Главная
База знаний "Allbest"
Производство и технологии
Автоматизация технологических процессов и производств химической промышленности
Автоматизация технологических процессов и производств химической промышленности
Автоматизация химической промышленности. Назначение и разработка рабочего проекта установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива. Моделирование системы автоматического регулирования. Выбор средств автоматизации.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.08.2012 |
| Размер файла | 1,9 M |
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/
Содержание
- Введение
- 1. Исследование технологического процесса
- 1.1 Общая характеристика производственного объекта
- 1.2 Описание технологического объекта управления
- 2. Идентификация объекта управления
- 2.1 Идентификация по каналу задания
- 2.2 Идентификация объекта по каналу возмущения
- 3. Синтез системы регулирования
- 3.1 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201
- 3.2 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201 с компенсацией возмущения по каналу орошения
- 4. Моделирование системы автоматического регулирования в приложении Simulink пакета MatLab
- 4.1 Моделирование идеальной САР
- 4.2 Сравнение работы одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения
- 4.3 Моделирование реальной САР
- 4.4 сравнение характеристик идеальных и реальных САР
- 5. Расчет регулирующего органа и выбор средств автоматизации
- 5.1 Расчет регулирующего органа
- 5.2 Выбор технических средств автоматизации
- 6. Метрологический расчет измерительных каналов
- 7. Расчет надежности системы автоматического регулирования
Введение
Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использование агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам.
Под технологическим процессом понимают совокупность технологических операций, проводимых над исходным сырьем в одном или нескольких аппаратах, целью которых является получение продукта, обладающего заданными свойствами; осуществляются они в ректификационных колоннах, реакторах, экстракторах, абсорберах, сушилках и других аппаратах. Обычно с целью переработки химических веществ и получения целевых продуктов из этих аппаратов компонуют сложные технологические схемы.
Технологический процесс, реализованный на соответствующем технологическом оборудовании, называют технологическим объектом управления. ТОУ это отдельный аппарат, агрегат, установка, отделение, цех, производство, предприятие. Различные внешние возмущающие воздействия (изменение расхода или состава исходного сырья, состояния и характеристик технологического оборудования и т.д.) нарушают работу ТОУ. Поэтому для поддержания его нормального функционирования, а также при необходимости изменения условий его работы, например, с целью ведения технологического процесса по некоторой программе или получения целевого продукта другого качества или состава, ТОУ нужно управлять.
Управление - это целенаправленное воздействие на объект, которое обеспечивает его оптимальное функционирование и количественно оценивается величиной критерия (показателя) качества. Критерии могут иметь технологическую или экономическую природу (производительность технологической установки, себестоимость продукции и т.д.). При автоматическом управлении воздействие на объект осуществляется специальным автоматическим устройством в замкнутом контуре; такое соединение элементов образует автоматическую систему управления. Частным случаем управления является регулирование.
Регулированием называют поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых постоянных или переменных значений с целью обеспечения нормального режима его работы посредством подачи на объект управляющих воздействий.
Автоматическое устройство, обеспечивающее поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых значений, называют автоматическим регулятором.
автоматическое регулирование гидрокрекинг химический
1. Исследование технологического процесса
1.1 Общая характеристика производственного объекта
Установки гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива (РК и ГДА) предназначены для получения:
гидроочищенного сырья для установок каталитического крекинга;
высококачественного дизельного топлива с низким содержанием серы и ароматики;
керосиновой фракции (150-280°С), используемой в качестве компонента товарного керосина или как компонента дизельного топлива;
бензиновой фракции (С5-175°С), вовлекаемой в сырье установок вторичной переработки.
Использование процессов гидроочистки и гидрирования средних дистиллятов и фракций вторичных процессов позволяют вовлекать эти фракции в производство дизельного топлива и в сырье каталитического крекинга.
Рабочий проект установок гидрокрекинга, РК и ГДА выполнен ОАО "ВНИПИНефть" на основе базового проекта фирмы "Тексако" США и расширенного базового проекта фирмы "АББ ЛуммусГлобал".
