Высокие требования к качеству монтажа, сжатые сроки производства монтажных работ и их непрерывно возрастающий объем привели к необходимости поиска новых форм организации труда и технологических методов, применения новых унифицированных конструкций и новых, более экономичных, материалов.

Монтаж средств контроля и автоматики на предприятиях химической промышленности ведут на основании технической документации, выполненной проектными организациями, согласно требованиям СНиП. Состав и содержание технической документации определяются указаниями по проектированию автоматизации производственных процессов.

Монтажные чертежи являются основным документом для проведения монтажных работ, которые выполняются на основании схем автоматизации данного участка производства, принципиальной схемы питания и сигнализации, схемы внешних электрических и трубных проводок, общих видов щитов и пультов. [3]

Общие требования при монтаже

Средства автоматизации монтируются в соответствии с проектом. Места и взаимное расположение средств автоматизации должны обеспечивать наибольшую точность измерений, свободный доступ к ним и их запорным и настроечным устройствам, хорошую освещенность шкал и диаграмм и удобство их обслуживания.

В производственных и щитовых помещениях до начала монтажа средств автоматизации должны быть закончены все строительные и отделочные работы, монтаж и изоляция технологического оборудования, а также монтаж трубных и электрических проводок, щитов и пультов. Приборы, подлежащие теплоизоляции вместе с технологическими трубопроводами и оборудованием, а также приборы, врезаемые в технологические трубопроводы и аппараты, монтируются вместе с ними. Эти приборы устанавливаются после очистки и продувки технологических трубопроводов перед их опрессовкой.

Средства автоматизации, имеющие вращающиеся и движущиеся части, устанавливают по уровню или отвесу, если их конструкция не предусматривает другого способа установки. Крепление средств автоматизации на трубопроводах и технологическом оборудовании должно обеспечивать герметичность этих трубопроводов и аппаратов. Технологические трубопроводы, на которых монтируются сужающие устройства, регулирующие клапаны, объемные и скоростные счетчики и т.п., должны иметь опоры вблизи этих приборов. Прокладки и набивки, применяемые при установке средств автоматизации, должны соответствовать условиям их работы. [3]

Монтаж кабельных и трубных трасс

Электрические проводки прокладываются по наиболее кратчайшим расстояниям между соединяемым приборами и агрегатами, в местах, доступных для монтажа, обслуживания и ремонта, с минимальным количеством поворотов, в местах без резких колебаний температуры окружающего воздуха, дальше от мест, где возможны сотрясения, вибрации или механические повреждения кабелей или защитных устройств. Защитные устройства открытых и скрытых электрических проводок выполняются из негорючих, влагостойких, механически прочных материалов.

В зависимости от сечения жил проводов и кабелей установлены определенные требования к присоединению проводников к приборам, аппаратам, зажимам, а также соединению проводников между собой. От качества выполнения указанных соединений во многом зависит надежность электрических проводок и их пожарная безопасность.

Прокладка трубных проводок - одна из наиболее трудоемких и ответственных операций, от качества выполнения которой зависят правильность работы и надежность эксплуатации системы.

Трубная проводка должна представлять собой непрерывную и механически прочную линию. Недостаточная плотность проводки при передаче импульса давления приводит к заниженным показаниям приборов. Трубные проводки должны обеспечивать свободное прохождение импульса с наименьшим запаздыванием.

Способ монтажа, испытаний и приемки трубных проводок определяется категорией, к которой относятся конкретные трубные проводки. Прокладку трубных проводок выполнять по кратчайшим расстояниям от отборных и приемных устройств до измерительных преобразователей и приборов параллельно стенам, перекрытиям, колоннам и т.п. Трубные проводки прокладывать с минимальным числом поворотов и пересечений в местах, легко доступных для монтажа и обслуживания, без резких колебаний температуры окружающей среды, не подверженных вибрациям и механическим повреждениям.

Проводки из металлических труб независимо от назначения прокладывают на расстоянии 25…30 мм от стен, перекрытий и других элементов зданий. Однако одиночные медные и стальные трубы (кроме труб из нержавеющей стали) в виде исключения могут быть расположены непосредственно на стальных, бетонных или кирпичных основаниях и прикреплены к ним стальными крепежными деталями.

