Автоматизация ректификационной установки для получения этилового спирта

АПП.000001.XXX А2.dwg

В приямокnсточных вод
Со стадии предварительной дегазации
Дегазация суспензии ПВХ
СибГТУnФАИТ гр. 25-2
Схема автоматизацииnфункциональная
Водная суспензия поливинилхлорида
Вода охлаждающая обратная
Конденсатор винилхлорида
Сепаратор газообразного винилхлорида
Насос для перекачки суспензии
Колонна дегазации суспензии
Вода охлаждающая прямая
Вода сточная в приямок

курсовой.doc

Министерство образования Российской Федерации
Сибирский государственный технологический университет
Факультет автоматизации и информационных технологий
Кафедра автоматизации производственных процессов
ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА С ПОГРУЖНОЙ ГОРЕЛКОЙ
Пояснительная записка
Учебная дисциплина: Технологические измерения и приборы
Тема: «ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА С ПОГРУЖНОЙ ГОРЕЛКОЙ»
выдачи: 10 сентября 2003 г.
Срок выполнения: 20 декабря 2003г.
Руководитель: Должиков В. А.
В данном курсовом проекте представлен вариант автоматизации парового
котла. В проекте рассмотрен подбор датчиков и приборов различных систем
контроля расчет потенциометра расчет ротаметра.
В данной работе содержится страниц текста 7 рисунков 4 таблица и 6
использованных источника.
1 Выпарной аппарат с погружной горелкой 6
5 Выбор средств автоматизации 6
5.1 Измерение температуры 6
5.2 Измерение уровня 6
5.3 Изменение расхода 7
5.4 Измерение давления 7
5.5 Микроконтроллер 7
1 Расчет ротаметра 8
2 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического
потенциометра типа КСП4 16
Список использованных источников 21
Развитие промышленности в том числе и химической в данное время тесно
связано с автоматизацией позволяющей повысить производительность
оборудования снизить себестоимость продукции улучшить ее качество и
повысить прибыль от реализации.
Для того чтобы повысить выше перечисленные показатели на производстве
усовершенствуется старая и вводится новая система автоматизированного
управления. На рынке средств производства в данное время присутствует
высокое разнообразие средств автоматизации технологических процессов
выпускаемых как отечественными так и зарубежными производителями.
Задачи которые ставятся перед специалистами требуют не только
глубокого знания технологических процессов но и знания принципов
составления автоматических систем позволяющих управлять процессом наиболее
эффективно а также умение выбирать современные средства автоматизации.
1 Выпарной аппарат с погружной горелкой
В связи с широким развитием газофикации технический интерес
представляют выпарные аппараты с погружным горением. В отличии от обычных
выпарных аппаратов они не имеют нагревательных поверхностей тепло сгорания
газа в них передаётся непосредственно упариваемой жидкости.
Сжатый воздух подаётся компрессором под давлением Р=12 мПа в камеру
смешения горелки туда же газодувкой с тем же давлением направляется
горючий газ. Смесь газа и воздуха затем поступает в камеру горения
погружной горелки. Постоянство уровня раствора в аппарате поддерживается
сливной трубкой имеющейся на боковой поверхности аппарата. Отработанные
газы вместе со вторичным паром поступают в конденсатор где пар
конденсируется а отработанные газы удаляются вентилятором в атмосферу.
Пузырки газа и пара образующиеся при работе аппарата интенсивно
перемешивают раствор чем обеспечивают хороший тепло и массообмен между
раствором и газом. Газ в горелке зажигается от электрической свечи которая
работает отспециального трансформаторного устройства. После разогрева
огнеупорных стенок камеры горения горелку погружают в раствор на такую
глубину при которой происходит наиболее эффективный теплообмен
характеризующийся небольшой разностью температур газовой смеси и жидкости(2-
С). Горелки диаметром 50 мм рекомендуется погружать на глубину 250 мм
горелки диаметром 250 мм - на глубину 250 мм.
В случаи если сливная трубка забьётся может возникнуть аварийная
ситуация для её предотвращения установлен датчик уровня который следит
чтобы уровень раствора не превышал 33 метра – высота выпарного аппарата.
5 Выбор средств автоматизации
Для того чтобы получить высококачественную продукцию в результате
проведения определенного технологического процесса необходимо эффективно
вводить средства автоматизации которые имеют оптимальные технические
данные и возможность работать управлять и регулировать технологический
процесс с наименьшей погрешностью и как можно более длительный отрезок
Для нормального (безопасного) течения процесса и для получения
качественной продукции необходимо контролировать следующие технологические
параметры: давление расход температуру уровень и концентрацию. Для
контроля данных параметров необходимо подобрать приборы.
При выборе средств автоматического контроля и регулирования учитываются
требования которые определяются:
o по виду измеряемого параметра (приборы температуры давления
расхода уровня и т.д.);
o по величине параметра (диапазон шкалы прибора верхний предел);
o по характеру измеряемой среды (жидкость газ твердое вещество);
o по характеру окружающей среды – внешние воздействующие факторы
(механические электромагнитные радиационные и т.д.);
o по размещению объекта (расстояние от мест установки датчиков и
исполнительных механизмов до щитов контроля и управления).
5.1 Измерение температуры
При выборе средств автоматизации контроля необходимо учитывать
предельные значения температур в диапазоне которых можно применять
различные датчики температуры а также вид выходного сигнала. При выборе
датчиков следует учитывать среду в которой они должны работать.
Выпускаемые в настоящее время преобразователи сопротивления с
унифицированным выходным сигналом позволяют использовать их с
разнообразными вторичными приборами с унифицированным входом без
дополнительных преобразователей.
Для данного технологического процесса выбираем термопреобразователь с
унифицированным выходным сигналом ТСПУ Метран-276
Предел измерения (0 2000С) выходной сигнал 4-20мА;
5.2 Измерение уровня
Выбор метода измерения уровня зависит от вида среды температуры
агрессивности токсичности взрыво и пожароопасности среды а так же
параметров окружающей среды.
Выбираем преобразователь гидростатического давления (уровня) Метран-43
ДГ-3545 с унифицированным выходным сигналом 4-20мА.
5.3 Изменение расхода
Количество жидкости (объем или масс) газа или пара проходящее через
данное сечение канала в единицу времени называют расходом и измеряют
Расход газа или жидкости на современных предприятиях измеряют
различными способами подавляющее большинство промышленных установок
оснащено дроссельными расходомерами (переменного перепада давлений)
основным элементом которых является сужающее устройство.
Стандартизованы сужающие устройства трёх видов: диафрагма (камерная и
бескамерная) сопло и сопло Вентури. Выбор того или иного сужающего
устройства определяется обычно следующими соображениями: диафрагма обычно
проще в изготовлении и устройстве чем сопло одноко сопло позволяет
измерять большой расход и в ряде случаев обеспечивает более высокую
точность чем диафрагма.
Главный параметр который необходимо контролировать при выборе
является контролируемая среда.
Для данного технологического процесса применяем систему
преобразователей: диафрагма ДКС-10-200-АБ-1 преобразователь разности
давления с унифицированным выходным сигналом (4-20мА) Метран–43Ф-ДД-3494
блок питания с корнеизвлечением БПК-40-1-2-2:
5.4 Измерение давления
При выборе средств автоматизации для измерения давления данного
технологического процесса следует учитывать диапазон измеряемых давлений
среду в которой они работают.
В данном случае выбираем датчик давления Метран-43ДИ-3156 с
унифицированным токовым выходным сигналом (4-20) мА.
Процесс выпаривания полностью автоматизирован. Все данные с датчиков
поступают на контроллеры фирмы Advantec. Установленная на компьютере SCADA
система Ginie позволяет оператору следить за всеми происходящими
процессами также возможно регулирование процесса и занесение данных в базу
в реальном времени следовательно выше приведённые датчики я взял с
аналоговым преобразователем без показывающей и регистрирующей аппаратуры.
Таблица 2.1 – Исходные данные
Наименование Обозначение Значение
Конусность трубки ротаметра k 001
Длина шкалы ротаметра l 025 м
(шкала имеет 11-ть оцифрованных
делений с градацией (l = 0025 м)
Диаметр трубки ротаметра в месте D0 00171 м
нулевого деления шкалы
Объём поплавка V 3075(10-6 м3
Диаметр миделя поплавка d 00164 м
Материал поплавка Сталь Х18719Т—
Вес поплавка G0 00235 Н
Измеряемая среда Хлор —
Температура измеряемой среды t0 200
Плотность среды (при t0 = 300) [pic] 2995 кгм3
Динамическая вязкость вещества (20 133(10-6133(10-6 Па(с
1.1 Описание ротаметра
Ротаметр является расходомером постоянного перепада давлений. Так же к
ним относятся поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее применение
имеют ротаметры и поплавковые расходомеры шкалы которых практически
равномерны. Их можно использовать для измерения малых расходов так как
потери давления в них незначительны и не зависят от расхода. Ротаметры и
поплавковые расходомеры имеют большой диапазон измерения (QmaxQmin =
Проходящий через ротаметр (рисунок 2.1) снизу поток жидкости или газа
поднимает поплавок до тех пор пока расширяющаяся кольцевая щель между
телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины при
которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. При равновесии сил
поплавок устанавливается на некоторой высоте зависящей от расхода.
На поплавок ротаметра сверху вниз действуют две силы: сила тяжести
[pic]- ускорение свободного падения) и сила от давления потока на верхнюю
плоскость поплавка [pic] (где [pic] - среднее давление потока на единицу
площади верхней поверхности поплавка; [pic] - площадь наибольшего
поперечного сечения поплавка).
Снизу вверх на поплавок действуют также две силы: сила от давления
потока на нижнюю плоскость поплавка [pic] и сила трения потоков о поплавок
[pic] (где [pic]- коэффициент сопротивления зависящий от числа Рейнольдса
и степени шероховатости поверхности; [pic]- средняя скорость потока в
кольцевом канале охватывающем боковую поверхность поплавка; [pic]- площадь
боковой поверхности поплавка; [pic]- показатель зависящий от скорости).
Поплавок уравновешен в случае если соблюдается равенство
Если допустить что [pic] при всех расходах – величина постоянная (с
увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала) то правая
часть уравнения (2.1) будет постоянной так как остальные величины для
данного прибора неизменны. Следовательно разность давлений на поплавок
[pic] т.е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления
Коэффициент расхода ( для ротаметров зависит от большого числа величин
которые не поддаются аналитическому определению поэтому ротаметры
градуируют экспериментально. Для экспериментальной градуировки ротаметров
предназначенных для измерения расхода жидкостей или газов применяют в
качестве градуировочной среды воду или воздух (ГОСТ 13045 - 81).
Экспериментальная градуировка шкалы ротаметра точна лишь в том случае если
при эксплуатации значения всех величин соответствуют градуировочным
условиям. Изменение температуры потока меняет плотность среды и её
вязкость а следовательно и коэффициент расхода. Ещё большей степени будут
изменяться величины в случае если ротаметр применяют для измерения расхода
среды отличающейся от градуировочной.
Ротаметр со стеклянной трубкой (рисунок 2.2) состоит из конической
трубки 1 закреплённой в двух металлических головках 2 и 3 снабжённых
сальниками и фланцами для монтажа в вертикальном трубопроводе. Головки
соединены несколькими тягами 4 образующими вместе с поперечными 5 защитную
решетку вокруг стеклянной трубки. Внутри трубки 1 свободно перемещается
поплавок 6 имеющий форму волчка. В нижней головке имеется седло на
которое опускается поплавок при прекращении потока. Верхняя головка
снабжена ограничителем хода поплавка. Седло и ограничитель хода не
позволяют поплавку выйти за пределы стеклянной трубки. Шкала 7 прибора
вытравлена на поверхности стеклянной трубки; отсчёт ведут по верхней
горизонтальной плоскости поплавка.
В верхней части поплавка иногда делают косые прорези (рисунок 1.1)
благодаря чему поплавок вращается вокруг вертикальной оси. При вращении
поплавок центрируется внутри трубки не соприкасаясь со стенками; его
чувствительность повышается. По вращению поплавка определяют состояние
прибора (отсутствие трения и засорения).
Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляют на давление жидкости или
газа не более 058 МПа. При более высоких давлениях жидкости или газа а
также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической
Ротаметры имеют следующие недостатки: невозможность регистрации
показаний и передачи их на расстояние; недостаточная четкость шкал
Определяем диаметр трубки ротаметра D10 в месте усиления шкалы для
максимального расхода Qmax по формуле:
Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D0 до сечения
диаметром d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:
Вычисляем безразмерный параметр аi для оцифрованных отметок шкалы:
т.к [pic] то получим:
4268 [pic] 3229 1695 1235 444468
Построим градуировочный график в виде зависимости [pic] который
изображен на рисунке 3:
Рисунок 3 – График зависимости [pic]
Выполним чертеж поплавка ротаметра трубки ротаметра и чертеж в
сборке которые изображены на рисунке 4 рисунке 5 рисунке 6
12 Расчет геометрических размеров поплавка
Расчет веса поплавка
Найдем вес поплавка по формуле
Найдем объем высверловки м3
Найдем диаметр высверловки м3
Глубина высверловки и длина поплавка м
потенциометра типа КСП4
Таблица 2.4 – Исходные данные
Шкала прибора 0 – 1000 0С
Градуировка температуры свободных ХА
концов термометра 0 – 0.00
Расчетное значение температуры t0 20 0C
свободных концов термометра
Возможное значение температуры tI0 50 0C
Начальное значение шкалы E(tн t0) 00 мВ
Конечное значение шкалы E(tк t0) 4132 мВ
Диапазон измерений EД 4132
Нормированное номинальное RН.Р. 90 Ом
сопротивление реохорда
Нерабочие участки реохорда 2( 005
Нормированное номинальное UК 1019 мВ
значение падения напряжения на
Выходное напряжение ИПС – 148П UИ.П. 5 В
Номинальное значение силы тока в I0 5 мА
Сопротивление нагрузки ИПС – 148ПRИ.П. 1000 Ом
Номинальное значение силы тока в I1 3 мА
верхней ветви измерительной схемы
Номинальное значение силы тока в I2 2 мА
нижней ветви измерительной схемы
Температурный коэффициент ( 4.25 *10-3 К-1
электрического сопротивления меди
Рисунок 7 – Принципиальная компенсационная измерительная схема
автоматического потенциометра.
Определим сопротивление резистора RП:
принимаем [pic] Ом и [pic]
Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:
Производим проверку правильности определения RПР:
Определим сопротивление контрольного резистора RК:
принимаем сопротивление контрольного резистора [pic] Ом.
Определим сопротивление резистора Rб:
принимаем значение сопротивления резистора [pic] Ом.
Найдём сопротивление медного резистора Rм:
принимаем значение сопротивления медного резистора [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора RН:
принимаем [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора
Определим сопротивление резистора R1 по формуле:
принимаем [pic]Ом [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим изменения показания потенциометра для конечного значения
шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от [pic]до
Результатом выполнения курсовой работы была разработана функциональная
схема автоматизации варки древесины входящая в процесс производства
целлюлозы и была подобрана спецификация средств автоматизации
использованных в функциональной схеме.
Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра.
Список использованных источников
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических
процессов справочное пособие. М. «Энергия» 1980 г.
Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
производств М. «Машиностроение» 1983 г.
Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы 3 изд.
перераб. и доп. М: «Энергия» 1978 г.
Техника чтения схем автоматического управления и технологического
контроля А.С.Клюев Б.В.Глазов М.Б.Миндин С.А.Клюев; Под ред.
А.С.Клюева. –3-е изд. перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат 1991.- 432 с.:
Рисунок 2.2 – Ротаметр со стеклянной