Проектная мощность установки гидрокрекинга по сырью составляет - 3518,310 тысяч тонн в год;
установки ГДА по дизельному топливу - 1200 тысяч тонн в год.
Процесс гидрокрекинга осуществляется в расширенном слое катализатора, где сырье подается вниз реактора под слой катализатора.
Создание и поддержание расширенного слоя катализатора в реакторе обеспечивается подачей гидрогенизатаэбуляционным насосом под слой катализатора.
Установка гидрокрекинга включает в себя:
реакторный блок гидрокрекинга;
блок компримирования водородсодержащего газа;
блок сепарации продуктов гидрокрекинга;
блок фракционирования;
блок очистки циркулирующего водородсодержащего газа и углеводородного газа от сероводорода;
блок сбора факельных сбросов;
блок дренажных емкостей для амина и углеводородов.
Установка РК и ГДА включает в себя:
блок регенерации катализатора;
секцию гидродеароматизации дизельного топлива (ГДА) с узлом ввода присадок.
1.2 Описание технологического объекта управления
Технологическим объектом управления является колонна фракционирования 10-DA-201, в которой происходит разделение жидких продуктов реакции на целевые фракции.
Основным сырьём колонны 10-DA-201 является жидкость из ГСНД 10-FA-201 (гидрогенизат), нагретая в печи 10-ВА-201 до 370-394°С. Из печи 10-ВА-201 сырье поступает на 6-ю тарелку колонны 10-DA-201.
Лёгкое сырьё из сепаратора 10-FA-202 после теплообменников 10-ЕА-201, 10-ЕА-202, 10-ЕА-203 и 10-ЕА-204 с температурой 205-237°С подаётся на 19 или 16-ю тарелку фракционирующей колонны 10-DA-201 взависимости от выпуска летнего или зимнего типа дизельного топлива.
Для отпарки и уменьшения парциального давления легких углеводородных фракций в кубовую часть фракционирующей колонны 10-DA-201 через сепаратор 10-FA-206 подается перегретый пар среднего давления с температурой не более 390°С.
Расход пара в колонну регулируется регулятором расхода 10-FICA-0067 с сигнализацией по низкому 2,5 т/ч расходу пара в колонну 10-DA-201.
Конденсат из сепаратора 10-FA-206выводится через конденсатоотводчик в коллектор конденсата.
Уровень конденсата в сепараторе 10-FA-206 контролируется по прибору 10-LISA-0033 с сигнализацией 71 % и блокировкой по аварийно высокому уровню 79 % на закрытие клапана 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну 10-DA-201.
С верха фракционирующей колонны 10-DA-201 пары углеводородов, сероводорода, аммиака и водяные пары с температурой 120-150°С и давлением 1,5-1,95 кгс/см2 поступают в конденсатор воздушного охлаждения 10-ЕС-202АF.
Температура верха колонны контролируется по прибору 10-TIСA-0143 с сигнализацией по низкой 120°С и высокой 150°С температуре.
Давление паров в верху колонны контролируется по приборам 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B с сигнализацией по низкому 1 кгс/см2 и высокому давлению 3 кгс/см2.
При достижении в верху колонны 10-DA-201 аварийно высокого давления 3,5 кгс/см2 от двух приборов из трех 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B срабатывает блокировка на останов печи 10-ВА-201:
закрываются отсекатели 10-XV-0023, 10-XV-0024, клапан 10-FV-0145 на линии подачи топливного газа и отсекатель 10-XV-0007 на линии подачи газов регенерации в печь, открываются отсекатели 10-XV-0025, 10-XV-0006 в атмосферу;
автоматически переустанавливается с автоматического на ручное регулирование регулятора расхода 10-FICA-0142А на линии подачи воздуха в печь и закрывается клапан 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну фракционирования 10-DA-201.
