Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

На расчетное задание по дисциплине «Управление технологическими процессами»

Студент группы ПРС-73 Эргашев Э.Э.

Тема расчетного задания Автоматизация процесса нагнетательной пневмотранспортной установки

Задачи, решаемыми в ходе выполнения расчетного задания, являются:

- Разработка функциональной схемы автоматизации.

- Обоснование выбора технических средств автоматизации.

В объем расчетного задания входит:

- Составление задания на проектирование.

- Назначение аппарата (группы аппаратов), технологического процесса, подлежащих автоматизации;

- Основные информационные параметры и параметры диагностики работы оборудования;

- Органы управления (привод, клапаны, задвижки и др.).

- Разработка функциональной схемы автоматизации машины (технологической линии).

- Выбор средств измерения требуемых параметров (марка, производитель, технические характеристики, предел измерения, погрешность)

Введение

Развитие и повышение эффективности многих отраслей промышленности в условиях переработки и потребления больших объемов сыпучих материалов связано с внедрением в технологические циклы производства пневматического транспорта значительной протяженности. В практике промышленного производства на долю пневматического транспорта приходится до 30% объема всех транспортных работ.

В отличие от механических видами транспортирования сыпучих материалов, пневмотранспорт уменьшает трудоемкость операций, сокращает размер производственных площадей для внутризаводского транспорта, повышает безопасность и гигиеничность производства.

На промышленных предприятиях обеспечение безаварийного функционирования протяженного трубопроводного пневматического транспорта неразрывно связано с организацией автоматизированных систем управления пневмотранспортными потоками. Для построения таких систем необходимо рассмотреть вопросы идентификации их структуры и модельного представления движения пневмотранспортного потока на основе анализа его динамики.

Для повышения надежности и достижения максимальной эффективности процессов пневмотранспортирования на значительные расстояния необходимо использовать новые методы и средства автоматизации, ориентируясь на разработку комплексных систем управления по нескольким параметрам

Таким образом, автоматизация процесса нагнетательной пневмотранспортных установок является актуальной темой.

Цель расчетного задания является автоматизация процессов пневмотранспортных установок.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Изучить объект автоматизации (технологический процесс);

- Разработать функциональную схему автоматизации;

- Подобрать средства автоматизации.

1. Описание технологического процесса

К преимуществам установок пневмотранспорта относятся: герметичность системы; отсутствие потерь перемещаемых грузов; предохранение их от влияния внешней среды; возможность перемещения грузов по сложной трассе с горизонтальными, наклонными и вертикальными участками; сосредоточенность машинного оборудования в одном месте, что исключает уход за установкой по всей трассе; приспосабливаемость к сложным местным условиям зданий и сооружений; перемещение грузов из нескольких мест в одно или из одного места в несколько, а также сочетание перемещения груза с технологическими процессами; транспортирование без участия человека.

К основным недостаткам пневмотранспорта можно отнести следующии: высокий удельный расход энергии (из-за сравнительно низкого КПД вентиляторов и уноса тепла из помещения вместе с рабочим воздухом приходится дополнительно расходовать энергию на отопление); интенсивный износ трубопроводов (особенно в местах поворотов); невозможность транспортирования грузов размером свыше 80 мм; невозможность транспортирования влажных и липких материалов; сложность отделения пылевидных материалов трудно от потока воздуха в конце транспортирования

Пневмотранспортные установки различают по способу создания воздушного потока и величине его давления в системе трубопроводов, а также по функциональным признакам. В зависимости от давления воздуха в системе, пневмотранспортных установок, различают установки низкого, среднего и высокого давления. В установках низкого давления разность давлений, под действием которой возникает воздушный поток, не превышает 5кПа, в установках среднего давления эта разность лежит в пределах от 5 до 10 кПа, установки высокого давления работают при разности давлений от 10 кПа и выше. Наибольшее распространение получили пневмотранспортные установки низкого давления благодаря их простоте, надежности и невысокой стоимости. В зависимости от способа создания воздушного потока различают пневмотранспортные установки:

1) всасывающие, работающие разреженным воздухом;

2) нагнетательные, работающие напорным воздухом;

3) всасывающе-нагнетательные, состоящие из всасывающей и нагнетательной систем, работающих от одного вентилятора.

Принцип действия всасывающей пневмотранспортной установки следующий. Воздуходувная машина (вентилятор) через воздуховод забирает воздух из циклона, поддерживая в нем постоянное давление меньше атмосферного на величину Н. Под действием этого давления во всасывающем трубопроводе образуется воздушный поток, транспортирующий сыпучий материал (опилки, стружки, щепу) от загрузочного устройства в циклон . В циклоне материал осаждается и попадает в герметичный бункер . Если транспортируемый материал содержит много пыли и циклон не обеспечивает ее осаждения, то после выброса из циклона воздух дополнительно очищается в специльных фильтрах. Всасывающие установки применяются для перемещения сыпучих древесных материалов из одного или нескольких приемных пунктов в один (цеховые пневмотранспортные установки).