ТИиП.doc

Министерство образования РФ
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
Факультет: Заочный химико-технологический дистанционного обучения
Кафедра: Автоматизации производственных процессов
Учебная дисциплина: Технологические измерения и приборы отрасли
Тема: Автоматизация системы откачки утечек.
Студент группы 21-02
В данной курсовой работе описана автоматизация системы
откачки утечек из дренажной емкости. Курсовая работа состоит из текстовой и
графической части. Текстовая часть состоит из 17 листов. Она включает
следующие разделы: описание технологического процесса выбор средств
автоматизации расчет ротаметра. Графическая часть представлена в виде
функциональной схемы.
Проект автоматизации технологического процесса
Пояснительная записка
Руководитель: доцент каф.АПП
Описание технологического процесса .. 6
Выбор средств автоматизации ..7
Измерение давления .7
Измерение концентрации .7
Измерение расхода .8
Расчетная часть ротаметра 9
Список литературы ..18
В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации
уделяются большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью
протекания технологических процессов а также чувствительностью их к
нарушению режима работы вредностью условий работы взрывопожароопасностью
перерабатываемых и получаемых веществ и т.д.
При переводе технологического процесса на автоматическое управление
образуется экономический эффект отсюда повышается рентабельность этого
процесса: увеличивается выпуск готовой продукции уменьшаются потери
исходного сырья улучшается качество продукта уменьшаются затраты на
выпуск единицы готового продукта.
Задачи которые решаются при автоматизации современных химических
производств весьма сложны. От специалистов требуются знания не только
устройств различных приборов но и общих принципов составления систем
автоматического управления.
Описание технологического процесса
В данной работе рассмотрим автоматизацию систему откачки утечек. Для этого
использовали дренажную емкость подземную объемом 40 м[pic] . Выбрали
насосы откачки утечек – типа НВН 50350 электродвигатель мощностью 100
кВт. приборы и датчики КИП.
Дренажная емкость служит для скопления утечек нефти с технологических
объектов и откачки её в магистральный нефтепровод. Для этого используются
два насоса. Один из которых ставится в режим управления “ Основной ”и
запускается автоматически при срабатывания мах. уровня а второй в режим
“ Резерв “ и запускается если первый насос не набрал определенного
давления. Выключение происходит min. уровнем. Управление насосами можно
производить кнопками по месту а также телеуправлением с телемеханики.
Контроль за работой насосов и уровнем в ёмкости осуществляется визуально по
месту в операторной на щите управления насосами или на мониторе оператора.
Если не сработал уровнемер и нефть выходит из ёмкости то за этим
должен проконтролировать датчик загазованности. На входе и выходе ёмкости
установлены два расходомера ( ЭМР ) измеряющие расход жидкости.
Выбор средств автоматизации
При выборе средств автоматизации учитывались следующие факторы:
Размеры установок и трубопровода значение измеряемого параметра входят в
диапазон измерения датчиков выход датчиков соответствовал входу вторичных
Измерение давления в напорном трубопроводе
осуществляется манометром сигнализирующим типа ДМ 2005 Сг Ех предел
измерения 0 .4.0 Мпа класс точности 1.5 нефть защищенность IP54.
Питание прибора – искробезопасная электрическая цепь. Выходной сигнал –
дискретный. Рабочая контактная группа настроена на 0.8 Мпа.
Измерение уровня в дренажной ёмкости осуществляется
сигнализаторами уровня жидкости: типа СУЖ- ПО3-1-И для сигнализации
“ ОMUV ” для сигнализации мах. и а.мах. уровней. По своей конструкции и
принципу действия эти сигнализаторы похожи. Рассмотрим принцип действия.
В хромоникелевом стальном зонде выполнено в виде двойного футляра
размещены реле “ геркон “. Относительно зонда перемещается в верх или вниз
– в зависимости от уровня жидкости – поплавок внутри которого имеется
кольцевой магнит который вызывает срабатывание реле “ геркон “ при
достижении определенных уровней.
дискретный. Защищенность IP54.
3 Измерение концентрации
Измерение концентрации паров нефти около дренажной ёмкости
осуществляется газоанализатором типа СКЗ-12-Ех-01.
Назначение – непрерывное измерение уровней загазованности атмосферы
парами углеводородов как в помещениях так и на воздухе для
макроклиматических районов с умеренным климатом на суше. Выдача
предупредительных и аварийной сигнализации о достижений значений заданных
уставок в процентах от нижнего концентрационного предела воспламеняемости
газо-воздушной смеси оператору для реализации программ автоматических
защит включения аварийной сигнализации по загазованности в системе
автоматизации управления.
Изделие представляет собой стационарный быстродействующий
автоматический прибор- газоанализатор непрерывного действия состоящий из
вторичного блока двенадцати канального ( пульт контроля ПК-12-Н-01 )
датчиков загазованности ( ДЗИ-К-01 ) и клеммных коробок ( Кех01 ). Обмен
информацией пульта контроля ПК-12-01 с датчиками ДЗИ-К-01 осуществляется по
оптоизолированному интерфейсу RS-485 подвод электропитания от пульта
контроля к датчикам осуществляется по кабелю связи.
В датчике использован оптико-абсорбционный метод анализа газа основанный
на измерении не дисперсного поглощения инфокрасного излучения анализируемым
компонентом с применением интерференционных фильтров.
В качестве источника инфокрасного излучения используется охлаждаемая
диодная матрица. Излучение от источника проходит через измерительную камеру
с анализируемой средой отражаясь от сферического зеркала и детектируется
приемником излучения. В качестве приемника инфокрасного излучения
используется двухканальный охлаждаемый элемент с применением узкополосных
интерференционных фильтров. Первый канал измерительный регистрирует
поглощение инфокрасного излучения анализируемым компонентом. Второй канал
является опорным – анализируемый компонент не поглощается. Разность между
сигналами измерительного и опорного каналов приведенная к опорному каналу
регистрируется микропроцессорным контроллером датчика и преобразуется в
необходимый формат вывода на индикатор датчика и для трансляции в канальный
Принцип действия электромагнитных расходомеров ( ЭМР ) основан на
измерении ЭДС индуктируемой в потоке электропроводной жидкости под
действием внешнего магнитного поля.
Электромагнитные расходомеры обеспечивают измерение расхода в диапазоне
- 2500 м[pic]ч при трубопроводах с внутренним диаметром от 3 мм до 1 м. и
более линейной скорости движения от 0.6 до 10 мс. Погрешность ( 1.0 – 1.5
Система контроля загазованности СКЗ-12-Ех-01
помещение диспетчерской
Рисунок №1. Схема подключения СКЗ-12-Ех-01
Расчётная часть ротаметра
Рассчитать условную шкалу ротаметра на 100 делений для измерения расхода
Трубка ротаметра имеет конусность К=0.01 и длину шкалы L=0.25 м.
Диаметр трубки в месте нулевого деления шкалы D=0.0171 м.
Объём поплавка V=3.075 [pic]10-6 м3
Диаметр минделя поплавка d =0.0164 м.
Поплавок и миндель выполнены из нержавеющей стали Х18719Т.
Шкала имеет 11 оцифрованных делений расстояние от нулевого деления равны:
l0=0 l1=0.025 l2=0.05 l3=0.075 l4=0.1 l5=0.125 l6=0.15 l7=0.175
Плотность: ρ 30=1.164 кгм3
Дин. вязкость 30=18.1 [pic]10-6 Па* с
Определим диаметр D10 трубки ротаметра в месте деления шкалы для
максимального расхода [ Q]:
D10=D0+l10 [pic]K - диаметр 100% - ной отметки ( 1 )
D10=0.0171 + 0.25[pic] 0.01=0.0196 м.
Определим высоту поднятия поплавка над сечением трубки диаметр которого
равен диаметру минделя поплавка:
h0 = ( D0 – d ) ( D10 – D0 )[pic]l10
Определяем расстояние от нулевого сечения диаметра D0 до сечения
диаметром d ( высота нулевой отметки ).
h1= 0.07 + 0.025 = 0.095 м. h2 = 0.07 + 0.025 x 2 = 0.12 м.
h3 = 0.07 + 0.025 x = 0.145 м. h4 = 0.07 + 0.025 x 4 = 0.17 м.
h5 = 0.07 + 0.025 x 5 = 0.195 м. h6 = 0.07 + 0.025 x 6 = 0.22 м.
h7 = 0.07 + 0.025 x 7 = 0.245 м. h8 = 0.07 + 0.025 x 8 = 0.27 м.
h9 = 0.07 + 0.025 x 9 = 0.295 м. h10 = 0.07 + 0.025 x 10 = 0.32 м.
Результаты расчета заносим в таблицу №1.
а2 = 0.120.0164 = 7.317 а3 = 0.1450.0164 = 8.841
а4= 0.170.0164= 10.366 а5= 0.1950.064= 11.89
а6 = 0.220.0164 = 13.414 а7 = 0.2450.0164 = 14.939
а8 = 0.270.0164 = 16.463 а9 = 0.2950.0164 = 17.988
а10 = 0.320.0164 = 19.512
Данные расчета заносим в таблицу № 2
Таблица 4 – расчетные данные.
Рисунок 2 – поплавок ротаметра
Рисунок 3 - трубка ротаметра
В данной курсовой работе рассмотрели технологический процесс и
его оборудование выбрали средства автоматического контроля для измерения
температуры расхода уровня и концентрации вещества а также произвели
Список используемых источников
Техника чтения схем автоматического управления и технического контроля
( А.С. Клюев Б.В. Глазов М.Б. Миндин С.А. Клюев; под ред. А.С.
Клюева.- М.: Энергоатомиздат 1991г. )
Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
производств.( Москва. “Машиностроение ” 1983 )
Барласов Б.З. Ильин В.И. Наладка приборов и средств автоматизации.
( Москва. “ Высшая школа ”. 1975г. )
Автоматизация системы откачки утечек

