Описание схемы автоматизации

Основные технические решения по автоматизации.

Описание технологического процесса

Водород и хлор поступают в печь синтеза 1(ПС), где осуществляется синтез хлорида водорода. После, газообразный хлорид водорода поступает в нижнюю часть колонны абсорбции 2(АК); в верхнюю ее часть в качестве орошения подают воду насосом 3. Полученная соляная кислота с низа АК охлаждается водой и направляется в сборник 5. Газы с верха абсорбера направляют в хвостовую колонну 6 (ХК), где они орошаются водой для связывания оставшегося хлорида водорода.

Процесс синтеза ведут с избытком водорода, чтобы избежать проскока хлора с хлоридом водорода; концентрация водорода колеблется от 2 до 10%.

Технологическая схема получения соляной кислоты:

Главной задачей при разработке системы управления является выбор параметров, участвующих в управлении, т.е. регулируемых, контролируемых и сигнализируемых. При этом необходимо получить более полное представление об объекте, имея минимально возможное число выбранных параметров. Таким образом, разрабатывается стратегия управления технологическим объектом.

Основной регулируемый параметр – показатель эффективности процесса. Далее регулированию подлежат параметры, влияющие на материальные и тепловые балансы в объекте.

Необходимо подобрать такую схему регулирования параметров, чтобы изменение регулирующего воздействия сопровождалось широким диапазоном изменения регулируемого параметра, но чтобы инерционность выбранного контура регулирования была минимальной.

Исходя из этого, в данной работе выбираются следующие контуры:

1. Контур регулирования соотношения расходов водорода и хлора на входе в печь;

2. Контур регулирования содержания водорода или хлорида водорода в газе на выходе из печи;

3. Контур стабилизации температуры в колонне абсорбции;

4. Контур стабилизации давления орощающей воды;

5. Контур стабилизации температуры соляной кислоты на выходе холодильника;

6. Контур контроля температуры газа на выходе печи синтеза;

7. Контур контроля уровня соляной кислоты в сборнике;

8. Контур контроля проскока соляной кислоты на выходе хвостовой колонны.

1)

Контур 1-2-3-4-5 – контур регулирования соотношения расходов водорода и хлора на входе в печь с коррекцией по концентрации водорода или хлорида водорода.

Концентрация водорода на выходе из печи синтеза ПС измеряется газоанализатором водорода АВП-02Г (поз. 1-1). Электрический неунифицированный сигнал преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА, который передается на регистратор А542 (поз. 1-2). Также на регистраторы (поз. 2-2, 3-2) поступают унифицированные сигналы с вихревых расходомеров Prowirl 72W (поз. 2-1, 3-1), которые измеряют расход хлора и водорода на входе в ПС. Затем сигналы подаются на модуль аналогового ввода программируемого контроллера. Контроллер анализирует данные с регистраторов и выдает сигналы в соответствии со значением содержания водорода. От контроллера сигналы регулирующего воздействия в виде импульсов 24 В поступает на блоки ручного управления БРУ-32 (поз. SA1, SA2) и далее на реверсивные бесконтактные пускатели ПБР-2М (поз. КМ1, КМ2), которые обеспечивают коммутацию силовых цепей управления электродвигателями исполнительных механизмов МЭО 40/10-0,25-87 (поз. 2-3,3-3) в соответствии со знаком и длительностью регулирующих импульсов. При вращении выходных валов исполнительных механизмов, связанные с ними регулирующие органы увеличивают или уменьшают проходное сечение трубопровода подачи хлора и водорода, изменяя тем самым их расходы.

Контур 6 контроль температуры газа на выходе из печи синтеза ПС.

Температура газа на выходе из печи синтеза ПС определяется с помощью термопреобразователя сопротивления медного ТСМУ с унифицированным сигналом (поз. 6-1). С него унифицированный выходной сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА подаётся на аналоговый регистратор А542 (поз. 6-2). Параллельно сигнал идёт на аналоговый вход контроллера.

Контур 7-8 стабилизации температуры в колонне абсорбции.

В качестве прибора для измерения температуры в колонне абсорбции КА используется термопреобразователь сопротивления медный ТСМУ с унифицированным сигналом (поз. 7-1). С него унифицированный выходной сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА подаётся на аналоговый регистратор А542 (поз. 7-2). Параллельно сигнал идёт на аналоговый вход контроллера. От контроллера сигнал регулирующего воздействия в виде импульсов 24 В поступает на блок ручного управления БРУ-32 (поз. SA3) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М (поз. КМ3), который обеспечивает коммутацию силовых цепей управления электродвигателем исполнительного механизма МЭО 40/10-0,25-87 в соответствии со знаком и длительностью регулирующих импульсов. При вращении выходного вала исполнительного механизма, связанный с ним регулирующий орган увеличивает или уменьшает проходное сечение трубопровода подачи воды на орошение колонны, изменяя тем самым температуру в колонне абсорбции КА.

