Курсовая работа (т): Автоматизация стекловаренной печи

Принцип действия Метран - 350 основан на измерении расхода и количества среды ( жидкости, газа, пара) методом переменного перепада давления с использованием осредняющих напорных трубок (далее сенсор) моделей Annubar Diamond II+ (4 поколение) и Annubar 485 (5 поколение) на которых возникает перепад давлений, пропорциональный расходу. Сенсор устанавливается перпендикулярно направлению потока, пересекая его по всему сечению. Сенсор Annubar Diamond II+ имеет ромбовидную форму профиля, разделенная на две камеры, в которых расположены отверстия. Отверстия на передних гранях и камера р1 воспринимает давление торможения, а отверстия на противоположных гранях и камера р2 воспринимает давление разрежения. Сенсор Annubar 485 имеет Т-образную форму профиля, что, в отличии от других сенсоров, обеспечивает более стабильную фиксированную точку отрыва потока измеряемой среды и более стабильную зону разрежения за сенсором. На передней поверхности расположены щелевые пазы с камерой р1, которые осредняют скорость измеряемой среды и воспринимают давление торможения. Отверстия на противоположных гранях и камера р2 воспринимает давление разрежения

Измерение температуры.

Для измерения температуры в печи выбираю пирометр стационарный высокотемпературный ПСВ-1.

Назначение - для бесконтактного измерения температуры.

Диапазон измерения 800-2000 ° С.

Приведенная погрешность - 0,5 %

Питание - 220 Вт; 50Гц.

Потребляемая мощность - 2,3 Вт.

Температура воздуха, окружающего головку - 90+120 ° С.

Состав: пирометрическая головка и узел преобразования с токовым выходом.

Завод изготовитель - завод «Эталон» г. Омск

Для измерения температуры воздуха в регенераторах, температуры дымовых газов выбираю термопары типа ТПП.

ТПП/1-0679-01 ТУ4211-059-12150638-99 ЗАО НПК «Эталон»

Для измерения температуры в окислительных и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалом термопары.

Диапазон измеряемых температур, °С - 300-1300.

Номинальная статическая характеристика (НСХ) - ПП (S).

Класс допуска - 2.

Диапазон номинальных длин, мм - 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000.

Показатель тепловой инерции, с- 5.

Защищенность от пыли и воды - IPOO.

Блок питания Метран-602-Ех.

Для работы каждого из преобразователей необходимы блоки питания. Т.к. они работают, в том числе и контроллер, при напряжении 24, 36 В, то для них возьмём блок питания Метран серии 600.

Общие характеристики блока питания Метран-602-Ех.

Количество каналов - 1 или 2

Светодиодная индикация включения блока питания по каждому каналу

Защита от перегрузок и коротких замыканий

Блоки не создают индустриальных помех

Конструктивное исполнение: щитовое, на рейке DIN

Блоки питания щитового монтажа конструктивно функционально заменяют блоки питания БПД-40-Ех, 2000П-Ех.

Блок питания Метран-602-Ех предназначены для питания стабилизированным напряжением и искрозащиты датчиков давления серии Метран-Ех, датчиков температуры типа ТСПУ-Ех, ТСМУ-Ех, ТХАУ-Ех с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА, а также для преобразования этого сигнала в сигналы 0-5, 4-20, 0-20 мА.

Технические характеристики и параметры:

- Напряжение питания блока 220 В, (501) Гц

Напряжение холостого хода искробезопасной цепи 24 В

Выходные сигналы 0-5 мА (Rнагр=2,5 кОм), 0-20, 4-20 мА (Rнагр=0,75 кОм)

Предел допускаемой основной погрешности преобразования не более 0,1% от диапазона изменения выходного сигнала

Потребляемая мощность не более 6 ВА

Степень защиты от пыли и воды IP30 - щитовой монтаж, IP20 - монтаж на рейке DIN

Масса не более 0,6 кг

Взрывозащищённость:

Маркировка взрывозащиты: ExiallC

Ограничение тока и напряжения до искробезопасных значений достигается наличием в блоке встроенного барьера искрозащиты

Ток короткого замыкания не более 100 мА при сопротивлении ограничительного резистора не менее 240 Ом

Сопротивление линии связи блока с датчиком не более 25 Ом

Длина линии связи не более 1000 м

Предельные параметры внешней искробезопасной электрической печи блоков по ГОСТ Р51330.10-99

1.      С0 = 0,1 мкФ

2.      L0 = 1,5 мГн

.        U0 = 24 В

.        I0 = 100 мА

.        Р0 = 0,6 Вт

6.      где С0, L0, U0, I0, Р0 - максимальная ёмкость, индуктивность, выходное напряжение, выходная мощность соответственно.

Надежность:

Наработка на отказ - 120 000 ч

Средний срок службы - 12 лет.