Выбор срдеств КИПиА.doc

ТехнологическийНормаПозициСокращенное Описание прибора
параметр я в наеменование
Температура в 110-1TT ТСМУ 4-20 мА 0..150 ºС линейная
кубе колонны 15 1-1 Метран-274-Exiискробезопасная электрическая цепь
ºС a питание 18-24В мощность не более
Вт необходим блок питания
Уровень в кубе 20-80LT Метран-100-Ex-Модель 1531 искробезопасная
колонны % 3-1 ДГ электрическая цепь ExiaIICT5X код МП
-20мА с выносным индикатором IP65
питание 12-42В мощность 08ВА
необходим Метран-602-Exia крепление на
LY TEIP2EX EP преобразователь Вход 4-20мА выход
-4 Клапан Необходим позиционер
Давление в 10-25PT Метран-100-Ex-Модель 1133 искробезопасная
верхней части 4-1 ДИ электрическая цепь ExiaIICT5X код МП
колонны кПа 4-20мА с выносным индикатором IP65
необходим Метран-602-Exia (крепление
PY EP Вход 4-20мА выход 02-1кгссм2
Расход пара в 20-2FT Метран-350-М-EМодель NF с прямым участком трубы
куб колонны 4 2-1 x Dу=127 мм измерение массового
тч рассхода 4-20мА пропорционален
питание 11..55В IP65 искробезопасная
электрическая цепь ExiaIICT5X
FY EP Вход 4-20мА выход 02-1кгссм2
-4 Festo Управляемый электромагнитный клапан
MFH-3-14 больше о нем ничего не известно
-5а Клапан Необходим позиционер
Питание 24В БП1-4 Метран-602-Ex-Выходное напряжение 24В Потребляемая
приборов 420-21 мощность ≤6ВА IP30 щитовой монтаж

Процесс.doc

Выделение винилхлорида из суспензии происходит в колонне дегазации 1.
Колонна дегазации 1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат.
Внутри колонны установлен комплект из 27 горизонтальных тарелок в которых
по всей поверхности расположено значительное число отверстий. Для слива
жидкости и регулирования ее уровня на тарелке служат переливные трубки.
Верхние концы трубок выведены на 130 мм выше тарелки а нижние на 200 мм
ниже тарелки и погружены в слой суспензии. Нечетные тарелки имеют одну
центральную переливную трубу диаметром 360 мм а четные тарелки имеют 12
переливных труб диаметром 107 мм диаметрально расположенных на тарелке.
У нижней тарелки переливное устройство заканчивается сливной трубой
доходящей почти до низа колонны. Комплект тарелок в колонне установлен на
опорную решетку приваренную к корпусу колонны. Верхняя тарелка имеет
сальниковое уплотнение с корпусом колонны. Зазор между корпусом колонны и
комплектом тарелок во избежание накапливания там попавшей суспензии ПВХ
промывается обессоленной водой. Слив промывной воды производится через
сливную воронку в приямок сточных вод.
Температура в кубе колонны (110-115°С) поддерживается подачей пара в нижнюю
часть колонны по двум вводам через донные клапаны 2-5а 2-5б регулятором
расхода FIRC 2-2 со щита КИПиА. Контроль за температурой осуществляется по
регистратору TIRS 1-2 на щите КИПиА и с сигнализацией максимального
значения температуры 115°С. При максимальной температуре суспензии
автоматически закрываются клапаны 2-5а 2-5б.
Суспензия ПВХ поступает на первую тарелку и пройдя все тарелки попадает в
куб колонны двигаясь противотоком к поднимающемуся пару. Пар проходит в
отверстия тарелок и распределяется в жидкости в виде мелких струек лишь на
некотором расстоянии от дна тарелки образуется слой пены и брызг - основная
область массообмена и теплообмена на тарелке.
Давление и скорость пара проходящего через отверстия тарелки должны быть
достаточными для того чтобы преодолеть давление слоя жидкости на тарелке и
предотвратить стекание жидкости через отверстия.
Для защиты колонны 1 от возможного увеличения давления установлен
предохранительный клапан который при давлении 06 МПа (60 кгссм2)
сбрасывает давление из колонны в атмосферу.
Уровень в кубовой части колонны 1 замеряется гидростатическим датчиком
уровня LT 3-1 и поддерживается клапаном 3-4 с помощью регулятора LIRC 3-2.
При техническом простое колонны дегазации 1 куб колонны должен быть
заполнен обессоленной водой не менее чем на 20%. Винилхлорид выделившийся
из суспензии вместе с водяным паром из верхней части колонны через
сепаратор 4 и конденсатор 5 поступает на газгольдер. Давление в верхней
части колонны 10-25 кПа (01-025 кгссм2) регулируется клапаном 4-4
установленным на линии абгазов после 5. Управление клапаном 4-4
осуществляется регулятором давления PIRC 4-2 со щита КИПиА. Контроль за
давлением в верхней части колонны 1 осуществляется датчиком давления PT 4-1
с записью значений в регистраторе PIRC 4-1.
В сепараторе 4 происходит частичная конденсация водяного пара и разделение
паров ВХ от частичек жидкости (конденсата суспензии).
Сепаратор 4 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат
вместимостью 9 м3. Внутри имеется круговой распылитель в который подается
обессоленная вода для орошения.
Слив конденсата и жидкости из сепаратора производится в сборник сточных
вод контроль за сливом осуществляется по смотровому фонарю.
Для защиты абшайдера от возможного увеличения давления на сепараторе 4
установлен предохранительный клапан который при давлении 055 МПа (55
кгссм2) сбрасывает давление из 4 на газгольдер.
В конденсаторе 5 пары конденсируются за счет охлаждения оборотной водой
подаваемой в межтрубное пространство конденсатора. Конденсат из 5 сливается
в сборник сточной воды. Высота гидрозатвора должна быть не менее 2 м во
избежание попадания паров винилхлорида в сборник сточных вод VS-1308.
Контроль за сливом конденсата ведется по смотровому фонарю.
Отдегазированная суспензия собирается в нижней части колонны и насосами 2
подается на механическую очистку от корок ПВХ. Далее суспензия
отправляется в отделение сушки.
Суспензионные насосы PS-1302A-F центробежные с сальниковым
уплотнением. Производительность насоса 50 тч. На сальниковое уплотнение
насоса для охлаждения сальников подается обессоленная вода давлением не
менее 08 МПа (80 кгссм2). Для промывки трубопроводов от суспензии ПВХ в
линию нагнетания насосов 2 3 предусмотрена подача обессоленной воды.
Нормы технологического режима
Наименование Наименование технологических операций
ПродолжителТемператуДавление Количество Прочие показатели
ьность ра реагентов
Подача 95-105°C Массовый
суспензии в 1 расход не
Дегазация В кубе Не более Уровень в кубе DT-1301
суспензии в 1 105-115°C10-25кПа 20-80%. Массовая доля ВХ
в суспензии не более
10-4%. Массовый расход
пара в DT-1301 не более 2

