Разработка схемы автоматизации процесса производства ацетилена (стадии абсорбции диацетилена, десорбции ацетилена)

Skhema_Po-Novomu.cdw

Обозначение трубопровода
Условное обозначение
Наименование среды в трубопроводе
В теплообменника на стадию
Абсорбционная колонна
Десорбционная колонна
Перечень технологического оборудования

Spetsifikatsia_2_List.doc

Наименование и техническая характеристика оборудования и материалов завод изготовитель
Тип марка оборудования
Средства вычислительной техники
ПЛК аналоговых входов – 8 выходов – 6
-разрядный RISC процессор 50 МГц на базе ядра ARM7
Изготовитель: «Овен»
Модуль аналогового ввода МВ110-224.8А
Аналоговых входов – 8. Интерфейс RS-485
Модуль аналогового вывода МУ110-224.6У
Аналоговых выходов – 6. Интерфейс RS-485

Zapiska.docx

Основные технологические решения3
Описание схемы автоматизации4
Список использованной литературы 10
В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов а также их чувствительностью к нарушению режима вредностью условий работы взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ и т.д.
При автоматизации производственных процессов сокращается тяжёлый физический труд уменьшается численность рабочих непосредственно занятых производством снижается себестоимость продукции и соответственно возрастает эффективность производства.
Под автоматизацией понимают комплекс мероприятий по внедрению машин и механизмов направленных как правило на облегчение физического труда.
В рамках данного курсового проекта была разработана система автоматизации процесса производства ацетилена (адсорбция и основная десорбция ацетилена). При внедрении этой системы происходит сокращение тяжелого физического труда уменьшение численности работников себестоимости продукции и увеличение эффективности производства. Это происходит за счет уменьшения возмущения а следовательно уменьшаются отклонения от регламентных норм. Также лучше обеспечивается соотношение веществ следовательно уменьшается брак. Себестоимость данной продукции зависит от нескольких показателей: затраты на схему заработная плата сырье электроводоснабжение. Понизить себестоимость продукции можно за счет уменьшения заработной платы и более рационального использования электро- и водных ресурсов. Благодаря внедрению системы автоматизации снизится риск возникновения аварийной ситуации и травмирования сотрудников.
В состав курсового проекта входит пояснительная записка в которой описывается разработанная система автоматизации функциональная схема автоматизации процесса с использованием регуляторов. Также прилагается заказная спецификация выбранного оборудования.
Газы пиролиза после отмывки от диацетилена направляются в абсорбционную колонну АК где диметилформамидом поглощается ацетилен высшие ацетиленовые углеводороды а также небольшое количество синтез-газа. Основная часть синтез-газа выводится из верхней части колонны АК. Насыщенный абсорбент из колонны АК подается в верхнюю часть десорбционной колонны ДК где в результате снижения давления из раствора диметилформамида выделяется большая часть плохо растворимых газов (циркуляционный газ). Эти газы отводятся из верхней части колонны ДК. Диметилформамид стекает в куб колонны навстречу ацетилену-сырцу который подается в среднюю часть колонны. Ацетилен-cырец состоит в основном из ацетилена с примесями высших ацетиленовых углеводородов. Эти примеси поглощаются диметилформамидом.
Основные технические решения по автоматизации.
Разработан контур стабилизации уровня в верхней части колонны АК путем изменения расхода отводимого синтез-газа из АК (G1L1)
Разработан контур регулирования давления в верхней части десорбционной колонны ДК с коррекцией по давлению в линии синтез-газа (G2P3←P9). Регулирующее воздействие – расход циркуляционного газа. Корректоры подключить на вход регулятора ΔР2зд = Р2зд-Р2-ΔР2кор(f(P9)). В качестве корректора использовано пропорциональное звено (ΔР2кор = К* P9)
Разработан контур стабилизации расхода синтез-газа на входе в десорбционную колонну ДК (G3F3).
Разработан контур каскадного регулирования температуры на выходе из колонны АК с промежуточной координатой – расход прямой воды. В качестве регулирующего воздействия принять расход прямой воды (G4F4T8). F4зд = f(ΔT8) = f(T8зд - Т8).
Обеспечен контроль всех регулируемых параметров а так же:
Расхода ДМ на входе в абсорбционную колонну АК (F5)
Уровня в кубе десорбционной колонны ДК (L6)
Предусмотрена световая сигнализация отклонений следующих параметров:
Повышения уровня в кубе колонны АК (L1 > L1max).
Повышения давления в верхней части колонны ДК (Р2 > Р2MAX)
