Курсовая работа (т): Монтаж и наладка АСР давления газа на газосборнике коксовых печей

Если манометр устанавливается ниже трубопровода, то в нижней части импульсной линии устанавливается конденсатосборник. Если измеряется давление жидкости, то отбор отбирается немного выше оси трубопровода, чтобы в импульсные линии не попадали пузыри и шлам. Типовое отборное устройство обычно состоит из бобышки, приваренной к трубопроводу, штуцера, который ввёртывается в бобышку, и запорного вентиля к которому подключают соединительную импульсную линию. Если давление в трубопроводе не превышает 16 кг/см2 (1,6 Па), то трубопроводу можно приваривать штуцер без бобышки. Материал штуцера и бобышки должен быть такой же как и у трубопровода. Вид запорной арматуры так же зависит от давления температуры, и характера среды. Если давление не превышает 64 кг/см2, то манометр устанавливают на трёхходовом кране, пробка которого может занимать 4 положения, что позволяет осуществить продувку отборного устройства без отключения манометра, а так же осуществить проверку установки стрелки на нулевую отметку и показания манометра в рабочей точке.

Если температура рабочей среды выше 70оС при установке манометра в месте отбора не обходимо применять сифон или спиральный патрубок, где жидкость или конденсат остывают.

Для измерения давления запылённых газовых сред отборное устройство снабжают циклонами, в которых взвешенные частицы за счёт внезапного расширения потока и изменении его направления оседают в нижней части циклона или проникает в импульсные линии. Сами циклоны периодически очищаются.

Основываясь на общей рекомендации отборное устройство, представляет собой штуцер, приваренный к трубопроводу. Т.к. давление на измеряемом участке не превышает 1,6 МПа, штуцер приваривают без бобышки. Материал штуцера должен быть такой же марки, что и материал трубопровод. На штуцере устанавливают запорный вентиль отключения импульсной линии.

.1.2 Монтаж внешних соединительных линий

Трубные и электрические проводки обеспечивают связь между отдельными элементами систем автоматического контроля, регулирования и управления производством.

Трубные проводки систем КИП и средств автоматизации представляют собой комплекс труб, соединительных и присоединительных устройств, арматуры, крепежных и установочных деталей, узлов и конструкций, проложенных и закрепленных по элементам зданий, сооружений и технологическом оборудовании.

Трубные линии обеспечивают связь между элементами автоматического контроля и регулирования. Различают три категории трубных проводок систем автоматизации:

Соединительные-импульсные и командные проводки, связывающие элемент автоматизации с измерительными приборами и преобразователями, а так же остальные элементы систем автоматизации;

Вспомогательно-питающие, сливные, обогревающие и т.д.;

Защитные - для прокладки в них электрических проводов и кабелей.

Трубные проводки, работающие под избыточным давлением >10 МПа, называют трубными проводками высокого давления; работающие под абсолютным давлением более 4,66 кПа - трубными проводками низкого вакуума.

В проекте используются импульсные и защитные проводки.

Импульсные трубные проводки - проводки, передающие импульсы от отборных и приемных устройств к чувствительным элементам приборов и средств автоматизации.

Защитные трубные проводки - проводки, защищающие электрические провода и кабели от механических воздействий и атмосферных влияний.

Максимальная протяжённость импульсных линий составляет 50 метров, а линии для передачи пневматических сигналов 300 м. При прокладке трубных линий, что бы избежать появления газовых и гидравлических пробок, трубы должны прокладывать с уклоном.

Выбираем трубы стальные бесшовные из углеродистой стали по ГОСТ 8734-75, диаметром 20 мм с толщиной стенки 2 мм. Т.к. в проекте используются одиночные трубы, то они прокладываются вдоль стен, по колоннам.

Несущие конструкции - это опорные скобы и мостики. Крепежные элементы - это хомуты, полухомуты, одинарные и двойные скобы.

Трубные проводки соединяют различными скобами в зависимости от условий их работы. Импульсные трубные проводки соединяют сваркой, защитные проводки - при помощи муфт.

Прокладывать трубы рекомендуется с наименьшим числом поворотов, без резких изгибов. Трубные проводки всех назначений размещают на расстоянии 25-30 мм от стен зданий, сооружений, колонн и т.п..

Для соединения различных элементов систем контроля и автоматики применяют соединительные линии, называемые электрическими проводками. Под электрической проводкой понимают совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним различными креплениями, опорами, поддерживающими и защитными конструкциями.

