Выбор технических устройств автоматизации процесса ректификации

6. Контур регулирования уровня в флегмовой емкости (10 контур).

Данное регулирование  необходимо для поддержания корректного  хода технологического процесса.

В качестве датчика уровня применяется взрывозащищенный буйковый уровнемер САПФИР-22ДУ-Вн (Ех). Основные параметры данного датчика:

- диапазон преобразуемых  температур: 0…10 м;

- предел допускаемой основной  приведенной погрешности: : ±0.5%;

- унифицированный выходной сигнал 4-20 мА;

Для преобразования унифицированного сигнала постоянного тока в унифицированный  пневматический сигнал 20-100 кПа используем электо-пневмопреобразователь YOKOGAWA Model PK200.

Входные сигналы: 4-20мА или 10-50 мА.

Выходной сигнал: 20-100 кПа.

Давление питания: 140 кПа.

Далее сигнал поступает на вход устройства передачи сигнала на расстояние УДКС 4615.

Токовый сигнал подается на вход контроллера с цифровой индикацией модели YOKOGAWA UT350 – это высокоточный прибор с размером панели по стандарту 1/4DIN и универсальным  входом/выходом.

Универсальный вход и выход  позволяют свободно устанавливать  и изменять с лицевой панели тип  измерительных входов (термопара (TC), термометр сопротивления (RTD) или вход напряжения пост. тока), диапазон измерений, тип управляющего выхода (токовый 4-20 мА, импульс напряжения или релейный контакт).

Для преобразования унифицированного сигнала постоянного тока в унифицированный  пневматический сигнал 20-100 кПа используем электо-пневмопреобразователь YOKOGAWA Model PK200.

Входные сигналы: 4-20мА или 10-50 мА.

Выходной сигнал: 20-100 кПа.

Давление питания: 140 кПа.

В качестве исполнительного  механизма используем упорную поворотную заслонку с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) 25с48нж. Предназначена для установки на трубопроводах с целью непрерывного регулирования расхода рабочей среды.

7. Контур регулирования содержания НКК в флегме (14 контур).

Целевым продуктом является дистиллят, следует основной технологической величиной ректификационной установки будет состав паров в верхней части колонны. Состав дистиллята регулируют изменением подачи флегмы в колонну. При этом регулирующий орган может быть установлен как на линии подачи флегмы, так и на линии отвода дистиллята. С точки зрения статики это равноценно. Однако для повышения качества регулирования регулирующий орган АСР состава необходимо устанавливать на линии подачи флегмы в колонну

В качестве датчика состава флегмы используем промышленный газовый хроматограф GC1000 Mark II, предназначенный для измерения состава газов в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Его основными параметрами являются:

Измеряемая среда: газы.

Погрешность измерений: ±0.5%.

Выходные сигналы: 4-20 мА, 0-20 мА, 0-10В.

Исполнение: обычное.

Для преобразования унифицированного сигнала постоянного тока в унифицированный  пневматический сигнал 20-100 кПа используем электо-пневмопреобразователь YOKOGAWA Model PK200.

Входные сигналы: 4-20мА или 10-50 мА.

Выходной сигнал: 20-100 кПа.

Давление питания: 140 кПа.

Далее сигнал поступает на вход устройства передачи сигнала на расстояние УДКС 4615.

Токовый сигнал подается на вход контроллера с цифровой индикацией модели YOKOGAWA UT350 – это высокоточный прибор с размером панели по стандарту 1/4DIN и универсальным  входом/выходом.

Универсальный вход и выход  позволяют свободно устанавливать  и изменять с лицевой панели тип  измерительных входов (термопара (TC), термометр сопротивления (RTD) или вход напряжения пост. тока), диапазон измерений, тип управляющего выхода (токовый 4-20 мА, импульс напряжения или релейный контакт).

Для преобразования унифицированного сигнала постоянного тока в унифицированный  пневматический сигнал 20-100 кПа используем электо-пневмопреобразователь YOKOGAWA Model PK200.

Входные сигналы: 4-20мА или 10-50 мА.

Выходной сигнал: 20-100 кПа.

Давление питания: 140 кПа.

В качестве исполнительного  механизма используем упорную поворотную заслонку с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) 25с48нж. Предназначена для установки на трубопроводах с целью непрерывного регулирования расхода рабочей среды.

