Автоматизация колонн получения биоэтанола (стр. 3 из 4)
1) приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения, быть достаточно чувствительными и надежными в работе;
2) показывающие приборы должны иметь наглядную шкалу и указатель. Самопишущие приборы должны регулировать показания в виде четкой, хорошо различимой кривой;
3) местные приборы должны иметь места расположения, легко доступные для наблюдения за показаниями;
4) погрешность не должна выходить за доступные пределы при изменении внешних условий, температуры и давления окружающей среды;
5) защитные трубки ртутных термометров, термопар должныбыть достаточно прочными, рассчитанными на данные условия работы;
6) диафрагмы дифманометров должны иметь камеры, фланцы которых также рассчитаны на данные условия;
7) к измерительным и регулирующим приборам должны предъявляться требования по взрыво- и пожароопасности.
При выборе приборов контроля и регулирования должны учитываться свойства объектов регулирования и регуляторов, чтобы системы регулирования были устойчивыми, и процесс регулирования протекал качественно, без больших отклонений регулируемой величины от заданного значения.
Для осуществления контроля и регулирования технологических параметров выбираем следующие приборы.
В качестве чувствительного элемента для измерения температуры применяются измерительный термопреобразователь сопротивления медный ТСМ Метран-253 с пределами измерения от –50 до 150оС, с унифицированным выходным электрическим аналоговым сигналом от 0 до 5мА.
В качестве датчиков давления используются измерительные преобразователи Метран-22-ДИ-АС модель 2140 с унифицированным электрическим аналоговым выходным сигналом от 0 до 5мА. Предел измерения от 10 до 250 кПа.
В качестве датчиков уровня используются манометры-датчики Метран-100-ДГ Ех с унифицированным токовым выходным сигналом от 0 до 5 мА. Диапазон измерений от 0 до 100 кПа.
Для измерения расхода используются интеллектуальные вихревые расходомеры Метран модели 8800 с унифицированным токовым выходным сигналом от 4 до 20мА. Измеряемые среды – газ, пар, жидкость.
Для определения качества газов используется газовый хроматограф ХП-499, область применения которого – неуглеводородные газы, углеводороды, с пределами измерения объемных долей от 0 до 100% и стандартным выходным токовым сигналом от 0 до 5мА.
В качестве регулятора на установке используется Ремиконт Р-130.
Ремиконт Р-130 – это комплекс универсальных микропроцессорных технических средств широкого назначения, который может применяться при автоматизации самых разнообразных технологических процессов. Ремиконт Р-130 относится к классу малоканальных средств управления, рассчитанный на решение задач автоматического регулирования и логического управления. Ремиконт Р-130 позволяет, с одной стороны, экономично управлять небольшими агрегатами, и, с другой, – собирать достаточно разветвленные системы управления разной сложности из нескольких контроллеров, используя возможности объединения в локальную кольцевую управляющую сеть “Транзит” и обмена по этой сети цифровой информацией по витой паре проводов.
Комплекс Ремиконт Р-130 включает три вида моделей:
– регулирующие;
– логические;
– непрерывно-дискретные.
Регулирующие модели позволяют реализовывать до четырех независимых или взаимосвязанных контуров автоматического регулирования, каждый из которых может быть локальным или каскадным, иметь ручной, программный или внешний задатчик, аналоговый выход для работы с позиционером или импульсный выходдля работы с исполнительным механизмом постоянной скорости. В контурах регулирования используется ПИ-закон.
Все настройки ПИ-регулятора могут устанавливаться либо вручную, либо автоматически, изменяться под воздействием сигналов, сформированных внутри контроллера или переданные последнему через переходные цепи.
Функциональные возможности Ремиконта Р-130 практически полностью определяются его центральным устройством – блоком контроллера:
– 99 алгоритмических блоков с возможностью их заполнения любыми алгоритмами из библиотеки;
– безударное изменение режимов, а также включение, отключение, переключение и переконфигурация управляющих структур;
– самодиагностирование, сигнализация и идентификация неисправностей контроллера.
Дисплейная микропроцессорная станция Димиконт ДС-130 используется в качестве элемента рабочего места оператора-технолога и оператора-наладчика. С помощью ДС-130 можно конфигурировать контроллеры, записывать конфигурацию на носители, выполнять наладку систем регулирования, а также выполнять функцию устройства верхнего уровня управления – сбора, первичной обработки и отображения данных о процессах и объекте, ведения истории процесса управления с записью на носители, документирование информации с выводом на печать, дистанционное управление и другое.
Дисплейная станция ДС-130 предназначена для работы с контроллером Р-130 и представляет собой програмно-технический комплекс, состоящий из ПЭВМ, совместимой с IВМ/АТ/ХТ, принтером, клавиатурой общего назначения и специальным пакетом программ.
Технические характеристики ДС-130:
число обслуживающих колец – до 16,
число контроллеров в кольце – до 15,
скорость обмена информацией – 4800 бит.