АПП.000001.XXX А2ч.dwg

В приямокnсточных вод
Со стадии предварительной дегазации
Водная суспензия поливинилхлорида
Вода охлаждающая обратная
Конденсатор винилхлорида
Сепаратор газообразного винилхлорида
Насос для перекачки суспензии
Колонна дегазации суспензии
Вода охлаждающая прямая
Вода сточная в приямок

Курсовой (не мой).doc

Министерство образования Российской Федерации
Сибирский государственный технологический университет
Факультет автоматизации и информационных технологий
Кафедра автоматизации производственных процессов
ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА С ПОГРУЖНОЙ ГОРЕЛКОЙ
Пояснительная записка
Учебная дисциплина: Технологические измерения и приборы
Тема: «ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА С ПОГРУЖНОЙ ГОРЕЛКОЙ»
выдачи: 10 сентября 2003 г.
Срок выполнения: 20 декабря 2003г.
Руководитель: Должиков В. А.
В данном курсовом проекте представлен вариант автоматизации парового
котла. В проекте рассмотрен подбор датчиков и приборов различных систем
контроля расчет потенциометра расчет ротаметра.
В данной работе содержится страниц текста 7 рисунков 4 таблица и 6
использованных источника.
1 Выпарной аппарат с погружной горелкой 6
5 Выбор средств автоматизации 6
5.1 Измерение температуры 6
5.2 Измерение уровня 6
5.3 Изменение расхода 7
5.4 Измерение давления 7
5.5 Микроконтроллер 7
1 Расчет ротаметра 8
2 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического
потенциометра типа КСП4 16
Список использованных источников 21
Развитие промышленности в том числе и химической в данное время тесно
связано с автоматизацией позволяющей повысить производительность
оборудования снизить себестоимость продукции улучшить ее качество и
повысить прибыль от реализации.
Для того чтобы повысить выше перечисленные показатели на производстве
усовершенствуется старая и вводится новая система автоматизированного
управления. На рынке средств производства в данное время присутствует
высокое разнообразие средств автоматизации технологических процессов
выпускаемых как отечественными так и зарубежными производителями.
Задачи которые ставятся перед специалистами требуют не только
глубокого знания технологических процессов но и знания принципов
составления автоматических систем позволяющих управлять процессом наиболее
эффективно а также умение выбирать современные средства автоматизации.
1 Выпарной аппарат с погружной горелкой
В связи с широким развитием газофикации технический интерес
представляют выпарные аппараты с погружным горением. В отличии от обычных
выпарных аппаратов они не имеют нагревательных поверхностей тепло
сгорания газа в них передаётся непосредственно упариваемой жидкости.
Сжатый воздух подаётся компрессором под давлением Р=12 мПа в камеру
смешения горелки туда же газодувкой с тем же давлением направляется
горючий газ. Смесь газа и воздуха затем поступает в камеру горения
погружной горелки. Постоянство уровня раствора в аппарате поддерживается
сливной трубкой имеющейся на боковой поверхности аппарата. Отработанные
газы вместе со вторичным паром поступают в конденсатор где пар
конденсируется а отработанные газы удаляются вентилятором в атмосферу.
Пузырки газа и пара образующиеся при работе аппарата интенсивно
перемешивают раствор чем обеспечивают хороший тепло и массообмен между
раствором и газом. Газ в горелке зажигается от электрической свечи
которая работает отспециального трансформаторного устройства. После
разогрева огнеупорных стенок камеры горения горелку погружают в раствор
на такую глубину при которой происходит наиболее эффективный теплообмен
характеризующийся небольшой разностью температур газовой смеси и
жидкости(2-50С). Горелки диаметром 50 мм рекомендуется погружать на
глубину 250 мм горелки диаметром 250 мм - на глубину 250 мм.
В случаи если сливная трубка забьётся может возникнуть аварийная
ситуация для её предотвращения установлен датчик уровня который следит
чтобы уровень раствора не превышал 33 метра – высота выпарного аппарата.
5 Выбор средств автоматизации
Для того чтобы получить высококачественную продукцию в результате
проведения определенного технологического процесса необходимо эффективно
вводить средства автоматизации которые имеют оптимальные технические
данные и возможность работать управлять и регулировать технологический
процесс с наименьшей погрешностью и как можно более длительный отрезок
Для нормального (безопасного) течения процесса и для получения
качественной продукции необходимо контролировать следующие
технологические параметры: давление расход температуру уровень и
концентрацию. Для контроля данных параметров необходимо подобрать
При выборе средств автоматического контроля и регулирования
учитываются требования которые определяются:
o по виду измеряемого параметра (приборы температуры давления
расхода уровня и т.д.);
o по величине параметра (диапазон шкалы прибора верхний предел);
o по характеру измеряемой среды (жидкость газ твердое вещество);
o по характеру окружающей среды – внешние воздействующие факторы
(механические электромагнитные радиационные и т.д.);
o по размещению объекта (расстояние от мест установки датчиков и
исполнительных механизмов до щитов контроля и управления).
5.1 Измерение температуры
При выборе средств автоматизации контроля необходимо учитывать
предельные значения температур в диапазоне которых можно применять
различные датчики температуры а также вид выходного сигнала. При выборе
датчиков следует учитывать среду в которой они должны работать.
Выпускаемые в настоящее время преобразователи сопротивления с
унифицированным выходным сигналом позволяют использовать их с
разнообразными вторичными приборами с унифицированным входом без
дополнительных преобразователей.
Для данного технологического процесса выбираем термопреобразователь с
унифицированным выходным сигналом ТСПУ Метран-276
Предел измерения (0 2000С) выходной сигнал 4-20мА;
5.2 Измерение уровня
Выбор метода измерения уровня зависит от вида среды температуры
агрессивности токсичности взрыво и пожароопасности среды а так же
параметров окружающей среды.
Выбираем преобразователь гидростатического давления (уровня) Метран-
ДГ-3545 с унифицированным выходным сигналом 4-20мА.
5.3 Изменение расхода
Количество жидкости (объем или масс) газа или пара проходящее через
данное сечение канала в единицу времени называют расходом и измеряют
Расход газа или жидкости на современных предприятиях измеряют
различными способами подавляющее большинство промышленных установок
оснащено дроссельными расходомерами (переменного перепада давлений)
основным элементом которых является сужающее устройство.
Стандартизованы сужающие устройства трёх видов: диафрагма (камерная и
бескамерная) сопло и сопло Вентури. Выбор того или иного сужающего
устройства определяется обычно следующими соображениями: диафрагма обычно
проще в изготовлении и устройстве чем сопло одноко сопло позволяет
измерять большой расход и в ряде случаев обеспечивает более высокую
точность чем диафрагма.
Главный параметр который необходимо контролировать при выборе
является контролируемая среда.
Для данного технологического процесса применяем систему
преобразователей: диафрагма ДКС-10-200-АБ-1 преобразователь разности
давления с унифицированным выходным сигналом (4-20мА) Метран–43Ф-ДД-3494
блок питания с корнеизвлечением БПК-40-1-2-2:
5.4 Измерение давления
При выборе средств автоматизации для измерения давления данного
технологического процесса следует учитывать диапазон измеряемых давлений
среду в которой они работают.
В данном случае выбираем датчик давления Метран-43ДИ-3156 с
унифицированным токовым выходным сигналом (4-20) мА.
Процесс выпаривания полностью автоматизирован. Все данные с датчиков
поступают на контроллеры фирмы Advantec. Установленная на компьютере
SCADA система Ginie позволяет оператору следить за всеми происходящими
процессами также возможно регулирование процесса и занесение данных в
базу в реальном времени следовательно выше приведённые датчики я взял
с аналоговым преобразователем без показывающей и регистрирующей
Таблица 2.1 – Исходные данные
Наименование Обозначение Значение
Конусность трубки ротаметра k 001
Длина шкалы ротаметра l 025 м
(шкала имеет 11-ть оцифрованных
делений с градацией (l = 0025 м)
Диаметр трубки ротаметра в месте D0 00171 м
нулевого деления шкалы
Объём поплавка V 3075(10-6 м3
Диаметр миделя поплавка d 00164 м
Материал поплавка Сталь Х18719Т—
Вес поплавка G0 00235 Н
Измеряемая среда Хлор —
Температура измеряемой среды t0 200
Плотность среды (при t0 = 300) [pic] 2995 кгм3
Динамическая вязкость вещества (20 133(10-6133(10-6 Па(с
1.1 Описание ротаметра
Ротаметр является расходомером постоянного перепада давлений. Так же
к ним относятся поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее
применение имеют ротаметры и поплавковые расходомеры шкалы которых
практически равномерны. Их можно использовать для измерения малых
расходов так как потери давления в них незначительны и не зависят от
расхода. Ротаметры и поплавковые расходомеры имеют большой диапазон
измерения (QmaxQmin = 10:1).
Проходящий через ротаметр (рисунок 2.1) снизу поток жидкости или газа
поднимает поплавок до тех пор пока расширяющаяся кольцевая щель между
телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины
при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. При равновесии
сил поплавок устанавливается на некоторой высоте зависящей от расхода.
На поплавок ротаметра сверху вниз действуют две силы: сила тяжести
[pic]- ускорение свободного падения) и сила от давления потока на верхнюю
плоскость поплавка [pic] (где [pic] - среднее давление потока на единицу
площади верхней поверхности поплавка; [pic] - площадь наибольшего
поперечного сечения поплавка).
Снизу вверх на поплавок действуют также две силы: сила от давления
потока на нижнюю плоскость поплавка [pic] и сила трения потоков о поплавок
[pic] (где [pic]- коэффициент сопротивления зависящий от числа Рейнольдса
и степени шероховатости поверхности; [pic]- средняя скорость потока в
кольцевом канале охватывающем боковую поверхность поплавка; [pic]- площадь
боковой поверхности поплавка; [pic]- показатель зависящий от скорости).
Поплавок уравновешен в случае если соблюдается равенство
Если допустить что [pic] при всех расходах – величина постоянная (с
увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала) то правая
часть уравнения (2.1) будет постоянной так как остальные величины для
данного прибора неизменны. Следовательно разность давлений на поплавок
[pic] т.е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления
Коэффициент расхода ( для ротаметров зависит от большого числа величин
которые не поддаются аналитическому определению поэтому ротаметры
градуируют экспериментально. Для экспериментальной градуировки ротаметров
предназначенных для измерения расхода жидкостей или газов применяют в
качестве градуировочной среды воду или воздух (ГОСТ 13045 - 81).
Экспериментальная градуировка шкалы ротаметра точна лишь в том случае если
при эксплуатации значения всех величин соответствуют градуировочным
условиям. Изменение температуры потока меняет плотность среды и её
вязкость а следовательно и коэффициент расхода. Ещё большей степени будут
изменяться величины в случае если ротаметр применяют для измерения расхода
среды отличающейся от градуировочной.
Ротаметр со стеклянной трубкой (рисунок 2.2) состоит из конической
трубки 1 закреплённой в двух металлических головках 2 и 3 снабжённых
сальниками и фланцами для монтажа в вертикальном трубопроводе. Головки
соединены несколькими тягами 4 образующими вместе с поперечными 5 защитную
решетку вокруг стеклянной трубки. Внутри трубки 1 свободно перемещается
поплавок 6 имеющий форму волчка. В нижней головке имеется седло на
которое опускается поплавок при прекращении потока. Верхняя головка
снабжена ограничителем хода поплавка. Седло и ограничитель хода не
позволяют поплавку выйти за пределы стеклянной трубки. Шкала 7 прибора
вытравлена на поверхности стеклянной трубки; отсчёт ведут по верхней
горизонтальной плоскости поплавка.
В верхней части поплавка иногда делают косые прорези (рисунок 1.1)
благодаря чему поплавок вращается вокруг вертикальной оси. При вращении
поплавок центрируется внутри трубки не соприкасаясь со стенками; его
чувствительность повышается. По вращению поплавка определяют состояние
прибора (отсутствие трения и засорения).
Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляют на давление жидкости или
газа не более 058 МПа. При более высоких давлениях жидкости или газа а
также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической
Ротаметры имеют следующие недостатки: невозможность регистрации
показаний и передачи их на расстояние; недостаточная четкость шкал
Определяем диаметр трубки ротаметра D10 в месте усиления шкалы для
максимального расхода Qmax по формуле:
Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D0 до сечения диаметром
d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:
Вычисляем безразмерный параметр аi для оцифрованных отметок шкалы:
т.к [pic] то получим:
4268 [pic] 3229 1695 1235 444468
Построим градуировочный график в виде зависимости [pic] который
изображен на рисунке 3:
Рисунок 3 – График зависимости [pic]
Выполним чертеж поплавка ротаметра трубки ротаметра и чертеж в
сборке которые изображены на рисунке 4 рисунке 5 рисунке 6
12 Расчет геометрических размеров поплавка
Расчет веса поплавка
Найдем вес поплавка по формуле
Найдем объем высверловки м3
Найдем диаметр высверловки м3
Глубина высверловки и длина поплавка м
потенциометра типа КСП4
Таблица 2.4 – Исходные данные
Шкала прибора 0 – 1000 0С
Градуировка температуры свободных ХА
концов термометра 0 – 0.00
Расчетное значение температуры t0 20 0C
свободных концов термометра
Возможное значение температуры tI0 50 0C
Начальное значение шкалы E(tн t0) 00 мВ
Конечное значение шкалы E(tк t0) 4132 мВ
Диапазон измерений EД 4132
Нормированное номинальное RН.Р. 90 Ом
сопротивление реохорда
Нерабочие участки реохорда 2( 005
Нормированное номинальное UК 1019 мВ
значение падения напряжения на
Выходное напряжение ИПС – 148П UИ.П. 5 В
Номинальное значение силы тока в I0 5 мА
Сопротивление нагрузки ИПС – 148ПRИ.П. 1000 Ом
Номинальное значение силы тока в I1 3 мА
верхней ветви измерительной схемы
Номинальное значение силы тока в I2 2 мА
нижней ветви измерительной схемы
Температурный коэффициент ( 4.25 *10-3 К-1
электрического сопротивления меди
Рисунок 7 – Принципиальная компенсационная измерительная схема
автоматического потенциометра.
Определим сопротивление резистора RП:
принимаем [pic] Ом и [pic]
Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:
Производим проверку правильности определения RПР:
Определим сопротивление контрольного резистора RК:
принимаем сопротивление контрольного резистора [pic] Ом.
Определим сопротивление резистора Rб:
принимаем значение сопротивления резистора [pic] Ом.
Найдём сопротивление медного резистора Rм:
принимаем значение сопротивления медного резистора [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора RН:
принимаем [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора
Определим сопротивление резистора R1 по формуле:
принимаем [pic]Ом [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим изменения показания потенциометра для конечного значения
шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от
[pic]до [pic] по формуле:
Результатом выполнения курсовой работы была разработана
функциональная схема автоматизации варки древесины входящая в процесс
производства целлюлозы и была подобрана спецификация средств
автоматизации использованных в функциональной схеме.
Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра.
Список использованных источников
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических
процессов справочное пособие. М. «Энергия» 1980 г.
Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
производств М. «Машиностроение» 1983 г.
Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы 3 изд.
перераб. и доп. М: «Энергия» 1978 г.
Техника чтения схем автоматического управления и технологического
контроля А.С.Клюев Б.В.Глазов М.Б.Миндин С.А.Клюев; Под ред.
А.С.Клюева. –3-е изд. перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат 1991.- 432 с.:
Рисунок 2.2 – Ротаметр со стеклянной