 

5 Проектирование принципиальной схемы САР параметра

Принципиальные электрические  схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств (а также  связей между ними), действие которых  обеспечивает решение задач управления, регулирования, за щиты, измерения и сигнализации. Принципиальные схемы служат основанием для раз-работки других документов проекта: монтажных таблиц щитов и пультов, схем внешних соединений и др.

Эти схемы служат также  для изучения принципа действия системы, они необходимы при производстве наладочных работ и в эксплуатации.

При разработке систем автоматизации  технологических процессов принципиальные электрические схемы обычно выполняют  применительно к отдельным самостоятельным  элементам, установкам или участкам автоматизируемой системы, например выполняют схему управления задвижкой, схему автоматического и дистанционного управления насосом, схему сигнализации уровня в резервуаре и т. п. Используя эти схемы, составляют в случае необходимости принципиальные электрические схемы, охватывающие целый комплекс отдельных элементов, установок или агрегатов, которые дают полное представление в связях между всеми элементами управления, блокировки, защиты и сигнализации этих установок или агрегатов. Приме-ром таких схем может служить принципиальная электрическая схема управления насосной установкой, состоящей из насоса, вакуум-насоса и нескольких электрифицированных задвижек.

При всем многообразии принципиальных электрических схем в различных  системах автоматизации любая схема, независимо от степени ее сложности, представляет собой определенным образом  составленное сочетание отдельных, достаточно элементарных электрических  цепей и типовых функциональных узлов, в заданной последовательности

Выполняющих ряд стандартных  операций: передачу командных сигналов от органов управления или измерения  к исполнительным органам, усиление или размножение командных сигналов, их сравнение, превращение кратковременных  сигналов в длительные и, наоборот, блокировку сигналов и т. п. К элементарным цепям могут быть отнесены типовые  схемы включения измерительных  приборов различного назначения.

Разработка принципиальных электрических схем всегда содержит определенные элементы творчества и  требует умелого применения элементарных электрических цепей и типовых  функциональных узлов, оптимальной  компоновки их в единую схему с  учетом удовлетворения предъявляемых  к схемам требований, а также возможного упрощения и минимизации схем.

 

В практике проектирования принципиальных электрических схем на базе опыта проектирования монтажа, наладки и эксплуатации различного рода систем автоматизации сложились  некоторые общие принципы построения электрических схем. Вопрос о методах  разработки принципиальных электрических  схем в процессе проектирования систем автоматизации технологических  процессов следует рассматривать  в общем комплексе вопросов, связанных  с контролем, управлением и регулированием данного объекта. Во всех случаях  помимо полного удовлетворения требований, предъ-являемых к системе управления, каждая схема должна обеспечивать высокую надежность, простоту и экономичность, четкость действий при аварийных режимах, удобство оперативной работы, эксплуатации, четкость оформления.

Надежность. Под надежностью  схемы понимают ее способность безотказно выполнять свои функции в течение  определенного интервала времени  в заданных режимах работы. Это требование обычно обеспечивается целым рядом технических мероприятий, таких как применение наиболее надежных элементов, приборов и аппаратов; оптимальные режимы их работы; резервирование малонадежных или наиболее ответственных элементов или цепей схемы; автоматический контроль за неисправностью схемы; запретные блокировки, исключающие возможность проведения ложных операций; сокращение времени нахождения элементов схемы под напряжением и т. д.

Надежность действия является главным требованием, которое предъявляется  к схемам. Если при проектировании обеспечению надежности действия схемы  не будет уделено должного внимания, то все другие преимущества, которые  имеет схема, могут быть утрачены. Требования к уровню надежности схем регулирования, управления и сигнализации определяются оценкой последствий отказов их действия для конкретных участков технологического процесса. Иногда эти отказы могут явиться причинами возникновения или развития тяжелых аварий.

Методы оценки надежности и способы ее повышения применительно  к электрическим схемам подробно освещены в технической литературе.

Простота и экономичность  проектируемых схем обеспечивается применением стандартной, наиболее дешевой аппаратуры и типовых (нормализованных) узлов; сокращением до минимума числа  элементов в схеме и ограничением их номенклатуры; применением систем электропривода производственных механизмов, обеспечивающих высокие энергетические показатели в установившихся и переходных режимах работы, и т. п.

