Дипломная (вкр): Автоматизация процесса каталитического риформинга

Таблица 2.3- Оценки экспертов

По результатам тендера выбираем датчик давления Метран-100ДИ.

А вот датчики измерения уровня, представленные прибором ДМ-3583М в комплексе с вторичным преобразователем НП-П3 было бы целесообразно заменить. К тому же анализ существующего уровня автоматизации показал, что на переделах установлено избыточное количество приборов, предназначенных для преобразования сигналов, поступающих с датчиков в нормированный сигнал 0-5 мА, в том числе НП-П3.

Замена прибора ДМ-3583М на более совершенный позволит демонтировать преобразователи, что снизит затраты на эксплуатацию, ремонт, электроэнергию. Как альтернативу ДМ-3583М можно представить приборы:

·   радарный уровнемер Vegapuls ;

·    радарный уровнемер УЛМ.

Причинами замены являются физический износ, низкая точность измерения, зарастание отбора. Сравнительная характеристика и основные параметры для проведения тендера по предлагаемым вариантам модернизации представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Сравнительные характеристики предлагаемых вариантов

Оценка сопоставляемых вариантов проставляется по десятибалльной шкале и приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Оценки экспертов по рассматриваемым вариантам

По результатам проведения тендера в качестве контрольно-измерительного прибора для измерения уровня принимаем бесконтактный микроволновой уровнемер, радарный сенсор “Vegapuls-64”. Данный выбор является рациональным, сенсоры ориентированы на надежность, длительность в применении и тем самым на долгосрочные инвестиции. Радарные датчики VEGAPULS являются приборами для измерения уровня заполнения, которые постоянно и бесконтактно измеряют расстояния. Измеренное расстояние соответствует высоте заполнения и выдается как уровень заполнения.

Антенной радарного датчика излучаются кратчайшие 5,8 Гц радарные сигналы в виде коротких импульсов. Радарные импульсы, отраженные от заполняемого материала опять принимаются антенной в виде радарного эха. Время прохождения радарного импульса от излучения до приема пропорционально дистанции и, таким образом, высоте заполнения.

Радарные импульсы посылаются антенной системой в виде импульсного пакета длительностью 1 нс и паузами между импульсами 278 нс, что соответствует частоте посылки пакетов импульсов 3,6 мГц. Во время пауз между импульсами антенная система работает как приемник. Это значит, необходимо обработать время прохождения сигнала за менее, чем миллиардную долю секунды и оценить картину эха в доли секунды.

Таким образом, для радарного датчика VEGAPULS 50 является возможным без анализов частоты, занимающих много времени, как это необходимо при других методах измерения радаром (например, FMCW), в циклах от 0,5 до 1 секунды точно и детально оценить картину отраженного сигнала под лупой времени.

Радарные сигналы ведут себя физически подобно видимому свету. В соответствии с квантовой теорией пронизывают они также безвоздушное пространство. Таким образом, они не привязаны как, например, звук к проводящей среде (воздух) и распространяются как свет со скоростью света.

Радарные датчики VEGAPULS достигают этого особым способом трансформации времени, который более чем 3,6 миллионов эхо картин в секунд растягивает, замораживает и затем оценивает как бы под лупой времени.

Независимо от температуры, давления и любой газовой атмосферы радарные датчики VEGAPULS определяют бесконтактно, быстро и точно уровень заполнения различных материалов.

Влияние температуры: Температурная ошибка близка к нулю (например, при 500°C 0,018 %).

Влияние давления: Ошибка с увеличением давления очень низкая (например, при 50 бар 0,8 %).

Разрешающая способность 1 мм.

Независимо от шума, паров, пыли, состава и слоистой структуры газа над измеряемым материалом.

Независимо от варьируемой плотности и температуры заполняемого материала.

Измерение под давлением до 40 бар и при температуре до 200°C.

Это первые датчики, в которых питающее напряжение и выходной сигнал передаются через двухжильный провод. В качестве измеренного сигнала они выдают цифровой выходной сигнал.

Расходомер установленный на подаче топлива, целесообразно тоже заменить. В результате проведенного тендера инженерами Контрольно-Измерительных Приборов (КИП) был выбран кариолисовый расходомер, выпущенный фирмой Micro Motion. Тендер приводить не будем, так как строится по тому же принципу, что и при выборе уровнемера и расходомера для измерения расхода пульпы.

Кариолисовые расходомеры непосредственно встроенные в трубопроводную сеть, обеспечивают прямое и точное измерение массового расхода. Система измерения расхода включает в себя сенсор и преобразователь сигнала (датчик). Каждый сенсор состоит из одной или двух медных труб, заключенных в корпус. Функционирование расходомера Micro Motion основано на прменении второго закона Ньютона: сила равна массе, умноженной на ускорение (F=m*a). Сенсоры Elite обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики и надежность при работе в агрессивных средах. Они обладают повышенной точностью измерения + 10 % + устойчивость нуля. Улучшенная конструкция существенно снижает падение давления, позволяя производить замену существующих объемных расходомеров без увеличения производительности насосной установки. Данный сенсор разработан с существенно сниженной чувствительностью к полевым эффектам, таким как вибрации, давлении и температуры. Для обеспечения надежного функционирования сенсоры заключены в герметичную защитную оболочку.

В дальнейшем в измерительной схеме подачи топлива намечается взамен «изношенных» регулирующих схем, представленных электромагнитными механизмами, МЭО-100/25 в совокупности с поворотными регулирующими заслонками, установить схему с использованием тиристорных преобразователей частоты.

Не будем описывать всю методику проведения тендера по выбору регулирующей схемы, то есть опишем только конечный результат, а именно приведем характеристику выбранной регулирующей схемы.

