Задание

1. Разработать АСУ (автоматическую систему управления) технологическим процессом выпарной установки.

Найти пути реализации решения управления при помощи средств, которые используются в АСУ как нижний уровень системы управления.

Наименование выполняемого процесса – сушка в прямоточной барабанной сушилке. При сушке используется агент – топочные газы, которые получаются в топке.

2. Расчетная часть включает исследование АСР 3-го порядка: расчет переходных процессов в АСР. Состоит из статического одноемкостного объекта регулировки, ПИ-регулятора, преобразователя и устройства-исполнителя.

Учитывать, что измерительный преобразователь описывается уравнением апериодического звена 1-го уровня, где коэффициенты Т_ИП=2,5, К_ИП=2,5, характеристика устройства-исполнителя описывается уравнением усилительного звена, где коэффициент К_ИУ=0,3 

Реферат

Курсовая работа Выпарная установка сахарного завода посвящена разработке и автоматизации процесса выпаривания. В работе освещаются проблемы автоматического управления системами выпарной установки, а также объясняется выбор средств автоматизации.

Работа состоит из 2 глав, содержит 6 рисунков, 7 библиографических источников, 26 страниц

ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА, УПАРЕННЫЙ РАСТВОР, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС

Введение

Выпарные установки широко распространены в производстве, как в малых, так и в больших. Для увеличения эффективности используют выпарные установки одно- и многоемкостные. В данной работе будет рассматриваться многоемкостная установка.

Проблема автоматизации выпарных установок заключаются в частом дисбалансе давлений в выпарных камерах. В ходе работы предложены пути решения этой проблемы путем стабилизации определенных параметров, а также выведена зависимость этих параметров друг от друга.

Разработка АСУ (автоматической системы управления) технологическим процессом

Краткое описание процесса

Процесс выпаривания представляет собой концентрирование растворов нелетучих веществ при помощи удаления летучего растворителя в состоянии пара.

При том, сама сущность выпаривания состоит в том, чтобы перевести растворитель в агрегатное состояние пара и отвести получившийся пар от оставшегося раствора в концентрированном виде. Обычно выпаривание проводится при кипении, то есть в тех условиях, когда давление пара над раствором равняется давлению рабочего объема аппарата.

Греющий пар из теплообменника поступает в пространство между трубок греющей камеры. Конденсат удаляется снизу камеры. Выпариваемый раствор, который предварительно нагревается до температуры закипания в выносном теплообменнике, подается в пространство над трубками и опускается по трубе циркуляционной вниз. После этого раствор закипает. Вторичный пар очищенный удаляется сверху сепаратора. Упаренный концентрированный раствор удаляется из нижней части сепаратора (рис. 1).

Рисунок 1. – Выпарной аппарат

Если применяется однокорпусное выпаривание, то раствор выпаривается в одном и том же аппарате. Такой вид выпаривания применяется, в основном, при небольших объемах производства, или при использовании агрессивных растворов, которые требуют для изготовления аппарата дефицитных катализационных материалов, или в том случае, когда экономия пара не имеет значения.

Параметры технологические, требующие стабилизации (построение АСУ)

Концентрация полученного упаренного раствора является показателем эффективности процесса. Сама цель управления выпарной установки заключается в получении раствора заданной концентрации и поддержании балансов: материального и теплового.

Процесс расхода свежего раствора является основным на производствах, поэтому его можно изменять или стабилизировать.     

Предшествующими процессами технологическими определяется концентрация свежего раствора, поэтому ее изменения вызовут сильное возмущение в процессе выпаривания. Расход паров растворителя при этом определяется параметрами изначального исходного раствора и параметрами аппарата, именуемыми режимными: давление, температура, интенсивность подвода тепла, концентрация раствора.

Предположим, что цель управления выпарного аппарата достигнута, в таком случае, концентрация упаренного полученного раствора на выходе постоянна и равна заданной, а температура и давление в аппарате будут связаны определенной зависимостью. Исходя из этих рассуждений, достаточно сделать стабильным только один параметр. Обычно этим параметром является давление в аппарате, которое можно устанавливать путем изменения отбора пара из аппарата. Параметрами теплоносителя – расходом, давлением, температурой и энтальпией – определяется интенсивность подвода тепла к кипятильнику.

Концентрация упаренного раствора зависит от концентрации, расхода и температуры исходного раствора, давления в аппарате и расхода и давления греющего пара. Предусмотрено регулирование концентрации упаренного раствора в соответствии с целью управления АСУ. Концентрация может быть измерена кондуктометрическим способом, по показателю преломления света, по плотности, по величине температурной депрессии раствора – разность температур кипения раствора и растворителя. Последний описанный метод применяют довольно часто, в силу простоты и наличия зависимости между температурной депрессией и концентрацией при постоянном давлении.

