Пример оформления диплома. Теория к курсачу обновленное версия 3. 1 Общая часть 1 Краткая характеристика и описание технологического процесса

• Название: 1 Общая часть 1 Краткая характеристика и описание технологического процесса
• Анкор: Пример оформления диплома
• Дата: 25.09.2021
• Размер: 1.59 Mb.
• Имя файла: Теория к курсачу обновленное версия 3.docx
• Тип: Документы; #236857
• страница: 2 из 6

Предназначен для температурных измерений твердых, жидких и газообразных сред, неагрессивных к защитной арматуре и материалу чувствительного элемента (ЧЭ) датчика.

Класс допуска В

Диапазон измерений от -50 до +150

Длина монтажной части, мм от 200 до 20000

Средний срок службы, лет 10

Поверка 4 года

Цена 1470 рублей

Термометр сопротивления с подпружиненным наконечником Модель TR55 фирмы Метрол [6]

Подпружиненный плоский наконечник сенсора обеспечивает надежный контакт термометра с внешней поверхностью корпуса подшипника.

Диапазон измерений от -50 до +500

Класс допуска В

Длина монтажной части, мм от 250

Средний срок службы, лет 17

Поверка 5 лет

Цена 5400 рублей

Спектрофотометрический ИК анализатор физико-химический свойств нефтепродуктов М412 фирма СокТрейд [12]

Измеряемые параметры: октановое число, цетановое число, другие показатели.

Тип пробы: бензин, дизтопливо

Диапазон измерения: МОЧ от 74 до 96 ИОЧ от 86 до 110, доля ароматики 0-60%

Точность 0.2%
Сигнализатор пробы: 0..80 ⁰С

Выходной сигнал 4..20мА

Поверка 1 год

Срок эксплуатации 10 лет

Цена 110000 рублей

Преобразователь термоэлектрический Метран C2000 [1]

Назначение: преобразователи термоэлектрические (далее ТП) Метран­2000 предназначены для измерения температуры различных сред во многих отраслях промышленности.

Количество чувствительных элементов: 1.

Тип ТП (буквенное обозначение НСХ): ТХА (К), ТНН (N), ТПП(S), ТПР(B). Класс допуска: 2.

Диапазон измеряемых температур: ­ ­40…400°С ­

Рабочий спай: изолированный, неизолированный.

Межповерочный интервал: ­ 1 год

Средний срок службы: ­ не менее 3 лет;

Средний ресурс при номинальной температуре применения: не менее

6000 ч.

Гарантийный срок эксплуатации: 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию.

Цифровой измеритель температуры THERMOCONT TS фирма РусАвтоматизация [14]

датчик температуры – термометр сопротивления Pt100 или термопара J, K,

aсовместимая температура рабочего процесса – от -50^oC до +600^oC,

совместимое давление рабочего процесса – до 25 бар,

длина измерительного элемента – от 60мм до 3м,

выходы управления – токовый 4…20мА, 2 переключателя PNP,

напряжение питания – 10…36В DC,

температура эксплуатации в пределах от -20^oC до +80^oC,

класс защиты IP67.
1.4 Предлагаемые решения по автоматизации ТОУ. Обоснование выбора
Изучив основные процессы, протекающие на объекте, можно обозначить основные регулируемые и контролируемые параметры.

Для регулирования режимных параметров предлагаются одноконтурные схемы регулирования.

Температуры, в аппаратах путем изменения подачи теплоносителя

Уровня, отводом жидкой фазы из аппарата

Давления, отводом парогазовой смеси

Расход стабилизируется для снятия возмущений

Предлагаю регулирование температуры гидрогенизата проходящего через холодильник Т-103 оборотной водой (рисунок 1.1 поз.3а,3б) для обеспечения процесса разделения ВСГ и гидрогенизата в сепараторе Е-58. Подобные схемы регулирования предлагаю установить на тепловых аппаратах Т-107(поз.30а,30б), Т-95(поз.29а,29б).Помимо обеспечения процессов протекающих в аппаратах данные схемы позволяют обеспечить экономное потребление оборотной воды.


Рисунок 1.1- Регулирования температуры в холодильнике Т-103

Для поддержания температуры верха колонны предлагаю регулировать подачу стабилизированного бензина (рисунок 1.2 поз.33а,33б), обеспечивая более четкое разделения низкокипящих компонентов.

