автоматизация. Автоматизация испр.. 6 Контрольноизмерительные приборы и средства автоматизации
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
6 Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации Автоматизация современного производства – одно из главных направлений совершенствования технологического процесса. Автоматизация способствует увеличению производительности труда, улучшению качества продукции, равномерному и экономическому использованию энергетических и сырьевых ресурсов. Автоматизация позволяет улучшить условия труда, обеспечить безопасное ведение работ, сохранить численность рабочего персонала. Развитие автоматизаций нефтехимических процессов характеризуется сложностью и многообразием операций и оборудования. Проведение некоторых современных технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации. В химической промышленности вопросам автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания технологических процессов, высокой чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ и т.д. Автоматизация приводит к улучшению главных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижению капитальных затрат на строительство зданий (производство организуется под открытым небом), удлинение межремонтных сроков эксплуатации оборудования (оборудование работает в оптимальных режимах, которые были учтены при его расчёте и изготовлении). Внедрение специальных автоматических устройств, способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами. 6.1 Общая характеристика технологического процесса Данный технологический процесс характеризуется большим числом контролируемых и регулируемых параметров, и показателей эффективности, разнообразием технологических операций и технологического оборудования, многотоннажностью, а также взрыво- и пожароопасностью. В таких условиях становится задача автоматизации данного технологического процесса с целью облегчить, частично обезопасить и улучшить условия труда рабочих, обеспечить повышение производительности труда обслуживающего персонала установки, повысить качество выпускаемой продукции, снизить ее себестоимость и в целом улучшить эффективность управления технологическим процессом. Так как сырье и продукты, перерабатываемые и получаемые на установке являются пожаро – и взрывоопасными, необходимо проводить контроль всех технологических параметров, влияющих на безопасность проведения процесса. Этому способствуют средства автоматизации, применяемые на установке. Основными задачами системы автоматизации являются: - сбор информации об измеряемых технологических параметрах (температуре, давлении, уровне, расходе); - выработка управляющих воздействий на процесс с целью поддержания их на заданном значении; - сигнализация о выходе особо значимых параметров за заданные пределы; - обеспечение противоаварийной защиты. 6.2 Обоснование выбора средств контроля и автоматики Выбор средств контроля и регулирования зависит от условий технологического режима. При этом следует руководствоваться следующими принципами: 1) приборы должны обеспечивать необходимую точность измерений, быть быстродействующими при измерении и регулировании; 2) показывающие приборы должны быть доступны для наблюдения; 3) приборы должны быть выполнены во взрыво- и пожаробезопасном исполнении; 4) погрешность приборов не должна превышать допустимые пределы измерений при любых внешних условиях. Для осуществления контроля и регулирования параметров предлагается применение следующих приборов. 1. Контроль расхода Регулирование расхода по методу переменного перепада давления является достаточно точным, удобным, универсальным. Он применяется, если всё сечение трубы заполнено измеряемым веществом, поток является стационарным. Для контроля расхода подачи нефти используется расходомер Метран 100-ДД, Модель 1460 основанный на измерении разности давлений, сигнал от которого поступает на ЭВМ. Рисунок 6.1 – Датчик расхода Метран 100-ДД (Модель 1460) 2. Регулирование температуры Для замера температуры применяются термоэлектрические термопары с металлическими электродами. Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрода, сваренных между собой на рабочем конце в термопару и изолированных по всей длине. Чувствительный элемент помещен в защитную арматуру. Выбор данных термопар для применения на установке обусловливается малыми размерами чувствительного элемента и высокой точностью измерения. Для контроля температуры в электродегидраторе используются интеллектуальные преобразователи температуры тип модель Метран-281- Exd, сигнал от которого поступает на ЭВМ. Регулирование уровня. Рисунок 6.2 – Датчик температуры Метран-281-Exd 3. Регулирование уровня Уровень в электродегидраторе по нефти и по воде контролируется и регулируется гидростатическим датчиком уровня FFG-T-ISL850/M95, сигнал от которого поступает на ЭВМ и регулируется клапанами Камфлекс серии 35-30232 установленными на трубопроводах вывода пластовой воды, вывода обессоленной нефти. 4. Регулирование давления Давление в аппаратах контролируется при помощи датчика избыточного давления. Давление контролируется интеллектуальным датчиком разрежении Метран-100-ДИ, модель 1162, Код МП2, Вн; сигнал от которого поступает на ЭВМ 5. Анализатор качества Измеряемым параметром является содержание воды в нефти с УПН. Содержание воды не более 0,5+0,05%. Температура среды 60 о С. В качестве поточного анализатора выбираем влагомер ПВСП-01. 6.3 Вторичные приборы и станции управления В качестве вторичного прибора можно выбрать многоканальную станцию сбора и обработки данных Yokogawa CX2000. Станция СХ2000 обеспечивает как регулирование процесса, используя внутренние ПИД-контуры и/или внешние контроллеры, так и регистрацию собы-тий процесса на внутренний/внешний носитель в реальном времени. Станцию СХ легко подключить к ЛВС или сети Интернет через встроенный порт Ethernet. Основные характеристики: 1) число входных каналов измерения – 10, входной сигнал 4-20 мА; 2) число встроенных контуров ПИД-регулирования – 6; 3)пределы измерения конфигурируются с клавиатуры или через компьютер; 4) выход реле сигнализации – 6 точек. 5) Универсальные измерительные входы и управляющие выходы 6) Обладает функциями регистрации, управления, индикации, сигнализа-ции, функциями связи и вычислительными функциями. CX2000 идеально подходит для решения локальных задач регулирования, когда одновременно требуются ведение архива и визуализация данных по месту. Для оповещения обслуживающего персонала о превышении допустимого значения какого-либо параметра технологического режима с CX2000 поступает сигнал, обеспечивающий включение сигнальной лампы. 6.4 Контроль и регулирование температуры Температура сырья после печи П - 1 контролируется следующим образом. Температура измеряется измерительным термопреобразователем, который преобразует температуру в унифицированный токовый сигнал (4- 20мА), поступающий на станцию сбора данных и управления СX2000 (поз.2- 2), где про-исходит показание и регистрация параметра. На станции управления и сбора данных преобразованный сигнал сравнивается с заданием, и регулятор по ПИД закону регулирования вырабатывает управляющее воздействие в виде тока 4-20мА. Командный сигнал регулятора направляется на позиционер Sipart PS2 (поз.2-3), преобразующий электрический сигнал (4-20мА) в пневматический унифицированный сигнал (20-100 кПа). Преобразованный сигнал воздействует на мембрану регулирующего клапана КМР (поз.2-4), устанавливаемого на трубопроводе диаметром 100 мм. Клапан, установленный на линии подачи топливного газа к горелкам 1-ой секции печи П-1, закрывается или открывается и таким образом происходит регулирование температуры. 6.4.2 Система противоаварийной защиты (ПАЗ) В условиях предаварийной ситуации, когда технологические параметры выходят за заданные пределы, система автоматизации должна сигнализировать об этом оператору. В качестве параметра противоаварийной защиты выбираем рост температуры сырья после печи. Температура измеряется измерительным термопреобразователем, после которого унифицированный токовый сигнал 4 – 20 мА поступает на стан-цию управления и сбора данных YOKOGAWA CX 2000, где происходит отображение регистрация параметра и вырабатывается регулирующее воздей-ствие. При достижении значения температуры 272 °С срабатывает система за-щиты, загорается сигнальная лампа При достижения значения температуры 340 о C подается сигнал на отсечные клапана типа. Контролируемые параметры и виды автоматизации оборудования представлены в таблицах 6.1 и 6.2 соответственно. Таблица 6.1 – Контролируемые параметры Аппарат Параметры Давление Уровень Температура Расход Печь П-1/1,2 + + + + Буферная емкость БЕ-1/1,2 + + + Газосепаратор ГС-1 + + Таблица 6.2 – Виды автоматизации оборудования Аппарат и параметр Величина параметра и размерность Вид автоматизации Измере ние Регулиров ание Сигнали зация Защита Печь П-1/1,2 -температура горячей нефти -расход топливного газа 60 – 75 0 С 100-400 м 3 /ч + + + + + + Буферная емкость БЕ-1/1,2 -температура среды -давление в аппарате -уровень нефти в аппарате 50 – 70 о С 0,3 – 0,5 Мпа 0,2 – 0,8 м + + + + + + + + Газосепаратор ГС-1 -уровень влаги 0,2-0,8 м + + Спецификация технических средств автоматизации приведена в таблице 6.3. Таблица 6.3 – Спецификация технических средств автоматизации № позиции на функцио- нальной схеме Наименова ние параметра среди и места отбора импульса Предельно е рабочее значение параметра Место установк и Наименование и характеристика Тип и модель Кол-во на аппара те Кол-во на всех аппара тах Завод изготовите ль или поставщик Примеч ание LT 1 Уровень нефти в аппарате С-1 200 – 800 мм. На аппарате С-1 Датчик гидростатического давления (уровня). Конструкция корпуса сенсорного модуля – Coplanar. Осн. прив. погрешность ±0,075%. Выходные сигналы (4- 20) мА с цифр. сигн. на базе HART-протокола Метран 150L, 0ExiaII CT5X 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск LV 1 На трубопр оводе выхода проду- ктов из С-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4- 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 - IV «Камфл екс» серии 35- 302332 1 1 Фирма «DS Contr ols», г. Великий Новгород РТ 2 Давление в аппарате С-1 0,34 – 0,66 Мпа На аппарате С-1 Датчик избыточного давления. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. Диапазон измеряемых давлений (0,004 — 68) МПа. Основная приведенная погрешность - ±0,075% . Метра н-150, модель TG150 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск PV 2 На трубопр оводе выхода газов из С-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - IV. «Кам - флекс» 1 1 Фирма «DS - Controls», Продолжение таблицы 6.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TT 3 Температур а среды в аппарате С-1 0 – 30 о С На аппратае С-1 Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. ТСП (Pt100) с возможностью измерения температуры до 500°С. Основная приведенная погрешность – ±0,15% Метра н-286- Exd Pt(100) 1 1 АО ПГ Метран, г. Челябинск LT 4 Уровень воды в аппарате О-1 400 – 1000 мм. На аппарате О-1 Датчик гидростатического давления (уровня). Конструкция корпуса сенсорного модуля – Coplanar Осн. прив. погрешность ±0,075%. Выходные сигналы (4 -20) мА с цифр Метра н 150L, 0ExiaII CT5X 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск LV 4 На трубопр оводе выхода эмульси и из аппарата О-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - «Кам - флекс» серии 35 - 302332 1 1 Фирма «DS - Controls», г. Великий Новгород РТ 6 Давление в аппарате О- 1 0,3 – 0,6 Мпа На аппарате О-1 Датчик избыточного давления. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. Диапазон измеряемых давлений (0,004 — 68) МПа. Основная приведенная погрешность - ±0,075% . Метра н-150, модель TG150 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск PV6 На трупо- провода выхода газа из аппарата О-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0, 6 МПа. Вход 4 - 20mA. «Кам - флекс» 1 1 Фирма «DS - Controls», Продолжение таблицы 6.2 FT 7 Расход топливного газа в аппарате П- 1 100 - 400 м 3 /ч На трубопр о воде подачи топливн ого газа в печь П-1 Счетчик - расходомер турбинный Эмис Пласт 220. Выходной сигнал (4 -20)Ма /HART. Эмис Пласт 220 1 1 ЗАО «ЭМИС» г. Челябинск TT 8 Температу- ра нефти из печи П-1 60 -75 ºС На трубопр оводе выхода нефти из печи П-1 Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. ТСП (Pt100) с Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. ТСП (Pt100) с Метра н-286- Exd Pt(100) 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск TV 8 На трубопр оводе подачи топливн ого газа в печь П-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - IV. «Кам - флекс» 1 1 Фирма «DS - Controls» LT 9 Уровень нефти в аппарате БЕ-1 200 -800 мм На аппарате БЕ-1 Датчик гидростатического давления (уровня). Конструкция корпуса сенсорного модуля – Coplanar Осн. прив. погрешность ±0,075%. Выходные сигналы (4 -20) мА с цифр. Сигнала на базе HART - протокола. Метра н 150L, 0ExiaII CT5X 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск Продолжение таблицы 6.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 РТ 10 Давление в аппарате БЕ-1 0,3 – 0,5 МПа На аппарате БЕ-1 Датчик избыточного давления. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. Диапазон измеряемых давлений (0,004 — 68) МПа. Основная приведенная погрешность - ±0,075% . Метра н-150, модель TG150 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск PV 10 На трубопр оводе выхода газа из аппарата БЕ-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16 Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - IV . «Кам - флекс» 1 1 Фирма «DS - Controls» ТТ 11 Температур а среды в аппарате БЕ-1 50 -70 ºС На аппарате БЕ-1 Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал Выходной сигнал 4-20 mA/HART. ТСП (Pt100) с возможностью измерения температуры до 500°С. Основная приведенная погрешность – ±0,15%. Метра н-286- Exd Pt(100) 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск РТ 12 Давление в аппарате ЭДГ-1 1,2 -1,6 МПа На аппарате ЭДГ-1 Датчик избыточного давления. Выходной сигнал 4-20 mA/HART. Диапазон измеряемых давлений (0,004 — 68) МПа. Основная приведенная Погрешность - ±0,075% . Метра н-150, модель TG150 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск Продолжение таблицы 6.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PV 12 Давление в аппарате ЭДГ-1 1,2 -1,6 МПа На трубопр оводе выхода газа из аппарата ЭДГ-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - IV. «Кам - флекс» 1 1 Фирма «DS - Controls» LT 13 Уровень воды в аппарате ЭДГ-1 400 – 1000 мм. На аппарате ЭДГ-1 Датчик гидростатического давления (уровня). Конструкция корпуса сенсорного модуля – Coplanar Осн. прив. погрешность ±0,075%. Выходные сигналы (4 -20) мА с цифр. сигн. на базе HART -протокола. Метра н 150L, 0ExiaII CT5X 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск LV 13 На трубопр оводе выхода из аппарата ЭДГ-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2015 - IV . «Кам - флекс» серии 35 - 1 1 Фирма «DS - Controls LT 16 Уровень влаги в аппарате 200 -800 мм На аппарате ГС-1 Датчик гидростатического давления (уровня). Конструкция корпуса сенсорного модуля – Coplanar Осн. прив. погрешность ±0,075%. Выходные сигналы (4 -20) мА с цифр. сигн. на базе HART -протокола. Метра н 150L, 0ExiaII CT5X 1 1 ЗАО ПГ Метран, г. Челябинск LV 16 На трубопр о воде из ГС-1 Регулирующий клапан с пневмоприводом Rotork CVL 5000. Положение - НЗ, DN50, PN16. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход 4 - 20mA. «Кам - флекс» серии 35 - 302332 1 1 Фирма «DS - Controls» |