Курсовая работа: Выбор комплекса технических средств автоматизации процесса абсорбции

 

В качестве датчика температуры возьмем термопреобразователь ТСПУ Метран – 276.

Технические характеристики термопреобразователя приведены в таблице:

Напряжение питания 24 В постоянного напряжения. Схема подключение приведена ниже:

Следующим измерительным преобразователем будет кориолисовый расходомер Метран – 360 - R100F. Измеряемая среда – газы и жидкости, эмульсии и суспензии, а также нефть и т.д. Параметры измеряемой среды:

- температура -40…125℃

- рабочее избыточное давление в трубопроводе до 30 МПа

- пределы основной относительной погрешности измерений массового и обьемного расходов жидкостей ±0,5%

Основные преимущества:

- высокая точность измерения параметров в течение длительного времени;

- возможность работы вне зависимости от направления потока;

- отсутствие прямолинейных участков трубопровода до и после расходомера;

- надежность работы при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давлении рабочей среды;

- длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей

Основные технические характеристики приведены в таблице:

На выходе у расходомера унифицированный токовый сигнал 4…20 мА.

Питание 24 В постоянного напряжения. Электрическая схема подключения имеет вид:

Следующим измерительным датчиком будет датчик разности давления Метран-100-ДД.

- Измеряемые среды: жидкость

- Диапазон измерения давления: от 4 до 250 кПа

- Основная приведенная погрешность измерения до ±0,1%

- Диапазон перенастроек пределов измерений до 25:1

- Исполнения: обыкновенное и взрывозащещенное

- Межповерочный интервал – 3 года

- Гарантируемый срок эксплуатации – 3 года

Датчик гидростатического давления (уровня) могут использовать для измерения уровня в резервуаре открытых, закрытых, но соединенных с атмосферой, в закрытых под давлением. Давление столба жидкости определяется таким факторами, как уровень жидкости от обьема резервуара и его формы и определяется по формуле:

Для закрытого резервуара установка имеет вид:

Датчик питается от 24 В постоянного напряжения. На выходе токовый сигнал 4…20 мА. Электрическая схема подключения имеет вид:

Оптико–акустический газоанализатор КЕДР-М

Назначение Микропроцессорный газоанализатор КЕДР-М является автоматическим и непрерывно действующим прибором, предназначенным для определения концентрации одного из компонентов в сложной газовой смеси. КЕДР-М может быть использован для: • технологического контроля различных производств, в т.ч. производств аммиака, ацетилена, метанола • оптимизации процессов горения по данным о составе дымовых газов • контроля содержания оксида углерода в отходящих газах топливосжигающих установок различных типов - водогрейных котлов, ТЭЦ, асфальтовых заводов.

Принцип действия Избирательное поглощение инфракрасного излучения определяемым компонентом анализируемой газовой смеси. Технические характеристики КЕДР-М

Прибор имеет ряд исполнений, каждое из которых имеет один диапазон измерения одного из измеряемых компонентов (об. доля, %)
SO2		0–0,1; 0–0,2; 0–0,5; 0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 %
Предел допускаемой основной приведенной погрешности газоанализатора, в % от верхнего предела диапазона измерений
	0–0,1; 0–0,2; 0–0,5; 0–1; 0–2; 0–5; 0–10; 0–20 %	SO2
Основные характеристики
Время установления показаний		9 с
Выходной сигнал		0-5 мА или 4-20 мА (по желанию заказчика)
Цифровой выход		через интерфейс RS-232
Индикатор		цифровой
Время прогрева		не более 30 мин
Прибор выполнен в обыкновенном исполнении и устанавливается во взрывобезопасном помещении
Температура окружающего воздуха		5-50 °C
Время работы без подстройки		не менее 30 сут
Питание		от сети 220 В 50 Гц
Потребляемая мощность		45 Вт
Габаритные размеры		180*360*420 мм
Масса		12 кг

JUMO DICON 400/500 универсальные регуляторы процесса

Приборы имеют два четырехразрядных 7_сегментных дисплея, пять или восемь светодиодов для индикации коммутационных положений и режимов, один восьмиразрядный матричный дисплей, а также шесть кнопок для управления и конфигурирования. В качестве дополнительных функций предусмотрены самооптимизация, переключение наборов параметров и до восьми предельных компараторов. Линеаризации стандартных датчиков измеряемых величин записаны в память, возможно программирование таблицы линеаризации по данным Пользователя. С помощью математического модуля регулятор процесса можно приспособить для выполнения различных задач.

Технические характеристики

Вход для унифицированных сигналов:

Выходы:

Регулятор:

Электрические характеристики:

Схема подключения:

Для аналоговых входов:

Для аналоговых выходов:

Бланк заказа примет вид:

703570 082 – 1100 – 110000 – 23 – 00 – 00 / 00, 061

Аналоговый цифровой индикатор         Метран – 620

Автономный цифровой индикатор Метран – 620 предназначен для отображения различных параметров, измеряемых датчиками с унифицированным выходом сигналом 4-20 мА, установленными в полевых условиях или труднодоступных местах.

Основные технические характеристики:

- питание индикатора осуществляется от токовой петли датчика, напряжение питания не превышает 4 В;

- относительная погрешность индикации текущего значения измеряемой величины ±0,5%

- масса не более 0,2 кг

Также выбираем блок питания для нашего регулятора фирмы JUMO TN-22.

