Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом разделения воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом разделения воздуха

Макогонов Никита Дмитриевич

Корзин Владимир Викторович

Статья посвящена разработке автоматизированной системы управления процессом разделения воздуха, используемой для химической промышленности. Разделение воздуха необходимо для получения таких элементов, как - кислород, азот, аргон. Была спроектирована система управления процессом разделения воздуха с использованием современной элементной базы в области автоматизации технологических процессов.

В промышленности основной способ получения аргона - метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Криогенный способ сводится к фракционной перегонке сжиженного атмосферного воздуха, и основан на различии в температурах кипения (испарения) его составных частей: азота, кислорода, аргона и других газов. Процесс заключается в следующем: вначале, атмосферный воздух сжимается до высокого давления. После сжатия, из сжатого воздуха удаляются твердые примеси, влага, а также двуокись углерода (углекислый газ CO2). Очищенный сжатый воздух подвергается обратному расширению, в результате чего охлаждается до степени сжижения составляющих его газов. После этого, полученная жидкость постепенно испаряется, и по мере испарения из нее пофракционно извлекаются азот (температура кипения -196°C), кислород (температура кипения -183°C), аргон и другие редкие газы. Способ экономически оправдан только при значительной потребности в азоте. Обычно, криогенные азотные установки используются крупными предприятиями химической и металлургической промышленности: первые получают азот для дальнейшего его связывания с водородом процессом Хабера с получением аммиака NH3, который затем или используется в качестве удобрения непосредственно, или конвертируется в нитрат аммиака и также используется в качестве удобрения, или используется в качестве прекурсора при синтезе других химических соединений.

Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака. В данном проекте предполагается внедрение новейших средств автоматизации и оптимизации процесса управления. Применение программируемых контроллеров позволяет значительно расширить функциональные возможности управления, повысить эксплуатационные характеристики, сократить время простоев при эксплуатации за счет сокращения времени поиска и устранения неисправностей. Это обеспечивается наличием программных и аппаратных средств самоконтроля и диагностики программируемых контроллеров.

На первой стадии процесса происходит извлечение из воздуха сырого аргона; На второй стадии происходит очистка сырого аргона от кислорода, т.е. получение технического аргона; На третий стадии происходит очистка технического аргона от азота, т.е. получение чистого аргона. В данной работе был выбран объект управления давление в колонне чистого аргона со встроенным конденсатором, так как давление в колонне влияет на основной показатель эффективности. Так же регулированию подлежат: температура и уровень в теплообменниках. Контролю: Концентрация аргона, кислородной и аргонной фракции. автоматизация контроллер управление

В качестве средств автоматизации в проекте были выбраны:

Средства автоматизации для измерения температуры: Взрывозащищенный термометр сопротивления Omnigrad S TR61 Pt100 (Ex d) с резьбовыми (резьбы G, M, NPT) и фланцевыми (по DIN и ANSI) присоединениями, а также компрессионным фитингом.

Средства автоматизации для измерения давления: Интеллектуальные емкостные датчики для измерения давления CDS-3151 являются измерительными приборами высокой точности, которые разрабатываются и выпускаются эксклюзивно Beijing Huakong Technology Co., Ltd.

Средства автоматизации для измерения расхода: Кориолисовые расходомеры ROTAMASS. Они предназначены для контроля расхода компонентов, подаваемых в реактор, для контроля подачи разбавителя в аппарат, контроля плотности в реакторе, регулирования расхода компонентов, подаваемых в теплообменник.

Средства автоматизации для измерения уровня: Уровнемеры серии Rosemount 5300-Ех. Они представляют собой подключаемый по двухпроводной схеме датчик уровня типа "wave radar", используемый для измерения уровня жидкости в резервуарах различных конструкций со средней точностью.

Средства автоматизации для измерения концентрации: Для определения концентрации взрывоопасных веществ используются газовые детекторы OLС 100 - Ех. Стационарный газовый детектор OLС 100 - новое поколение высококачественных газовых детекторов, предназначенных для нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. Датчики OLC100 предназначены для обнаружения взрывоопасных, токсичных газов и кислорода, оснащены выходом типа 4-20 мА для каталитических ячеек, возможен "Мост Уитсона".

В качестве исполнительных механизмов в процессе используются клапаны запорно-регулирующие серии HP60 EP. Рабочие температуры от - 45 °C до + 425 °C; в специальном исполнении от - 196 °C.

В качестве панели оператора выбрана eMT3000 серия высокопроизводительных панелей оператора производства Weintek с более мощным процессором, улучшенными графическими характеристиками экрана и поддержкой широкого спектра протоколов, включая CANopen и BacNET/IP.

Для регулирования технологических параметров процесса выбирается контроллер Productivity3000. Productivity3000 - семейство программируемых контроллеров автоматизации (PAC), соединяющих в себе преимущества PC-based систем управления и обычных ПЛК. Контроллеры ориентированы на решение задач, требующих больших ресурсов памяти, пропускной способности и распределенных средств ввода/вывода.

Повышение уровня автоматизации представляет собой важную производственную задачу. Для решения этой проблемы в работе поведено:

· разработка системы управления с полным выбором параметров контроля, регулирования, сигнализации и расчета автоматических устройств;

· произведен выбор необходимых для автоматизации системы управления средств автоматизации;

Применение микропроцессорного регулятора позволяет значительно увеличить точность задания параметров; уменьшить время переходных процессов в аппаратах, практически полностью исключает "человеческий фактор" при задании и регистрации параметров.

Список литературы

1. Свердлова, О.Л. Автоматизация управления технологическими процессами разделения газов в промышленности: автореф. дис. … канд. тех. наук: 05.13.06 / Ольга Леонидовна Свердлова. - Иркутск, 2013.

2. Способ получения аргона путем криогенного разделения воздуха [Электронный ресурс]// Сайт базы патентов на изобретения РФ URL: http://bankpatentov.ru/node/485062.html (дата обращения 30.01.2018)

Размещено на Allbest.ru