Должиков 4 курс курсак DIV.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматизации и информационных технологий
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
ПРОЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ СМЕСИ
Пояснительная записка
Тема: ПРОЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
Студент: Шевчук Д. Ю. гр. 24-2
выдачи: 20 сентября 2004 г.
Срок выполнения: 7 декабря 2004 г.
Руководитель: Должиков В. А.
- Регламент технологического процесса
- Данные для расчета ротаметра:
Конусность: К = 001;
Количество оцифрованных отметок на шкале:11;
Диаметр трубки в месте нулевого диаметра шкалы: D0 = 00171 м;
Объём поплавка: V = 3075·10-6 м3;
Диаметр миделя поплавка: d = 00164 м;
Материал поплавка: нерж. ст. Х18Н9Т
Вес поплавка: G0 = 0191 Н;
Температура среды: t = 200 С;
Плотность вещества: ρ20 = 9983 кгм3;
Динамическая вязкость вещества: 20 = 1125·10-6 Па·с.
- Данные для расчета потенциометра:
Шкала прибора: 0 – 400 (С;
Градуировка термоэлектрического термометра: ХА;
Расчетное значение температуры свободных концов термометра: t= 20
Возможное значение температуры свободных концов термометра: t’=40
Начальное значение: Е(tн t0)= -08 мВ;
Конечное значение: Е(tк t0)= 164 мВ;
Диапазон измерения: Ед= 172 мВ;
Нормированное номинальное сопротивление реохорда: Rн.р.= 90 Ом;
Нерабочий участок реохорда ((= 0025): 2(= 005;
Нормированное номинальное значение падения напряжения на реостате
Выходное напряжение ИПС – 148П: Uи.п= 5 В;
Номинальное значение силы тока в цепи ИПС - 148П: I0= 5 мА;
Сопротивление нагрузки ИПС – 148П: Rи.п.=1000 Ом;
Номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы
Номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы
Температурный коэффициент электрического сопротивления меди: (=
- Функциональная схема автоматизации
Перечень графического материала
Функциональная схема автоматизации
Перечень вопросов отраженных в пояснительной записке
- Описание технологического процесса
- Выбор средств автоматизации
- Расчет потенциометра
Рекомендуемая литература
1 Зингель Т.Г. Системы управления химико-технологическими
процессами. – Красноярск: СибГТУ 2003. – 344 с.
2 Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
производств. – М.: Машиностроение 1983. – 424 с.
3 Техника чтения схем автоматического управления и технологического
контроля А.С. Клюев Б.В. Глазов М.Б. Миндин С.А. Клюев. – М.:
Энергоатомиздат 1991. - 432 с.
Задание принял к исполнению:
В данном курсовом проекте представлен вариант автоматизации
ректификационной установки. В проекте рассмотрен подбор датчиков и
приборов различных систем контроля расчет потенциометра расчет
Курсовой проект содержит расчетно-пояснительную записку из 24листов
текста 5таблиц 12рисунков 4литературных источника и графическую
часть из одного листа формата А4.
Описание технологического процесса 7
Выбор средств автоматизации 9
1 Средства измерения температуры 9
2 Средства измерения давления 10
3 Средства измерения расхода 10
4 Средства измерения уровня 11
Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического
Список использованных источников 23
Приложение А Заказная спецификация на приборы и оборудование 24
Автоматизация - это применение комплекса средств позволяющих
осуществлять производственные процессы без непосредственного участия
человека но под его контролем . Автоматизация производственных процессов
приводит к увеличению выпуска снижению себестоимости и улучшению
качества продукции уменьшает численность обслуживающего персонала
повышает надежность и долговечность машин дает экономию материалов
улучшает условия труда и техники безопасности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного
управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль
человека сводится к наладке регулировке обслуживании средств
автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает
физический труд человека то автоматизация имеет цель облегчить так же и
умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от
обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
Для того чтоб контролировать процесс автоматизации необходимо знать
физические параметры процесса и как они изменяются под влиянием процесса
и времени. Для этого применяются различные приборы: первичные
преобразователи (по месту) которые первыми воспринимают измеряемый
параметр промежуточный приборы (для преобразования сигнала в
унифицированные величины) и вторичные приборы (для регулирования
регистрирования измерения физической величины). Главная цель данного
курсового проекта состоит в том чтоб научиться правильно регулировать
технологический процесс а для этого правильно выбрать приборы и
подключить их а также выбор и расчет их на основе технологического
Описание технологического процесса
Ректификация – это процесс разделения смесей летучих жидких веществ
на их составные части (в нашем случае это разделение этанола (этиловый
Основными элементами рабочего процесса осуществляемого в котельной
)процесс подогрева смеси до оптимальной температуры (температура
)процесс разделения воды и этонола
)процесс охлаждения хладоносителем этанола (в виде пара) до
требуемой температуры.
Показателем эффективности является состав целевого продукта. В
зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта
могут выступать как дистиллят так и кубовый остаток. Поддержание состава
целевого продукта на постоянном значении и будет являться целью
В объекте имеют место такие возмущения как изменение начальных
параметров исходной смеси а также тепло- и холодоносителей изменение
свойств теплопередающих поверхностей отложение веществ на стенках
температура окружающей среды и т.д.
Большое значение для процесса ректификации имеет температура исходной
смеси (в данном случае 7839 С и давлении 1.4 МПа). Если смесь начинает
поступать в колонну при температуре меньшей чем температура кипения
она должна нагреваться до этой температуры парами идущими из нижней
части колонны. Конденсация паров при этом увеличивается что нарушает
весь режим процесса ректификации. Поэтому температура исходной смеси
стабилизируется путем изменения расхода теплоносителя в теплообменник.
Давление пара в верхней части колонны стабилизируется путем изменения
расхода пара из колонны. Исполнительное устройство при этом ставится не
на шлемовой трубе соединяющей верхнюю часть ректификационной колонны с
дефлегматором а на линии хладоносителя поступающего в дефлегматор. Это
вызвано тем что при дросселировании пара в шлемовой трубе дефлегматор
начинает работать в режиме переменного давления а это неблагоприятно
влияет на процесс конденсации.
В данной установке целевым продуктом является дистиллят и для
достижения цели управления следует регулировать: расход исходной смеси
температуру исходной смеси давление в верхней части колонны (изменением
расхода хладоносителя подаваемого в дефлегматор) температуру в кубе
уровень жидкости в кубе.
Основными регулирующими воздействиями при помощи которых
компенсируется возмущение и достигается цель управлении являются
изменение расхода флегмы в верхней части колонны и расхода теплоносителя
подаваемого в кипятильник - в нижней. От правильности выбора параметров
по значению которых должны измениться эти расходы во многом зависит
выполнение задачи поставленной перед ректификационной установкой.
При небольших запаздываниях в колонне (при небольшом числе тарелок
температура кипения разделяемых компонентов сильно различаются и т.п.)то
в качестве регулируемых величин могут быть взяты непосредственно составы
дистиллята и остатка.
Процесс протекающий в установке: при попадании смеси в колонну идет
процесс кипения при этом этанол в виде пара отделяется от смеси при
температуре 7839 С и подается по трубопроводу в дефлегматор где идет
его охлаждение. После этого идет часть на слив как готовый продукт а
часть как неполноценный возвращается в колонну для дальнейшей его
перегонки. Также в колонну по другому трубопроводу через теплообменник и
часть кубового остатка через кипятильник подается в колонну для
повторения процесса ректификации.
Технологические параметры представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Технологические параметры
Параметр ед.изм. min норма max.
Производительность м3ч 48 5 525
Температура смеси в ректификаторе С 76 7839 80
Давление в ректификаторе МПа 133 140 147
Уровень в ректификаторе мм -100 0 +100
Расход хладоносителя м3ч 6 7 8
Давление хладоносителя МПа 1805 1900 1995
Температура хладоносителя до С 9 10 11
Температура хладоносителя после С 15 16 17
Выбор средств автоматизации
Применение пневматических средств автоматизации на данном объекте не
целесообразно т.к. у них существует запаздывание больше чем у
электронных средств. Также пневматические средства имеют большую
стоимость по сравнению с электронными приборами. Они сложней при монтаже
Данная категория помещения допускает установку электронных приборов.
Они отличаются высокой точностью быстродействием легкостью монтажа и
1 Средства измерения температуры
При выборе средств автоматического контроля необходимо учитывать
предельные значения температур в диапазоне которых можно применять
различные датчики температуры а так же вид выходного сигнала. В данном
диапазоне предпочтение отдается термометрам сопротивления менее
подверженным действию электрических и магнитных полей.
ТСМУ Метран-274 (поз. 2-1)
измеряемая среда: жидкость пар
диапазон измерений: 0(100(С
преобразователь: встроенный
выходной сигнал: 4÷20мА
степень защиты: IP65
Разборная конструкция со сменной термометрической вставкой. С
головкой. Предназначены для измерения температуры жидких и
газообразных химически неагрессивных сред.
ТСМУ Метран-274 (поз. 8-19-1)
диапазон измерений: 0(50(С
Выбор вида вторичного прибора зависит от целевой функции прибора
которые должны совпадать.
Диск-250-2021 (поз. 2-28-29-2)
Вторичный регистрирующий и показывающий прибор предназначен для
отображения значения сигнала с датчика технологического параметра
регистрации измерений на диаграмме.
входной сигнал: 4÷20мА
напряжение питания 220В
2 Средства измерения давления
Для контроля давления выбираем датчик:
Метран-55-ДА (поз. 4-1)
диапазон измерений: 0(1.6 МПа
выходной сигнал: 4(20 мА
степень защиты: IP55
Малогабаритные датчики Метран-55 предназначены для работы в САР
и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемого давления
нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной
Унифицированный токовый сигнал 4-20 мА с преобразователя поступает на
вторичный прибор ДИСК-250-2021(поз. 4-2)
3 Средства измерения расхода
Измерение расхода осуществляется при помощи измерения перепада
давления создаваемого диафрагмами ДКС 10-50-АГ-1 (поз. 3-1) и ДКС 06-
-АГ-1 (поз. 6-1 10-1) который измеряется через камерный отбор
датчиком перепада давления Метран-100-ДД-1430 (со встроенным
рабочая среда: жидкость
условное давление: 06;10 МПа
условный проход Dу: 50 мм
преобразователь: Метран-100-ДД
выходной сигнал: 4 – 20 мА
С преобразователей Метран-100-ДД (поз.10-23-26-2) унифицированный
токовый сигнал поступает на вторичный прибор Диск-250-2021. И с Метран-
0-ДД на вторичные приборы Диск-250-ДД-2221 со встроенными регуляторами
осуществляющие трехпозиционное регулирование расхода клапаном КРП-
0(поз. 3-3 6-3) при помощи реверсивного бесконтактного пускателя ПРБ-
Унифицированный токовый сигнал 4-20 мА с преобразователя (10-2)
поступает на вторичный прибор ДИСК-250-2021(поз. 10-3)
4 Средства измерения уровня
Контроль уровня смеси в колонне осуществляется при помощи
многопредельного преобразователя гидростатического давления Метран-100-ДГ-
Метран-100-ДГ-1544 (поз.1-1)
Унифицированный токовый сигнал 4–20 мА который подается на вторичный
прибор ДИСК-250-2021 (поз.1-2).
1 Определяем диаметр трубки D10 в месте деления шкалы для
максимального расхода:
D10=00171+001·025=00196 м.
2 Определяем высоту поднятия поплавка над сечением трубки диаметр
которого равен диаметру миделя поплавка:
где h0 – высота нулевой отметки м.
3 Определяем высоту поднятия поплавка над оцифрованными сечениями
Результат расчёта представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Высота поднятия поплавка над оцифрованными сечениями.
10. По полученным результатам строим градуировочный график
Рисунок 1 – Градуировочный график
11 Расчет геометрических размеров поплавка
Расчет веса поплавка
Найдем вес поплавка по формуле
Найдем объем высверловки м3
Найдем диаметр высверловки м3
Глубина высверловки и длина поплавка м
12 Чертежи поплавка и трубки ротаметра
Рисунок 2 - Чертеж поплавка М(3:1)
Рисунок 3 – Чертеж трубки ротаметра М(1:2)
13 Чертеж трубки ротаметра в сборе представлен на рисунке 4
Рисунок 4 – Ротаметр в сборе
В результате проведенного расчета для заданных параметров прибора и
среды была получена градуированная характеристика ротаметра а также
рассчитаны глубина и диаметр высверловки поплавка.
Рисунок 5. – Схема автоматического потенциометра
1 Определяем сопротивление резистора Rп:
принимаем Rп= (6 ( 005) Ом и rп= 06 Ом.
2 Определяем приведённое сопротивление реохорда Rпр:
Производим проверку правильности определения Rпр:
3 Определяем сопротивление контрольного резистора Rк:
принимаем сопротивление контрольного резистора Rк= (5095 ( 02) Ом.
4 Определяем сопротивление резистора Rб:
принимаем значение сопротивления резистора Rб= (334 ( 05) Ом.
5 Найдем сопротивление медного резистора RМ:
принимаем значение сопротивления резистора RМ= (526 ( 005) Ом.
6 Определим значение сопротивления резистора Rн:
принимаем Rн= 31 Ом и rн= 07.
7 Определим значение Rbd:
RI= Rи.п –Rbd =1000 – 2059= 7941 Ом (21)
принимаем RI = 800 Ом.
9 Определим изменение показаний потенциометра для конечного
значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от
t0= 20 (С до t(0= 40 (С:
10 Определим шкалу автоматического потенциометра
Рисунок 6 – шкала прибора КСП4
В ходе расчета по заданным параметрам: шкала прибора градуировка
термоэлектрического термометра были рассчитаны сопротивление резисторов
измерительной схемы автоматического потенциометра КСП-4.
Результатом выполнения курсовой работы была разработана
функциональная схема автоматизации ректификационной установке по
выделению из смеси этанола и была подобрана спецификация средств
автоматизации использованных в функциональной схеме (для измерения
физических параметров в технологическом процессе) на основании параметров
процесса погрешностей приборов.
Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра.
Список использованных источников
Зингель Т.Г. Системы управления химико-технологическими процессами.
– Красноярск: СибГТУ 2003. – 344 с.
Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. – М.:
Техника чтения схем автоматического управления и технологического
Заказная спецификация на приборы и оборудование
Пози- Техническая характеристика Марка Изготовитель Кол-
ция наоборудования оборудования во
-1 Многопредельный преобразовательМетран-100-ДГ-Челябинское ПО 1
гидростатического 1544 Электроприбор
давления(датчик уровня) с
унифицированным выходным
-2 Прибор показывающий Диск-250-2021 5
-2 регистрирующий. Напряжение ТУ
-2 питания 220В. Частота 50Гц 25-0521.104-85
-2 Входной сигнал 4(20mA
-1 Термопреобразователь. Диапазон ТСМУ-Метран-27Челябинское ПО 1
измерений 0(100(С. Выходной 4 Электроприбор
унифицированный сигнал 4(20mA.
-1 Диафрагма камерная Dy—50мм ДКС Рязань ПО 1
Py—10МПа. Способ отбора у 10-50-АГ-1 Теплоприбор
плоскостей диска через ГОСТ 26-969-86
-2 Преобразователь измерительный Метран-100-ДД-Челябинское ПО 1
разности давлений со встроенным1430 Электроприбор
корнеизвлечителем. Верхний
предел измерений 25МПа
выходной сигнал 4(20mA
-3 Преобразователь со встроенными Диск-250-ДД-22 2
-3 регуляторами. 21
-1 Преобразователь давления. Метран-55-ДА Челябинское ПО 1
Среда: жидкость пар. Выходной Электроприбор
-1 Клапан регулирующий с КРП-100 Чебоксарское ПО2
-1 исполнительным механизмом МЭО ТУ25-091207-78Электроприбор
-2 Пускатель бесконтактный ПБР-3А Рязань ПО 2
-2 реверсивный 10А Теплоприбор
-1 Диафрагма камерная Dy—100мм ДКС Рязань ПО 2
-1 Py—06МПа. Способ отбора у 06-100-АГ-1 Теплоприбор
-2 Преобразователь измерительный Метран-100-ДД-Челябинское ПО 2
-2 разности давлений со встроенным1414 Электроприбор
предел измерений 4МПа выходной
-1 Термопреобразователь. Диапазон ТСМУ Челябинское ПО 2
-1 измерений 0(50(С. Выходной Метран-274 Электроприбор
– Металлические головки

