| Главная » Файлы » Курсовые работы » Курсовые проекты |
Курсова робота З дисципліни: «Проектування систем автоматизації» На тему: «Розробка системи автоматизації ректифікаційної установки»
| [ Скачать с сервера (479.0 Kb) ] | 23.03.2017, 16:59 |
| Вступ Підвищення ефективності виробництва – основний напрямок на сучасному етапі економічного розвитку. У вирішенні цієї проблеми одну з головних ролей повинно зіграти створення найбільш економічних методів і процесів переробки сировини в споживчі товари та засоби виробництва. На сучасному етапі розвитку спиртового виробництва, що базується на безперервності технологічного процесу з використанням безперервно діючого обладнання, маємо всі передумови для повної та комплексної автоматизації. В спиртовій промисловості значна частина витрат при переробці сировини на спирт приходиться на перегонку та ректифікацію. Брагоректифікаційні установки (БРУ) – основні споживачі теплової енергії та води на спиртових заводах. Оптимальне проведення процесу брагоректифікації дозволяє значно скоротити витрати на виробництво спирту, зменшити витрату енергії та води. Підвищена якість продукції має не менше значення, чим зниження витрат на виробництво. Підвищення продуктивності праці на спиртових заводах, розробка нових технологій, що в деякій мірі підвищують якість та ефективність виробництва вимагають удосконалення систем управління на базі найновіших засобів вимірювання та автоматизації. Найбільш перспективним шляхом розвитку СУ є впровадження на виробництві АСУТП, що працюють в режимі збирання та обробки інформації, контролю за ходом процесу, видачі рекомендацій оператору. Аналіз функціонування АСУТП, розробка нових засобів обчислювальної техніки, насамперед мікропроцесорної, дозволили перейти до створення розподілених СУ, за допомогою мікроконтролерів. 1. Схема автоматизації 1.1. Опис схеми Об’єктом автоматизації є п’ятиколонна брагоректифікаційна установка потужністю 3000 дал. спирту за добу Червонослобідськогоспирт заводу. Технологічний процес в таких установках диференційований по операціях, що відбуваються послідовно в окремих колонах: 1) в бражній колоні – перегонка бражки і отримання спирту-сирцю; 2) в епюраційній – епюрація спирту-сирцю – видалення з нього головних домішок з ефіро-альдегідною фракцією; 3) в спиртовій – концентрування спирту і його пастеризація; виділення в процесі концентрування спирту хвостових домішок (сивушного масла); 4) в колоні повторної (заключної) очистки – повторна очистка ректифікованого спирту. 5) сивушна колона – розвантажує спиртову колону від проміжних домішок, тим самим полегшує її роботу, і продовжує їх концентрувати. Отримання ректифікованого спирту супроводжується відбором барди, ефіро-альдегідної фракції і сивушного масла, видалення лютеру. В процесі ректифікації відбираються і направляються на повторну очистку забруднені погони: із спиртової колони непастеризований спирт, із колони заключної очистки непастеризований спирт і кубовий залишок. Принципова технологічна схема брагоректифікаційної установки представлена на креслені №1. Бражка подається в бражний підігрівач (дефлегматор бражної колони), в якому підігрівається до температури 80-90С теплом спирто-водних парів бражної колони. Бражна колона підігрівається відкритим способом тобто гріюча пара подається на барботер в нижній частині колони. Спиртоводні пари піднімаються вверх в бражний підігрівач, конденсуються і збираються в колекторі для живлення епюраційної колони. Пари, що не сконденсувалися в бражному підігрівачі конденсуються в додатковій секції дефлегматора і в конденсаторі бражної колони. Конденсат, що також називається бражним дистилятом, направляється в колектор, а потім на живильну – 24-ту тарілку (рахуючи знизу) епюраційної колони. На тарілках епюраційної колони бражний дистилят епюрується спирто-водними парами, що піднімаються з кип’ятильника і виварної камери колони. Головні домішки з парами піднімаються в концентраційну частину колони. Бражний дистилят після епюрації відводиться з виварної камери епюраційної колони. Його називають епюратом. Головні домішки концентруються в верхній частині епюраційної колони. В дефлегматор і конденсатор піднімаються спирто-водні пари з високим вмістом домішок. Флегма із дефлегматора повертається в епюраційну колону для зрошення і концентрування домішок, а з конденсатора відбирається ефіро-альдегідна фракція – продукт збагачений головними домішками – в кількості до 3.5% по відношенню до виходу спирту. Епюрат живить спиртову колону, на 16-ту тарілку якої (рахуючи знизу) він вводиться. При русі епюрату вниз пари, що піднімаються з виварної камери колони, забирають спирт. Вода, що виділяється з епюрата і називається лютером, відводиться автоматично гідровідводчиком. Спиртові пари, взаємодіючи з флегмою, концентруються в концентруючій частині спиртової колони. Із колони спиртові пари з