Нагнетательные пневмотранспортные установки отличаются от всасывающих тем, что давление в воздуховоде у них выше атмосферного. Из воздухозаборника воздуходувная машина нагнетает воздух в воздуховод. Через специальное загрузочное устройство в воздуховод поступает транспортируемый материал, который подхватывается воздушным потоком и по воздуховоду транспортируется в циклон . В циклоне материал осаждается и попадает в бункер , а воздух выходит в атмосферу через выхлопную трубу.

Если циклон не обеспечивает требуемой очистки воздуха, то последний из циклона можно направить в специальный фильтр для более тонкой очистки. Нагнетательные установки обычно применяются для транспортирования сыпучих древесных материалов из одного пункта в один или несколько пунктов. Наибольшее распространение получили всасывающее-нагнетательные пневмотранспортные установки.

В состав всех систем пневматического транспорта включены:

узлы загрузки материала;

узлы разгрузки материала;

тягодутьевые машины;

трубопроводные сети;

Конструктивные решения всех узлов, а также принципиальные схемы транспортирования сыпучих материалов определяются в процессе проектирования и зависят от многочисленных конкретных условий.

Загрузочные устройства. Для загрузки измельченной древесины находящейся в условиях атмосферного давления в нагнетательный трубопровод с избыточным давлением и высокой скоростью воздушного потока при выполнении условий минимальных потерь давления применяются специальные загрузочные устройства. В зависимости от принципа действия и конструктивного исполнения загрузочные устройства подразделяются на всасывающие патрубки, всасывающие воронки, эжекционные воронки, шлюзовые барабанные питатели и винтовые питатели.

Всасывающие патрубки, всасывающие воронки и эжекционные загрузочные воронки применяются только в низконапорных пневмотранспортных установках с давлением не выше 5--10 кПа (500--1000 кгс/м2 ). В пневмотранспортных 10 установках при избыточном давлении 80--100 кПа (8000-- 10 000 кгс/м2 ). Для транспортировки измельченной древесины наибольшее распространение получили шлюзовые барабанные питатели, обеспечивающие надежную подачу в трубопровод технологической, щепы, коры и отходов. Для загрузки сыпучих древесных материалов в трубопровод всасывающей установки используется всасывающий патрубок

Эжекционная воронка применяется в нагнетательных установках, когда по технологическим условиям нельзя изменять размеры и фракции транспортируемого материала или применять шлюзовые или винтовые питатели. Например, в лесопильном производстве для загрузки трубопроводов и транспортировании различных фракций щепы на склад. Область применения эжекционных воронок ограничена т. к. их использование обуславливает повышение давления воздуходувной машины при существенном снижении КПД пневмотранспортной установки.

Питатели применяются как во всасывающих, так и в нагнетательных системах пневмотранспорта, обеспечивая герметизацию пневмотранспортера в узлах загрузки.

Применение питателей в узлах загрузки и выгрузки материала -- непременное условие работы рециркуляционных пневмотранспортеров. В настоящее время известно несколько конструкций шлюзовых барабанных питателей, которые нашли наибольшее применение в пневмотранспортных установках для перемещения измельченной древесины: питатели гравитационного типа, к гравитационному типу можно отнести шлюзовый барабанный питатель конструкции ЦНИИМЭ и шлюзовый барабанный питатель с направленной по ходу воздушного потока подачей щепы конструкции Астраханского СКБ ВНПО «Бумпром», а также шлюзовый барабанный питатель фирмы «RaderPneumatics»

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

Автоматизация управления производственной линией заключается в обеспечении автоматического выполнения ряда функций по ее управлению.

Привод задвижки М5Гвключается при помощи электромагнитного пускателя NS5б, который включается кнопкой HS5а с АРМ оператора. Датчик положения задвижки для подачи колера в емкость GE4а срабатывает, когда задвижка доходит до крайнего положения и подает электрический сигнал на преобразователь GS4б, который отключает электромагнитный пускатель привода задвижки NS5б и подает световой сигнал на АРМ оператора.

Верхний датчик уровня сборника LE1а подает электрический сигнал на преобразователь LS1б при достижении муки уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS5б для прекращения подачи муки.

Нижний датчик уровня сборника LE2а подает электрический сигнал на преобразователь LS2б при достижении ликера заданного уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS5б для прекращения подачи муки.

Датчик контроля давления PE4а подает информацию на прибор PI4б, отражающий давление.