Температура куба, зоны питания, зон отбора дизельного топлива, керосина и верха колонны 10-DA-201 контролируется по приборам 10-TI-0149, 10-TI-0148, 10-TI-0147, 10-TI-0146, 10-TI-0145, 10-TI-0144.
Перепад давления между тарелками с 1 по 21-ю и с 21 по 32-ю по высоте колонны 10-DA-201 контролируется по приборам 10-PDIA-0176, 10-PDIA-0173 с сигнализацией по высокому перепаду 0,3 кгс/см2.
Выходящие с верха колонны пары поступают в конденсаторы воздушного охлаждения 10-ЕС-202AF.
Охлажденная и частично сконденсированная парогазовая смесь из конденсаторов воздушного охлаждения 10-ЕС-202АF с температурой 48-52°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0181, поступает в межтрубное пространство водяных холодильников 10-ЕА-205А/В, где охлаждается оборотной водой, и с температурой 30-45°С, контроль которой осуществляется по приборам 10-TIА-0183А/В, поступает в сепаратор 10-FA-203.
Из сепаратора 10-FA-203 углеводородный газ с температурой 30-45°С и давлением 1,2-1,45 кгс/см2 поступает на очистку от сероводорода в скруббер низкого давления 10-DA-207.
Сконденсировавшийся и отделившийся от воды нестабильный бензин из сепаратора 10-FA-203 через отсекатель 10-HV-0119 поступает на всас насоса 10-GA-204A/S.
Основная часть нестабильного бензина с температурой 35-45°С насосом 10-GA-204A/S через регулятору расхода 10-FICA-0066 с сигнализацией по низкому значению 32 т/ч возвращается в качестве орошения в колонну 10-DA-201 на 32 тарелку колонны 10-DA-201.
Балансовое количество нестабильного бензина через регулятор расхода 10-FIC-0095 с коррекцией по уровню 10-LICSA-0037С в сепараторе 10-FA-203 откачивается в дебутанизатор 10-DA-204.
Фракционирующая колонна 10-DA-201 имеет две глухие тарелки 17 и 25 для отбора дизельной и керосиновой фракций.
С 25-ой глухой тарелки колонны 10-DA-201 керосиновая фракция с температурой 170-195°С через регулятор расхода 10-FIC-0072 подается в стриппинг 10-DA-203 на верхнюю 6-ю тарелку для отпарки легких углеводородов.
Температура керосиновой фракции перед стриппингом 10-DA-203 контролируется по прибору 10-TI-0152.
Пары легких углеводородов с верха стриппинга 10-DA-203 с давлением 1,97 кгс/см2 и температурой 165-210°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0158, возвращаются в 10-DA-201 под 30-ю тарелку в 10-DA-201.
Куб стриппинга 10-DA-203 разделен перегородкой, обеспечивающей постоянный уровень керосиновой фракции в межтрубном пространстве термосифонногорибойлера 10-ЕА-207.
Керосиновая фракция с нижней тарелки попадает в кубовую часть стриппинга на сторону вывода потока в рибойлер 10-ЕА-207.
Пароконденсатная смесь из 10-ЕА-207 с температурой 203-220°С возвращается в кубовую часть стриппинга.
Температура потоков керосиновой фракции до и после 10-ЕА-207 контролируется по приборам 10-TI-0154, 10-TI-0155.
Чёткость разделения фракции керосина и нестабильного бензина обеспечивается поддержанием заданной температуры между 2 и 3-ей тарелками стриппинга 10-DA-203, скорректированной по давлению от прибора 10-PI-0428.
Дизельная фракция с 17-й глухой тарелки колонны 10-DA-201 с температурой 244-295°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0151, разделяется на два потока: поток дизельного циркуляционного орошения и поток, поступающий на отпарку в стриппинг 10-DA-202.
Поток циркуляционного орошения насосом 10-GA-206A/S подается в трубное пространство теплообменника 10-ЕА-202, где отдавая тепло легкому сырью фракционирующей колонны, поступающему по межтрубному пространству, охлаждается и с температурой 170-225°С поступает в качестве циркуляционного орошения на 21-ю тарелку в колонну 10-DA-201.