Датчики-реле давления.

Датчики-реле давления Д21ВМ предназначены для контроля сигнализации и двухпозиционного регулирования величины давления, разности давлений жидких и газообразных, не агрессивных к стали и латуни сред.

Для приборов Д21ВМ со стальным ниппелем контролируемой средой может быть аммиак.

Приборы предназначены для работы в холодильных установках угольных шахт, опасных по газу (метану) или пыли, взрывоопасных зонах всех классов помещений и наружных установках в соответствии маркировкой взрывозащиты и гл.7.3.ПУЭ (изд.6), а также других нормативно-технических документов, регламентирующих применение электрооборудования во взрывоопасных зонах.

Приборы имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и маркировку «PB-1B», «1ExdIIBT4X» по ГОСТ 12.2.020-76.

Приборы по защищенности от воздействия пыли и воды соответствуют исполнению IP67 и ГОСТ 14254-80.

Приборы относятся к не восстанавливаемым, не ремонтируемым.

Приборы Д21ВМ-2-05 выпускаются с зоной возврата, направленной в сторону понижения (относительно установки) давления контролируемой среды.

Принцип действия приборов основан на сравнении усилий, создаваемых давлением контролируемой среды и силой упругой деформации пружины диапазона.

Прибор состоит из следующих основных узлов: чувствительного элемента, передаточного механизма, задатчика (пружины), узлы настройки, переключающего устройства и вводного устройства.

Чувствительная система крепится к литому алюминиевому корпусу, внутри которого находится передаточный механизм, задатчик и узел настройки. Переключающее устройство крепится внутри пластмассовой камеры, соединенной с корпусом прибора.

Вводное устройство служит для подсоединения к прибору внешних электрических цепей.

Срабатывание (размыкание или замыкание) контактов происходит при изменении (давления, разности давлений) на величину зоны возврата от значения, заданного установкой по шкале.

Виды взрывозащиты PBExdl, 1ExdIIBT4X

Общие пределы установок, МПа (2 модификации) от -0,07 до 3

Зона возврата, регулируемая, МПа от 0,05 до 0,6

Габариты, мм 178x200x83

Масса, кг 2,5

Защита корпуса IP67/

Коммутируемый ток - до 6 А при напряжении 220 В, 50(60) Гц (только исполнение «1ExdIIBT4X»). Минимальный ток - 0,1 А при нагрузке постоянного тока до 60 Вт и напряжении до 24 В. Имеет разрешение на применение Ростехнадзора. Сертифицирован Госстандартом России.

Датчик - реле контроля пламени АДП-01.

Датчик - реле контроля пламени предназначен для индикации наличия или отсутствия пламени и формирования сигнала для автоматики защиты печи.

Диапазон длин волн пламени, мкм 0.4…1.0

Длина линии связи экранированным проводом не более 2 м.

Диапазон частот пульсаций пламени, Гц 5-30

Время задержки срабатывания при появлении пламени: 0.4 сек.

Время задержки срабатывания при погасании пламени: 2 сек.

Глубина регулировки чувствительности, не менее, децибел 30

Степень защиты по ГОСТ 14254-80 IP54 (взрывозащищенные исполнение)

Габариты, мм 98 * 55,5

Вес, кг 0,125

Тип выходного устройства: открытый коллектор, контакты реле.

Максимальный коммутируемый ток, А 0,13

Максимальное коммутируемое постоянное напряжение, В 30 220

Максимальное коммутируемое переменное напряжение, В 220

Напряжение питания, В 18-22,18-27

Потребляемый ток, А, не более 0,04 0,055

Датчики-реле по ГОСТ12997 - 84 предназначены для эксплуатации в районах с умеренным климатом и должны изготовляться с климатическим исполнением УХЛ.

Электропневматическое реле Р-50А

Применяются для связи электрической части системы автоматизации с пневматическими отсечными клапанами.

Технические характеристики

Входной сигнал − дискретный электрический 24В постоянного тока

Выходной сигнал: пневматический сигнал: логический 0 - (- 35 кПа)

логическая 1 - (110-140 кПа)

Максимальное давления воздуха - 0,6 МПа

-Условный диаметр присоединительных трубопроводов - 6 мм

-Габаритные размеры 120х60х60 мм

Масса 0,7 кг.

Электропневматический преобразователь ЭП-0030

Применяются для связи электрической части системы автоматизации с пневматическими исполнительными механизмами.

Технические характеристики

Входные сигналы − унифицированный токовый сигнал 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА

Выходной сигнал - пневматический, давление воздуха - 20-100 кПа

Класс точности - 1,0

-Питание - воздух: давление - 140 кПа, расход - 2 л/мин

-Исполнение - коррозионно-стойкое, в том числе при содержании в атмосфере сероводорода до 100 мг/м³

Установленная безотказная наработка - не менее 8000 часов

Прибор предназначен для монтажа в производственных условиях.