Отклонение от нормального диапазона уровня в десорбционной колонне ДК (L6min L6 L6max) и управление (открытиезакрытие) в зависимости от уровня запорным клапаном на линии слива жидкой фазы (G7).
Разработана схема запускаостанова двигателя насоса Н оператором как по месту так и со щита управления или рабочей станции.
Продублирована разработанная на локальных средствах автоматизации система управлением с микропроцессорного контроллера.
Выполнен подбор приборов для реализации системы регулирования уровня в кубе колонны АК (G1L1) с учетом следующих условий: уровень 15 м параметры трубопровода где устанавливается клапан: Dy = 40 мм Т = 50 оС; Ру = 30 МПа.
Описание схемы автоматизации.
Контур регулирования уровня
Сигнал с уровнемера (поз. 1-1) установленного в абсорбционной колонне АК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Требуемое значение задается оператором вручную. Основываясь на разнице заданного и текущего значения изменяется расход выходного потока который регулируется клапаном (поз. 1-2).
В качестве уровнемера (поз. 1-1) выбран погружной гидростатический уровнемер MPM460 с возможностью измерения уровня до 20 м рабочей температурой до 60 и допускает давление до 100 МПа. Прибор имеет преобразованный аналоговый выходной сигнал 4 - 20 мА.
Рабочим органом в данном контуре (поз. 1-2) является клапан запорно-регулирующий односедельный фланцевый с электрическим исполнительным механизмом «25ч945нж» производимый компанией АРК Энергосервис. Рабочее давление до 36 бар. Основная особенность данного клапана – он является регулирующим и запорным органом одновременно что исключает необходимость установки запорных устройств до и после регулирующей арматуры в технологических линиях. На него ПЛК подает входной сигнал – напряжение. Так же в этом контуре предусмотрена сигнализация при превышении допустимого значения уровня в колонне АК.
Контур регулирования давления
Сигнал с датчика давления синтез-газа (поз. 3-1) установленного в десорбционную колонну ДК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Сигнал с датчика давления синтез-газа (поз. 2-1) установленного до десорбционной колонны ДК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Данные с датчика давления (поз. 2-1) обрабатываются на контроллере по заданному закону ΔР2кор = К*Р9. Полученное корректировочное значение подается на регулятор. В зависимости от значений показания датчика (поз. 3-1) а также заданного вручную значения давления в ДК и корректирующего воздействия регулирующее воздействие подается на клапан (поз. 3-2). Так же в этом контуре предусмотрена сигнализация при превышении допустимого значения давления в колонне ДК.
В качестве измерителей давления (поз. 2-1 и поз. 3-1) выбраны преобразователи давления с унифицированным выходным сигналом «ОТ-1» производимые компанией Wika. Данные приборы имеют диапазон измерения от 06 бар до 1600 бар что удовлетворяет требованиям задания. Прибор имеет преобразованный аналоговый выходной сигнал 4 - 20 мА.
Рабочий орган (поз. 3-2) – электромагнитный клапан 21W3KV500 с диаметром условного прохода 50 мм и рабочим давлением 25 бар. Мембрана клапана устойчива к агрессивным средам и температурам до 140 . На клапан ПЛК подает входной сигнал – напряжение.
Контур стабилизации расхода
Сигнал с расходомера установленного до десорбционной колонны ДК (поз. 4-1) поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Вручную задается требуемое значение. При отклонение текущего значения от требуемого контроллер подает сигнал на клапан (поз. 4-2).
В качестве измерителя расхода (поз. 4-1) выбран расходомер с камерной диафрагмой и встроенным преобразователем «Rosemount 3051SFC». Встроенный вычислитель позволяет преобразователю непосредственно производить расчет компенсированного массового расхода. Цельносварная конструкция обеспечивает высокую точность в суровых условиях. Прибор имеет преобразованный аналоговый выходной сигнал 4 - 20 мА.
Рабочий орган (поз. 4-2) – электромагнитный клапан 21W3KV500 с диаметром условного прохода 50мм и рабочим давлением 25 бар. Мембрана клапана устойчива к агрессивным средам и температурам до 140 . На клапан ПЛК подает входной сигнал – напряжение.
Контур каскадного регулирования температуры
Сигнал с термометра (поз. 5-1) установленного на входе в колонну ДК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Требуемое значение задается оператором вручную.
Основываясь на разнице заданного и текущего значения изменяется расход греющего пара который измеряется расходомером (поз. 6-1) и регулируется клапаном (поз. 6-2).
В качестве термометра (поз. 5-1) в данном контуре используется термометр сопротивления Метран-2700. Номинальная статическая характеристика выбранного термометра – Pt100 диапазон температур -50 - 600. Климатическое исполнение Т3. Встроенный преобразователь преобразует выходной сигнал термометра сопротивления в аналоговый 4 - 20 мА.
Рабочим органом в данном контуре (поз. 6-2) является электромагнитный клапан для воды Asco Numatics 238 производимый компанией Wexon. Рабочая температура до 85 давление до 10 бар. Предусмотрена защита от гидравлического удара. На клапан ПЛК подает входной сигнал – напряжение.
Контур контроля расхода
Сигнал с расходомера (поз. 7-1) установленного на входе в колонну АК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется.
В качестве измерителя расхода (поз. 7-1) выбран расходомер с камерной диафрагмой и встроенным преобразователем «Rosemount 3051SFC». Встроенный вычислитель позволяет преобразователю непосредственно производить расчет компенсированного массового расхода. Цельносварная конструкция обеспечивает высокую точность в суровых условиях. Прибор имеет преобразованный аналоговый выходной сигнал 4 - 20 мА.
Сигнал с уровнемера (поз. 8-1) установленного в колонне ДК поступает на контроллер а также отображается на пульте управления и регистрируется. Так же в этом контуре предусмотрена сигнализация при превышении допустимого минимального и максимального значений уровня в колонне ДК. В зависимости от превышения допустимых значений открываетсязакрывается клапан слива жидкой фазы (поз. 8-2).
В качестве уровнемера (поз. 8-1) выбран погружной гидростатический уровнемер MPM460 с возможностью измерения уровня до 20 м рабочей температурой до 60 и допускает давление до 100 МПа. Прибор имеет преобразованный аналоговый выходной сигнал 4 - 20 мА.
Рабочим органом в данном контуре (поз. 8-2) является клапан запорно-регулирующий односедельный фланцевый с электрическим исполнительным механизмом «25ч945нж» производимый компанией АРК Энергосервис. Рабочее давление до 36 бар. Основная особенность данного клапана – он является регулирующим и запорным органом одновременно что исключает необходимость установки запорных устройств до и после регулирующей арматуры в технологических линиях. На него ПЛК подает входной сигнал – напряжение. Так же в этом контуре предусмотрена сигнализация при превышении допустимого значения уровня в колонне АК.
Схема запуска насоса
Для запуска двигателя насоса предусмотрен магнитный пускатель (КМ6) который связан с пультом управления. Так же предусмотрена возможность пускаостановки двигателя по месту. Для этого использованы переключатель (HS) и кнопка (SB2).
Выбор программируемого логического контроллера
Ранее были подобраны 8 приборов с аналоговым выходным сигналом 4 - 20 мА а так же 6 рабочих органов (учитывая магнитный пускатель) на которые требуется подавать напряжение. ПЛК «ОВЕН ПЛК63» имеет 8 аналоговых входов а так же 6 выходов. Так же предусмотрена возможность расширения путем подключения модулей вводавывода. Данный ПЛК имеет 32-разрядный RISC процессор 50 МГц на базе ядра ARM7. Минусом выбора данного контроллера является наличие на нём не задействованных в данной схеме дискретных входов и выходов. Предусмотрим запас входов и выходов. Используем модуль аналогового ввода МВ110-224.8А на 8 аналоговых входов и модуль аналогового вывода МУ110-224.6У на 6 аналоговых выходов. Полученные результаты по входам и выходам ПЛК сведём в таблицу 1.
Таблица 1 – входы и выходы ПЛК
Без модулей вводавывода
С выбранными модулями вводавывода
В данном курсовом проекте бел рассмотрен процесс производства ацетилена (адсорбция и основная десорбция ацетилена). Согласно техническому заданию курсового проекта была разработана схема автоматизации учитывающая требуемые контуры регулирования и контроля. Для разработанной схемы были выбраны приборы и программируемый логический контроллер. При выбранной конфигурации контроллера существует значительный запас входов и выходов как аналоговых так и дискретных.
Курсовая работа включает чертеж схемы автоматизации производства ацетилена (адсорбция и основная десорбция ацетилена) пояснительную записку и спецификацию на выбранное оборудование.
Список использованной литературы.
Аналоговые и цифровые регуляторы и исполнительные механизмы в системах автоматизации технологических процессов: Метод. Указания Под ред.: Харазова В.Г. ЛТИ им. Ленсовета. – Л. 1992. – 60 с.
Проектирование систем автоматизации химических производств. Структурные схемы и схемы автоматизации: Метод. Указания Под ред.: Беляева Д.В. ЛТИ им. Ленсовета. – Л. 1989. – 44 с.
Приборы и средства автоматизации технологических процессов: Метод. Указания Под ред.: Харазова В.Г. ЛТИ им. Ленсовета. – Л. 1990. – 56 с.

