [29]

2-2

Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

3-1

Температура продукта

60С

Трубопровод

Термопреобра-зователь сопротивления

ТСП-0879 50 П

-50 +600С

1

2 [58]

3-2

Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

3-3

По месту

Преобразова-тель электро-пневматический

ЭПП-М

Класс точности 1,5

1

2 [600]

3-4

Трубо-провод

Клапан регулирующий

25С 94НЖ

Dy = 80 мм

Ру = 6,3 МПа

1

2 [777]

4-1

Расход продукта

20 кг/с

Трубо-провод

Диафрагма камерная

ДК-6

Ру = 0,6МПа

1

2 [136]

4-2

По месту

Дифманометр

МЕТРАН 43 ДД

+ 0,5%

1

3 [35]

4-3

Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

5-1

Температура

60С

Трубо-провод

Термопреобразователь сопротивления

ТСП-0879 50 П

-50 +600С

3

2 [58]

5-2

Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

6-1

Давление конечного теплоносителя

0,1 МПа

Трубо-провод

Преобразователь давления

МЕТРАН 43 ДИ

+0,25%

1

3 [29]

6-2

Централь-ный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+ 0,5%

1

2 [379]

6 Развернутая функциональная схема автоматизации

1 2 3 4 5 6 7

Приборы по месту

Приборы на щите

Н

L

Выводы

В данной курсовой работе был рассмотрен технологический процесс нагревания.

Проведен анализ технологического процесса как объекта автоматизации, предложена функциональная схема автоматизации. Также были выбраны технические средства автоматизации на основе принятой системы контроля и регулирования, которые представлены в спецификации. В ходе работы были приобретены навыки чтения и составления простейших функциональных схем автоматизации.

Список использованной литературы

1. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М., 1985.

2. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справ. / Под ред. В.В. Черенкова. Л., 1987.

3. Номенклатурный каталог «Концерн Метран», 1995 г.

4. Системы управления химико-технологическими процессами: Метод. Указания к выполнению курсовой работы для студентов спец. 2501, 2502 всех форм обучения / НГТУ; Сост.: М.А. Фадеев, Н.Новгород, 2000, 26 с.

5. Лекционный материал.


Подобные документы

  • Принцип повышения уровня автоматизации процесса подогревания продукта в теплообменнике. Применение в данном процессе современных средств автоматизации технологического процесса (микропроцессорные программируемые контроллеры, промышленные компьютеры).

    курсовая работа [463,7 K], добавлен 10.05.2017

  • Общая 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 21.06.2010

  • Характеристика объекта автоматизации. Описание поточной линии для приготовления шоколадных масс. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации и выбор контролируемых параметров. Выбор технических средств и описание схемы автоматизации.

    курсовая работа [170,4 K], добавлен 09.05.2011

  • Автоматизация 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 24.03.2015

  • Описание 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 09.09.2014

  • Система регулирования и контроля температуры в реакторе-автоклаве при производстве поливинилхлорида. Структурная схема автоматизации технологического процесса фильтрования. Принцип действия приборов системы регулирования. Конструкция шлангового клапана.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.02.2014

  • Описание технологического процесса подготовки шихты, основные компоненты ее состава, требования к сырьевым материалам. Выбор технических средств автоматизации и разработка принципиальной электрической схемы. Сравнение качества переходных процессов.

    дипломная работа [393,9 K], добавлен 25.08.2010

  • Обоснование автоматизации роботизированного технологического комплекса штамповки. Анализ путей автоматизации. Разработка системы и структурной схемы управления РТК. Выбор технических средств. Электромагниты, автоматические выключатели и источники питания.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.01.2014

  • Краткое описание технологического процесса. Описание схемы автоматизации с обоснованием выбора приборов и технических средств. Сводная спецификация на выбранные приборы. Системы регулирования отдельных технологических параметров и процессов.

    реферат [309,8 K], добавлен 09.02.2005

  • Развертка упрощенной функциональной схемы автоматизации смесителя двух потоков жидкости. Выбор технических средств автоматизации. Реализуемый регулятор отношения. Функциональная модель в IDEF0. Управление инженерными данными. Системы верхнего уровня.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.06.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.