Рисунок 1.2-Регулирование температуры верха колонны К-22
Предлагаю регулировать давление в сепараторе Е-58 (рисунок 1.3 поз.5а,5б), т.к. снижение давления и повышение температуры влияет отрицательно на потерю компонентов С₄ и выше.



Рисунок 1.3-Регулирование давления в сепараторе Е-58
Предлагаю регулирование давления верхней части колонны К-22 отводом отдувочных газов (рисунок 1.4 поз.18а,18б), давление определяет температуру кипения смеси, однозначно связанную с составом (лишь при постоянном давлении). В ректификационных установках, особенно продуктовых (конечных), состав дистиллята или кубового продукта является показателем эффективности процесса ректификации и целью управления процессом.


Рисунок 1.4-Регулирование давления верхней части колонны К-22
Предлагаю регулирование расхода гидрогенизата и непрореагированного водорода на входе перед подачей в холодильник Т-103 (рисунок 1.5 поз.1а,1б), т.к. расход является возмущающем воздействием, которое определяет ход всего технологического процесса.


Рисунок 1.5-Регулирование расхода гидрогенизата и непрореагировавшего водорода
Предлагаю контролировать следующие параметры:

- качество получаемого стабилизированного бензина на ТСЦ

- расход оборотной воды,

- расход пара

- перепад уровня в ректификационной колонне

- загазованность возле колонн К-22, К-23, насосов Н-41/1,2

На основе проведенного литературного обзора выбрал средства автоматизации для данного процесса.

Преобразователь термоэлектрический Метран C2000 [1]

Универсальные модульные первичные преобразователи Метран 2000 [1] предназначены для измерения температуры в широком спектре сред в самых разных отраслях промышленности. Имеют модульную структуру и большое разнообразие исполнений. Использование допускается в нейтральных или

агрессивных средах, по отношению к которым, материалы, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими. Доступны взрывозащищенные и высокотемпературные термопары.

Назначение: преобразователи термоэлектрические (далее ТП) Метран­2000 предназначены для измерения температуры различных сред во многих отраслях промышленности.

Датчики данной фирмы имеют широкий спектр технических, эксплуатационных, функциональных характеристик позволяющих подобрать под конкретные условия.

Датчик температуры фирмы Emerson ТХА Метран-251 [7]

Сроком службы более 3-х лет и поверкой раз в год. Плюсы: прибор может работать как в безвредных, так и в самых агрессивных условиях пока это будет позволять его защита корпуса. В условиях процесса ректификации применение этого прибора будет удобнее и проще.

Датчики данной фирмы имеют широкий спектр технических, эксплуатационных, функциональных характеристик позволяющих подобрать под конкретные условия.

Датчик уровня ТЕККНОУ Уровнемер волноводно-радарный Magnetrol Eclipse 706 [5]

Волноводный уровнемер фирмы ТЕККНОУ хорошо подходит его блок электроники может быть использован со всеми типами зондов и обладает повышенной надежностью. Данный уровнемер может применяться в самых различных средах: самых легких углеводородов. У данного уровнемера низкий диапазон измерения ,при измерении кубового остатка в ректификационных

колоннах. Высокая точность измерения. Не требуется калибровка в условиях эксплуатации. Настройку уровнемера модели 706 можно выполнить за несколько минут и при этом не требуется изменять уровень.

Датчики данной фирмы могут применятся в самых различных средах, имеют угловую конструкцию для удобства подключения, размещения,

настройки и отображения данных. Блок электроники Eclipse  706 может быть использован со всеми типами зондов и обладает повышенной надежностью, достаточной для применения в цепях класса надежности SIL 2.

Термометр сопротивления с подпружиненным наконечником модель TR55 фирмы Метрол [6]

Термометр сопротивления модели TR55 идеально подходит для изме-рения поверхностной температуры корпуса подшипников насосов, приводов или двигателей в условиях, когда измерительный наконечник находится в сухой окружающей среде. Подпружиненный плоский наконечник сенсора обеспечивает надежный контакт термометра с внешней поверхностью корпуса подшипника. Компрессионный фитинг позволяет установить оптимальную глубину погружения. Обладает большой точностью измерения. Есть множество вариантов кабельных выводов. Большой срок и не такая частая поверка делают его удобным в эксплуатации.

