Разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов (стр. 1 из 13)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОЗАТОРОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
Дипломная работа
2010г.
Реферат
Выпускная квалификационная работа 135 с., 30 рис., 8 табл., 34 источников, 13 прил., 17 л. графич. материала.
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ДОЗАТОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ.
Объектом исследования является дозатор технологических растворов.
Цель работы – разработка алгоритма автоматизированного управления дозатора технологических растворов.
Разработанная математическая модель дозатора технологических растворов представлена в виде системы уравнений, описывающих отдельные технологические стадии и связи между ними.
Разработанные алгоритмы управления реализуют необходимую точность дозирования в соответствии с техническим заданием.
Данная работа была представлена руководству радиохимического завода ОАО «ГХК» в качестве коммерческого предложения для внедрения на производство.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord2007. Реализация модели осуществлена в пакете символьной математики MATLAB7.0, в приложении Simulink.
Содержание
Введение
1 Обзор дозирующих устройств
1.1 Объёмные дозаторы
1.2 Весовые дозаторы
1.3 Двухканальное дозирующее устройства
1.3.1 Работа дозирующего устройства
1.3.2 Недостатки
1.4 Пневматический дозатор исходного раствора
1.4.1 Работа дозатора
1.4.2 Недостатки
1.5 Дозатор постоянного давления
1.6 Дозатор «Архимеда»
2 Информационная структура объекта управления
3 Функциональная схема автоматизации
3.1 Описание функциональной схемы автоматизации
4 Система управления
4.1 Структурная схема дозирующего устройства
5 Выбор элементной базы
5.1 Контроллер универсальный «Каскад»
5.1.1 Назначение
5.1.2 Состав и технические характеристики
5.1.3 Устройство и работа КУ «Каскад»
6 Программа управления дозатора технологических растворов
7 Экономическая часть
7.1 Технико-экономическое обоснование
7.2 Расчет затрат на разработку программы
7.3 Расчет цены разработанной программы
7.4 Расчет капитальных вложений
7.5 Расчет эксплуатационных расходов
7.6 Расчет денежного годового экономического эффекта
7.7 Расчет рентабельности
7.8 Оценка научно-технической результативности
8 Безопасность жизнедеятельности
8.1 Введение
8.2 Характеристика вредных и опасных факторов, имеющих место в лаборатории
8.3 Электробезопасность
8.4 Требования безопасности при работе видеотерминалов и ПЭВМ
8.4.1 Эргономика и организация рабочего места
8.4.2 Мероприятия по выполнению норм естественного и искуственного освещения
8.4.3 Мероприятия по борьбе с производственным шумом
8.4.4 Мероприятия по радиационной безопасности
8.4.5 Мероприятия по выполнению норм вентиляции и отопления
8.5 Мероприятия по пожарной безопасности
8.6 Мероприятия по охране окружающей природной среды
8.7 Заключение
Заключение
Список использованных источников
Приложение А Dosierpumpedertechnologischenlosungen
Приложение Б Дозатор–чертёж общего вида
Приложение В Модель дозирующего устройства
Приложение Г Алгоритм управления установкой дозирования
Приложение Д Технические характеристики модулей входящих в состав КУ «Каскад»
Приложение Е Функциональная схема КУ «Каскад»
Приложение Ж Принципиальная электрическая схема
Приложение К Листинг программы управления установкой дозирования
Приложение Л Описание применения
Приложение М Руководство системного программиста
Приложение Н Результаты работы программы при рабочей частоте
Приложение Р Результаты работы программы при разгоне двигателя
Решение о строительстве подземных атомных станций Горно-химического комбината (ГХК) было принято в 1950 году (постановление Совета министров СССР №836/302 СС/ОП от 26 февраля 1950 года). Место для подземной части комбината было выбрано там, где Атамановский кряж – один из отрогов Саянских гор – вплотную подходит к Енисею. Дирекция строящегося предприятия (комбинат №815) проходила под условным названием «Восточная контора». Комбинат был предназначен для наработки оружейного плутония в промышленных реакторах и его выделения на радиохимическом заводе.
Реакторное и радиохимическое производства, атомная ТЭЦ, объекты водоснабжения и вентиляции расположены в скальных выработках в глубине горного хребта.
Инженерные решения по размещению в глубине горного массива атомного производства не имеют аналогов в отечественной и мировой практике.
Горно-химический комбинат включает в себя следующие подразделения:
– реакторное производство имеет в своем составе три реактора. Реакторы ГХК
– уран-графитовые, на тепловых нейтронах, канального типа с водяным охлаждением. На энергетическом реакторе АДЭ-2 создана лаборатория по изучению свойств одной из наиболее загадочных частиц – нейтрино;
– радиохимическое производство – предназначено для выделения плутония из облученного в реакторе урана.