Существенное, а иногда и  решающее значение при выборе схемы  контроля и управления процессом  на расстоянии имеет стоимость соединительных кабелей или проводов.

При проектировании принципиальной электрической схемы необходим тщательный анализ предъявляемых к этой схеме требований. Если некоторые второстепенные требования значительно усложняют и удорожают схему, то эти требования следует пересмотреть. Решая вопросы экономичности схемы, необходимо учитывать не только капитальные вложения, но и ежегодные эксплуатационные расходы.

Четкость действия схемы  при аварийных режимах. Каждая принципиальная электрическая схема в системах автоматизации технологических процессов должна быть построена таким образом, чтобы при возникновении аварийных режимов, вызванных неисправностями в цепях управления, а также при полном исчезновении или снижении и последующем восстановлении напряжения питания в главных (силовых) цепях управления обеспечивалась безопасность обслуживающего персонала и предотвращалось дальнейшее развитие аварии, приводящее к повреждению механического или электрического оборудования и браку продукции.

При анализе работы схемы  в аварийных режимах следует  учитывать возможность перегорания  предохранителей или отключения автоматов; появление короткого  замыкания или замыкания на землю  в различных точках схемы (в основном во внешних соединениях); обрыв проводов; сгорание ка-тушек контакторов или реле; приваривания контактов и т. п. Принято рассматривать аварийный режим, возникающий в результате появления какой-либо одной неисправности, так как вероятность появления одновременно двух или более неисправностей в одной и той же схеме достаточно мала.

Удобство оперативной  работы. Принципиальная электрическая  схема должна обеспечивать оптимальные  условия для работы оперативного персонала. Это требование предусматривает  упрощение операций, производимых обслуживающим  персоналом при управлении; сокращение числа органов управления; возможность  простого и быстрого выбора необходимого режима работы; переход с автоматического  управления на ручное и обратно; снятие и введение блокировочных связей и зависимостей и т. д.

Удобство эксплуатации. Принципиальная электрическая схема должна быть спроектирована так, чтобы ее эксплуатация в производственных условиях была предельно  про-стой, требовала минимум затрат и внимания эксплуатационного персонала, обеспечивала возможность проведения ремонтных и нала-дочных работ с соблюдением необходимых мер безопасности.

Четкость оформления. Оформление любой электрической схемы следует  выполнять ясно, просто и компактно. Графическое оформление схемы должно способствовать наилучшему восприятию содержания схемы.

В процессе проектирования систем автоматизации различных  технологических процессов принципиальные электрические схемы разрабатывают  обычно в следующем порядке :

1) на основании функциональной схемы автоматизации составляют четко сформулированные технические требования, предъявляемые к принципиальной электрической схеме;

2) применительно к этим требованиям устанавливают условия и последовательность действия схемы;

3) каждое из заданных условий действия схемы изображают в виде тех или иных элементарных цепей, отвечающих данному условию действия;

4) элементарные цепи объединяют в общую схему;

5) производят выбор аппаратуры и электрический расчет параметров отдельных элементов (сопротивлений обмоток реле, на-грузки контактов и т. п.);

6) корректируют схему в соответствии с возможностями принятой аппаратуры;

7) проверяют в схеме возможность возникновения ложных или обходных цепей или ее неправильной работы при повреждениях элементарных цепей или контактов;

8) рассматривают возможные варианты решения и принимают окончательную схему применительно к имеющейся аппаратуре.

При составлении принципиально  новых сложных электрических  схем помимо проектной проработки и 'необходимых расчетов требуется  тщательная экспериментальная проверка и отладка разработанной схемы  на макете или на опытной установке.

Описанный метод разработки принципиальных электрических схем (интуитивный или, как его еще  называют, ручной) в значительной мере зависит от способностей и опыта  проектировщика, так как сам процесс  составления схем по существу является творческим и основан на приспособлении к данным условиям отдельных, уже  ставших стандартными решений или  интуитивном отыскании новых. Сложность  построения оптимального варианта усугубляется тем, что одним и тем же условиям может удовлетворять значительное число различных схем.