В качестве электрических проводок могут быть использованы электрические провода и кабели с медными и алюминиевыми жилами.

Для передачи информационных и управляющих сигналов применяют кабели контрольные с алюминиевой жилой, с поливинилхлоридной оболочкой и изоляцией жил, без наружного покрова АКВВГ. Число жил - 10.

Прокладка соединительных линий осуществляется по схеме внешних проводок. Схема внешних соединений является сводным чертежом, на котором показывают связи первичных приборов, исполнительных устройств и других устройств с щитами, пультами, контроллерами, а также вспомогательные устройства, входящие в схемы проводок.

Схема внешних соединений АСР давления газа на газосборнике коксовых печей представлена в графической части проекта на листе 3.

.1.3 Монтаж и коммутация приборов на щите

Для данной системы регулирования на щите монтируются: ручной задатчик РЗД-22, пускатель ПБР-3А и блок ручного управления БРУ-42. Так как щит будет устанавливаться в щитовом помещении, то предполагается использовать щит панельный каркасный типа ЩПК 2200Х600, установленный на расстоянии 1100 мм от стены.

Ручной задатчик и блок ручного управления относятся к приборам утопленного монтажа и имеют фланец на передней стороне с глухими отверстиями. Под эти приборы делаются вырезы на высоте 1500 и 1000 мм соответственно. Приборы вставляют в вырезы до упора и крепят с обратной стороны упорными винтами. Для установки пускателя, на задней стенки панели приваривают планку на высоте 800 миллиметров от пола. В планку вкручиваются винты на расстоянии 170 мм друг от друга, на которые подвешивается пускатель.

Внешние линии подключаются к сборкам коммутационных зажимов, количество которых составляет 20 штук.

Коммутационные зажимы типа ЗК-Н и ЗК-П, установленные на специальной рейке.

Для закрепления и маркировки приборов в коммутационные зажимы на рейках устанавливают колодки маркировочные типа КМ. Непосредственно жилы кабелей и проводов к зажимам присоединяют следующим образом: к блокам зажимов при выполнении проводок одно- или многопроволочным медными проводами с сечением площадью до 2,5 мм2 - штырем; в случае присоединения к контактам приборов и аппаратуры - пайкой, с помощью наконечников или винтов. Наконечники и пистоны закрепляют на жилах проводов и кабелей пайкой или опрессовкой. Перед пайкой жилы обслуживают, а перед опрессовкой смазывают кварцевазелиновой пастой.

Приборы и регулирующие устройства должны поступать с заводов-изготовителей в комплекте с крепежными изделиями. При соблюдении этих условий монтаж приборов регулирующих устройств затруднений не вызывает.

2.2 Рекомендации по наладке АСР

.2.1 Статическая и динамическая настройка регулятора

Статическая и динамическая настройка включает в себя следующие работы:

) Определение статических и динамических характеристик объекта.

) Расчёт по полученным данным настроек регулятора.

) Определение статических настроек регулятора.

) Установку и включение регулятора в работу с рассчитанными значениями настроек.

) Корректировку параметров настройки на действующем технологическом оборудовании.

По динамической характеристике определяем параметры объекта:

) Коэффициент передачи статического объекта КОБ. Он представляет собой изменение выходной величины объекта при переходе из начального в новое установившееся состояние, отнесенное к единичному возмущению на входе. Максимальный в условиях эксплуатации коэффициент передачи объекта управления

КОБ = 5 Па/%х.р.о.

) Постоянная времени ТОБ. ТОБ - это условное время, в течение которого выходная величина изменилась бы от начального до нового установившегося значения, если бы это изменение происходило со скоростью, постоянной и максимальной для данного переходного процесса. ТОБ = 5,8 с

) Запаздывание tоб. Запаздывание определяется временем, необходимым для передачи возмущающего воздействия.

tОБ =2 с Технологами заданы следующие показатели качества:

) Максимальное допустимое динамическое отклонение X1 = 30 Па

) Допустимое остаточное отклонение δ = 10 Па

) Предельно допустимое время регулирования tрег = 25 с

) Максимальное возмущение по каналу регулирования

Умаx = 15% х.р.о.

Выбираем закон регулирования.

Тип регулятора выбираем исходя из соотношения τоб/Тоб

τоб/Тоб = 2/5,8 = 0,344 с

Таблица 1 - Тип регулятора

Выбираем непрерывный регулятор.