Тиристорное регулирование отличается тем, что функции исполнительного механизма и регулирующего органа объединены вместе и представлены насосом и питающим его электродвигателем. В данной схеме происходит преобразование электрической энергии в механическую энергию. Токовый аналоговый сигнал, поступающий от регулятора, контроллера или преобразователя подается на тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ), частотный выходной сигнал которого поступает на электродвигатель постоянного тока и варьирует частоту его вращения.

Регулирование осуществляется насосом, изменяя производительность которого по вышеописанной схеме, можно соответственно управлять расходом воды.

Изменение скорости вращения (производительности) насосов при помощи частотно-регулируемых приводов (ЧРП), позволяет выполнять более эффективное управления транспортными потоками по сравнению с традиционными.

ЧРП часто называют преобразователями (инверторами). На сегодняшний день они перекрывают диапазон мощностей от 0,1до 10000 кВт и предназначены для работы со стандартными асинхронными двигателями. Это дает возможность легко встраиваться в уже существующие системы. Достаточно приобрести ЧРП и подключить к уже установленному работающему двигателю. При этом отпадает необходимость в установке систем токовой защиты двигателя, так как ЧРП в полной мере обеспечивают защиту двигателя.

Использование частотно-регулируемого электропривода для управления насосными агрегатами дает ряд дополнительных преимуществ:

-     снижение величины пусковых токов до уровня номинальных и, таким образом, исключение вредного воздействия этих токов на питающую сеть, значительное снижение величины перегрузки оборудования по моменту при запуске двигателя;

-           практическое исключение из работы дросселей, заслонок, различного рода клапанов;

-           исключение гидроударов в гидравлической сети за счет плавной подачи жидкости;

-           при работе механизмов, снабженных регулируемым электроприводом, в течение длительного времени с частотами вращения, меньшими номинальной, значительно продлевается срок службы подшипников и других вращающихся частей.

Итак, выбранные приводы переменного тока AV 300i (производства General Electric) надежны, многофункциональны, экономят энергию, могут использоваться как автономно, так и в составе любой автоматической системы регулирования (управляться от компьютера, контроллера, позволяют организовать управление с использованием различных датчиков), регулируют скорость в широком диапазоне.

Сравнительный анализ управляющих вычислительных комплексов. Проведение тендера. Основным компонентом любой автоматизированной системы является ее ПТК, состоящий из средств ВТ (контроллеры, ПЭВМ) и ПО. Поэтому надо выбрать контроллер и SCADA пакет. Выбор ПЭВМ сводится к соответствию характеристик компьютера и требованиям SCADA пакета.

В качестве вариантов технических решений, подлежащих сравнению, предлагается три комплекса:

·   комплекс технических средств полевой автоматики без контроллера, который на данный момент существует на установке;

·   программируемый логический контроллер SIMATIC S7-400 и SCADA-пакет WinCC;

·   программируемый логический контроллер GE Fanuc 90-30 и SCADA-пакет Сimplicity.

Сразу можно сказать, что различия между первым вариантом и последними двумя резко выражены. Даже если судить по операционной системе, на которую рассчитаны соответствующие программные продукты, второй и третий вариант являются более совершенными в смысле потребительских свойств.

КТС Режим-1М может выполнять следующие функции:

-      автоматическая одноконтурная или каскадное регулирование параметров по П или ПИ-закону;

-        контроль по вызову оператора текущих значений параметров, номиналов, управляющих сигналов от задатчиков ручного дистанционного управления на многоканальном приборе;

-                      обнаружение технологических и аварийных параметров, передача сообщений оператору через сигнализацию на мнемосхеме;

-           непрерывная регистрация значений важнейших технологических параметров;

-           сигнализация и контроль на общей мнемосхеме N однотипных объектов;

-           централизованный автоматический переход с режима авторегулирования на ручное дистанционное управление и наоборот;

-           сигнализация об отклонениях параметров для любого из N агрегатов;

-           централизованное управление задатчиками номиналов и задатчиками ручного дистанционного управления исполнительными механизмами.

Недостатками КТС Режим-1М является большая собственная инерционность, а также сложность устроения больших вычислительных устройств.

Рассмотрим второй вариант - комплекс SIMATIC S7-400 и WinCC.

ПЛК SIMATIC S7-400 также строятся по блочно-модульному принципу. Все процессорные устройства способны выполнять операции над числами с плавающей запятой и поддерживают алгоритм ПИД-регулирования. Имеется возможность наращивания количества модулей через шину расширения (до 7 внешних модульных блоков). Все ЦПУ серии S7-22X имеют встроенный PPI интерфейс, используемый для соединения с программаторами, текстовым дисплеем TD200, ПЭВМ (скорость передачи до 187.5кбит/с). Время выполнения логической операции в среднем составляет 0.37мкс. Помимо большого количества модулей ввода-вывода имеется и коммуникационный модуль, поддерживающий обмен информацией по сети PROFIBUS.

Для конфигурирования и программирования ПЛК серии SIMATIC S7 используется программный пакет STEP 7, а уровень ЧМИ обеспечивается программным продуктом WinCC.

Перейдем к рассмотрению последнего варианта комплекс GE Fanuc 90-30 и Сimplicity. Контроллер GE Fanuc 90-30 относится к классу программируемых логических контроллеров (ПЛК). С помощью данного контроллера можно решить большинство задач по автоматизации производства, при этом быть уверенным в надежности техники и эффективности результатов. Контроллеры GE Fanuc, благодаря высокой надежности, простоте в эксплуатации и обширной номенклатуре модулей, приобрели большую популярность в мире и успешно применяются в автоматизации технологических процессов. Семейство 90-30 составляет контроллеры, используемые для большинства промышленных приложений в сосредоточенных и распределенных системах.