курсовой мой.doc

Министерство образования Российской Федерации
Сибирский государственный технологический университет
Факультет автоматизации и информационных технологий
Кафедра автоматизации производственных процессов
БАРАБАН ПАРОВОГО КОТЛА
Пояснительная записка
Учебная дисциплина: Технологические измерения и приборы
Тема: «БАРАБАН ПАРОВОГО КОТЛА»
Студент: Чапурин И.И.
выдачи: 10 сентября 2004
Срок выполнения: 20 декабря
Руководитель: Должиков В. А.
В данном курсовом проекте представлен вариант автоматизации парового
котла. В проекте предложен подбор датчиков и приборов различных систем
измерения и контроля расчет потенциометра расчет ротаметра.
В данной работе содержится 25 страниц текста 7 рисунков 1 схема
формата8 таблиц и 4 использованных источника.
1 Характеристика котельного агрегата ПК – 10Ш 6
Выбор средств автоматизации 10
1 Измерение температуры 10
2 Измерение уровня 10
3 Изменение расхода 11
4 Измерение давления 11
5 Микроконтроллер 11
1 Расчет ротаметра 12
2 Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра. 20
Список использованных источников 25
Развитие промышленности в том числе и энергетической в данное время
тесно связано с автоматизацией позволяющей повысить производительность
оборудования снизить себестоимость продукции улучшить ее качество и
повысить безопасность в работе оборудования.
Для того чтобы повысить выше перечисленные показатели на производстве
усовершенствуется старая и вводится новая система автоматизированного
контроля и управления. На рынке средств производства в данное время
присутствует высокое разнообразие средств автоматизации технологических
процессов выпускаемых как отечественными так и зарубежными
Задачи которые ставятся перед специалистами требуют не только
глубокого знания технологических процессов но и знания принципов
составления автоматических систем позволяющих управлять процессом наиболее
эффективно а также умение выбирать современные средства автоматизации.
1 Характеристика котельного агрегата ПК – 10Ш
Котел вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией с шахтно-
мельничной полностью экранированной топкой с двухступенчатой системой
испарения. Котел имеет два барабана: основной и предвключенный. В последнем
происходит отделение пара от воды.
2 Основные параметры котла ПК – 10Ш.
Давление в барабане - 110 кгссм2
Давление в пароперегревателе - 100 кгссм2
Температура перегретого пара - 510 С
Производительность - 230 тчас
Температура питательной воды - 215 С
3 Расчетные данные котла ПК – 10Ш (заводские). Таблица 1
№ Наименование величины Размерность Котел ПК - 10Ш
Нагрузка котла тчас 230
Давление в барабане кгссм2 110
Давление у парозапорной кгссм2 100
Температура питательной воды С 215
Температура перегретого пара С 510
Температура горячего воздуха С 365
Потери с уходящими газами % 865
Потери с химическим и % 3
механическим недожогом
Потери в окружающую среду % 05
Часовой расход топлива тчас 485
Теоретическая температура С 1735
Температура газов перед С 1131
Температура газов перед 2-й С 635
ступенью водяного экономайзера
Температура газов перед 2-й С 458
ступенью воздухоподогревателя
Температура газов перед 1-й С 330
Температура газов перед 1-й С 270
Температура подогрева воды в С 305
Температура уходящих газов С 163
Примечание: калорийность топлива при расчете принята – 3200 ккал.
Топочная камера открытого типа предназначена для сжигания бурых углей
Канско-Ачинского месторождения с твердым шлакоудалением. Вся топочная
камера полностью экранирована трубами диаметром 76*6 мм. (сталь 20) с шагом
Размеры топочной камеры: высота – 22000 мм ширина в свету 9900 мм.
В нижней части топочная камера образует холодную воронку к которой
примыкают две шлаковые ванны с непрерывным удалением шлака с помощью
шнеков. Топка котла оборудована четырьмя молотковыми мельницами типа ММА
001666 с шахтными сепараторами.
5 Расчетные поверхности нагрева. Таблица 2
№ Поверхности Котел ПК - 10Ш
Конвективный пучок (фестон) 146 м2
Пароперегреватель 1-й ступени (по ходу пара) 625 м2
Пароперегреватель 2-й ступени 970 м2
Водяной экономайзер 2-й ступени 971 м2
Водяной экономайзер 1-й ступени 1711 м2
Воздухоподогреватель 1-й ступени 5415 м2
Воздухоподогреватель 2-й ступени 5415 м2
Змеевики поверхностного пароохладителя 23 м2
Объем топочной камеры - 1219 м3
Водяной объем - 57 м3
Паровой объем - 39 м3
Питательный объем - 16 м3
7.1 Топочные экраны выполнены из труб диаметром 76*6 сталь 15М с
шагом 95 мм. Экраны составляют 12 самостоятельных контуров циркуляции
котла в том числе на боковых стенках по 4 контура. Питание фронтового
заднего и боковых экранов производится из основного барабана котла по
водоподводящим трубам диаметром 108*10 мм (ст. 20).
7.2 Нижний фронтовой коллектор холодной воронки питается по 18
трубам. Из фронтового коллектора вода по 102 трубам поднимается в верхнюю
часть топки где экранные трубы образуют потолок и входят в заднюю часть
предвключенного барабана.
7.3 Нижние боковые коллектора холодной воронки (передний и задний)
питаются по 32 трубам из основного барабана котла (по 16 с каждой стороны).
Вода по 156 трубам (78 с каждой стороны) поднимается в верхнюю часть топки
где входит в верхние боковые коллектора откуда по 26 трубам от нижних и
задних и 44 трубам от передних нижних боковых коллекторов входит в
предвключенный барабан.
Примечание: кроме 26 труб идущих из нижних задних боковых коллекторов
трубы минуя верхние коллектора входят в барабан.
7.4 Задний коллектор холодной воронки питается по 16 трубам. Из
заднего коллектора холодной воронки вода по 102 экранным трубам поднимается
в верхнюю часть топки где экранные трубы переходят в 4 ряда с шахтным
расположением образуя конвективный пучок (фестон) и входит в заднюю часть
7.5 Все экранные трубы подвешиваются в верхней части топки (боковые
экраны за ее верхние коллектора фронтовой и задний экраны посредством тяг
и приварышей на трубах прикрепляются ярусами крючков к потолочному
каркасу). В нижней части топки трубы фронтового и заднего экраном топки
образуют холодную воронку.
7.6 Металлическая конструкция холодной воронки снабжена пружинами
опорами и допускается свободное удлинение труб холодной воронки
присоединяется шахта гидрошлакоудаления.
7.7 Из предвключенного барабана вода по нижним водоперепускным трубам
отводится к основному барабану а пар отводится по верхним перепускным
7.8 Пар из основного барабана котла по 103 трубам диаметром 42*45 мм
(сталь 20) отводится в пароперегреватель.
8 Пароперегреватель котла № 4
Пароперегреватель вертикальный змеевикового типа состоящий из 6 камер
и 104 двойных змеевиков расположен в соединительном газоходе.
Пароперегреватель выполнен из двух ступеней. Первая ступень (по ходу пара)
выполнена из труб диам. 38x45 мм (ст. 20) движение пара в ней
противоточное газам. Преимуществом противоточного движения является более
высокий коэффициент теплопередачи.
Во входном коллекторе 1 ступени пароперегревателя размещается
пароохладитель поверхностного типа состоящий из двух групп змеевиков диам.
Х3 ММ (ст. 20) Общей поверхностью Н-23 м». Пароохладитель служит для
регулирования температуры перегретого пара путем частичной конденсации
На котле установлены дополнительно пароохладители впрыскивающего типа.
Линия подвода воды к пароохладителям врезана в питательную магистраль котла
между клапаном автомата питания котла и клапаном подпор а подогретая в
пароохладителе котла вода сбрасывается в питательную линию
непосредственно перед водяным экономайзером котла.
Вторая ступень (по ходу пара) пароперегревателя состоит из двух крайних
пакетов по 28 двойных змеевиков и одного среднего пакета из 48 двойных
змеевиков диам. 42*5 мм.
На котле все змеевики 2-ой ступени пароперегревателя выполнены из
стали 12*1МФ. Пакеты пароперегревателя соединены между собой при помощи 10
труб по которым осуществляется "переброс" пара с одной стороны на другую
сторону пароперегревателя.
Необходимость "переброса" пара вызывается неодинаковой температурой
газов по ширине газоходов а следовательно и неравномерность
темпеpатурных напряжений змеевиков пароперегревателя. движение пара во
второй ступени пароперегревателя прямоточное (параллельно движению газов).
Такое движение пара обеспечивает снижение температурных напряжений
змеевиков и лобовой части пароперегревателя.
9 Водяной экономайзер.
Водяной экономайзер змеевикового типа состоит из 2-х ступеней
расположенных по высоте газохода в рассечку с воздухоподогревателем. Каждая
ступень в свою очередь состоит из двух самостоятельных групп расположенных
по ширине газохода. Водяной экономайзер выполнен из стальных углеродистых
труб марки ст. 20 диам. 38*45 подвод питательной воды к правой и левой
группам экономайзера осуществляется от питательной линии котла. Обе ступени
водяного экономайзера соединяются 8 трубами (по 4 трубы с каждой стороны).
Левая и правая группа водяного экономайзера соединяются уравнительной
линией на выходном коллекторе 1-ой ступени. Подогретая питательная вода из
экономайзера отводится по 10 необогреваемым трубам в чистый отсек основного
10 Воздухоподогреватель.
Воздухоподогреватель трубчатый двухступенчатый смонтирован в рассечку
с водяным экономайзером котла. Каждая ступень воздухоподогревателя состоит
из 8 секций диам. труб - 51x1.5 мм. Длина 5552 мм. Количество труб 6272 в
каждой ступени воздухоподогревателя - 5415 м2.
Внутренняя поверхность труб воздухоподогревателя омывается газами
наружная - воздухом. Каждая секция воздухоподогревателя опирается своей
нижней трубной доской на балки колонн каркаса котла. На них же опирается
наружная обшивка и перепускные короба не связанные с трубной системой
воздухоподогревателя.
Двухступенчатая компоновка воздухоподогревателя вызвана необходимостью
подогрева воздуха до высоких температур (340-360 C).
Обмуровка котла облегченного типа состоит из шамотного кирпича и
савелита общей толщиной 320 мм. Обмуровка снаружи имеет металлическую
Выбор средств автоматизации
В данной работе будет рассмотрена автоматизация питания котла водой и
автоматизация непрерывной продувки котла.
Для оптимизации работы котла необходимо эффективно вводить средства
автоматизации которые имеют оптимальные технические данные и возможность
работать управлять и регулировать технологический процесс с наименьшей
погрешностью и как можно более длительный отрезок времени.
Для нормального (безопасного) течения процесса необходимо
контролировать следующие технологические параметры: давление расход
температуру и уровень. Для контроля данных параметров необходимо подобрать
При выборе средств автоматического контроля и регулирования учитываются
требования которые определяются:
- по виду измеряемого параметра (приборы температуры давления
расхода уровня и т.д.);
- по величине параметра (диапазон шкалы прибора верхний предел);
- по характеру измеряемой среды (жидкость газ твердое вещество);
- по характеру окружающей среды – внешние воздействующие факторы
(механические электромагнитные радиационные и т.д.);
- по размещению объекта (расстояние от мест установки датчиков и
исполнительных механизмов до щитов контроля и управления).
1 Измерение температуры
При выборе средств автоматизации контроля необходимо учитывать
предельные значения температур в диапазоне которых можно применять
различные датчики температуры а также вид выходного сигнала. При выборе