4.8 Вспомогательные преобразователи
Для преобразования стандартного токового сигнала в стандартный пневматический регулирующий сигнал, поступающий к исполнительному механизму от регулятора, используется электропневматический преобразователь ЭПП-63.
Для регулирования расхода потоков применяются регулирующие клапаны типа КМР с условными диаметрами от 15 до 50 мм.
Для противоаварийной защиты применяются регулирующе-отсечный клапан типа КМО с условными диаметрами 15, 25, 50.
5. Описание схем автоматизации
Контроль расхода рассмотрим на примере потока спирта-сырца, входящего в колонну К-2. Измерение расхода осуществляется с помощью интеллектуального вихревого расходомера Метран модели 8800.
При выборе расходомера нужно знать диаметр условного прохода трубопровода и рабочее давление в нем.
Поз. 1-1: рассчитаем диаметр условного прохода d.
Расход (массовый) спирта-сырца (ρ=0,815 т/м3) F = 13454 кг/сут.
Температура потока t=63oC.
Рабочее давление Рраб=1,0 МПа.
Температурная поправка на плотность а=0,000752.
Скорость потока принимаем ω=1м/с.
Диаметр условного прохода:
;Объемный расход:
;Плотность при температуре потока:
;F=13454/(24*3600)=0,16 кг/с;
ρ634=0,815-0,000752∙(63-20)=0,783 т/м3;
м3/с;
м, принимаем d=25 мм.Аналогично рассчитываются и позиции 2-6, 8, 9, 11, 12.
Данные по ним сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Параметры трубопроводов
| Позиция | Диаметр условного прохода, мм |
| 1-1 | 25 |
| 2-1 | 15 |
| 3-1 | 25 |
| 4-1 | 25 |
| 5-1 | 25 |
| 6-1 | 25 |
| 8-1 | 15 |
| 9-1 | 15 |
| 11-1 | 25 |
| 12-1 | 15 |
На линии потока сырья – спирта-сырца используется интеллектуальный вихревой расходомер Метран модель 8800 (поз. 1-1), с которого унифицированный токовый – аналоговый - выходной сигнал, пропорциональный расходу, поступает на дисплейную станцию ДС-130 (поз. 1-2), где происходит регистрация и отображение параметра. Аналогичны по приборному оформлению позиции 2-6, 8, 9, 11, 12.
5.1.2 Контроль качества
Качество этанола – содержание в нем бензола - определяется с помощью газового хроматографа ХП-499 (поз. 21-1). Стандартный электрический (аналоговый) сигнал поступает на Ремиконт Р130 (поз. 21-2), использующий ПИ-закон регулирования, и на дисплейную станцию ДС130 (поз. 21-2), которая регистрирует и отображает содержание бензола в этаноле.
5.1.3 Контроль давления
Давление в колонне К-2 преобразуется преобразователем давления Метран-22-ДИ-АС (поз. 19-1) в стандартный электрический сигнал, поступающий на дисплейную станцию ДС130 (поз. 19-2), где осуществляется регистрация и отображение параметра. Аналогична по приборному оформлению поз. 20.
5.2 Описание схем контроля и регулирования
5.2.1 Контроль и регулирование расхода
Регулирование расхода сырья рассмотрим на примере позиции 1 – подачи сырья в колонну. Расход измеряется интеллектуальным вихревым расходомером Метран модели 8800 (поз. 1-1), после которого унифицированный токовый (аналоговый) сигнал 4..20 мА поступает на дисплейную станцию ДС-130 (поз. 1-2), где происходит регистрация и отображение параметра, и на контроллер Р-130 (поз. 1-2), отрабатывающий ПИ-закон регулирования. Выходящий с Р130 стандартный электрический сигнал (аналоговый) преобразуется в стандартный пневматический сигнал в преобразователе ЭПП-63 (поз. 1-3). С него непрерывный сигнал идет на исполнительный механизм регулирующего клапана КМР (поз. 1-4).
5.2.2 Контроль и регулирование температуры
Температура на выходе из теплообменника Т-3 измеряется термопреобразователем ТСМ Метран 253 (поз. 13-1). Унифицированный непрерывный токовый сигнал 0..5 мА подается на микроконтроллер Ремиконт Р130 (поз. 13-2). Связанная с ним дисплейная станция Димиконт ДС130 (поз. 13-2) регистрирует и отображает на дисплее измеренное значение температуры. При достижении температурой более 15оС и при падении ниже 10оС с Р130 электрический аналоговый сигнал поступает на электропневмопреобразователь ЭПП-63 (поз. 13-3). Пневматический сигнал 0,02-0,1МПа (0,02-0,1 МПа) поступает на исполнительный механизм регулирующего клапана КМР (поз. 13-4) на линии подачи хладогента – воды. Аналогичным образом регулируется позиция 7, 10, 14.