Далее рассчитываем динамический коэффициент регулирования

                                                                       (1)

Для данного объекта регулирования нежелательно иметь большие и длительные отклонения регулируемой величины от заданного значения, ориентировочно выбираем типовой переходный процесс с 20%-ым перерегулированием.

По рисунку 3(б) определяем точку, соответствующую полученному Rд. Все кривые лежащие ниже этой точки соответствуют законам регулирования удовлетворяющее заданное требование.

а-апериодический процесс; б-процесс с 20 %-ным перерегулированием; в- процесс с min  dt; 1-И регулятор; 2-П регулятор; 3- ПИ регулятор; 4-ПИД регулятор Рисунок 2 - График выбора закона регулирования при статических объектах

Определили что можно использовать П-, ПИ-, ПИД-законы регулирования.

Проверяем возможность использования П-регулятора. Для этого по рисунку 4 (б) определяем прогнозируемое время регулирования tрег.

Рисунок 3 - Относительное время регулирования на статических объектах (обозначения те же, что на рис.2)

tрег/tоб = 25/2=12,5                                                                     (2)

tрег =12,5 tоб = 12,5×5,8 = 72,5 < 40 c.

Проверяем возможность использования ПИ-регулятора.

tрег = 72,5 < 650 c.

Прогнозируемое время регулирования меньше заданного значения, поэтому выбираем для работы ПИ-регулятор.

По табличным формулам таблицы 2 определяем приближенные настройки регулятора.

Кр = 0,7/ КОБ(tоб / Тоб)                                                              (3)

Кр = 0,7/ 5( 2/5,8)=0,406 %х.р.о./ С°

Ти =0,7 Тоб                                                                                   (4)

Ти = 0,7 · 5,8 = 4,06 с

Таблица 2 - Формулы для определения настроек регуляторов на статических объектах

При динамической настройке регулятора, осуществляем последовательное изменение параметра настройки.

Строим переходный процесс при первоначальном значении коэффициента регулирования Кр, затем увеличиваем и уменьшаем эти значение на 20 %.

При изменении параметров настроек регулятора на 20 %, значение выходной величины меняется не значительно.

Статическая настройка включает в себя определение зоны нечувствительности регулятора. По инструкции на эксплуатацию регулирующих устройств зона нечувствительности выбирается в пределах 1,6 - 2,4 %, принимаем зону нечувствительности 2%. а для определения диапазона действия задатчика, воспользуемся статическими характеристиками датчика и задатчика.

а)                                                                б)

Рисунок 4: а - Статическая характеристика датчика; б - Статическая характеристика задатчика

Для расчёта диапазона действия задатчика используются статические характеристики датчика и задатчика. Полный диапазон действия задатчика (50%) 2,5мА. Этот ток соответствует изменению расхода на 80 Па/ч. Следовательно, при повороте ручки задатчика на 1% задание регулятору изменится на 1,6 Па/ч.

Динамическую настройку регулятора следует производить методом организованного поиска (пошаговым).

2.2.2 Расчет регулирующего органа и исполнительного механизма

Рисунок 5 - Технологическая схема

Исходные данные:

Регулируемая среда - коксовый газ

Состав газа: N2= 8,3% Н2=50% СО=8% О2=1,7% СН4=30% СН12=12%

Давление в коксовой батареи        Рни= 15 кг/м2

Давление после вентиля В1           Рки= 11 кг/м2

Температура газа                                    t = 300˚С

Максимальный расход                            Qн max= 500 м3/ч

Минимальный расход газа            Q н min = 300 м3/ч

Внутренний диметр трубопровода        Дтр = 1400 мм

Степень открытия вентиля            В1 = 80%

Найдем недостающие данные:

Абсолютное давление вначале участка

Рн = Рни + 1,033                                                                            (5)

Рн = 0,00015 + 1,033 = 1,03315 кгс/см2

.2 Абсолютное давление в конце участка

Рк = Рки + 0,103                                                                            (6)

Рк = 0,00011+1,033= 1,03311 кгс/см2

Абсолютная температура среды

Т1 = t + 273                                                                                             (7)

Т1 = 300 + 273 = 573˚К

Расчетный максимальный расход в нормальных условиях

Q`нmax = 1,1 · Q н max                                                                (8)

Q`нmax = 1,1 · 500 = 550 м3/ч

Определение перепада давления на РО при расчетных максимальных расходах.

Q/max1= =  = 1075,6 м3/ч                                             (9)