Выбрал прибор данной фирмы из за точного метода измерения температуры и удобства при монтаже по месту измерения.

Спектрофотометрический ИК анализатор физико-химический свойств нефтепродуктов М412 фирма СокТрейд [12]

ПО «CLASS-PA Server» является внешним и выполняет функции внешнего управления анализатором с удаленного или встроенного в анализатор компьютера. Функции ПО: задание рабочих режимов выполнения измерений и их контроль; запись сигнала детектора и обработка результатов измерений; градуировка анализатора; аварийные сигналы. Конструктивно анализатор имеет защиту ПО от преднамеренных или непреднамеренных изменений путем установки системы защиты от чтения и записи.

Клапан регулирующий с пневмоприводом КМР, КР-НХА Ду300 [8]

Функция: Регулирующая

Материал корпуса: Углеродистые (жаропрочные, хладостойкие), коррозионностойкие стали и сплавы
Климат: У; ХЛ; УХЛ

Способ управления: Пневмопривод

Рабочая среда: Жидкие и газообразные среды, в том числе агрессивные, токсичные и пожароопасные, пар.

Температура среды: от -60 до +650 °С

Газосигнализатор взрывоопасных газов Сигнал — 022 [3]

Контролирует, измеряет, фиксирует значения довзрывных концентраций

углеводородных взрывоопасных газов и паров (метан, пропан), концентраций токсичных паров и газов (оксида углерода. аммиак, диоксид азота, сероводород, диоксид серы), содержание кислорода в воздухе рабочей зоны с выдачей светового и звукового сигналов при достижении заданных пороговых значений.

Принципы измерения: оптический/электрохимический

Количество каналов: 1-2 шт

Диапазон индикации: 0-50% НКПР*(СхНу)

Диапазон измерений: 15-50 % НКПР*(СхНу)

Погрешность 5% НКПР*(СхНу)

Температурный диапазон: -20+40°С

Интеллектуальный датчик давления Метран-150 [11]

предназначены для осуществления непрерывного измерения избыточного, вакуумметрического и абсолютного давлений, дифференциальног (разности, перепада) давлений с практически мгновенным преобразованием измеренного значения в унифицированный аналоговый выходной токовый сигнал (токовый выход 0-5мА или 4-20мА).

измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси

Датчики данной фирмы имеют широкий спектр технических, эксплуатационных, функциональных характеристик позволяющих подобрать под конкретные условия.

Расходомер Метран-350 [10]

Расходомер Метран-350 предназначен для измерения расхода и количества

среды (вода, пар, газ и другие энергоносители) методом перепада давления с использованием осредняющих напорных трубок (далее – ОНТ) в качестве первичных измерительных преобразователей и передачи информации для управления технологическими процессами и использования в учетно-расчетных операциях. Расходомер предназначен для работы во взрывобезопасных и/или взрывоопасных условиях.

Выбрал датчики этой фирмы потому, что конструкция расходомера исключает потребность в импульсных линиях и дополнительных устройствах, сокращается количество потенциальных мест утечек среды; низкие безвозвратные потери давления в трубопроводе сокращают затраты на электроэнергию; установка расходомера экономична и менее трудоемка по сравнению с установкой измерительного комплекса на базе стандартной диафрагмы; имеет широкий диапазон модификаций.

Датчик угарного газа ДЗ-1-СО фирма ОВЕН [4]

Детектор превышения уровня (концентрации) окиси углерода (СО) предназначен для автоматического непрерывного контроля концентрации

угарного газа и сигнализации о превышении установленных пороговых значений концентрации моноокиси углерода в воздушной среде производственных, административных и жилых помещений, зданий и сооружений.

Контролируемый газ СО - (окись углерода)

Метод отбора пробы - диффузионный

Количество чувствительных элементов (ЧЭ) - 1

Диапазон обнаружения - 0...250 мг/м³

Точность детектирования - ±15 мг/м³

Виды сигнализации - световая, звуковая

Пороги срабатывания сигнализации:

порог l 20 ± 5 мг/м³

порог II 100 ± 5 мг/м³

Средний срок службы, не менее 7 лет
2 Расчетная часть

2.1 Обоснование выбора схемы регулирования



Рисунок 2.1 – Схема регулирования температуры колонны

Для расчета выбрана схема регулирования температуры верхней части колонны. Температура является основным режимным параметром в процессе ректификаций, обеспечивающим четкость разделения на фракции.
2.2 Расчет основных элементов схемы регулирования

2.2.1 Математическое описание объекта регулирования
В дипломном, проекте математическое описание объекта управления определяется кривым разгона, полученным экспериментально.

