Курсач. Курсовая работа Автоматизация производственных процессов в химич. Решение своей проблемы! Только давай договоримся ты прочтёшь текст до конца, окей
 Скачать 145.71 Kb.
|
1 2 4.3 Измерение уровня Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой – жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом. Путем измерения уровня можно получить информацию о массе жидкости в резервуаре. Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерений называют уровнемерами. Различают уровнемеры, предназначенные для измерения уровня рабочей среды; измерений массы жидкости в технологическом аппарате; сигнализации предельных значений уровня рабочей среды – сигнализаторы уровня. По диапазону измерений различают уровнемеры широкого и узкого диапазонов. Уровнемеры широкого диапазона ( с пределами измерений 0,5 – 20 м) предназначены для проведения товароучетных операций, а уровнемеры узкого диапазона (пределы измерений (0÷ ±100) мм или (0÷ ±450) мм) обычно используются в системах автоматического регулирования. В настоящее время измерение уровня во многих отраслях промышленности осуществляют различными по принципу действия уровнемерами, из которых распространение получили поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиозотопные. Применяются и визуальные средства измерений. К визуальным средствам измерений относятся мерные линейки, рулетки с лотами, рейки и уровнемерные стекла. Указательные или уровнемерные стекла выполняют в виде одной или нескольких камер с плоскими стеклами, соединенных с аппаратом. Принцип работы основан на свойстве сообщающихся сосудов. Применяются для местного измерения уровня. Длина стекол не превышает 1500 мм. К достоинствам относится простота, высокая точность: недостатки – хрупкость, невозможность передачи показаний на расстояние. При расчете поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок-противовес» только при определенной глубине погружения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия системы «поплавок-противовес» описывается уравнением Gr=Gп-Sh1pжg, где Gr, Gп – силы тяжести противовеса и поплавка; S- площадь поплавка; h1 – глубина погружения поплавка; pж- плотность жидкости. Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. Достоинством этих уровнемеров является простота, достаточно высокая точность измерения, возможность передачи на расстояние, возможность работы с агрессивными жидкостями. Существенным недостатком является налипание вязкого вещества на поплавок, что влияет на погрешность измерения. Принцип действия емкостных уровнемеров основан на изменении емкости преобразователя от изменения уровня контролируемой среды. Пределы измерения этих уровнемеров от 0 до 5 метров, погрешность не более 2,5%. Информацию можно передавать на расстояние. Недостатком этого метода является невозможность работы с вязкими и кристаллизующимися жидкостями. Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на измерении давления, которое создает столб жидкости. Измерение гидростатического давления осуществляется: манометром, подключаемом на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня; дифференциальным манометром, подключаемым к резервуару на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня, и к газовому пространству над жидкостью; измерением давления газа, прокачиваемого по трубке, опущенной в заполняющую резервуар жидкость на фиксированное расстояние. В нашем случае наиболее подходящим является водоуказательный прибор с круглым и плоским стеклом, сниженные указатели уровня и водопробные краны. Водоуказательные приборы с круглым стеклом устанавливаются на котлах и баках с давлением до 0,7 кгс/см2 .высота стекла может быть от 200 до 1500 мм, диаметр- 8 -20 мм, толщина стекла 2,5-3,5 мм. Плоское стекло может быть гладким или рифленым. Рифленое стекло «Клингер» с внутренней стороны имеет вертикальные призматические канавки, с внешней стороны отполировано. В таком стекле вода кажется темной, а пар светлым. Если при работе парового котла краны водоуказательного прибора не загрязнены, то уровень воды в нем слегка колеблется. 4.4 Измерение расхода Одним из важнейших параметров технологических процессов является расход протекающих по трубопроводам веществ. К средствам, измеряющим расход и количество веществ при товароучетных операциях, предъявляются высокие точностные требования. Рассмотрим основные типы расходомеров: расходомеры переменного перепада давления, расходомеры постоянного перепада давления, тахометрические расходомеры, расходомеры скоростного напора, электромагнитные (индукционные) расходомеры, ультразвуковые. Одним из самых распространенных принципов измерения расхода жидкостей, газов и пара является принцип переменного перепада давления. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на перемещении чувствительного элемента по вертикали в зависимости от расхода вещества, при этом площадь проходного сечения изменяется так, что перепад давления на чувствительном элементе остается постоянным. Основным условием правильного отсчета является строго вертикальная установка ротаметра. Расходомеры обтекания. Расходомеры обтекания относятся к большой группе расходомеров, называемых также расходомерами постоянного перепада давления. В этих расходомерах обтекаемое тело воспринимает со стороны набегающего потока силовое воздействие, которое при возрастании расхода увеличивается и перемещает обтекаемое тело, в результате чего перемещающая сила уменьшается и вновь уравновешивается противодействующей силой. В качестве противодействующей силы служит вес обтекаемого тела при движении потока вертикально снизу вверх или сила противодействующей пружины в случае произвольного направления потока. Выходным сигналом рассматриваемых преобразователей расхода служит перемещение обтекаемого тела. Для измерения расхода газов и жидкостей на технологических потоках применяются ротаметры, снабженные преобразовательными элементами с электрическим или пневматическим выходным сигналом. Расходомеры переменного уровня .Принцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными. Измерение расхода жидкости или газа в котельной осуществляют или дроссельными или суммирующими приборами. Дроссельный расходомер с переменным перепадом давления состоит из диафрагмы, представляющей собой тонкий диск (шайбу) с отверстием цилиндрической формы, центр которого совпадает с центром сечения трубопровода, прибора измеряющего перепад давлений и соединительных трубок. Суммирующий прибор определяет расход среды по частоте вращения установленного в корпусе или рабочего колеса или ротора. Для измерения расхода газа и пара я остановила свой выбор на интеллектуальном вихревом расходомере фирмы Rosemount типа 8800DR со встроенными коническими переходами, что позволяет на 50% снизить стоимость установки. Принцип действия вихревого расходомера основан на определении частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы. Частота вихрей пропорциональна объемному расходу. Он подходит для измерения расхода жидкости, пара и газа. По цифровому и импульсному выходу предел основной допускаемой погрешности равен ±0.65%, а по токовому дополнительно ±0.025%, выходной сигнал 4 – 20 мА. К достоинствам этого датчика можно отнести незасоряющаяся конструкция, отсутствие импульсных линий и уплотнений повышает надёжность, повышенная устойчивость к вибрации, возможность замены сенсоров без остановки процесса, малое время отклика. Возможность имитации поверки, отсутствует необходимость сужения трубопровода в процессе эксплуатации. В качестве вторичного прибора можно использовать А-100. Для измерения расхода воды применим датчик расхода воды корреляционный ДРК-4. Датчик предназначен для измерения расхода и объема воды в полностью заполненных трубопроводах. Основные преимущества: отсутствие сопротивления потоку и потерь давления; возможность монтажа первичных преобразователей на трубопроводе при любой ориентации относительно его оси; коррекция показаний с учетом неточности монтажа первичных преобразователей; сохранение информации при отключении питания в течение 10 лет; беспроливной, имитационный метод поверки; межпроверочный интервал – 4 года; унифицированный токовый сигнал 0-5,4-20 мА; самодиагностика; температура от 1 до 150 0С; Объем показывающих приборов на котлах в зависимости от их типа приведен в таблице 1. Кроме того в котельных устанавливают показывающие приборы для :измерения температуры в подающем и обратном коллекторах; температуры жидкого топлива в общей напорной магистрали; давления пара в магистрали для распыла жидкого топлива; давления жидкого или газообразного топлива в общих напорных магистралях; расхода жидкого или газообразного топлива в целом по котельной. В котельной должна быть также предусмотрена регистрация следующих параметров: температура перегретого пара, предназначенного на технологические нужды; температура воды в подающих трубопроводах тепловой сети и горячего водоснабжения, а также в каждом обратном трубопроводе; давление пара в подающем коллекторе; давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети; расхода пара в подающем коллекторе; расхода воды в каждом подающем трубопроводе тепловой сети и горячего водоснабжения; расхода воды, идущей на подпитку тепловой сети. Деаэраторно - питательные установки оборудуют показывающими приборами для измерения : температуры воды в аккумуляторных и питательных баках или в соответствующих трубопроводах; давления пара в деаэраторах; давления питательной воды в каждой магистрали; давления воды во всасывающих и напорных патрубках питательных насосов; уровня воды в аккумуляторных и питательных баках. Таблица1
*У котлов производительностью менее 0,55 кг/с (2 т/ч) – давление в общей питательной магистрали 6.Основные сведения о топливе. Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения тепла. В соответствии с физическим состоянием топливо подразделяется на твердое, жидкое и газообразное. К газообразному относятся природный газ, а также различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и другие. К высококачественному топливу относятся каменный уголь, антрациты, жидкое топливо и природный газ. Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей. К горючей части топлива относятся: углерод С, водород Н2,сера S. К негорючей части относятся: кислород О2, азот N2, влаги W и зола А. Топливо характеризуется рабочей , сухой и горючей массами. Газовое топливо наиболее удобно для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии. 5. Физико-химические свойства природных газов Природные газы не имеют цвета запаха и вкуса. Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных: состав , теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрыва-емости и скорость распространения пламени. Природные газы чисто газовых месторождений состоят в основном из метана( 82-98 % ) и других более тяжелых углеводородов. В состав любого газообразного топлива входят горючие и негорючие вещества. К горючим относятся: водород (Н2), углеводороды( СmHn), сероводород (H2S), оксид углерода(СО2), к негорючим- углекислый газ (СО2), кислород (О2), азот(N2) и водяной пар (Н2О). Теплота сгорания- количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1м3 газа, измеряется в ккал/м3 или кДж/м3. Различают высшую теплоту сгорания Qвc, когда учитывается тепло, выделяемое при конденсации водяных паров, которые находятся в дымовых газах и низшую Qнc, когда это тепло не учитывается. При выполнении расчетов обычно используется Qвc, так как температура уходящих газов такова, что конденсация водяных паров продуктов сгорания не происходит. Плотность газообразного вещества pr определяется отношением массы вещества к его объему. Единица измерения плотности кг/м3. Отношение плотности газообразного вещества к плотности воздуха при одинаковых условиях( давление и температура) называется относительной плотностью газа pо . Плотность газа pr= 0,73 – 0,85 кг/м3 (pо = 0,57-0,66 ) Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха 0 оС, и такая температура называется жаропроизводительностью топлива. Температура горения отдельных газов составляет 2000-2100 о С. Действительная температура горения в топках котлов значительно ниже, составляет 1100-1600 о С и зависит от условий сжигания. Температура воспламенения- это такая температура, при которой начинается горение топлива без влияния источника воспламенения, для природного газа она составляет 645-700 о С. Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится до 5% - не горит; от 5 до 15% - взрывается; больше 15% - горит при подаче воздуха. Скорость распространения пламени для природного газа – 0,67 м/с (метан СН4 ). Использование природного газа требует особых мер осторожности, так как возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода с газовой арматурой. Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15 % может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации оказывает отравляющее воздействие на организм человека. 6. Описание схемы автоматического контроля технологических параметров 6.1 Функциональная схема автоматического контроля технологических параметров Принцип построения системы контроля данного процесса – двухуровневый. Первый уровень составляют приборы, расположенные по месту, второй – приборы, находящиеся на щите у оператора. Таблица2.
производство тепловой энергия котельная 7. Основные принципы автоматизации котельных установок Объем систем автоматизации котельной установкизависит от типа котлов, установленных в котельной, а также от наличия в её составе конкретного вспомогательного оборудования. На котельных установках предусматривают следующие системы: автоматического регулирования, автоматики безопасности, теплотехнического контроля, сигнализации и управления электроприводами. Автоматические системы регулирования. Основные виды АСР котельных установок: для котлов – регулирование процессов горения и питания; для деаэраторов – регулирование уровня воды и давление пара. Автоматическое регулирование процессов горения следует предусматривать для всех котлов, работающих на жидком или газообразном топливе. При применении твердого топлива АСР процессов горения предусматривают в случаях установки механизированных топочных устройств. Необходимость АСР на резервном топливе должна быть определена в результате технико – экономического обоснования, выполненного с учетом расчетного времени работы котла на резервном топливе. Для аварийного топлива АСР не предусматривают. Регуляторы питания рекомендуют устанавливать на всех паровых котлах. Для котельных установок, работающих на жидком топливе, необходимо предусматривать АСР температуры и давления топлива. Котлы с температурой перегрева пара 400 0С и выше должны быть снабжены АСР температуры перегретого пара. Автоматика безопасности. Системы автоматики безопасности для котлов на газообразном и жидком топливе следует предусматривать обязательно. Эти системы обеспечивают прекращение подачи топлива в аварийных ситуациях. Таблица3.
Заключение В ходе выполнения курсового проекта были приобретены практические навыки анализа технологического процесса, выбора средств автоматического контроля согласно поставленным задачам, расчета измерительных схем приборов и средств контроля. Так же были получены навыки проектирования системы автоматического контроля технологических параметров. Литература 1. А.С. Боронихин Ю.С. Гризак «Основы автоматизации производства и контрольно измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов»М.Стройиздат 1974г. 312с. 2. В.М. Тарасюк «Эксплуатация котлов» практическое пособие для операторов котельной ; под редакцией Б.А. Соколова. – М.: ЭНАС, 2010. – 272с. 3. В.В.Шувалов, В.А.Голубятников «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебн. Для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Химия, 1985г.- 352 с. ил. 4. Макаренко В.Г., Долгов К.В. Технические измерения и приборы: Методические указания к курсовому проектированию. Юж.-Рос.гос.техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. – 27с. 5. Фарзане Н.Г., Ильясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. – М.: Высш.шк., 1989. – 456с. 1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||