Расход циркуляционного орошения в колонну 10-DA-201в количестве 110-130т/ч регулируется регулятором расхода 10-FIC-0057, клапан 10-FV-0057 которого установлен на выходе циркуляционного орошения из 10-ЕА-202.
Температура циркуляционного орошения в колонну 10-DA-201 на выходе из 10-ЕА-202 регулируется регулятором температуры 10-TIC-0125, клапан 10-TV-0125 которого установлен на байпасе теплообменника 10-ЕА-202.
Наличие жидкости на всасе насосов 10-GA-206A/S контролируется сигнализатором уровня 10-LS-0068 c блокировкой на останов насоса 10-GA-206A/S по отсутствию жидкости.
Основной поток дизельной фракции, выводимой из колонны 10-DA-201 с постоянным расходом от 10-FIC-0076 по клапану 10-FV-0076, поступает на отпарку легких углеводородов на верхнюю 6-ю тарелку в стриппинг 10-DA-202. Пары легкой фракции с верха стриппинга 10-DA-202 с давлением до 2,04 кгс/см2 и температурой 246-252°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0160, и блока ГДА из 10-DA-501 возвращаются под глухую 25-ю тарелку в 10-DA-201.
Куб стриппинга 10-DA-202 разделен перегородкой, обеспечивающей постоянный уровень дизельной фракции и создание движущей силы в межтрубном пространстве рибойлера 10-ЕА-206.
Дизельная фракция с нижней тарелки попадает в кубовую часть стриппинга на сторону вывода потока в рибойлер 10-ЕА-206.
Пароконденсатная смесь из 10-ЕА-206 с температурой 250-293°С возвращается в кубовую часть стриппинга.
Из куба 10-DA-201 предусмотрена самотечная линия аварийного освобождения колонны по отсечному клапану 10-HV-0157 в ёмкость аварийных сбросов 10-FA-412.
Уровень в кубе колонны 10-DA-201 регулируется регулятором уровня 10-LICА-0032, клапаны 10-FV-0109, 10-FV-0112 которого установлены на линиях вывода горячего и холодного газойля с установки после теплообменников 10-ЕА-214А/В и 10-ЕС-203.
Выбор регулирования уровня в кубе колонны 10-DA-201 от приборов 10-LIСSA-0032A и 10-LIСSA-0032В осуществляется посредством селектора 10-HS-0309, с сигнализацией по низкому 25 % и высокому уровню 80 % уровню.
При достижении аварийно низкого 7 % уровня от приборов 10-LIСSA-0032А/В срабатывает блокировка на останов насоса 10-GA-202A/S, а при достижении аварийно высокого уровня 93 % срабатывает блокировка на закрытие клапана 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну 10-DA-201.
Товарный газойль с куба колонны 10-DA-201 с температурой 342-370°С через отсекатель 10-HV-0075 насосом 10-GA-202A/S подается в рибойлеры 10-ЕА-206, 10-ЕА-207, 10-ЕА-506, откуда объединенный поток газойля с температурой 328-358°С поступает двумя параллельными потоками в межтрубное пространство теплообменников 10-ЕА-217С/В/А и 10-ЕА-217F/E/D, где нагревает сырье гидрокрекинга.
2. Идентификация объекта управления
Для синтеза АСР необходимо знать математическую модель объекта управления.
Математическая модель объекта управления была получена методом активного эксперимента. Он заключается в снятии переходных характеристик и определении по ним коэффициентов передаточной функции. Переходная характеристика - это решение дифференциального уравнения системы при ступенчатом входном воздействии и нулевых начальных условиях. Данная характеристика, как дифференциальное уравнение, характеризует динамические свойства линейной системы (стационарность свойств объекта, линейность объекта регулирования, сосредоточенность параметров объекта).