титул.docx

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
(технический университет)»
Химическая технология
Химии веществ и материалов
Технологии электрохимических производств
Направленность образовательной программы
Технология неорганических веществ
Тема: Разработка схемы автоматизации процесса производства ацетилена (стадии абсорбции диацетилена десорбции ацетилена)
Студент Покровский Е.А.
(подпись дата) (инициалы фамилия)
Руководитель Гоголь И.В.
(подпись руководителя)
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Исходные данные к проекту:
краткое описание технологического процесса указанного в качестве объекта автоматизации (Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности В.В. Шувалов Г.А. Огаджанов В.А. Голубятников. - М.: Химия 1991 (1985). – 480с.)
Технологическая схема объекта автоматизации
Состав технологической схемы: АК – абсорбционная колонна; ДК – десорбционная колонна; Н – насос.
Описание технологического процесса
Сжатый газ пиролиза из турбокомпрессора (отделение компрессии газа пиролиза) поступает в абсорбционную колонну АК орошаемую диметилформамидом. В колонне растворитель поглощает весь диацетилен и небольшое количество ацетилена. Насыщенный абсорбент подается в десорбционную колонну ДК где в результате снижения давления и отдувки синтез-газом выделяется растворенный ацетилен. Выделившийся газ (циркуляционный) направляется во всасывающую линию.
Перечень задач измерения регулирования и сигнализации согласно которым необходимо разработать схему автоматизации и общие требования к структуре разрабатываемой автоматизированной системы управления (АСУ) (Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами В.Г.Харазов. - СПб.: Профессия 2013. - 655 с.)
Выполнить схему автоматизации развернутым способом.
Принять централизованную структуру системы управления с реализацией алгоритмического обеспечения системы в виде специализированного программного проекта программируемого логического контроллера.
Предусмотреть щит управления на котором расположить показывающие иили регистрирующие одномногоканальные приборы. Вывести на приборы визуализации данные по основным регулируемым параметрам процесса.
Установить на щите управления средства дистанционного управления исполнительными устройствами.
Перечень контуров контроля регулирования и сигнализации:
Разработать контур стабилизации уровня L1 в кубе абсорбционной колонны АК посредством изменения расхода выходного потока жидкой фазы G1.
Разработать контур регулирования давления Р2 в верхней части десорбционной колонны ДК с обеспечением инвариантности регулируемого параметра при изменении давления Р9 в линии синтез-газа. Регулирующее воздействие G2 – расход циркуляционного газа.
Разработать контур стабилизации расхода F3 синтез-газа на входе в десорбционную колонну ДК – G3.
Разработать контур каскадного регулирования температуры T8 на выходе из колонны АК с промежуточной координатой – расход прямой воды F4. В качестве регулирующего воздействия принять расход прямой воды G4.
Обеспечить контроль следующих технологических параметров: расхода ДМФ на входе в абсорбционною колонну АК (F5); уровня в кубе десорбционной колонны ДК (L6).