Контур 9-10 стабилизации давления орошающей воды.

В качестве прибора для измерения давления в трубопроводе, используется преобразователь давления с электрическим выходом Сапфир-22МТ (поз. 9-1), на выходе сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА. Этот сигнал подаётся на регистратор А542 (поз. 9-2). С регистратора сигнал идёт на модуль аналогово ввода, а затем через цифровой импульсный преобразователь, сигнал регулирующего воздействия в виде импульсов 24 В поступает на блок ручного управления БРУ-32 (поз. SA4). Импульсное регулирующее воздействие подается на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М (поз. КМ4), который коммутирует силовые цепи управления электродвигателем исполнительного механизма типа МЭО 40/10-0,25-87 в соответствии со знаком и длительностью регулирующих импульсов. При вращении выходного вала исполнительного механизма, связанный с ним регулирующий орган увеличивает или уменьшает проходное сечение трубопровода подачи орошающей воды, изменяя тем самым давление в трубопроводе.

Контур 11-12 стабилизации температуры соляной кислоты на выходе из холодильника.

В качестве прибора для измерения температуры на выходе из холодильника Х используется термопреобразователь сопротивления медный ТСМУ с унифицированным сигналом (поз. 11-1). С него унифицированный выходной сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА подаётся на аналоговый регистратор А542 (поз. 11-2). Далее сигнал идёт на аналоговый вход контроллера. От контроллера сигнал регулирующего воздействия в виде импульсов 24 В поступает на блок ручного управления БРУ-32 (поз. SA5) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М (поз. КМ5), который обеспечивает коммутацию силовых цепей управления электродвигателем исполнительного механизма МЭО 40/10-0,25-87 в соответствии со знаком и длительностью регулирующих импульсов. При вращении выходного вала исполнительного механизма, связанный с ним регулирующий орган увеличивает или уменьшает проходное сечение трубопровода, изменяя тем самым подачу воды в холодильник Х.

Контур 13 контроля проскока соляной кислоты на выходе хвостовой колонны КХ.

Проскок соляной кислоты определяется с помощью рН-метра промышленного рН-220 (поз. 13-1). Прибор состоит из чувствительного элемента ДМ-5М и преобразователя промышленного П-215. Унифицированный сигнал от преобразователя передается на вход аналогового регистратора А542 (поз. 13-2) и, параллельно, на аналоговый вход контроллера.

Контур 14 контроля уровня соляной кислоты в сборнике.

В качестве прибора для измерения уровня используется поплавковый уровнемер ВМ 26 (поз. 14-1), выполняющий функцию нормирующего преобразователя – на выходе сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА. Этот сигнал подаётся на регистратор А542 (поз. 14-2). С регистратора сигнал идёт на аналоговый вход контроллера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом данной работы является разработанная функциональная схема автоматизации процесса производства соляной кислоты.

Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства, и внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, уменьшает затраты энергии и ресурсов.

При выборе приборов и средств автоматизации учитывались условия функционирования приборов и систем, предельные значения и диапазон изменения параметров процесса, требования к точности контроля и регулированию, быстродействию, надежности и другие факторы.

Схема автоматизации выполнена на листе формата А3. К схеме прилагается заказная спецификация, оформленная и выполненная по Госстандарту.

Список литературы

1. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебн. Для техникумов. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1985. – 352 с.

2. Проектирование систем автоматизации химических производств. Структурные схемы автоматизации: Метод. указания/ ЛТИ им. Ленсовета. – Л., 1989. – 44 с.

3. Левинский, М. И., Мазанко, А. Ф., Новиков, И. Н. Хлористый водород и соляная кислота. – Москва: Химия,1985. – 160 с.

4. Интернет ссылки:

http://endressural.ru – ООО ТД «Теплоприбор».

http://www.tpchel.ru – завод «Теплоприбор».

http://www.eurolab.ru – «ЕвроЛаб».

http://www.vta.ru – «ВЕСТА».

http://www.kontel.ru – ООО «Контэл».

http://www.owen.ru – ООО «Овен».

http://www.pribor-opt.ru – ООО «Прибор-опт».

Приложение №1 – Заказная спецификация оборудования.

Пози-ция

Наименование и техническая характеристика оборудования и материалов, завод изготовитель

Тип, марка оборудования

Ед. изм

Цена, руб.

Кол-во шт.

Приборы, средства автоматизации

1-1, 3-1, 4-1

Вихревой расходомер. Выходной сигнал 4 – 20 мА, импульсный. Контролируемая среда жидкости и газы. Диапазон температур -40…+260^0С. Пределы измерения 0,16...625м3/ч (жидкости), 4...5210м3/ч (газы). Условное давление 1-4 МПа. Габаритные размеры: масса 3,8 кг. Потребляемый ток-16мА. Питающее напряжение 12-36 В. Изготовитель – Уральский регион, ООО ТД «Теплоприбор»

Prowirl 72W

шт.

5-1

Газоанализатор. Диапазон измерений: процентное содержание водорода в газах 0-100%, парциальное давления водорода 0-200 кПа, температура анализируемой жидкости 0-50 ̊С. Унифицированный выходной сигнал 4-20 мА. Потребляемая мощность - 5 В·A, напряжение питания - 36/220 В. Масса 2 кг. Изготовитель - «Евро-Лаб», г. Санкт-Петербург.

АВП-02Г

шт.

7-1, 8-1, 12-1

Термопреобразователь сопротивления медный с унифицированным сигналом. Выходной сигнал 4 – 20 мА. Диапазон температур -5 – плюс180 ^0С. Изготовитель – Челябинск, ОАО «Теплоприбор».

ТСМУ

шт.

1-2, 3-2, 4-2, 5-2, 7-2 8-2, 10-2, 12-2, 14-2, 15-2

Аналоговый регистратор. Количество входов:3 независимых канала, входной сигнал 4-20 мА, Быстродействие 1, 2.5, 5 или 10с. Скорость перемещения диаграммы: 160…2560 мм/ч. Выходные устройства сигнализации: одно двухпозиционное устройство (одна установка, контакты реле 30 В/0,2 А или 127 В/0,13 А) Эксплуатационные характеристики: температура от +5 до +50°С, влажность до 98% при 35°С без конденсации и влаги. Потребляемая мощность – не более 30 В А для А542. Питающее напряжение ~220В, частота 50Гц Габаритные размеры 80х160х565 мм. Изготовитель: г. Москва, ЗАО «Завод «Тизприбор»»

А542

шт.

КП.СУХТП.2274.А2.02

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

Крестененко

Заказная спецификация оборудования

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Новичков

СПбГТИ(ТУ) № группы 2274

Н.контр.

Утв.

SA1, SA2, SA3, SA4, SA5

Блок управления. Обеспечивает переключение выходных токовых цепей с автоматического управления на ручное и обратно. Электрическое питание идет от сети переменного тока с номинальным напряжением 24 В и частотой 50 Гц. Потребляемая мощность 2,5 Вт. Масса 0,7 кг. Изготовитель – ООО «Прибор-опт», г. Чебоксары.

БРУ-32

шт.

КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5

Пускатель бесконтактный реверсивный. Входной сигнал 24 В постоянного тока. Электрическое питание 220 В с частотой 50 Гц. Потребляемая мощность 7 Вт. Масса 4 кг. Изготовитель – ООО «Прибор-опт», г. Чебоксары.

ПБР-2М

шт.

10-1

Преобразователи давления с электрическим выходом, без отсчетных устройств. Выходной сигнал 4-20 мА. Контролируемая среда жидкости и газы. Пределы измерения избыточного давления 0-250 кПа. Потребляемая мощность 15…42 В пост. тока. Условия эксплуатации: -50…+80^оС, габаритные размеры 280 280 192 мм. Изготовитель: Москва, АО «Манометр».

Сапфир - 22МТ

шт.

14-1

рН-метр промышленный. Пределы измерения: рН=2-12. Погрешность +-0,1 рН. Рабочай температура 0…+105 °С. Питание 220В. В комплекте чувствительный элемент. преобразователь промышленный. Выходной сигнал 4-20 мА. Питание 220В. Изготовитель - Горийский завод измерительных приборов.

рН-220 ДМ-5М П-215

шт.

15-1

Уровнемер поплавковый, выходной сигнал 0/4-20мА (3 точки сигнализации). Условия эксплуатации: давление 4МПа, температура – (-200…+400)^oC. Габаритные размеры: 200 158 400 мм. Изготовитель: KROHNE, Германия;

ВМ 26

шт.

Контроллер, процессор СPU 412-1, количество дискретный вх/вых модуля – 32, кол-во аналоговых вх/вых модуля – 16, напряжение дискретных вх/вых – 24 В, ток выходов до 5 А. Габаритные размеры: 450 290 210. Изготовитель: SIEMENS, Германия;

Simatic S7-400

2-3, 3-3, 7-3, 9-3, 11-3

Механизм исполнительный электрический однооборотный. Номинальный крутящий момент на выходном валу – 40 Н∙м, номинальное время полного хода выходного вала – 10 с, полный ход выходного вала – 0,25 оборота. Напряжение питания – 220 В, габариты 300 315 400 мм. Изготовитель: г. Чебоксары, ОАО «З-д электроники и механики»

МЭО-87 40/10-0,25

шт.

КП. СУХТП. 2274.02

Лист

Дата добавления: 2015-07-02