2.1 Идентификация по каналу задания
Переходная характеристика по каналу задания была снята после изменения положения клапана 10FV0076 с 40,4% до 42% открытия. Реакция объекта на возмущение измерялась датчиком по позиции 10TI0147 и фиксировалась на SCADAсистеме.
Для идентификации объекта будет использован метод интегральных площадей Симою. Для повышения точности данного метода будет произведено сглаживание кривой разгона по методу скользящего среднего.
Расчет коэффициента передачи объекта:
Время запаздывания: фз=25 мин.
Идентификация объекта выполнена в программе LinReg.
В результате модель объекта имеет вид:
2.2 Идентификация объекта по каналу возмущения
В качестве ступенчатого воздействия на объект по каналу возмущения было выбрано резкое изменение расхода орошения в колонну 10DA201, измеряемое прибором по позиции 10FI0066. Такое воздействие с достаточной точностью можно считать ступенчатым.
Аналогично идентификации объекта по каналу задания, для повышения точности необходимо сгладить переходную характеристику.
Расчет коэффициента передачи объекта:
Время запаздывания:
фз=4 мин.
Идентификация объекта выполнена в программе LinReg.
В результате модель объекта имеет вид:
3. Синтез системы регулирования
3.1 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201
Регулирование температуры в колонне осуществляется посредством изменения расхода слива дизельного топлива с 17 тарелки. В данной системе расход орошения в колонну будет являться внешним возмущением.
В качестве одноконтурной системы регулирования уровня была рассмотрена система с ПИ регулятором. Расчет оптимальных настроек ПИ регулятора был произведен методом Ротача В.Я. при помощи программы LinReg.
Параметры настройки ПИ-регулятора:
Кр=0,06;
Ти=13,6.
Wрез=0.046
3.2 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201 с компенсацией возмущения по каналу орошения
Одним из возмущений, влияющих на работу колонны, является изменение расхода орошения, подающимся под 31 тарелку колонны. Это возмущение является измеримым, что делает возможным создание системы с компенсацией данного возмущения.
Структурная схема такой системы примет вид, представленный на рис.8.
Для обеспечения условия абсолютной инвариантности регулируемой величины относительно возмущения должно выполняться условие
После подстановки реальных значений передаточных функций Wх (s), Wµ (s) иWp (s) получаем
Данная функция не может быть реализована изза наличия упреждения е20s. Абсолютной инвариантности в такой системе добиться невозможно, поэтому задачу следует решать с инвариантностью до е. Определим векторкчх данной функции на наиболее опасной резонансной частоте:
WK (jwрез) =-2.9+3.2i
Вектор КЧХ на резонансной частоте попадает во 2 квадрант комплексной плоскости, поэтому имеет смысл в качестве устройства ввода воздействия от возмущения использовать реальное дифференцирующее звено второго порядка, т.к. его КЧХ также частично находится во 2 квадранте.
В общем виде дифференцирующее звено второго порядка имеет вид
Пренебрегая упреждением в передаточной функции идеального компенсирующего элемента, получим передаточную функцию компенсатора
Проанализировав функцию в Matlab можно сделать вывод, что коэффициент при первой степени в числителе является незначимым. Также пренебрегая коэффициентами при третьей степени (т.к. они не оказывают существенного влияния на свойства передаточной функции), приводим передаточную функцию к виду реального дифференцирующего звена второго порядка
Рис.9 Корректировка коэффициентов компенсатора.
В итоге была получена передаточная функция компенсатора
4. Моделирование системы автоматического регулирования в приложении Simulink пакета MatLab
4.1 Моделирование идеальной САР
Рис.10 модели одноконтурной САР и одноконтурной САР с компенсацией возмущения.
Рис.11 Отработка задания одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.
Рис.12 Отработка возмущения одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.
4.2 Сравнение работы одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения
|
Параметр |
Одноконтурная САР |
Одноконтурная САР с компенсацией возмущения |
|||
|
По заданию |
По возмущению |
По заданию |
По возмущению |
||
|
Максимальный выброс |
1,31 |
3,1 |
1,31 |
3,1 |
|
|
Время регулирования, мин |
169 |
240 |
169 |
95 |
|
|
Степень затухания |
0,87 |
0,87 |
0,87 |
0,99 |
4.3 Моделирование реальной САР
Работа реальной системы отличается от идеальной некоторыми нелинейностями, такими как нечувствительность датчиков, ограниченным ходом и люфтом исполнительного механизма.
Для их моделирования используются следующие элементы:
Deadzone - блок генерирует нулевой выход в пределах указанной области, называемой мертвой зоной (диапазон измерения*класс точности*0,05=0.06; диапазон измерения*класс точности*0,05= - 0.06);
Backlash - моделирует люфт, присутствующий в исполнительном механизме (Дy*0,05=0,5);
Saturate - нелинейный элемент-ограничитель моделирует ограничение хода исполнительного механизма (70; - 30);
Рис.13 Модель реальной одноконтурной САР и реальной САР с компенсацией возмущений.
4.4 сравнение характеристик идеальных и реальных САР
Рис.14 Отработка задания идеальной и реальной системой.
Рис.15 Отработка возмущением реальной и идеальной одноконтурной САР
Рис.16 Отработка возмущения идеальной и реальной САР с компенсацией возмущения.
|
Параметр |
Отработка задания |
Отработка возмущения одноконтурной САР без компенсации возмущения |
Отработка возмущения одноконтурной САР с компенсацией возмущения |
||||
|
идеальная |
реальная |
идеальная |
реальная |
идеальная |
реальная |
||
|
Максимальный выброс |
13,1 |
12,8 |
31 |
31 |
31 |
31 |
|
|
Время регулирования, мин |
169 |
370 |
240 |
479 |
95 |
327 |
|
|
Степень затухания |
0,87 |
0,92 |
0,89 |
0,91 |
0,99 |
0,99 |
Идеальная и реальная системы практически не отличаются по максимальному выбросу и по степени затухания, однако реальная система имеет значительно меньшее быстродействие. Опытным путем было установлено, что основное влияние на быстродействие оказывает люфт исполнительного механизма. Следовательно, при выборе средств автоматизации особое внимание следует уделить выбору исполнительного механизма.
5. Расчет регулирующего органа и выбор средств автоматизации
5.1 Расчет регулирующего органа
P1=P2=2кгс/см2
Fmax=115000кг/час = 160 м3/час
с=850 кг/м3
Dвн=0.3м
Определение общего перепада давления в сети:
Рассчитаем значение критерия Рейнольдса при максимальномрасходе:
Условие гидравлической гладкости труб:
,
условие выполняется, следовательно труба не является гидравлически гладкой. Определяем коэффициент трения л=0,0185, исходя из значения критерия Re и отношения внутреннего диаметра трубы к высоте выступов шероховатости трубопровода по номограмме.
Находим суммарную длину прямых участков трубопровода:
Определение средней скорости в трубопроводе при максимальном расходе:
Вычислим потерю давления на прямых участках трубопровода:
Определим суммарный коэффициент местных сопротивлений трубопровода:
Вычислим потерю давления в местных сопротивлениях трубопровода:
Общие потери давления в линии:
Перепад давления в регулирующем органе при максимальном расходе:
Найдем максимальную пропускную способность регулирующего органа:
Таблица условных пропускных способностей регулирующих органов
Выбираем регулирующий орган с условной пропускной способностью и диаметром условного прохода .
Проверим влияние вязкости на пропускную способность регулирующего органа, для этого произведем перерасчет значения критерия Рейнольдса, в соответствии с диаметром условного прохода регулирующего органа:
, выбираем данный регулирующий орган без определения поправочного коэффициента на вязкость жидкости.
Определим уточненное значение максимального расхода:
Определим относительные значения расходов:
Определение диапазона перемещений для n=0 с линейной характеристикой
Определяем диапазон перемещений для:
а) С линейной характеристикой:
0,03 < S < 0,18
б) С равнопроцентной характеристикой: 0,23 < S < 0,57
Определяем максимальное и минимальное значение коэффициента передачи для рабочего диапазона нагрузок:
а) Для линейной пропускной характеристики:
; ; ;
б) Для равнопроцентной пропускной характеристики:
Значение отношения минимального и максимального значений коэффициента передачи при линейной пропускной характеристике больше, чем при равнопроцентной. Следовательно, выбираем линейную расходную характеристику. Статическая неуравновешенность затвора:
- максимально возможное давление на клапан;
- разность площадей верхнего нижнего корпуса;
Сила давления среды на шток:
- диаметр штока;
- максимальное давление за клапаном
5.2 Выбор технических средств автоматизации
Клапан малогабаритный регулирующий производства фирмы ЛГ Автоматика. Пневматический исполнительный механизм поставляется в комплекте с клапаном.
|
Условное давление Ру, МПа |
1,6 |
|
|
Условный проход, мм |
200 |
|
|
Пропускная характеристика |
линейная |
|
|
Диапазон температур регулируемой среды |
-40. +500 |
|
|
Диапазон температур окружающей среды |
-50…+70 |
|
|
Исходные положения плунжера клапана |
НЗ - нормально закрытое |
|
|
Материал корпуса |
12Х18Н10Т |
|
|
Материал дроссельной пары |
12Х18Н10Т |
|
|
Класс герметичности для регулирующих клапанов по ГОСТ 23866-87 (по DIN) |
V |
|
|
Класс герметичности по ГОСТ 9544-93 |
В |
Изолирующий барьер искрозащитыметран 631 изобар
Основная погрешность барьера при передаче аналогового сигнала: 0,05%
Ограничение входного тока питания: 200мА
Ограничение входного тока питания со стороны датчика: 23.30мА
Напряжение питания, В: 20.30
Маркировка взрывозащиты: ExiaIIC
Время срабатывания, мс: 50
Наработка на отказ, часов: 50000
Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТХАУ Метран 271
Выходной сигнал: 4.20мА
Диапазон температур: - 40…800 оС
Предел допустимой основной погрешности: 0,25%
Зависимость сигнала от температуры: линейная
Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65
Виброустойчивость: V1
Маркировка взрывозащиты: ExiaIICT5
Напряжение питания, В: 14.34
Вихревой расходомер Rosemount 8800D
Выходной сигнал: 4.20мА с цифровым сигналом на базе HART протокола, частотно импульсный 0.10кГц, цифровой FF
Диапазон температур среды: - 40…427оС
Предел измерений объемного расхода м3/ч: 27…885
Предел допустимой основной погрешности: 0,65%
Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65
Виброустойчивость: V1
Маркировка взрывозащиты: ExiaIICT6
Максимальное входное напряжение питания: 30В
Максимальный входной ток: 300мА
6. Метрологический расчет измерительных каналов
Блок схема каналов измерения температуры и расхода выглядит следующим образом:
Рис.17 Блок схема измерительных каналов.
Погрешность данной измерительной системы складывается из погрешностей, вносимых чувствительным элементом датчика температуры, нормирующим преобразователем, барьером искрозащиты, линией связи, платой ввода микропроцессорного комплекса.
На данный момент производители кабелей и интерфейсов передачи данных практически свели к нулю погрешность, вносимую линией связи, следовательно, её при расчетах не учитывают. В свою очередь погрешности нормирующего преобразователя, чувствительного элемента а также платы ввода/вывода микропроцессорного комплекса определены фирмой производителем, тогда предел допускаемой погрешности измерительного канала определится как:
, где
гдт =0,25% - погрешность термопреобразователя; гбиз =0,05% - погрешность, вносимая барьером искрозащиты; глс =0% - погрешность, вносимая линией связи; гв/в =0,1% - погрешность платы ввода/вывода.
, где
гдт =0,65% - погрешность термопреобразователя;
гбиз =0,05% - погрешность, вносимая барьером искрозащиты;
глс =0% - погрешность, вносимая линией связи;
гв/в =0,1% - погрешность платы ввода/вывода.