Газовые выбросы завода содержат радиоактивные примеси в 10–100 раз ниже предельно-допустимых уровней выбросов по каждому нормируемому элементу;
– завод по регенерации отработанного ядерного топлива (РТ-2) – предназначен для приема, временной выдержки и последующей переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с атомных электростанций России и Украины. Проектная производительность завода 1500 тонн ОЯТ в год. Готовой продукцией завода являются тепловыделяющие сборки (ТВС) на основе смешанного уран-плутониевого топлива (МОХ-топливо) регенерированный уран.
– подземное захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Захоронение ЖРО производится на полигоне «Северный» и заключается в контролируемой закачке ЖРО в глубоко залегающие водоносные горизонты с застойным характером водообмена, изолированные от ниже– и вышележащих горизонтов и от дневной поверхности водоупорными породами.
– служба внешней дозиметрии (ВД). Для контроля состояния радиационной обстановки на территории, прилегающей к ГХК, создана спец. служба внешней дозиметрии.
– центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), создана для аналитического и научного обеспечения деятельности подразделений комбината. Сотрудниками ЦЗЛ разработаны технологические режимы получения особо чистых материалов, металлоорганических соединений, искусственных драгоценных металлов.
В радиохимическом производстве, для очистки плава гексагидрата нитрата уранила (далее по тексту ГНУ), используют опытно-промышленную установку «Кристаллизатор», в её состав входит дозирующее устройство, которое предназначено для подачи плава ГНУ в ОПУ «Кристаллизатор», представленная на рисунке 1.
Исходный плав ГНУ подается из напорной емкости через регулировочный вентиль в вертикальную водоохлаждаемую стеклянную трубку. Образующаяся при охлаждении кристаллическая фаза перемешивается мешалкой и под действием гравитационных сил опускается на донную часть аппарата. С донной части кристаллы шнеком поднимают в верхнюю промывную часть аппарата, в которую противотоком по отношению к кристаллам подается промывной раствор.
Отработавший промраствор выводится из зоны его соприкосновения с маточным раствором через гидрозатвор. Точки ввода промраствора и плава ГНУ обеспечивают гидростатическое вытеснение маточного раствора из зоны отмывки кристаллов.
1 – шнек; 2 – карман; 3 – зона кристаллизации; 4 – мешалка; 5 – охлаждающая рубашка; 6 – регулировочный вентиль; 7 – электродвигатели; 8 – нагреваемая емкость подачи плава
Рисунок 1 – Общий вид установки непрерывной кристаллизации плава гексагидрата нитрата уранила
Необходимость снижения радиационной опасности для работающего персонала, уменьшение случаев возникновения проф. болезней у людей участвующих в процессе кристаллизации, привело к потребности в создании автоматизированной системы дозирования технологического раствора, для подачи раствора ГНУ.
Также система автоматизированного управления дозатором технологических растворов позволит решить проблему человеческих ошибок. Уменьшатся затраты на персонал, следовательно повышаются экономические показатели.
Целью выполнения настоящей выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов, в соответствии с техническим заданием на процесс дозирования.
В рамках настоящей выпускной квалификационной работы необходимо:
– необходимо разработать дозатор технологических растворов, а также систему управления для этого дозатора. Необходимо провести анализ дозирующих устройств на возможность использования в решении поставленной задачи;
– дозатор должен обеспечивать регулирование расхода химического раствора от 500 мл до 2,5 литров в час;
– относительная погрешность регулирования расхода, не более ±1% от максимального значения диапазона. Необходимо собрать модель в Simulink, для выявления погрешности;
– выдача химического раствора должна осуществляться капельным методом непрерывно;
– температура химического раствора должна поддерживаться от 70 °С до 90 °С. Абсолютная погрешность не более ±1 °С;
– минимальное время непрерывной работы дозатора, не менее 10 часов;
– среднее время наработки на отказ, не менее 100 часов;
– дозатор раствора не подлежит восстановлению и ремонту.
Дозатор – устройство для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или объёма твёрдых сыпучих материалов, паст, жидкостей, газов.
Дозаторы обеспечивают выдачу дозы одного или нескольких продуктов (соответственно, одно– и многокомпонентные дозаторы) одному или разным потребителям (соответственно, одно– и многоканальные дозаторы); изменяют количество компонентов в заданном соотношении с изменяющимся количеством других дозируемых компонентов (дозаторы соотношения); дозируют вещества в заданной временной или логической последовательности (программные дозаторы). Блок управления каждого дозатора – автоматический регулятор. Наибольшая эффективность использования дозаторов достигается, если регулятором или его основой служат микро–ЭВМ или мини–ЭВМ, позволяющие компенсировать влияние внешних возмущающих воздействий (например, параметров технологического режима процесса), вести дозирование по заданной программе, удобно представлять информацию оператору и передавать результаты дозирования (например, общий объем прошедшего продукта) на следующий уровень управления.