Предусмотреть сигнализацию отклонения следующих параметров: повышение уровня в кубе колонны АК (L1 >L1MAX); повышение давления в верхней части колонны ДК (Р2 >Р2MAX); отклонение от нормального диапазона уровня в десорбционной колонне ДК (L6MIN L6 L6MAX) и состояние (открытзакрыт) в зависимости от уровня запорным клапаном на линии слива жидкой фазы (G7).
Разработать схему запускаостанова двигателя насоса Н оператором со щита управления или с рабочей станции.
Перечень вопросов подлежащих разработке:
разработать с использованием концепции реализации централизованной структуры АСУ и с применением программируемого логического контроллера в качестве элемента системы реализующего сбор обработку и выработку управленческих решений согласно прилагаемому заданию;
отображение на схеме контуров контроля регулирования и сигнализации выполнить в соответствие с ГОСТ 21.408-2013 и ГОСТ 21.208-2013;
подобрать из современных тематических каталогов и интернет-источников технические средства автоматизации для реализации разработанной схемы АСУТП сформировать заказную спецификацию на средства автоматизации;
сформировать пояснительную записку к проектной разработке содержащей анализ процесса как объекта автоматизации и описание схемы автоматизации с обоснованием принятых проектных решений.
Перечень графического материала:
чертеж схемы автоматизации выполненной в соответствие с ГОСТ 21.408-2013 и ГОСТ 21.208-2013;
заказная спецификация средств автоматизации выполненная по ГОСТ 21.110-2012 с учетом требований ГОСТ 21.408-2013.
Требования к программному обеспечению:
Оформление пояснительной записки осуществляется в текстовом редакторе например Openoffice Writer. Выполнение проектной документации одной и сред автоматизированного проектирования например KOMПАС.
Дата выдачи задания . . 2018 г.
Дата представления проекта к защите . . 2018 г.
Руководитель доцент
Задание принял(а) к выполнению

Spetsifikatsia_1_List.doc

Наименование и техническая характеристика оборудования и материалов завод изготовитель
Тип марка оборудования
Приборы средства автоматизации
Термоэлектрический преобразователь с унифицированным выходным сигналом
Выходной сигнал 4-20мА. Диапазон темп-р до500оС
Изготовитель: KROHNE Германия
Погружной гидростатический уровнемер
измерение уровня до 20м рабочая температура до 60
давление до 100 МПа аналоговый выходной сигнал 4..20 мА.
Изготовитель: MICROSENSOR КНР
Клапан запорно-регулирующий односедельный
с электрическим исполнительным механизмом напряжение питания 24В
рабочее давление до 36 bar фланцевое исполнение
Преобразователи давления
аналоговый выходной сигнал 4..20 мА
диапазон измерения от 06 бар до 1600 бар
Изготовитель: WIKA Германия
Электромагнитный клапан
Dy=50мм рабочее давление 25 bar
устойчив к температурам до 140 напряжение питания 24В
Изготовитель: ODE Италия
Расходомер с камерной диафрагмой и встроенным
преобразователем налоговый выходной сигнал 4..20 мА
Изготовитель: EMESRON США
Электротехническое оборудование
Сигнальная лампа в сборе 24V
Завод-изготовитель «Овен»
Кнопка с плоским толкателем с пружинным возвратом
Изготовитель: «Овен»
Переключатель с ключом черный 2 положения
Заказная спецификация