Верхний датчик уровня сборника LE6а подает электрический сигнал на преобразователь LS6б при достижении муки уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS9б для прекращения подачи муки.

Нижний датчик уровня сборника LE7а подает электрический сигнал на преобразователь LS7б при достижении ликера заданного уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS9б для прекращения подачи муки.

Привод задвижки М9Гвключается при помощи электромагнитного пускателя NS9б, который включается кнопкой HS9а с АРМ оператора. Датчик положения задвижки для подачи муки в емкость GE8а срабатывает, когда задвижка доходит до крайнего положения и подает электрический сигнал на преобразователь GS8б, который отключает электромагнитный пускатель привода задвижки NS9б и подает световой сигнал на АРМ оператора.

Привод нагнетателя М10гвключается при помощи электромагнитного пускателя N10в, который включается кнопкой HS10б с АРМ и может отключаться по месту кнопкой HS10а. Датчик контроля скорости SE11а подает электрический сигнал на преобразователь SS11б при остановке насоса, тот в свою очередь отключает электромагнитный пускатель насоса NS10в и отражает неисправность на АРМ в виде светового сигнала. Датчик давления, установленный в нагнетателе, РE12а считывает показания давленияи подает электрический сигнал на прибор РI12б, отражающий численную информацию на АРМ оператора.

Привод насоса М13гвключается при помощи электромагнитного пускателя N13в, который включается кнопкой HS13б с АРМ и может отключаться по месту кнопкой HS13а. Датчик контроля скорости SE14а подает электрический сигнал на преобразователь SS14б при остановке насоса, тот в свою очередь отключает электромагнитный пускатель насоса NS13в и отражает неисправность на АРМ в виде светового сигнала.Датчик давления, установленный внасосе,РE16а считывает показания давленияи подает электрический сигнал на прибор РI12б, отражающий численную информацию на АРМ оператора.

Привод задвижки М20Гвключается при помощи электромагнитного пускателя NS20б, который включается кнопкой HS20а с АРМ оператора. Датчик положения задвижки для подачи колера в емкость GE19а срабатывает, когда задвижка доходит до крайнего положения и подает электрический сигнал на преобразователь GS19б, который отключает электромагнитный пускатель привода задвижки NS20б и подает световой сигнал на АРМ оператора.

Верхний датчик уровня сборника LE17а подает электрический сигнал на преобразователь LS71б при достижении муки уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS20б для прекращения подачи муки.

Нижний датчик уровня сборника LE18а подает электрический сигнал на преобразователь LS18б при достижении ликера заданного уровня, а тот в свою очередь отображает его в виде светового сигнала на АРМ оператора и подает сигнал на электромагнитный пускатель NS20б для прекращения подачи муки.

3. Подбор средств автоматизации

Выбор датчиков для контроля технологического процесса:

1) Датчик скорости потока сыпучих материалов SpeedFlow

Микроволновый датчик скорости сыпучих веществ разработан специально для непрерывного измерения и контроля скорости потока твердых сыпучих веществ и материалов: различные гранулы, пыль и порошки, транспортируемых по металлическим продуктопроводам. Скорость сыпучих материалов измеряется SpeedFlow в самом потоке материала. Результаты измерения на зависят от видов контролируемых сыпучих материалов. Сыпучие материалы могут перемещаться по продуктопроводу в режиме свободного падения или с помощью пневмоподачи в разреженном по плотности состоянии. Рабочий диапазон измерения скорости сыпучих материалов начинается от 0,75 метра в секунду.

Основные характеристики:

Вес: около 1.5 кг.

Размеры: Диаметр 60мм, длина 320мм, включая длину электрода

Точность: + 1%

Рабочая температура внутри трубы: 0…120^оС

Рабочая температура снаружи трубы: 0…60^оС

Корпус датчика: Нержавеющая сталь 1.4541

Категория защиты: IP65 cогласноEN60529/10.91

Диапазон скоростей: 0.75-30м/c.

2) Датчик давления DS 201

Многофункциональный датчик давления DS 201 это программируемое реле давления и цифровой манометр с аналоговым выходом в одном устройстве. Датчик DS 201 способен работать в, загрязнённых, а также использоваться как пиковый детектор давления. Прибор может иметь до четырёх дискретных PNP выходов и выпускаться в искробезопасном исполнении.

Датчик давления DS 201 обеспечивает работу в диапазонах от 0 до 600 бар с погрешностью не более 0,5%. Устройство оснащено поворотным дисплеем и имеет несколько вариантов механического и электрического присоединения. Датчик DS 201 может быть изготовлен на заказ под конкретный диапазон давлений, а все его элементы, контактирующие со средой, выполнены из нержавеющей стали

Основные характеристики:

Виды измеряемого давления: абсолютное, избыточное, разрежение

Рабочий диапазон давлений:0-600 бар.

Основная погрешность: <+0.5% ДИ

Допускаемая приведенная погрешность 0.2%

Диапазон термокомпенсации: -25…+80^о С

Сопротивление изоляции: >100Мом.

Обрыв: не повреждается, не и не работает

3) Ультразвуковой уровнемер EasyTREK

Принцип работы ультразвукового уровнемера основан на измерении времени, необходимого для пролета акустического сигнала, с генерируемого излучателем прибора и отраженного от поверхности измеряемой среды и принятого все тем же излучателем уровнемера. Уровнемер фактически измеряет время пролета с генерируемого акустического сигнала, необходимое для пролета его до поверхности среды и обратно. Для пересчета этого значения в расстояние до поверхности, в уровнемере введена константа - скорость распространения акустической волны в воздухе, равная 331 м/с при температуре воздуха 0°С.

Технические характеристики:

- Питание датчика осуществляется от блока с напряжением: от 11,4 до 36 В постоянного тока;

- Температура измеряемого продукта внутри резервуара: от -30 °C до +90 °C;

- В месте установки уровнемера температура окружающей среды составляет: от -30 до +80°C;

- Избыточное давление внутри резервуара составляет: от 0,3 до 3 бар;

- Диапазон измеряемого значения уровня жидкости: от 0,25 до 25 м;

- Диапазон измеряемого значения уровня сыпучих продуктов: от 0,6 до 60 м;

- Типы выходных сигналов с уровнемера: аналоговый 4-20 мA, цифровой HART, исполнение с релейными выходами;

- Датчик имеет степень механической защиты: по IP 68;

- Модификация с сертификацией взрывозащищенного исполнения: ATEX x II 1GEEx ia IIBT6

4)Датчик контроля задвижки ДКЗ-1Г

Датчик контроля положения задвижки (Датчик) предназначен для преобразования вращательного движения вала электропривода (ЭП) изготовленного по ТУ 26-07-1025-83 «Электроприводы с односторонней муфтой типов А, Б, В, Г, Д», в последовательность электрических импульсов, пригодных для дальнейшей обработки (например с помощью контроллера) с целью определения текущего положения задвижки.

ДКЗ-1Г соответствует климатическому исполнению УХЛ для категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69.

Датчик изготавливается в корпусе из алюминиевого сплава. Крепление датчика к «Электроприводу» обеспечивается с помощью винтов (болтов) через отверстия во фланце. Для соединения с вторичным прибором (нагрузкой) ВТИЮ.7018 оснащен клеммным соединителем (под винт), расположенным в коробке на верхней грани корпуса. Гермовводклеммной коробки обеспечивает надежное уплотнение ввода кабеля ш 4,3 … 6,3 мм. Клеммный соединитель допускает подключение провода сечением 0,5…1,5 мм2.

Характеристики:

Способ подключения - клеммник;

Материал корпуса - Сталь углеродистая;

Тип корпуса - Цилиндрический

Количество импульсов на 1 оборот приводного вала - 8

Степень защиты по ГОСТ 14254-96 - IP65

Габариты, мм - ш64,2x114

Коммутируемый ток - 1х10-6 … 0,5 А

Максимальная мощность, Pmax. - 10 Вт

Масса - 0,25 кг

Рабочая температура - от -45°C до +75°C

Тип датчика - Контроля положения задвижки

Тип контакта - замыкающий

Заключение

В ходе расчетного задания приобрели навыки по определению основных элементов систем управления.

В ходе выполнения расчетного задания были решены следующие задачи:

- Разработана функциональная схема автоматизации процессов нагнетательной пневмотранспортной установки;

- Выбора и его обоснование технических средств автоматизации процесса.

Автоматизация процессов нагнетательной пневмотранспортной установки является актуальной темой.

Таким образом, поставленная цель достигнута, объект автоматизации - нагнетательная Пневмотранспортная установка автоматизирована.

Список используемой литературы

пневмотранспорт автоматизация установка

1) Клячко М.С., Одельский Э.Х., Хрусталев Б.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов. -Мн.: Наука и техника, 1983. 216 с.

2) Пиггот С.Г. Интегрированные АСУ химических производств. - М.: Химия, 1985. - 410 с.

3) Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП. - М.: Энергоиздат, 1982. - 352с.

4)Учебное пособие для вузов по спец. "Автоматизация технологических процессов и производств" / Под ред.Л.Н. Плужникова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1984. - 366с.

5)Спиваковский А.О., Смолдырев А.Е., Зубакин Ю.С. Автоматизация трубопроводного транспорта в горной промышленности. М.: Недра, 1972. -- 344 с.

Размещено на Allbest.ru