Датчик измерения концентрации кислорода 02-МАГД-2.

Анализатор кислорода в дымовых газах О2-МАДГ-2 с твердоэлектролитным чувствительным элементом из диоксида циркония предназначен для непрерывного измерения концентрации свободного кислорода в дымовых газах, температуры дымовых газов и расчета КПД горения с целью технологического и экологического контроля. Наиболее целесообразно его использование в системах автоматического контроля и регулирования процессов сжигания топлива в котельных установках и промышленных печах большой мощности, работающих на различных видах топлива: газообразном, жидком или твердом.

6. Разработка принципиальной электрической схемы

На основании функциональной схемы автоматизации с учётом выбранных приборов и средств автоматизации разработана принципиальная электрическая схема регулирования, управления и блокировки.

Рассмотрим работу схемы автоматического регулирования.

Для поддержания температуры в зоне осветления печи на нужном значении используется каскадная система автоматического регулирования температуры, которая работает следующим образом. Датчик температуры B1N измеряет температуру в зоне осветления печи и преобразует его в стандартный электрический сигнал постоянного тока. Сигнал с контакта 1 преобразователя поступает по соединительной линии на контакт 4 блока питания U4. Стандартный токовый сигнал в диапазоне 4-20 мА снимается с контактов 3 блока питания и 2 преобразователя и поступает на контакты 1 и 2 модуля аналогового ввода А3.1Z многоканального цифрового измерительного преобразователя-контроллера. В преобразователе-контроллере программным путём реализован регулятор температуры. Вырабатываемое регулятором воздействие через контакты 1, 2 модуля аналогового вывода А4.1Z преобразователя-контроллера поступает на электропневматический преобразователь А2Y и далее на пневматический исполнительный механизм.

Для регулирования давления разрежения в печи используется одноконтурная система автоматического регулирования давления разрежения в печи, которая работает следующим образом.

Датчик давления B2N измеряет давление разрежения в печи и преобразует его в стандартный электрический сигнал постоянного тока в диапазоне 4-20 мА. Сигнал с контакта 2 блока зажимов датчика давления и контакта 2 блока питания поступает по соединительной линии на контакты 3 и 4 модуля аналогового ввода A3.1Z многоканального цифрового измерительного преобразователя-контроллера. Величина давления разрежения поступает в регулятор давления разрежения, который реализован программным путём в преобразователе-контроллере.

Вырабатываемое регулятором давления разрежения воздействие через контакты 3, 4 модуля аналогового вывода А4.1Z преобразователя-контроллера поступает на электропневматический преобразователь А3Y и далее на пневматический исполнительный механизм.

Рассмотрим работу схемы автоматической блокировки.

Сигналы с реле давлений и контроля пламени поступают на блок дискретного ввода программируемого контроллера A1.1Z. Сигналы на исполнительные механизмы снимаются с контактов 1 - 16 модуля дискретного вывода А2.1Z многоканального цифрового измерительного преобразователя-контроллера и поступают на контакты обмоток электропневматического реле Y1A и электромагнитных пускателей YA1-YA3. Также предусмотрена возможность ручной блокировки отдельных участков технологического аппарата.

Питание многоканального цифрового измерительного преобразователя-контроллера осуществляется от сети переменного тока 220В 50 Гц через блок питания U1. Напряжение переменного тока 220В 50 Гц через автоматический выключатель SF1 подается на контакты 1 и 2 блока питания, с контактов 3 и 4 снимается пониженное напряжение постоянного тока 24В, которое подается на контакты 17 и 18 модулей ввода-вывода многоканального цифрового измерительного преобразователя-контроллера.

Заключение

Целью данного проекта являлась комплексная автоматизация процесса варки шихты со стеклобоем стекловаренной печью.

Была разработана распределённая АСУ ТП варки шихты со стеклобоем стекловаренной печью, состоящая из первичных преобразователей, программируемого логического контроллера (ПЛК) КРОСС-500, ЭВМ и исполнительных устройств. В результате анализа проектируемой системы была показана целесообразность её использования.

Были созданы электрическая и функциональная схемы автоматизации, представленные в документах КП.220301.800.2009.01 и КП.220301,800.2009.02

Список литературы

1. Методические указания для курсового проектирования по ПСА для специальности 210200 /АГТУ, кафедра АТП - Астрахань, 1999.

2. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., 1980г.

3. Голубятников В.А. Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. -Москва: «Химия», 1985.

4. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. А. Н. Плановский. П. И. Николаев. -Москва: «Химия». 1987.

5. Автоматизация технологических процессов пищевых производств. //Под ред. Карпина Е.Б. -Москва: «Пищевая промышленность», 1977.

6. Регламент стекловаренной печи.