міцністю більшою за міцність вироблюваного спирту, відводяться в дефлегматор, конденсуються і в вигляді флегми направляються на верхню тарілку колони. Частина парів (0.5% від піднятих з колони) з дефлегматора відводяться в конденсатор. З цими парами в конденсатор направляються головні домішки, підняті з колони. Погон конденсатора – непастеризований спирт відбирається в кількості 1-4% по відношенню до вироблюваного спирту і направляється на повторну очистку в епюраційну колону, а при необхідності відводиться разом з ефіро-альдегідною фракцією. Флегма з дефлегматора на верхніх тарілках колони звільняється від головних домішок, взаємодіючи з парами, пастеризується. Пастеризація відбувається на шести-восьми верхніх тарілках. З пастеризованої флегми з 6 або 8 тарілок (рахуючи зверху) відбирають ректифікований спирт. Сивушне масло (хвостові домішки) концентруються в спиртовій рідині невисокої міцності ( до 40% об.) на 5-11 тарілках спиртової колони. Сивушно-спиртові пари з цієї зони направляються в комбінований холодильник в кількості 2-4% по відношенню до вироблюваного спирту-ректифікату. Ректифікований спирт може безпосередньо направлятися в холодильник спирту а потім на контрольний снаряд. Для одержання високоякісного спирту його піддають очистці в колоні повторної (заключної) очистки. Колонна повторної (заключної) очистки не є обов’язковою в схемі брагоректифікаційної установки. Вона рекомендується до використання для подальшої очистки спирту і отримання високоякісного продукту шляхом повторної очистки спирту. Ректифікований спирт в колону заключної очистки вводиться нерозбавленим на її 12-ту тарілку (починаючи знизу). В кип’ятильнику утворюються спиртові пари, які забирають з флегми головні домішки. В дефлегматорі пари конденсуються і повертаються в колону у вигляді флегми. Деяка частина парів направляється в конденсатор з метою відводу з колони головних домішок. Погон конденсатора – непастеризований спирт колони заключної очистки направляється на повторну очистку в епюраційну колону або ж, при необхідності, після перемикання, відводиться з апарату з ефіро-альдегідною фракцією. Флегма на 8-12 тарілках піддається пастеризації і з 8-12 тарілок із флегми відбирається очищений повторно спирт. В колоні повторної очистки спирт звільняється не тільки від головних, але й від проміжних домішок, що тяжіють до хвостових. Сивушна колона призначена, перш за все, розвантажити спиртову колону від хвостових домішок. При цьому спиртова колона вільна від задачі концентрувати сивушне масло в тій мірі, в якій необхідно для його екстракції. В таких умовах з ректифікаційної колони з верхньої і нижньої зон концентрування сивушного масла відбирають сивушні погони в кількості 6% по відношенню до продуктивності установки. Відбір такої кількості погону виключає пересичення спиртової колони домішками – вищими спиртами і висококип’ячими ефірами. Розроблена система забезпечує повздовжню стабілізацію БРУ при заданій продуктивності по вихідній сировині - бражці. Схема автоматизації дозволяє реалізувати автоматичне та дистанційне регулювання процесом по всім використовуваним каналам регулювання; контроль, світлову та звукову сигналізацію відхилень по всім використовуваним каналам регулювання, та їх реєстрацію. Розроблена система автоматизації п’ятиколонної БРУ має тринадцять контурів регулювання та тридцять один інформаційний. 1. Витрата бражки на БК стабілізується з допомогою одноконтурної системи (конур 28). Сигнал від датчика витрати (28а) (ИР-61М) поступає на нормуючий перетворювач (ПР-100Ф) після чого уніфікований сигнал 4..20 мА поступає на МПК TSX Premium P57303M, де обробляється по алгоритму ПІ – регулятора. Вихідний сигнал з МПК TSX Premium поступає на електропневмоперетворювач (ЭП-3324), де перетворюється в пневматичний сигнал 20 – 100 кПа. Далі пневматичний управляючий сигнал подається на виконавчий механізм (МИМ), який змінює подачу бражки на БК. В такому випадку перехід на іншу продуктивність бражної колони по бражці (і, відповідно, зміна навантаження на БРУ в цілому) легко здійснюється шляхом зміни завдання регулятору в контурі 28. Збурення по концентрації етанолу в бражці компенсуються з допомогою управляючої дії по витраті пари. Для цього використовується каскадна система, основною частиною якої є регулятори в контурах 1, 18. Каскадна система працює таким чином. При зміні концентрації спирту в бражці, температура в верхній частині БК відхилиться від встановленого заданого значення. Сигнал від датчик 1а поступає через нормуючий перетворювач 1б в МПК TSX Premium, де за алгоритмом ПІ – регулятора виробляється корегуючий сигнал пропорційний відхиленню. Цей сигнал подається як завдання для регулятору в контурі 18, який стабілізує тиск в низу колони. Тиск в низу БК вимірюється датчиком тиску 18а від якого сигнал поступає на пневмоелектричний перетворювач ППЭ-6 з уніфікованим вихідним сигналом 4-20мА. Сигнал від перетворювача поступає на МПК TSX Premium, де обробляється по алгоритму П – регулятора. Управляючий сигнал подається, через електропневмоперетворювач на пневматичний виконавчий механізм МИМ (18г), який змінює витрату пари на БК. Таким чином, в залежності від температури в верху БК встановлюються різні завдання по тиску в нижній частині колони. Витрата охолодної води на конденсатор БК стабілізується по температурі відхідної води після конденсатора (контур 2). Перетворення і вироблення управляючих сигналів аналогічна вище описаним. 