Кривая разгона подвергается приближенной аппроксимации решением дифференциального уравнения, следовательно, по одной и той же кривой

разгона можно получить различные динамические уравнения, так как методы

аппроксимации базируются на различных допущениях в структуре дифференциального уравнения и используют разнообразнейший математический аппарат.

В основе аппроксимации кривой разгона методом площадей лежит предположение, что поведение исследуемого объекта может быть описано линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами[2]:
(a_npⁿ + a_n-1pⁿ^-1 +…+a₁p+1)h(t) = (b_mp^m + b _m-1 p^m-1+…+b₁ p+1)z(t), (1)
где h(t), z(t) – является отклонением входного воздействия в безразмерном виде, приведенным к единице.

Передаточная функция такого объекта может быть представлена в безразмерном виде:


Аппроксимации подлежит кривая разгона без запаздывания, поэтому передаточную функцию исследуемого объекта рассматривают как последовательное соединение двух звеньев, т.е.
W(p) = W_об(p) * W_з.з (p), (2)
где W_об(p) - передаточная функция объекта без запаздывания;

W_з.з (p) = e^-pτ – передаточная функция звена запаздывания.
По исходным данным строим график кривой разгона статического объекта рисунок 2.2.


Рисунок 2.2 – Кривая разгона статического объекта

Определение коэффициентов передаточной функции для объекта с самовыравниванием производится в следующем порядке:

- разбиваем ось абсцисс на отрезки с интервалом ∆t=4,4с, исходя из условия, что на протяжении всего графика функция h(t) в пределах 2∆t мало отличается от прямой.

- определяем и заносим в таблицу 2.1 начальное значение h(0) характеристики, её значения h(t) в конце каждого интервала ∆t, т.е. определяем h_i = и разность 1 - h(i∆t) [1];

Находим вспомогательную величину hi как отношение:

h_i =

Полученные результаты вычислений представлены в таблице 2.1.

Считаем сумму всех значений 1-h_i:

∑1-h_i = 4,8869

- определяем величину площади F₁:
, (3)


- определяем независимую переменную:

и вспомогательные величины:
(1- λ_i),
(1-h(∆t_i) * (1- i∆ λ).
-определяем сумму всех значений (1-h_i)(1-λ_i):
∑(1-hi)(1-λi)= 1,6116
- определяем величину площади F₂:
, (5)
F₂= 19,3024² * 0,228* (1,6116 - 0,5) = 94,4127.
Таблица 2.1 – Расчёт параметров кривой разгона

T	h(t)	1-h(t)	ƛi	1-ƛi	1-h(t)*1-ƛi
0	0	1	0	1	1
4,4	0,0644	0,9356	0,228	0,772	0,7223
8,8	0,2268	0,7732	0,4559	0,5441	0,4207
13,2	0,4013	0,5987	0,6839	0,3161	0,1893
17,6	0,553	0,447	0,9118	0,0882	0,0394
22	0,673	0,327	1,1398	-0,1398	-0,0457
26,4	0,764	0,236	1,3677	-0,3677	-0,0868
30,8	0,831	0,169	1,5957	-0,5957	-0,1007
35,2	0,88	0,12	1,8236	-0,8236	-0,0988
39,6	0,9151	0,0849	2,0516	-1,0516	-0,0893
44	0,94	0,06	2,2795	-1,2795	-0,0768
48,4	0,957	0,043	2,5075	-1,5075	-0,0648
52,8	0,97	0,03	2,7354	-1,7354	-0,0521
57,2	0,979	0,021	2,9634	-1,9634	-0,0412
61,6	0,985	0,015	3,1913	-2,1913	-0,0329
66	0,99	0,01	3,4193	-2,4193	-0,0242
70,4	0,9925	0,0075	3,6472	-2,6472	-0,0199
74,8	0,995	0,005	3,8752	-2,8752	-0,0144
79,2	0,997	0,003	4,1031	-3,1031	-0,0093

Определяем К_об:





Математическое описание объекта регулирования имеет вид: