Автоматизация. Вариант 18 - автоматизация. Вариант 18 Задание Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки. Опишите устройства автоматической защиты и блокировки.

• Название: Вариант 18 Задание Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки. Опишите устройства автоматической защиты и блокировки.
• Анкор: Автоматизация
• Дата: 25.05.2022
• Размер: 167.43 Kb.
• Имя файла: Вариант 18 - автоматизация.docx
• Тип: Документы; #549893

Вариант 18
Задание 1. Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки.

Опишите устройства автоматической защиты и блокировки. На примере принципиальной электрической схемы управления реверсивным электродвигателем поясните, как производится блокировка.
Блокировочные защитные устройства предназначены для отключения (предупреждения включения) машины при нахождении человека в опасной зоне, а также для предотвращения попадания человека в опасную зону. Блокирующие устройства выполняют функции:

- Отключение (предупреждение включения) машины в случае снятия ограждения опасной зоны.

- Блокировка двери помещения, в котором опасно пребывание людей при работе оборудования (распределительные устройства электроустановок, радиоактивные источники).

- Остановка оборудования при попадании человека в опасную зону.

- Запрещение неправильного управления машиной, включения опасных режимов работы.

Основное требование к защитной блокировке – это своевременное срабатывание блокировки. Время срабатывания блокировки (t_c) должно быть меньше времени, затрачиваемого рабочим на доступ в опасную зону t_д = t_в + t_п, где t_в – время, затраченное на вскрытие ограждения, t_n – время на движение рабочего в опасную зону, т.е. t_c < t_д.

Блокировочные устройства по принципу работы подразделяются на механические, электрические, гидравлические, пневматические, радиационные и др.

Механическая блокировка рычажного типа, закрывающая доступ в опасную зону или запрещающая включение механизма, работа которого порождает опасность для человека. Например, снятие ограждения через систему рычагов тормозит (отключает) мотор станка.

Электромеханические блокировки чаще используются в электроустановках. Пример электромеханической блокировки приведен на рис. 1. При открытии двери распредустройства происходит поворот рычага 1 и запор 2 освобождает палец 3, который под действием пружины перемещается и стопорит замок 4 вала 5, включающего рубильник 6. После закрытия двери запор 2 утапливает палец 3, замок 4 перемещается и поворотом вала 5 включается рубильник 6.



Рис. 1. Схема электромеханической блокировки
Электрическая блокировка используется в электроустановках (ЭУ) с напряжением свыше 500 В. В ограждение ЭУ встраивается концевой выключатель, контакты которого при вскрытии ограждения размыкают цепь управления ЭУ, и последняя обесточивается.

Пневматические блокировки подачи газа в печь (рис.2) предназначены для отключения подачи газа, если уменьшилась или прекратилась подача воздуха. При уменьшении подачи воздуха мембрана 3 опускается и клапан 2 перекрывает газ. В результате исключается образование взрывоопасной смеси.



Рис. 2. Схема автоматической блокировки подачи отопительного газа в печь: 1 – блокирующее устройство; 2 – шток с тарелкой; 3 – мембрана; 4 – электромагнитный клапан; 5 – горелка



Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления реверсивным электродвигателем
В электрических схемах управления реверсивными электро­двигателями должна быть исключена возможность одновремен­ного срабатывания обоих магнитных пускателей, так как при этом происходит короткое замыкание фаз. Блокировочная за­висимость в этом случае осуществляется путем введения контак­та КМ1 пускателя КМ1 («Вперед») в цепь пускателя КМ2 («Назад») и контакта КМ2 пускателя КМ2—в цепь пускате­ля КМ1 (рис. 3). Для реверсирования электродвигателя, за­пущенного нажатием кнопки SB1 («Вперед»), необходимо сна­чала нажать кнопку SB3 («Стоп»), а затем кнопку SB2 («На­зад»).



Рис. 4. Фрагмент прин­ципиальной электрической схемы управления реверсив­ным двигателем с исполь­зованием двухцепных кно­почных выключателей (SB1 и SB2)
Блокировку реверсивного двигателя можно производить и с помощью двухцепных кнопочных выключателей (рис. 4). При нажатии любого из выключателей SB1 или SB2 разрывается цепь магнитного пускателя соответственно КМ2 или КМ1. Такая блокировка позволяет осуществить реверсирование электродви­гателя без предварительной остановки. В этом случае необходима механическая блокировка в магнитном пускателе, исклю­чающая притягивание якорей одновременно к сердечникам обе­их катушек [1].

Задание 2. Нарисовать схему технологического процесса; назвать технологическое оборудование, элементы автоматики, приборы контроля и регулирования, устройства сигнализации и блокировки в схеме; перечислить параметры, подлежащие регулированию и контролю; привести краткое описание технологического процесса.

Схема автоматизации производства экстракционной фосфорной кислоты.

Важнейшим сырьем для производства фосфорных удобрений является экстрак­ционная фосфорная кислота (ЭФК), полученная по дигидратному методу. Схе­ма процесса производства ЭФК состоит из следующих технологических узлов: разбавления серной кислоты; экстракции фосфорной кислоты; фильтрации и промывки пульпы; упарки фосфорной кислоты; абсорбции фосфорсодержа­щих газов и хранения сырья и готовых продуктов.

Ниже рассмотрены вопросы автоматизации отделений разбавления сер­ной кислоты и экстракции фосфорной кислоты.

Технологическая схема процесса. Поступающую 93%-ю серную кислоту разбавляют водой в холодильнике-разбавителе 1 (рис. 1) до концентрации 54—56% и после охлаждения направляют дозатором-распределителем 2 в экс­трактор 3. Туда же поступаю? апатитовый концентрат и рециркулирующий раствор фосфорной кислоты. В результате экзотермической реакции между серной кислотой и апатитом происходит разложение последнего с кристалли­зацией сульфата кальция:



Процесс разложения апатита может быть представлен в виде двух стадий: на первой фосфорная кислота взаимодействует с апатитом с образованием монокальцийфосфата Са(Н₂РО₄)₂; на второй монокальцийфосфат реагирует с серной кислотой с образованием фосфорной кислоты н гипса.



Рис 1 - Схема автоматизации производства ЭФК:

1 — холодильник-разбавитель; 2 — дозатор-распределитель; 3 —экстрактор. 4 — датчик расхода; 5, 8 — регулятор соотношения расходов; 6, 9, 12, 16, 18, 20, 22 — регулирующие клапаны; 7, 10, 13 — датчики концентрации; 11, 17 — регуляторы температуры; 14 — дат­чик уровня; 15, 21— регуляторы расхода; 19 — регулятор концентрации
Для поддержания постоянной температуры (80 °C) пульпу экстрактора охлаждают. После окончания процесса экстрагирования пульпа из экстрактора поступает на фильтрацию, где гипс отделяется от фосфорной кислоты. Часть фосфорной кислоты возвращается в процесс для поддержания подвижности пульпы, а часть идет на упарку. Упаренная до 52—54% ЭФК является готовым продуктом, а побочный продукт — гексафторкремниевая (кремнефтористово­дородная) кислота—является сырьем цеха фторидов (фтористых солей).

Автоматизация процесса. Скорость разложения апатита сер­ной кислотой в значительной мере определяется концентрацией серной и оборотной фосфорной кислот, температурой в экстрак­торе и толщиной помола фосфатного сырья. Существуют вполне определенные зависимости между скоростью разложения фос­фата, концентрацией готовой фосфорной кислоты и степенью пересыщения раствора сульфатом кальция, с одной стороны, и концентрацией серной кислоты — с другой. Все эти параметры имеют оптимальные значения, что вызывает необходимость ста­билизации концентрации H2SO4 в экстракторе.

Для обеспечения подвижности пульпы, образующейся при смешении измельченного фосфата с серной кислотой, для облег­чения ее перемешивания и перекачки массовое соотношение между жидкой и твердой фазами в дигидратном процессе не­обходимо поддерживать в пределах (2,0±0,2) : 1.

Следует также регулировать температуру в экстракторе, так как ее понижение (по сравнению с оптимальной) замедляет ре­акцию, а повышение приводит к образованию полугидратной, а затем и ангидридной форм сульфата кальция. Существуют не­линейные зависимости между концентрацией фосфорной кисло­ты в экстракторе и температурой в нем. В рабочем диапазоне допустимых значений температуры, соответствующем концен­трации 28—32% Р₂О₅, требуемое значение температуры может изменяться. Поэтому при регулировании температуры пульпы необходимо изменять температуру в экстракторе в зависимости от концентрации фосфорной кислоты в первой его секции.

Апатит поступает на вход экстрактора независимо от про­чих входных параметров процесса. Подачу серной кислоты ре­гулируют в заданном соотношении с расходом апатита (изме­ряемым датчиком 4) с помощью регулятора 5, воздействующе­го на регулирующий клапан 6 подачи разбавленной серной кислоты в экстрактор, с коррекцией по концентрации избыточ­ной серной кислоты в экстракторе (измеряемой датчиком 7).

Подачу оборотной фосфорной кислоты в экстрактор также регулируют в соотношении с расходом апатита с помощью ре­гулятора 8, воздействующего на регулирующий клапан 9, с коррекцией по значению соотношения жидкой и твердой фаз в пульпе, измеряемого датчиком 10.

Температуру в экстракторе регулируют с помощью регуля­тора температуры 11, изменяющего значение вакуума в систе­ме путем воздействия на регулирующий клапан 12, с коррекци­ей по концентрации фосфорной кислоты в первой секции экст­рактора, измеряемой датчиком 13.

Регулирование уровня в экстракторе, измеряемого датчи­ком 14, осуществляют изменением отвода пульпы из экстракто­ра с помощью регулятора расхода 15 и регулирующего клапа­на 16.

Кроме того, системой автоматического регулирования предусмотрена стабилизация следующих параметров: темпера­туры разбавленной серной кислоты в дозаторе-распределителе 2 с помощью регулятора температуры 17, воздействующего на регулирующий клапан 18 подачи воды на охлаждение в экстрак­тор 31 концентрации серной кислоты в дозаторе-распределите­ле 2 с помощью регулятора концентрации 19, воздействующего на регулирующий клапан 20 подачи воды на разбавление в экстрактор 3; расхода концентрированной серной кислоты в экстрактор с помощью регулятора расхода 21 и регулирую­щего клапана 22 [2].

Литература

1. 
   Балакирев В. С., Софиев А. Э. Применение средств пневмо- и гидроавтома­тики в химических производствах, М, «Химия», 1973.
   
2. 
   Шувалов В. В., Огаджанов Г. А., Голубятников В. Л. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. — М.: Химия, 1991. — 480 с.
   
3. 
   Теория систем автоматического регулирования, издание третье, исправленное. Бесекерский В. А., Попов Е. П., издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, М., 1975, 768 стр.