2. Повздовжня стабілізація основного продукту в БРУ забезпечується контурами регуляторів 28, 9, 29. Переливна труба внизу епюраційної колони грає роль регулятора рівня з регулюючою дією на стік епюрату в спиртову колону. Таким чином продуктивність БРУ задається по бражці витрата якої стабілізується регулятором в контурі 28, це в свою чергу стабілізує витрату бражного дистиляту на епюраційну колону. Переливна труба внизу ЕК стабілізує витрату епюрату на СК. Зміна витрати епюрату зумовлює зміну витрати пари на СК і відбір спирту з СК, тому що з зміною витрати епюрату змінюються тиск низу і температура на контрольній тарілці спиртової колони. 3. Для управління режимом верхніх частин ЕК, СК, Сив.К, КЗО використані одноконтурні системи по каналу “витрата охолодної води на конденсатор-дефлегматор відповідної колони” (контури 20, 22, 25, 26). 4. Для управління режимом нижніх частин ЕК, СК, Сив.К, КЗО теж використані одноконтурні системи по каналу “тиск низу відповідної колони витрата пари на відповідну колону” (контури 21, 23, 24, 27 ). 5. Для стабілізації відбору спирту з СК використовується каскадна система регуляторами якої є регулятори в контурах 9, 29. Сигнал від датчика температури на контрольній тарілці 9а поступає через нормуючий перетворювач в МПК TSX Premium, де по алгоритму ПІ – регулятора виробляється завдання для регулятора 29, що стабілізує відбір спирту з СК. 6. Для стабілізації температури спирту ректифікату після колони заключної очистки, який йде на зберігання використана одноконтурна система по каналу “температура спирту після охолоджуючого теплообмінника, витрата води на охолоджуючий теплообмінник”. Всі інформаційні контури мають структуру подібну до розглянутих вище з тією різницею що ці сигнали після МПК TSX Premium подаються ще й на ЕОМ де обробляються спеціальною SCADA програмою і подається в зручній для оператора формі. Інформацію записують в тренди та мнемосхеми, фіксують та визивають світлову і звукову сигналізацію при нестандартних ситуаціях. Звукова та світлова сигналізація знімається лише коли параметр переходить в межі допустимого. 1.2. Специфікація приладів та засобів автоматизації Таблиця 1. Специфікація засобів автоматизації № п/п № позиції Назва і технічна характеристика приладу Тип, марка Одиниця Кількість Примітка 1 1а Термометр опору платиновий, діапазон вимірювання -200..+500С. Монтажна довжина 200мм, матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т ТСП-1088 шт. 1 Луцький приладобудів. звод. 2 1б Перетворювач нормуючий діапазон вимірювання 90..105С вихідний сигнал 4..20мА, 220В, 50Гц ИП Ш703И шт. 1 ПО “Електроприлад” м Київ 3 2а Термометр опору платиновий, діапазон вимірювання -200..+500С. Монтажна довжина 200мм, матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т ТСП-1088 шт. 1 Луцький приладобудів. звод. 4 2б Перетворювач нормуючий діапазон вимірювання 0..100С вихідний сигнал 4..20мА, 220В, 50Гц ИП Ш703И шт. 1 ПО “Електроприлад” м Київ 5 2в Перетворювач електропневматичний тиск живлення 140кПа, вхідний сигнал 4..20мА, вихідний сигнал 20..100кПа ЭП-3324 шт. 1 Сарнський прилд. буд. завод. 6 2г Клапан регулюючий з мембранним виконавчим механізмом.Ду=150 25ч30нж шт. 1 ПО”Електроприлад” м.Київ 7 3а Термометр опору платиновий, діапазон вимірювання -200..+500С. Монтажна довжина 200мм, матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т ТСП-1088 шт. 1 Луцький приладобудів. звод. 8 3б Перетворювач нормуючий діапазон вимірювання 0..120С вихідний сигнал 4..20мА, 220В, 50Гц ИП Ш703И шт. 1 ПО “Електроприлад” м Київ 9 4а Термометр опору платиновий, діапазон вимірювання -200..+500С. Монтажна довжина 200мм, матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т ТСП-1088 шт. 1 Луцький приладобудів. звод. 10 4б Перетворювач нормуючий діапазон вимірювання 0..100С вихідний сигнал 4..20мА, 220В, 50Гц ИП Ш703И шт. 1 ПО “Електроприлад” м Київ 11 5а Термометр опору платиновий, діапазон вимірювання -200..+500С. Монтажна довжина 200мм, матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т ТСП-1088 шт. 1 Луцький приладобудів. звод. 12 5б Перетворювач нормуючий діапазон вимірювання 0..100С вихідний сигнал 4..20мА, 220В, 50Гц ИП Ш703И шт. 1 ПО “Електроприлад” м Київ | |
| Просмотров: 1290 | Загрузок: 84 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |