Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

    Уральский ХХХХХХХХХХХХХХХ

    Кафедра автоматизации производственных процессов 
 
 
 
 
 

    Курсовой  проект по автоматизации производственных процессов

    на  тему:

    «Автоматизация  работы установки нагрева воздухом» 
 
 
 
 

                                                                                         Выполнила: ХХХХХХ.

                                                                                         Проверил: ХХХХХХХХ 
 
 
 
 
 
 
 

    Екатеринбург, 2010 год 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Аннотация

    Тема  курсовой работы: «Проект автоматизации  работы аппарата нагрева воздухом»

    Исходные  данные проектирования:

1. параметр регулирования – температура;
2. объект регулирования – сушилка;
3. номинальная температура – 210 °С;
4. вид энергии, используемый в приборах:

    - датчик электрический типа ТХА-0806;

    - вторичный прибор: электрический типа КСП-2;

    - нормирующий преобразователь: электрический типа У-21;

- регулятор: Блок регулирующий релейный типа Р - 21;

    - исполнительный механизм: электрический типа МЭОБ-21. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

    Как правило, в результате автоматизации  технологического процесса создаётся АСУ ТП.

    Основа  автоматизации технологических  процессов — это перераспределение  материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

    Цели  автоматизации

    Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

• Повышение эффективности производственного процесса.
• Повышение безопасности.
• Повышение экологичности.
• Повышение экономичности.

    Задачи  автоматизации

    Цели  достигаются посредством решения  следующих задач автоматизации  технологического процесса:

• Улучшение качества регулирования
• Повышение коэффициента готовности оборудования
• Улучшение эргономики труда операторов процесса
• Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управлении каталогом)
• Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

    Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

• внедрения современных методов автоматизации;
• внедрения современных средств автоматизации.

    Автоматизация технологических процессов в  рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для  внедрения систем управления производством  и систем управления предприятием.

    В связи с различностью подходов различают  автоматизацию следующих технологических  процессов:

• Автоматизация непрерывных технологических процессов
• Автоматизация дискретных технологических процессов
• Автоматизация гибридных технологических процессов

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Часть 1. Описание функциональной схемы автоматизации  технологического процесса

     Нагрев  воздуха в установке происходит за счет сжигания природного газа в  топке. Топочные газы образующиеся в процессе сжигания органического топлива. Это позволяет проводить нагрев до довольно высоких температур.

     В топку (приложение 1) подается природный  газ (ПГ), происходит его горение. Необходимый  для сжигания газа воздух подается вентилятором В1. Топочные газы поступают  в камеру смешения (КС), где разбавляются воздухом для снижения температуры  до t_г.с.=210⁰С. Отработанные газы при помощи дымососа (ДС) поступают в дымовую трубу (ДТ). Воздух вентилятором В2 подается в сушилку, где происходит сушка опила при температуре 210⁰С 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Контролируемые параметры  при работе установки нагрева воздухом

     1.2.1 Датчик расхода исходной газовой  смеси. Предназначен для контроля  подачи газовой смеси в аппарат.  Если расход смеси будет больше  или меньше, чем предусмотренный  материальным балансом, то процесс  будет не стабилен. Это ухудшит  извлечение газа водой и нарушит  работу колонного аппарата, а  так же нарушит условия труда  рабочих. Увеличение расхода смеси  увеличит затраты на технологический  процесс. Для предотвращения этих  нарушений и отклонений ставят  датчик расхода.

     1.2.2 Датчик концентрации исходной  смеси и очищенного газа. Газ  должен поступать в аппарат  с постоянной концентрацией, предусмотренной  технологическим процессом. Если  концентрация будет превышать  заданную, то процесс извлечения  будет проходить не стабильно,  и диоксид серы не будет  извлекаться до необходимой степени  извлечения. Датчик концентрации  очищенного газа ставят для  контроля концентрации очищенного  газа. Если концентрация газа  не соответствует технологии, то  газ отправляется на доочистку. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Часть 2. Структурная схема  системы регулирования

     и ее описание

     Система регулирования и контроля температуры  воздуха в сушильной установке включает в себя следующие приборы и аппаратуру.

     1. Датчик температуры – термоэлектрический термометр ТХА-0806.

     2. Вторичный прибор – автоматический потенциометр КСП-2.

     3. Блок регулирующий релейный типа Р - 21

     4. Исполнительный механизм типа МЭОБ-21

     5. нормирующий преобразователь: электрический типа У-21

     2.1 Термоэлектрические термометры с металлическими электродами, предназначенные для измерения температуры, изготавливаются в соответствии с ГОСТ 6616-61. Тип прибора ТХА-0806, материалы термоэлектродов – хромель-алюмель, пределы измерения от -50 до 1000 °С , а при кратковременном измерении 1300°С. , материалы термоэлектродов – хромель-копель, пределы измерения от -50 до 1000 °С , а при кратковременном измерении 1300°С.

     Конструктивное  оформление показано на рис.1,б. Принципиальная схема на рис.1,а. Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрода, сваренных между собой на рабочем конце в термопару (спай) и изолированный по всей длине при помощи одно- или двухканальных трубок и бус из пирометрического фарфора и окиси алюминия.

     Чувствительный  элемент помещается в защитную арматуру, в комплект которой входит водозащитная головка с колодкой зажимов. Двойные  термометры имеют два электрических  изолированных чувствительных элемента. Спай поверхностного термоэлектрического  термометра электрически соединен с  защитной арматурой. Свободные концы термометра через колодку зажимов присоединяются к вторичному прибору или преобразователю. В связи с тем, что в производственных условиях температура свободных концов

     

а)

     3

б)

     Рис. 1 – а) принципиальная схема; б) Термометр типа ТХА-0806

термоэлектрического термометра обычно отличается от температуры, при которой составлялись градировочные  таблицы, в показания приборов необходимо вводить поправки.

     При установки термоэлектрического  термометра требуется, чтобы спай располагался в середине измеряемого потока  или был плотно прижат к измеряемой поверхности.

     2.2 Приборы типа КСП-2 являются малогабаритными вторичными приборами, которые измеряют параметры одной точки или нескольких точек. В потенциометрах, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями ТХА, ТХК, ТПП, ТВР, один из резисторов измерительной схемы служит для компенсации ЭДС свободных концов термоэлектрического преобразователя. Этот резистор выполнен из медной проволоки и помещен в непосредственной близости от свободных концов термоэлектрического преобразователя или удлинительных термоэлектродных проводов.

     Разностные  потенциометры выпускаются градуировки  ХК со шкалой (-150) – (+150) °С.  Схема  подключения прибора показана на рис.2,а. Принципиальная схема представлена на рис.2,б. Задатчик для программного регулирования выводится на зажимы 2А, 2Б, 1А (движок) разъема №4. На этот же разъем выносится реостатный 100%-ный задатчик 1Б, 2Б (питание), 1А (реохорд-датчик), 2А (реохорд-задатчик).

    2.3Блок  регулирующий релейный  Р21

    Блок  регулирующий релейный Р21,приведен на рисунке 3.2, предназначен для формирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости ПИ-закона регулирования. При подаче обратной связи по положению  исполнительного механизма или  по величине регулирующего воздействия, вводимого через измерительный  блок И04, регулирующий блок Р21 реализует  П-закон регулирования.

    На  вход регулирующего блока могут  подаваться непосредственно без  масштабирования и без гальванической изоляции от измерительных приборов, от других блоков и устройств два  унифицированных сигнала постоянного  тока 0-5 или 0-29 мА или с независимым  масштабированием и гальванической изоляцией различных цепей сигнал по напряжению постоянного тока 0-2,5 В от измерительного блока И04, а  также сигнал по напряжению постоянного  тока 0-(±24) В  от устройства динамической обратной связи. Выходной сигнал блока- импульсы напряжения постоянного тока с амплитудой ±24±2 В при работе на активную нагрузку 80 Ом   (внутреннее сопротивление около 30 Ом, максимальная выходная мощность 8 Вт). Скважность выходных импульсов определяет среднюю скорость исполнительного механизма. Все  выходы гальванически связаны друг с другом, выходные цепи гальванически  изолированы от входных.

    Пределы плавного изменения постоянной времени  демпфирования 0-9 с. Пределы плавного измерения зоны нечувствительности (0,2±0,04)-(1,6±0,48) (в %) от полного диапазона  измерения любого из входных сигналов.

    Принципиальная  схема регулирующего блока Р21 приведена на рисунке 2. Поступающие на вход блока сигналы постоянного тока преобразуются в сигналы напряжения, которые суммируются друг с другом и с сигналом напряжения от измерительного блока 0-2,5 В. Для контроля сигнала рассогласования имеются гнезда А и Б. Сумма сигналов подается на вход демпфирующего устройства, образованного переменным регистром R1 и конденсатором С1, и передается на вход усилителя УВ-41. Усилитель УВ-41 охвачен жесткой отрицательной обратной связью. Степень обратной связи определяется положениями движков подстроченного резистора R2 (установки минимальной зоны нечувствительности) и резистора R3 (установки настраиваемой зоны чувствительности). Для контроля напряжения на выходе усилителя УВ-41 имеются гнезда В и Г.