Курсовая работа (т): Разработка СУТП Свеклосахарное производство

При перемещении рычага 4 вправо давление в силовом элементе 7 увеличивается, так как зазор между рычагом и соплом уменьшается. Это давление передается на рычаг 6 силового элемента, и ролик 9 поворачивается на угол. Необходимый для достижения равновесия на рычаге 4 между усилиями от давления в сильфоне и пружины обратной связи 5. углу поворота ролика соответствует пропорциональное перемещение стрелки (пера) 8. Шкала прибора стопроцентная линейная. Класс точности 1.0.

Электропневматические и пневмоэлектрические измерительные преобразователи.

Для согласования электрической и пневматической ветвей ГСП выпускаются электропневматические и пневмоэлектрические преобразователи.

Преобразователь электропневматический (типа ЭПП) предназначен для преобразования непрерывного унифицированного электрического сигнала постоянного тока в непрерывный унифицированный пневматический сигнал. Работа преобразователя основана на принципе силовой компенсации.

Прибор состоит из двух функционально различных блоков: электромеханического преобразователя (совокупность магнитоэлектрического механизма и рычажной системы) и пневматического усилителя. Входной электрический сигнал подводится к катушкам электромагнита 7. При этом в магнитопроводе возникает магнитный поток, вызывающий перемещение якоря 6. Усиление на якоре прямо пропорционально силе тока. Перемещение рычага 4 под действием этой силы вызывает изменение давления в линии сопла 3, установленного на основании 2. Это давление усиливается пневматическим усилителем (реле) 8 и по пневмолиниям передается на выход преобразователя и в сильфон обратной связи 5. Усилие, возникшее в сильфоне под воздействием выходного давления, уравновешивает через рычаг усилие на якоре от входного сигнала. Для сглаживания колебаний в линии сопла имеется пневмоемкость 1. класс точности 0.5; 1.0.

Преобразователь пневмоэлектрический (типа ПЭ-55М) предназначен для преобразования пневматического сигнала, поступающего от пневматического датчика или пневматического регулятора, в унифицированный электрический сигнал постоянного тока. Прибор состоит из магнитоэлектрического гальванометра, блока питания и манометрической трубки, установленной в общем корпусе.

Входной сигнал в виде давления, подлежащего измерению и преобразованию, попадая во внутреннюю полость манометрической трубки, деформирует ее. Конец трубки через спиральную пружину передает перемещение подвижной системы гальванометра (флажка), находящегося в высокочастотном поле катушки, входящей в базовый контур генератора. При перемещении флажка изменяются параметры базового контура, что приводит к изменению режима генератора. При этом изменяется постоянная составляющая коллекторного тока, что приводит к изменению силы тока базы транзистора ПП, и, следовательно, к изменению силы выходного тока. В цепь коллектора ПП включена катушка обратной связи, укрепленная на коромысле в поле постоянного магнита. Входной ток, обтекая катушку, создает момент обратной связи, противоположный моменту, создаваемому при растяжении пружины. Флажок перемещается и сила выходного тока изменяется до тех пор, пока эти моменты не станут равными. Класс точности преобразователя 1.0.

.3 Контроль уровня

Поплавковые уровнемеры применяют для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах с низким внутренним давлением.

Эти приборы выполняют с поплавками, которые легче или тяжелее жидкости. Работа первых основана на следящем действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости, а вторых - на изменении массы поплавка, погруженного в жидкость. Поплавок может быть расположен внутри резервуара (уровнемеры внутреннего монтажа) или в выносной камере (камерные уровнемеры), соединенной с аппаратом с помощью труб. Диапазон изменения уровня, измеряемый камерными уровнемерами, 250 мм.

Рисунок 9. Схема поплавкового уровнемера внутреннего монтажа УДУ: 1 - поплавок, 2 - лента, 3, 4 - ролики, 5 - шкив, 6 - стрелка уровнемера, 7 - контргруз

В уровнемере внутреннего монтажа УДУ поплавок 1, плавающий на поверхности жидкости в резервуаре, связан с мерным шкивом 5 перфорированной лентой 2, перекинутой через ролики 3 и 4. контргруз 7 уравновешивает массу поплавка.

При изменении уровня жидкости изменяется положение поплавка, шкив поворачивается и лента наматывается или сматывается с него. На оси шкива закреплена стрелка 6, поворачивающаяся вместе с ним. Прибор рассчитан так, что на 1 м изменения уровня стрелка совершает оборот. От оси шкива вращение передается через зубчатую передачу на шестерню шкалы метров, которая совершает 1/24 оборота при одном обороте шкива. Метры отсчитывают по вращающейся шкале, а сантиметры - по неподвижной шкале с помощью стрелки. Одновременно вращение шкива передается на дистанционную приставку, которая имеет реохорд со щетками и контактную систему для сигнализации крайних положений уровня.

3. Описание схемы автоматизации

автоматизация давление контроль

Выпарная станция (ВС) занимает важное место в общей технологической и тепловой схемах сахарного завода. Кроме своего основного назначения - выпаривания поступающего сока до заданного уровня содержания сухих веществ при определенной производительности сахарного завода - она обеспечивает вторичными соковыми парами теплообменную аппаратуру завода, снабжает котельную конденсатом для питания паровых котлов, завод - аммиачной водой для технологических нужд.

Для выпаривания сока на сахарных заводах применяют многокорпусные выпарные установки, позволяющие последовательно многократно использовать пар, поступающий в первый корпус. На ВС сок концентрируется с 15-16% до 65-70% сухих веществ (плотность 1,32 г./см³) и превращается в сироп, который подвергается дальнейшей обработке в вакуум-аппаратах.

При функционировании ВС сок направляется в первый корпус и последовательно переходит из корпуса в корпус. Свежий пар поступает только в первый корпус. Второй корпус обогревается соковым паром первого корпуса, а третий - соковым паром второго и т.д. Для многократного использования греющего пара, поступающего благодаря последовательно убывающему остаточному давлению в надсоковых пространствах аппаратов. Так как процесс выпаривания непрерывен, а количество поступающего сока и отбор сокового пара из выпарных аппаратов изменяются во времени, то поддержание оптимального режима работы ВС возможно только при автоматическом управлении процессом выпаривания. Оптимальным считается режим, обеспечивающий заданную производительность ВС при стабилизации уровня сока в корпусах выпарных аппаратов, что гарантирует наилучшие условия теплообмена и бесперебойное снабжение потребителей соковым паром необходимого потенциала.

Систему управления ВС реализуют с помощью АСУТП (режим НЦУ) по модулю в.

АСУТП отделения выпаривания представляет собой РСУ среднего масштаба, включающую подсистемы сбора и отображения информации, автоматического регулирования, дискретно-логического управления, противоаварийных защит и блокировок.

Объект управления включает: пятикорпусную выпарную станцию (1, 2, 3, 4, 5-й выпарные аппараты), сборник 6, подогреватель 7 и два асинхронных электродвигателя.

Основные компоненты системы: контроллеры TREI-5B; АРМы оператора-технолога, начальника отделения и лаборатории на базе ЭВМ (Pentium I в промышленном исполнении) и 20ʺмониторов с повышенной защитой от электромагнитных воздействий; сетевые средства - 10 Мбит Ethernet со 100%-м резервированием; станцию архивирования в комплекте со сменными магнитооптическими дисководами (640 Мбайт); сервер БД; принтеры; пакеты программ «КРУГ-200»; конструктивы - 19ʺ шкаф (RITTAL).

Информационная мощность АСУТП: общее число входных и выходных сигналов 29/29, т.е. 58. Из них контролируемых аналоговых (температуры, уровня, расхода, давления, плотности) - 23; контролируемых дискретных (с учетом состояния запорной арматуры) - 16; дискретных управляющих - 2; контуров регулирования - 10; запорной арматуры - 10; противоаварийных защит и блокировок (100%-е резервирование) - 35 из них: аналоговых параметров - 23, входных дискретных - 6, выходных дискретных - 6. Система управления реализована с «горячим» резервированием в трех комплектах.

Динамика работы АСУТП

Максимальный период опроса датчиков на контроллере: дискретный вход - 100 мкс, аналоговый вход - 1 мс; максимальное время реакции на аварийные сигналы: при обработке в цепях аварийной защиты на уровне контроллера - 20-60 мс, при передаче к пультам оператора - 200 мс; цикл смены данных на пульте операторов при наличии до 200 динамических элементов в кадре - 0,15-1,0 с; цикл смены кадров - 0,2-1,5 с; минимальное время реакции на команду оператора - 0,2 с; время полного перезапуска: системы после отключения питания - 30 с, контроллеров после отключения питания - 20 с.

Время наработки на отказ контроллера 75000 ч (в дублированном исполнении - 150000).

Контроллеры TREI-5B обеспечивают ввод, обработку и вывод всех сигналов объекта управления.

Информационная мощность серии контроллеров TREI-5B обеспечивает 30-30000 входов / выходов. Использовано: аналоговых входов / выходов - 23/23; дискретных входов / выходов - 6/6. Имеем достаточный резерв.

В качестве примера рассмотрим систему управления пятикорпусной ВС с повышенным температурным режимом.

Работа этой ВС отличается рядом преимуществ: меньшей чувствительностью к изменениям расхода и концентрации сока, поступающего на выпаривание; меньшим временем пребывания сока в зоне высоких температур вследствие переноса отборов пара из первых корпусов в последние, что при прочих равных условиях уменьшает разложение сахара и нарастание цветности сока при выпаривании; меньшей продолжительностью варки утфеля в вакуум-аппаратах за счет повышения температуры греющего пара.

Сок температурой 86°С нагревается в группе подогревателей VII и при достижении температуры 126°С поступает в корпус I выпарной станции. Туда же подается ретурный пар давлением 0,29 МПа и температурой 136°С.

Система управления обеспечивает: стабилизацию давления сокового пара корпусов I и II ВС; стабилизацию разряжения в корпусе V; стабилизацию уровней сока по выпарным аппаратам; подачу аммиачной воды в сборник сока перед ВС при падении уровня в корпусе I; измерение температуры по корпусам I-V ВС; контроль давления пара и перепада давления между паровой камерой и надсоковым пространством в корпусе I; измерение плотности сиропа, откачивамого на дальнейшую переработку; контроль расхода сока, поступающего в переработку, и сиропа, откачиваемого из ВС. Давление сокового пара корпуса I стабилизируется по жесткой программе. По мере отложения накипи на поверхности нагрева выпарного аппарата заданное значение давления переодически повышают в целях сохранения требуемой производительности ВС. Контур стабилизации давления включает: пневматический преобразователь давления (3-1), нормированные усилители-преобразователи (3-2), (3-3) и АЦП (ADAM-5017), которые осуществляют умножение сигнала на постоянный коэффициент и селектирование большего сигнала этот сигнал, поступает и от преобразователя (4-1), установленного в корпусе II, далее сигналы подаются на монитор и АЦПУ пульта ПТК (3-4) и на регулирующий канал контроллера TREI-5B (3-5), выполняющий ПИ-закон регулирования с выходом на ЦАП (ADAM-5024) и клапан (3-6). Давление поддерживается за счет регулирования поступления ретурного пара в паровую камеру корпуса I выпарной станции. В контуре предусмотрено также ручное дистанционное управление регулирующим клапаном (3-6) с пульта ПТК и АРМ технолога.

Разряжение в корпусе V поддерживается измерительным преобразователем разности давления (5-1) и АЦП (ADAM-5017), сигнал которого поступает на монитор и АЦПУ (5-2) пульта ПТК, а также на регулирующий канал контроллера TREI-5B (5-3) с выходом на ЦАП (модуль ADAM-5024) и регулирующий клапан (5-4), установленный на линии подачи пара.

При стабилизации уровней в выпарных аппаратах обеспечиваются наилучшие условия для теплопередачи, что повышает производительность ВС. Работа узла регулирования уровней осуществляется по принципу продольной стабилизации. Возникающие в любой зоне системы возмущения последовательно передаются на корпус I выпарной станции. Если количество сока, поступающего в выпарную станцию, недостаточно для восстановления минимально допустимых уровней в аппаратах, системой управления предусмотрена подача аммиачной воды в сборник сока VI перед ВС. Любой контур регулирования реализован с использованием комплекта буйкового уровнемера (13-1), пневматического позиционера (13-6), нормированного усилителя для селектирования меньшего сигнала (13-5). Сигнал с преобразователя (13-2) поступает на АЦП (ADAM-5017), далее - на монитор и АЦПУ (13-3) и на регулирующий канал контроллера TREI-5B (3-4) с выходом на ЦАП (модуль ADAM-5024) и регулирующий клапан 13-7 (обозначения элементов контура приведены для САР уровня в корпусе IV ВС).

Аммиачную воду в сборник сока перед ВС подают при оголении поверхности обогрева выпарных аппаратов. Параметром, который наиболее точно фиксирует начало предварительного режима, является разность давлений между греющим и соковым парами первого выпарного аппарата. При оголении поверхности нагрева теплопередача от пара к кипящей жидкости резко уменьшается, давление греющего пара возрастает, а сокового - падает, что приводит к увеличению перепада давления. Росту перепада давления соответствует увеличение нагрузки аппарата, что и служит сигналом для включения подачи воды в соковую камеру аппарата.

В рассмотренном узле при снижении уровня сока в сборнике до минимального значения сигнал от датчика (9-1) замыкает контакт нормированного преобразователя-усилителя (8-2). Если при этом уровень в корпусе I нормальный (сигнал от датчика 10-1), никаких изменений в цепи управления не произойдет. При минимальном значении уровня в корпусе I замыкается еще один контакт преобразователя (8-2). Для контроля ретурного пара предусмотрен пневматический преобразователь давления (6-1), сигнал от которого поступает на АЦП (ADAM-5017H), на прибор 7-2 и далее на прибор 8-1, на который преобразователем (7-1) с выходом на АЦП (ADAM-5017), печатающее устройство АЦПУ и монитор ПТК (7-2). При росте перепада давления в корпусе I замыкается третий контакт преобразователя (8-2), что служит сигналом для включения подачи воды. В схему подачи воды входят: сигнализатор мембранный (8-1), АЦП (ADAM-5017); регулирующий канал контроллера TREI-5B с выходом на ЦАП (ADAM-5024), и регулирующий клапан (8-4), а также пульт ПТК и АРМ технолога для выбора режима управления (8-3).

Контроль температуры в корпусах ВС осуществляется посредством монитора и АЦПУ с выходом на ПТК и АРМ технолога, на которые поступают сигналы от термосопротивлений ТСМ и АЦП (ADAM-5017H) или непосредственно от модуля (ADAM-5013), установленных на каждом выпарном аппарате. Плотность сиропа, выходящего из ВС, является одним из параметров, позволяющих охарактеризовать ее работу. Измерение плотности осуществляется радиоизотопным плотномером (15-1) и АЦП (ADAM-5017H) (15-2), работающем в комплекте с АЦПУ (15-3) на пульте ПТК и АРМ технолога.

Контроль расхода сока, поступающего на переработку, и сиропа после ВС осуществляется индукционными расходомерами. Датчики (16-1 и 17-1) установлены на производственных коммуникациях с выходом на АЦП (ADAM-5017H) (16-3) и (17-2) и на АЦПУ и монитор (16-4) пульта ПТК и АРМ технолога.

Заключение

Свеклосахарное производство представляет собой последовательность взаимосвязанных процессов, протекающих в ряде отделений аппаратов. Процесс получения сахарного песка из свеклы включает гидромеханические, механические, тепловые, диффузионные и другие процессы. Свеклосахарное производство является непрерывно-поточным, характеризуется высоким значениями потоков материала и энергии, сложностью процессов массотеплообмена, большой протяженностью производственных линий, наличием внутренних обратных связей по параметрам. Свеклосахарное производство как объект управления характеризуется большой размерностью вектора контролируемых параметров (свыше 400), наличием транспортного запаздывания и инерционными свойствами отдельных аппаратов, распределенными значениями параметров по времени и протяженности аппаратов.