Однопроволочные медные жилы проводов и кабелей сечением 1 мм², присоединять непосредственно под винт или болт, а многопроволочные провода этих же сечений - с помощью наконечников или непосредственно под винт или болт. При этом жилы однопроволочных или многопроволочных проводов и кабелей в зависимости от конструкции выводов и зажимов приборов, аппаратов и сборок зажимов оконцовывать кольцом или штырем; концы многопроволочных жил (кольца, штыри) пропаять, штыревые концы можно опрессовывать штифтовыми наконечниками.

Выбираем для внешней проводки кабель типа КВВГ - контрольный кабель с медными жилами, изоляция и оболочка из поливинилхлоридного пластика. Число жил - 4, сечением 0,75 мм².

Способ выполнения электропроводок, марка кабелей и проводов, способы соединений жил, тип соединительных проводов и т.д. в проекте определены из экономических соображений с учетом особенностей объекта автоматизации (взрывоопасности, пожароопасности, агрессивности исходных и получаемых веществ).

Все аналоговые и дискретные сигналы заводятся в кросс-шкаф, а оттуда разводятся на контроллер и устройства регистрации и сигнализации. Выходные сигналы с контроллера SIMATIC S7-300 также заводятся в кросс-шкаф, откуда идут на преобразователи и далее на исполнительные устройства. [3]

Монтаж датчиков давления Vegabar

Датчики давления VEGABAR могут монтироваться в любом положении как непосредственно на трубопроводе, так и на специальных выносных стойках. Для того чтобы предотвратить попадание влаги, соединение кабеля должно быть внизу. Для этой цели корпус может поворачиваться на 330? по отношению к закрепленной части.

При монтаже должно применяться одно из уплотнений соответствующее установке. У приборов измеряющих избыточное давление, атмосферное давление компенсируется с помощь устройства выравнивания давления, встроенного в корпус.

Электроника датчика нуждается в питающем напряжении 12…36 В. Подключение выполняется по двухпроводной схеме, т.е. питающее напряжение и токовый сигнал передаются через один двужильный кабель, подключенный к клеммам 1 и 2. [12]

Монтаж датчиков перепада давления Fisher-Rosemount 3051CD

Датчик модели 3051 весит 2,5 кг. Дополнительные монтажные кронштейны, которые поставляются по заказу, облегчают крепление датчика на панели, на стене или на 2-дюймовой трубе.

Для облегчения доступа к отсекам корпуса датчика и для обеспечения более удобного положения дополнительного ЖК-индикатора, можно повернуть корпус на угол 180? по отношению к закрепленной части. При большем повороте можно повредить провода электрического соединения модуля сенсора с электронным модулем.

При измерении расхода жидкости:

Врезки в линию должны располагаться сбоку для предотвращения накопления осадка на изолирующей мембране датчика.

Следует монтировать датчик на уровне или ниже уровня врезок - это позволит избежать накопления захваченного жидкостью газа, который при правильной ориентации датчика, будет выводиться в технологичекую линию.

Вентиляционный/дренажный клапан должен быть ориентирован вверх для обеспечения возможности выпуска накопленного газа.

При измерении разрежения:

Врезки в линию должны располагаться сбоку.

Следует монтировать датчик на уровне или выше уровня врезок - это позволит избежать накопления конденсата, который при правильной ориентации датчика, будет выводиться в технологическую линию.

При измерении уровня воды в барабане:

Для измерения уровня следует использовать уравнительный сосуд с двумя камерами, в которых создается перепад давления.

Сосуд соединяют с отборами датчика так, чтобы плюсовая полость датчика соединялась с основной камерой, а минусовая - с внутренней камерой сосуда. Во внутренней камере поддерживается постоянное давление, а в основной меняется в зависимости от изменения уровня. Ровень в основной камере поддерживается постоянным за счет постоянного конденсирования пара. Следствием такого соединения получается, что датчик должен быть с «обратной» шкалой, т.е. выдавать сигнал 20…4 мА. Таким образом, конструкция уравнительного сосуда обеспечивает равенство температур столбов жидкости обеих камер; при этом исключается возможность температурной погрешности в показания датчика. На соединительных линиях уравнительного сосуда устанавливают запорные вентили, при установке которых необходимо следить за тем, чтобы их штоки располагались горизонтально, для исключения образования воздушных пробок и, соответственно, пульсаций в соединительных линиях, сосуде и приборе.

Соединительные трубки от места отбора к преобразователю должны быть проложены по кратчайшему расстоянию. Соединительные линии должны иметь односторонний уклон не менее 1:10 от места отбора вниз к преобразователю. Для продувки соединительных линий должны предусматриваться дренажные вентиля.

Присоединение преобразователя к соединительным линиям осуществляется с помощью предварительно приваренных к трубкам линий ниппелей.

Монтаж термоэлектрических преобразователей

Термометры сопротивления устанавливаются по типовому чертежу и инструкции по эксплуатации. Соединение термометров сопротивления с контроллером осуществляется кабелем КВВГ 4х1,0. Перед монтажом проверяют целостность чувствительного элемента и сопротивление изоляции по отношению к защитной арматуре. Последнее должно быть не менее 20 Мом.

Термопреобразователи сопротивления, предназначенные для измерения температуры в технологических аппаратах и трубопроводах, устанавливают в бобышках, внутренняя резьба которых должна быть равна наружной резьбе присоединительного штуцера термопреобразователя. Штуцер может быть подвижным или неподвижным.

Чувствительный элемент термопреобразователя сопротивления находится в конце защитного чехла. Устанавливают его так, чтобы середина чувствительного элемента находилась как можно ближе к точке измерения, а измеряемая им температура не зависела от температуры находящихся вблизи поверхностей. При установке на колене трубопровода чувствительный элемент должен быть направлен навстречу потоку и расположен в центре потока измеряемой среды. Во избежание засасывания наружного воздуха в месте отбора импульса тщательно вваривают бобышку и уплотняют в ней штуцер термопреобразователя.

При установке термопреобразователя в горизонтальном или наклонном положении штуцер для ввода проводов в головку термопреобразователя направляют вниз, чтобы на соединительные зажимы не попадала влага.

Конец погружаемой части термометра сопротивления должен размещаться на 25-30 мм ниже оси измеряемого потока.

Устранение дефектов, замена, присоединение и отсоединение термопреобразователей от магистралей, подводящих измеряемую среду, находящуюся под давлением, следует производить при отсутствии давления в магистралях.

Монтаж термометра должен выполняться с учетом уменьшения утечки и притока тепла извне к чувствительному элементу.

Подвод проводов к термопреобразователям осуществляется в металлорукавах РЗ-Ц-Х-D_У15 длиной 2м.

Монтаж исполнительных механизмов

Исполнительные механизмы МЭО-250/25-0,25А-06КУ, устанавливаются с горизонтальным расположением входного вала. Допускается расположение вала наклонно под углом 15⁰ к горизонтали. Прежде чем приступить к монтажу, необходимо осмотреть механизм и убедиться в отсутствии внешних повреждений. Крепление механизмов производится четырьмя болтами. Необходимо предусмотреть место для обслуживания механизмов со стороны датчика и ручного привода. Электрическое подключение механизмов производится через штуцерный ввод. Для этого необходимо снять крышку, гайку, заглушку и резиновое кольцо штуцерного ввода, затем пропустить провод через резиновое уплотнительное кольцо и все в сборе установить в гнездо штуцерного ввода. Подсоединить провода к зажимам, установить крышку на место. При этом обратить внимание на количество всех крепежных элементов и их равномерную затяжку. Место присоединения заземляющего проводника должно быть тщательно зачищено и предохранено после присоединения заземляющего проводника от коррозии путем нанесения консистентной смазки. По окончании монтажа следует проверить сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 20 Ом.

Все аналоговые и дискретные сигналы от преобразователей заводятся в шкаф промежуточных клеммников, которые осуществляют первичную защиту модулей ввода/вывода от аварийных ситуаций в “поле”.

Дискретные выходы контроллера осуществляют включение промежуточных реле, которые питаются от поставляемого вместе с контроллером источника питания SP125 3DC. В случае управления электрическим исполнительным механизмом МЭО, контакты двух промежуточных реле включают реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2А в том или другом направлении. Пускатели располагаются на щите вспомогательной автоматике ЩВА-2 и соединяются с промежуточными реле кабелем КВВГ 4х1.

Управление исполнительным механизмом МЭО осуществляется по кабелю КВВГ 10х1.

Унифицированные токовые сигналы 4-20мА от датчиков преобразуются в сигнал 1-5В непосредственно перед входом в универсальный модуль аналогового входа резисторами с сопротивлением 250 Ом.

Прокладка трубных проводок осуществляется по кратчайшим расстояниям между отборными устройствами и первичными преобразователями.

Для экономии кабеля, используются коробки соединительные КСП10, устанавливаемые вблизи от расположения датчиком и исполнительных механизмов.

Для электрической проводки унифицированных сигналов используется контрольный кабель КВВГЭ - с медными жилами, изоляция из поливинилхлоридного пластиката, общий экран из алюминиевой фольги, оболочка из поливинилхлоридного пластиката. Сечение жил выбирается по допустимым токовым нагрузкам, потере напряжения и механической прочности.

Вдоль кабельных трасс устанавливаются опорные конструкции. Расстояние между ними не менее 1 м. Кабели укладываются по опорным конструкциям в один ряд с некоторой слабиной, чтобы обеспечить компенсацию температурного сжатия. Расстояние по вертикали между полками не менее 1м. Сверху над опорной конструкцией установлен козырек, который защищает кабель от внешних воздействий.

Способ выполнения электропроводок, марка кабелей и проводов, способы соединения жил и т. д. в проекте определены из экономических соображений с учетом особенностей объекта автоматизации (взрывоопасности, пожароопасности, свойств обрабатываемых веществ). Монтаж кабелей производится в соответствии со схемой внешних проводок, плана трасс, схемой питания и монтажно-коммутационной схемой. [11]

Монтаж контроллера SIMATIC S7-300

Контроллер должен устанавливаться в закрытом взрыво- и пожаробезопасном помещении, которое удовлетворяет следующим условиям:

температура окружающего воздуха 0 до 60 С;

влажность от 5 до 95% без конденсата;

атмосферное давление от 84 до 106,7 КПа;

окружающая среда не должна содержать агрессивных паров и газов.

Все модули устанавливаются на профильную шину DIN и фиксируются в рабочих положениях винтом. Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью шинных соединителей (входят в комплект поставки каждого модуля), устанавливаемых на тыльную часть корпуса.

Возможен произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места должны занимать только блоки питания, центральные процессоры и интерфейсные модули.

Наличие съемных фронтальных соединителей, позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.

Применение модульных и гибких соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.

12. Расчет регулирующего органа поз. 29в на подаче питательной воды в котел

В данном разделе производится расчет регулирующего органа на трубопроводе подачи питательной воды в котел, на основании которого выбирается его тип и марка.

Исходные данные:

- регулируемая среда - вода;

- минимальный расход - Qmin = 10 м³/ч;

- максимальный расход - Qmax = 25 м³/ч;

- давление в начале регулируемого участка - P₀ = 1,05 МПа;

- давление в конце регулируемого участка - Р_к =0,98 МПа;

- температура воды - Т = 98 ⁰С;

- внутренний диаметр трубопровода - D = 80 мм;

- плотность воды - с = 990 кг/м³=0,99 г/см³;

- динамическая вязкость воды - м = 0,028·10^-3 кг/ч•м².

Трубопровод имеет 4 поворота под углом 90° с радиусом изгиба 0,7 м.

На трубопроводе расположена запорная задвижка.

Расходная характеристика регулирующего органа должна быть линейной.

Рисунок 12.1 - Расчетная схема

Расчет регулирующего органа

Определяем гидростатический напор, соответствующий разнице уровней:

ДP_Г=Дhgс=1,5м*990кг/м³*10м/с²=0,01485МПа

Определим потери давления в сети:

Др_сети=р₀-р_к± ДP_Г=1,05-0,98+0,01485=0,08485МПа

где ДP_Г - гидростатический напор, соответствующий разности уровней верхней и нижней отметок трубопровода, знак «+» означает, что источник напора находится на верхней отметке.

Определим число Рейнольдса, определяющее режим движения потока при максимальном расходе:

где: G_max - максимальный массовый расход, кг/ч

Так как Re_D>2320, следовательно расчёт продолжаем для турбулентного потока жидкости.

Определим условие гидравлической гладкости трубопровода:

где: n₁ - шероховатость трубопровода.

Неравенство не выполняется, значит трубопровод не является гидравлически гладким и коэффициент сопротивления трения находим по монограмме - л=0,039.

Считаем суммарную длину трубопровода:

L = 0,8+0,65+0,68+0,5+0,850+2,1+ 4(2р/4)*0,7 = 9,97 м.

Находим среднюю скорость потока при максимальном расходе:

Определим потери давления в местных сопротивлениях трубопровода:

?Р_м=(о_вх+ о_вх+4 о₉₀+ 2о_зад)•с•V²/2

Тогда

Определим потери давления на прямых участках трубопровода при расчетном максимальном расходе:

Определим потери давления в линии:

Определение перепада давления на регулирующем органе при Q_max:

Таким образом перепад на регулирующем органе почти постоянный и на него не влияют .

Относительный перепад давления на регулирующем органе:

Определим максимальную пропускную способность РО:

где: G_max - максимальный массовый расход, кг/ч

Предварительно выбираем РО заслоночного типа с условной пропускной способностью К_dy = 50 м³/ч и диаметром условного прохода D_y = 65 мм.

Так как Re_D =0,399·10⁶ > 2000 , то влияние вязкости на расход не учитываем.

Так как диаметр выбранного РО меньше, чем трубопровода, необходимо учесть влияние переходных патрубков, для этого:

Определим произведение

Определим отношения

Поправка на влияние переходных патрубков

Следовательно уточненный K_dyy:

Примем регулирующий орган, имеющий K_dyy = 80 м³ /ч и Dy=80мм.

Определим отношение перепада давления в линии к перепаду давления на РО при максимальном расходе:

Так, как n<1,5, то рекомендуется линейная характеристика.

Определим значение максимального расхода через РО:

Проверка рабочих диапазонов регулирующего органа

Определяем относительные значения расходов:

m_max = Q_max / Q'_max = 25 / 38 = 0,65;

m_min = Q_min / Q'_max = 10 / 38 = 0,28

Определяем диапазон перемещений затвора регулирующего органа с линейной характеристикой при n=1,13:

ДS=0,65 - 0,28=0,37

Выбирая тип регулирующего органа, отметим, что основным преимуществом двухседельного регулирующего клапана является в значительной мере разгруженность затвора от одностороннего действия силы, создаваемой динамическим давлением среды. Некоторая неуравновешенность усилий объясняется тем, что по условиям сборки диаметр прохода верхнего седла делают больше диаметра нижнего седла. Кроме того, в двухседельных регулирующих клапанах имеется возможность изготовления дросселирующих поверхностей различной конфигурации для получения нужной конструктивной и соответственно пропускной характеристик.

Учитывая то, что рабочей средой является вода, целесообразней будет выбрать регулирующий орган клапанного типа, так как нет кристаллизаций и других примесей и вода очищена от механических примесей. На основании проведенных расчетов выбираем регулирующий орган типа двухседельного клапана с линейной пропускной характеристикой, имеющий условную пропускную способность Кvy = 50 м³/ч и диаметром условного прохода Dy = 65 мм.

Клапан регулирующий двухседельный фланцевый под дистанционное управление от МЭО-250/25-0,25А-06КУ, 25с201нж Dy 65

Завод изготовитель ЗАО «АРМАГУС»

Вывод: В данной разделе, был выполнен «Расчет регулирующего органа на подаче питательной воды в паровой котел». Исходными данными были параметры регулируемой среды, схема трубопровода, рассчитана гидравлическая цепь, пропускная способность регулирующего органа с учетом сопротивления переходных патрубков. Изучили и выбрали тип регулирующего органа, позволяющий оптимально вести регулирование подачей питательной воды в котел.

13. Разработка системы плавного переключения между фильтрами №1 и №2 с автоматической регенерацией отсеченного Na-катионитового фильтра 2 ступени умягчения воды