Данная погрешность позволит обеспечить требуемую точность измерения канала.
7. Расчет надежности системы автоматического регулирования
Под надежностью системы управления понимают способность системы выполнять предъявляемые к ней требования за заданное время в пределах, заданных ее техническими характеристиками. Полностью исключить отказ оборудования невозможно, следовательно, надежность СУ не может быть 100% -ной.
Произведем расчет вероятности возникновения внезапных отказов измерительного канала если известно, что: для контроллеров ExperionC300 среднее время наработки на отказ tср. н =150000 часов; для термопреобразователя ТХАУ Метран 271 время наработки на отказ tср. н=20000 часов; для расходомера Rosemount 8800Dвремя наработки на отказ tср. н=50000 часов; для барьеров искрозащиты Метран 631 время наработки на отказ tср. н=50000 часов; для соединительных проводов вероятность отказа за 2000 часов составляет 0,004.
Условно примем, что закон распределения отказов экспоненциальный, тогда вероятность безотказной работы определяем по формуле: , где л=1/tср. н.
Вероятность безотказной работы контроллера ExperionC300:
Вероятность безотказной работы термопреобразователя ТХАУ Метран 271:
Вероятность безотказной работы барьера искрозащиты Метран 631":
Вероятность безотказной работы расходомера Rosemount 8800D:
Вероятность безотказной работы линий связи:
Вероятность безотказной работы САР температуры нижней части ректификационной колонны К-101 за 2000 часов:
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проблемы автоматизации химической промышленности. Возможности современных систем автоматизированного управления технологическими процессами предприятий химической промышленности. Главные особенности технологического оснащения химических предприятий.
реферат [13,6 K], добавлен 05.12.2010Технология 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 10.04.2011Механизация и автоматизация в химической промышленности. Автоматизация процесса абсорбции циклогексана и циклогексанона. Производство работ и монтаж объекта автоматизации. Монтаж элементов объекта, диагностика систем, эксплуатация, метрологический надзор.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 10.04.2011Значение автоматизации для увеличения эффективности производства. Комплексная автоматизация процессов химической технологии. Регулятор, расчет его настроек и выбор типового переходного процесса. Система автоматического управления по программе SamSim.
курсовая работа [536,7 K], добавлен 10.03.2011Моделирование системы автоматического регулирования давления пара в пароводяном барабане судовых паротурбинных установок с пропорциональным гидравлическим регулятором. Построение диаграммы переходных процессов в зависимости от параметров регулятора.
курсовая работа [864,4 K], добавлен 12.03.2011Значение химической и нефтехимической промышленности. Структура отрасли. Размещение химической и нефтехимической промышленности. Влияние химической и нефтехимической промышленности на окружающую среду. Современное состояние и тенденции развития.
реферат [413,0 K], добавлен 27.10.2004Автоматизация, интенсификация и усложнение металлургических процессов. Контролируемые и регулируемые параметры в испарителе. Функциональная схема автоматизации технологических процессов. Функция одноконтурного и программного регулирования Ремиконта Р-130.
контрольная работа [73,9 K], добавлен 11.05.2014Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности. Виды установок осушки газа с применением гликолей. Контрольно-измерительные приборы и автоматизация процесса. Расчет освещения и общего сопротивления заземления.
дипломная работа [181,7 K], добавлен 04.05.2013Краткая характеристика объекта автоматизации. Серная кислота как один из важнейших продуктов химической технологии, который находит широкое применение в промышленности. Основные технические решения по автоматизации. Функциональная схема автоматизации.
контрольная работа [485,3 K], добавлен 06.08.2013Анализ технологической схемы и выбор методов и средств автоматизации. Синтез системы автоматического регулирования температуры в сыродельной ванне. Обоснование структуры математической модели сыродельной ванны как объекта регулирования температуры.
курсовая работа [99,4 K], добавлен 02.02.2011