Также концентрация упаренного раствора может быть урегулирована изменением расхода раствора. При условии использования таких схем регулирования количество поступающего раствора исходного определяется работой выпарной установки. Однако большое запаздывание не обеспечивает высокое качество регулирования.

Изменение расхода теплоносителя относят к сильным возмущающим воздействиям. Такие возмущения компенсируются путем установки стабилизирующего регулятора расхода. Если изменение расхода целенаправленно, то в объект вносятся регулирующие воздействия. Но при такой схеме может возникнуть «пленочное кипение», а это неэкономично.

При изменении других параметров теплоносителя, в объекте будут возникать другие возмущения.

Анализ действий возмущений в объекте управления показал, что некоторые параметры, которые определяют концентрацию полученного упаренного раствора, будут изменяться.

Для того чтобы достигнуть цель управления при наличии воздействий возмущений, необходимо главной регулирующей величиной брать концентрацию упаренного раствора, а регулирующее воздействие при этом вносить изменением расхода исходного свежего раствора.

Параметры контроля автоматики, сигнализации и защиты

Концентрация упаренного раствора (Су. Р.) определяется разностью между температурой кипения раствора и растворителя, то есть по температурной депрессии. По плотности раствора можно судить о его концентрации.

Таким образом, для того чтобы цель управления процессом была достигнута, необходимо регулировать температурную депрессию и давление в выпарном аппарате. Этого можно достичь путем изменения расхода свежего раствора, паров растворителя и теплоносителя.

Уровень раствора необходимо регулировать изменением расхода упаренного раствора. Эта операция служит для поддержания материального баланса в аппарате. 

 В течение процесса выпаривания контролируют такие параметры, как расход свежего раствора, упаренного раствора, пары теплоносителя; также расход теплоносителя, давление и температуру, уровень и давление в  аппарате и температурная депрессия. Отклонение концентрации Су. р. от первоначально заданного значения подлежит сигнализации. Также прекращение подачи раствора также сигнализируется. В случае прекращения подачи раствора устройство защиты отключает линию теплоносителя – предотвращает порчу продукта, а также возможную аварию на производстве.

Краткое описание комплекса технических средств – КТС

Микропроцессорный контроллер Ремиконт является регулирующим и заменяет собой набор из 64 совместно работающих приборов.

Ремиконт может одновременно могут быть задействованы до 64 алгоритмических блоков, которые могут работать независимо друг от друга, либо образовать систему множественных связей.  Каждый отдельно взятый алгоритм настраивается на решение определенной задачи при помощи коэффициентов. Такими коэффициентами являются, например, время интегрирования, уровень ограничения и прочие.

Ремиконт предназначен для автоматического управления процессами в разнообразных отраслях промышленности, которые требуют многосвязного, многоканального, сепервизорного, каскадного, программного управления, управления с переменной структурой для автоматизации процессов нестационарных.

Управление ремиконтом при этом осуществляется при помощи клавишей. Для визуализации информации оператору подаются сигнализаторы светодиодные и цифровые индикаторы.

Технические характеристики Ремиконт:

Количество входов: аналоговых – до 64,

                            Дискретных – до 126,

                            Импульсных – до 64.

Входные и выходные аналоговые сигналы: 0 – 5, 0 – 20, 4 – 20 мА;

                                                                  0 – 10 В.

Входные дискретные сигналы: логический 0 (любой знак), 0 – 3 В;

                                               Логическая 1 (любой знак) 18 – 30 В.

Выходные дискретные и импульсные сигналы (сигнализация о состоянии контактов): логический 0, разомкнут;

                   Логическая 1, замкнут.

Коммутирующая способность выходных контактов – 48 В; 0,1 А.

Количество алгоритмических блоков – до 64.

Количество алгоритмов управления – 25.

Время цикла – 0,27 – 2,04 с.

Точность установки сигнала задания – 0,1%.

Статистическая погрешность стабилизации параметра (без учета погрешности датчика) – 0,2%.

Время сохранения запрограммированной информации в случае отключения питания – 94 ч.

Основной вид Ремиконт показан на рисунке 2.

1. Черенкова В.В., Промышленные приборы и средства автоматизации: справочник, 1998.
2. Голубятников В.А., Шувалов В.В., Автоматизация производственных процессов. 2-е изд. М.: Химия, 2005.
3. Буртоликова З.Л., Александров И.А., Автоматика, автоматизация и АСУТП, Альбом структурно-логических схем к рабочей программе. М: ВЗПИ, 2011, Часть 2.
4. Полоцкий Л.М., Лапшенков Г.И., Автоматизация химических производств. М.: Химия, 2001
5. Шувалов В.В. и др. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М: Химия, 1998
6. Под ред. Дудникова Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для вузов. М.; Химия, 2013.
7. Токарев В.В, Ягупов З.Х., Приезжаев А.Б., Скабнин Н.Г., Расчет оптимальных параметров промышленных автоматических систем регулирования, 2015.