Питается от сети 220 В переменного напряжения. На выходе 24 В постоянного напряжения.

Для датчиков выберем блок питания Метран – 602.

Блок питания Метран-602 предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В в стабилизированное напряжения 24 В и питания датчиков с унифицированным токовым сигналом.

Блок питания Метран-602 состоит из сетевого трансформатора и двух независимых каналов, каждый из которых имеет стабилизатор, схему электронной защиты. Схема электронной защиты предназначена для защиты питания от перегрузок и коротких замыкания в нагрузке. Блок питания автоматически выходит на рабочий режим после устронения замыкания в нагрузке.

В качестве исполнительного механизма возьмем AVF 234S SUT Привод Клапана с Возвратной Пружиной для контроллеров с аналоговым (0...10 V и/или 4...20 мА) или переключаемым выходом (2- или 3-поз.управлением). Привод клапана имеет пружинную функцию с заданным конечным положением в случае сбоя питания или срабатывания ограничителя. Характеристика клапана (линейная / равнопроцентная / квадратичная) устанавливается на позиционере. Корпус из самозатухающегося, желтого пластика. Мотор постоянного тока, электроника управления, визуализация с помощью LED,передаточный механизм из закаленной стали, не требует ухода, комплект пружин, стержни монтажа из нержавеющей стали, и монтажная консоль из чугуна легкого металла для установки на клапан. Другие свойства: электронное отключение по нагрузке с помощью упора на приводе или клапане, автоматическая калибровка к ходу клапана, кодирующие переключатели для установки характеристики и времени хода, пусковая рукоятка для ручного управления на корпусе (с выключением двигателя и для вызова повторной инициализации). Возможно переключение направления действия извне (питание на разъем 2a или 2b). Электроразъемы (не более 2,5 мм2) с винтовыми разъемами. Три открываемых кабельных ввода для M20×1,5

(2×) и M16×1,5. Монтаж от вертикального (не перевернутого) до горизонтального положения.

Технические характеристики

Схема подключения привода клапана представлена ниже

5 Расчет регулирующего органа

РО характеризуются следующими основными параметрами:

- пропускная способность;

- условная пропускная способность:

- рабочее давление;

- перепад давления на РО;

- условный проход;

- условий их применения.

Рассчитаем РО. Исходные данные:

1)  максимальный расход  м3/ч;

2)  минимальный расход 7800 м3/ч;

3)  давление в магистрали  МПа;

4)  давление в абсорбере ;

5)  температура пара  ˚С;

6)  внутренний диаметр трубопровода  мм (из условия выбора диаметров для трубопровода).

Расходная характеристика – линейная.

Паропровод имеет один поворот под углом 90˚ с радиусом загиба 0,5 м; на трубопроводе установлена запорная задвижка; разность высот начального и конечного участков . Суммарная длина паропровода

1.По таблицам оксид серы при  и  находим: динамическая вязкость ; показатель адиабаты ; плотность

2.Определяем гидростатический напор, соответствующий разности уровней верхней и нижней отметок трубопровода

Определяем число Рейнольдса при :

Определим условие гидравлической гладкости трубопровода :

где  — шероховатость трубопровода.

Так как трубопровод в данном случае не является гидравлически гладким, то коэффициент трения 𝜆 определяется по графической зависимости в зависимости от  и . При  и  коэффициент трения .

Находим среднюю скорость в паропроводе при максимальном расчетном расходе :

Находим потерю давления на прямых участках трубопровода :

Определяем потери давления в местных сопротивлениях трубопровода:

Приведем табличные значения параметров:

, , , .

Тогда:

Общие потери давления в линии:

3.Определяем перепад давления в РО при максимальном расчетном расходе пара:

Очевидно, что при очень малых расходах потери давления в линии являются пренебрежимо малой величиной и перепад давления на РО :

Таким образом, перепад на РО практически остался неизменным.

4.Так как , то находим максимальную пропускную способность РО:

5,Выбираем двухседельный РО с условной пропускной способностью  с .

5.Определяем отношение перепада давления на РО при максимальном расходе:

6.Так как по условию расходная характеристика должна быть линейной, то при n=0 следует выбрать РО с линейной пропускной характеристикой.

7.Определяем максимальный расход для выбранного РО:

7.Определяем относительное значение расходов:

8.Определяем диапазон перемещений затвора РО с линейной характеристикой при n=0:

 м

6 Разработка принципиальной схемы автоматизации

В качестве главного регулирующего контура я выбрал регулирование давление в абсорбере при изменение расхода обедненного газа. Для измерения расхода я выбрал датчик КОРУНД – ДД – 105.

Сигнал выходящий из датчика является унифицированным токовым 4-20 мА.

Этот сигнал поступает на вход регулятора JUMO, который реализует ПИД –закон регулирования.

На выходе из регулятора получаем отрегулированный токовый сигнал 4-20 мА. Далее сигнал поступает на исполнительный механизм. В данном курсовом проекте я выбрал исполнительный механизм марки SAUTER AVF 234S SUT.

Поступивший сигнал преобразуется в перемещение штока, а перемещение штока будет регулировать наш расход. Т.о добьемся нужной цели для нашего технологического процесса.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана автоматическая система управления технологическим процессом абсорбции оксида серы. Разработали функциональную и принципиальную схему автоматизации. Подобрали датчики измерения, регулятор и исполнительный механизм.