датчиков следует учитывать среду в которой они должны работать.
Выпускаемые в настоящее время преобразователи сопротивления с
унифицированным выходным сигналом позволяют использовать их с
разнообразными вторичными приборами с унифицированным входом без
дополнительных преобразователей.
Для данного технологического процесса необходимо чтобы температура пара
на выходе в паровую магистраль была равна 5100С поэтому выбираем
термоэлектрический преобразователь ТХА-0193-01-160.
Выбор метода измерения уровня зависит от вида среды температуры
агрессивности токсичности взрыво и пожароопасности среды а так же
параметров окружающей среды.
В данном процессе рабочей средой является вода с температурой 3050С и
давлением 110 кгссм2 поэтому выбираем преобразователь разности давлений
Метран-100-ДГ-1544 с унифицированным выходным сигналом 4-20мА.
Количество жидкости (объем или масс) газа или пара проходящее через
данное сечение канала в единицу времени называют расходом и измеряют
Расход газа или жидкости на современных предприятиях измеряют
различными способами подавляющее большинство промышленных установок
оснащено дроссельными расходомерами (переменного перепада давлений)
основным элементом которых является сужающее устройство.
Стандартизованы сужающие устройства трёх видов: диафрагма (камерная и
бескамерная) сопло и сопло Вентури. Выбор того или иного сужающего
устройства определяется обычно следующими соображениями: диафрагма обычно
проще в изготовлении и устройстве чем сопло однако сопло позволяет
измерять большой расход и в ряде случаев обеспечивает более высокую
точность чем диафрагма.
Главный параметр который необходимо учитывать при выборе является
контролируемая среда.
В данном технологическом процессе необходимо контролировать расход трех
величин вода питательная пар на выходе из паровой магистрали и вода на
непрерывную продувку.
Для этого выбираем две диафрагмы ДКС-10-200-АБ-1 и диафрагму ДКС-10-
0-АБ-1 преобразователи разности давления с унифицированным выходным
сигналом (4-20мА) Метран-100-ДД-1440 и блоки извлечения корня БИК36М-
4 Измерение давления
При выборе средств автоматизации для измерения давления данного
технологического процесса следует учитывать диапазон измеряемых давлений
среду в которой они работают.
В данном процессе необходимо чтобы давление в барабане поддерживалось
0 кгссм2. Измеряемой средой является вода.
В данном случае выбираем датчик давления Метран-100-ДИ-1170 с
унифицированным токовым выходным сигналом (4-20) мА.
Процесс парообразования полностью автоматизирован. Все данные с
датчиков поступают на прибор регулирующий программируемый микропроцессорный
ПРОТАР-130. Установленная на компьютере SCADA система Adastra позволяет
оператору следить за всеми происходящими процессами также возможно
регулирование процесса и занесение данных в базу в реальном времени
следовательно выше приведённые датчики я взял с аналоговым
преобразователем без показывающей и регистрирующей аппаратуры.
Таблица 3.1 – Исходные данные
Наименование Обозначение Значение
Конусность трубки ротаметра k 001
Длина шкалы ротаметра l 025 м
(шкала имеет 11 оцифрованных делений
с градацией (l = 0025 м)
Диаметр трубки ротаметра в месте D0 00171 м
нулевого деления шкалы
Объём поплавка V 3075(10-6 м3
Диаметр миделя поплавка d 00164 м
Материал поплавка Сталь Х18Н9Т
Вес поплавка G0 0176 Н
Измеряемая среда Пропан
Температура измеряемой среды t0 200
Плотность среды (при t0 = 300) [pic] 209 кгм3
Динамическая вязкость вещества (20 133(10-68(10-6 Па(с
1.1 Описание ротаметра
Ротаметр является расходомером постоянного перепада давлений. Так же к
ним относятся поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее применение
имеют ротаметры и поплавковые расходомеры шкалы которых практически
равномерны. Их можно использовать для измерения малых расходов так как
потери давления в них незначительны и не зависят от расхода. Ротаметры и
поплавковые расходомеры имеют большой диапазон измерения (QmaxQmin =
Проходящий через ротаметр (рисунок 3.1) снизу поток жидкости или газа
поднимает поплавок до тех пор пока расширяющаяся кольцевая щель между
телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины при
которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. При равновесии сил
поплавок устанавливается на некоторой высоте зависящей от расхода.
На поплавок ротаметра сверху вниз действуют две силы: сила тяжести
[pic]- ускорение свободного падения) и сила от давления потока на верхнюю
плоскость поплавка [pic] (где [pic] - среднее давление потока на единицу
площади верхней поверхности поплавка; [pic] - площадь наибольшего
поперечного сечения поплавка).
Снизу вверх на поплавок действуют также две силы: сила от давления
потока на нижнюю плоскость поплавка [pic] и сила трения потоков о поплавок
[pic] (где [pic]- коэффициент сопротивления зависящий от числа Рейнольдса
и степени шероховатости поверхности; [pic]- средняя скорость потока в
кольцевом канале охватывающем боковую поверхность поплавка; [pic]- площадь
боковой поверхности поплавка; [pic]- показатель зависящий от скорости).
Поплавок уравновешен в случае если соблюдается равенство
Если допустить что [pic] при всех расходах – величина постоянная (с
увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала) то правая
часть уравнения (3.1) будет постоянной так как остальные величины для
данного прибора неизменны. Следовательно разность давлений на поплавок
[pic] т.е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления
Коэффициент расхода ( для ротаметров зависит от большого числа величин
которые не поддаются аналитическому определению поэтому ротаметры
градуируют экспериментально. Для экспериментальной градуировки ротаметров
предназначенных для измерения расхода жидкостей или газов применяют в
качестве градуировочной среды воду или воздух (ГОСТ 13045 - 81).
Экспериментальная градуировка шкалы ротаметра точна лишь в том случае если
при эксплуатации значения всех величин соответствуют градуировочным
условиям. Изменение температуры потока меняет плотность среды и её
вязкость а следовательно и коэффициент расхода. Ещё большей степени будут
изменяться величины в случае если ротаметр применяют для измерения расхода
среды отличающейся от градуировочной.
Ротаметр со стеклянной трубкой (рисунок 3.2) состоит из конической
трубки 1 закреплённой в двух металлических головках 2 и 3 снабжённых
сальниками и фланцами для монтажа в вертикальном трубопроводе. Головки
соединены несколькими тягами 4 образующими вместе с поперечными 5 защитную
решетку вокруг стеклянной трубки. Внутри трубки 1 свободно перемещается
поплавок 6 имеющий форму волчка. В нижней головке имеется седло на
которое опускается поплавок при прекращении потока. Верхняя головка
снабжена ограничителем хода поплавка. Седло и ограничитель хода не
позволяют поплавку выйти за пределы стеклянной трубки. Шкала 7 прибора
вытравлена на поверхности стеклянной трубки; отсчёт ведут по верхней
горизонтальной плоскости поплавка.
В верхней части поплавка иногда делают косые прорези (рисунок 3.1)
благодаря чему поплавок вращается вокруг вертикальной оси. При вращении
поплавок центрируется внутри трубки не соприкасаясь со стенками; его
чувствительность повышается. По вращению поплавка определяют состояние
прибора (отсутствие трения и засорения).
Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляют на давление жидкости или
газа не более 058 МПа. При более высоких давлениях жидкости или газа а
также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической
Ротаметры имеют следующие недостатки: невозможность регистрации
показаний и передачи их на расстояние; недостаточная четкость шкал
1.2 Определяем диаметр трубки ротаметра D10 в месте усиления шкалы
для максимального расхода Qmax по формуле:
1.3 Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D0 до сечения
диаметром d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:
1.4 Вычисляем безразмерный параметр аi для оцифрованных отметок
т.к [pic] то получим:
Таблица 3.2 – Результаты расчета высоты оцифрованных отметок.
43 -876 3306 2023 6549*10-81325 477
1.8 Построим градуировочный график в виде зависимости [pic] который
изображен на рисунке 3.4:
Рисунок 3.4 – График зависимости [pic]
1.9 Выполним чертеж поплавка ротаметра и трубки ротаметра которые
изображены на рисунке 3.4 рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Поплавок ротаметра.
Рисунок 3.6 – Трубка ротаметра с делениями.
2 Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра.
Таблица 3.4 – Исходные данные
Шкала прибора 500 – 2500 0С
Градуировка температуры свободных ВР
концов термометра 500 – 7908
Расчетное значение температуры t0 40 0C
свободных концов термометра
Возможное значение температуры T0 60 0C
Начальное значение шкалы E(tн t0) 7404 мВ
Конечное значение шкалы E(tк t0) 33134 мВ
Диапазон измерений EД 2573
Нормированное номинальное RН.Р. 90 Ом
сопротивление реохорда
Нерабочие участки реохорда 2( 005
Нормированное номинальное UК 1019 мВ
значение падения напряжения на
Выходное напряжение ИПС – 148П UИ.П. 5 В
Номинальное значение силы тока в I0 5 мА
Сопротивление нагрузки ИПС – 148ПRИ.П. 1000 Ом
Номинальное значение силы тока в I1 3 мА
верхней ветви измерительной схемы
Номинальное значение силы тока в I2 2 мА
нижней ветви измерительной схемы
Температурный коэффициент ( 4.25 *10-3 К-1
электрического сопротивления меди
Рисунок 3.7 – Принципиальная компенсационная измерительная схема
автоматического потенциометра.
Определим сопротивление резистора RП:
принимаем [pic] Ом и [pic]
Определим приведенное сопротивление реохорда RПР:
Производим проверку правильности определения RПР:
Определим сопротивление контрольного резистора RК:
принимаем сопротивление контрольного резистора [pic] Ом.
Определим сопротивление резистора Rб:
принимаем значение сопротивления резистора [pic] Ом.
Найдём сопротивление медного резистора Rм:
принимаем значение сопротивления медного резистора [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора RН:
принимаем [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим значение сопротивления резистора
Определим сопротивление резистора R1 по формуле:
принимаем [pic]Ом [pic] Ом и [pic] Ом.
Определим изменения показания потенциометра для конечного значения
шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от [pic]до
Результатом выполнения курсовой работы была разработана функциональная
схема автоматизации процесса парообразования входящего в процесс выработки
электроэнергии и была подобрана спецификация средств автоматизации
использованных в функциональной схеме.
Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра.
Список использованных источников
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических
процессов справочное пособие. М. «Энергия» 1980 г.
Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических
производств М. «Машиностроение» 1983 г.
Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы 3 изд.
перераб. и доп. М: «Энергия» 1978 г.
Техника чтения схем автоматического управления и технологического
контроля А.С.Клюев Б.В.Глазов М.Б.Миндин С.А.Клюев; Под ред.
А.С.Клюева. –3-е изд. перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат 1991.- 432 с.:
АПП. 000000. 185. ПЗ
Рис 3.2 Ротаметр со стеклянной конусной трубкой