Технологиялық процесті автоматтандыру

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

І Технологиялық бөлім

1. 1 Автоматтандырылатын технологиялық процесс туралы жалпы мәлімет

Жаңажол мұнай газ өңдеу кешенінің №1 зауытындағы сұйықтар мен газдардың ығысу процесінің объектісі ретінде сорап стансалары алынды.

Гидромеханикалық процестер - өту жылдамдығы гидродинамиканың (сұйықтар мен газдардың қозғалысы жөніндегі ғылым) - заңдарымен анықталады. Бұларға төмендегі процестер жатады: сұйықтарды тасымалдау, газдарды тасымалдау және сығу, тұндыру, центрифугалау (ортадан тепкіш күштің) және қысым күшінің (сүзу) әсерлерімен ажырату, сұйықтық ортаны араластыру. Процестің қозғаушы күші қысымдар айырмасы болады.

Химия өндірісінің барлық салаларында сұйықтар горизонталь және тік құбырлар арқылы тасымалданады. Су, мұнай, бензин, қышқыл, ерітінді, т. б. сұйық қоспаларды кәсіпорын ішінде аппараттар мен қондырғылар арасында тасымалдауға арналған гидравликалық машиналар сораптар деп аталады. Сораптар үш түрге бөлінеді: қалақшалы немесе ортадан тепкіш, көлемді және ағынды. Қалақшалы сораптардағы қысым, қалақшалы доңғалақтардың айналуындағы ортадан тепкіш күштің сұйыққа әсерінен пайда болады. Көлемді сораптардағы қысымдар айырмасы сұйықтардың белгілі бір көлемін жабық камерадан жылжымалы немесе айналмалы денелер арқылы ығыстырып шығарғанда пайда болады. Ағынды сораптарда сұйықтарды тасымалдау үшін жұмысшы сұйықтың кинетикалық энергиясын пайдаланады. Сораптың уақыт бірлігінде тасымалдайтын сұйық мөлшерін оның өнімділігі деп атайды (Q, м ³ /с) .

Сораптың тасымалданатын сұйықтың салмақ бірлігіне берген салыстырмалы энергиясы оның тегеурінін сипаттайды (Н, м) . Тегеурін сораптың 1 кг сұйыққа берген энергиясы арқылы осы сұйықтың қанша биікке көтерілетінін көрсетеді. Сұйыққа энергия беру үшін жұмсалған сораптың пайдалы қуаты (N _n ) салыстырмалы энергия (Н) мен сұйық мөлшерінің (γ·Q) көбейтіндісіне тең:

N _n = γ · Q · Н = ρ · g · Q · H (1)

Сораптан энергияның бір бөлігі шығындалғандықтан, сораптың білігіндегі қуат (N _б ) пайдасы қуаттан (N _n ) көбірек болады. Энергияның шығыны сораптың ПӘК (η _н ) арқылы белгіленеді. Сораптың білігіндегі қуат төмендегі формуламен есептеледі.

Сораптың ПӘК-і сорапты пайдаланудың тиімділігін, оның құрылғысының жетімділігін және сораптағы қуаттың салыстырмалы шығынын көрсетеді. Ол төмендегі көбейтінді арқылы анықталады:

η _н = η _v · η _г · η _мех

η _v =Q/Q _т -көлемдік ПӘК, сораптың нақты өнімділігімен (Q) теориялық өнімділігінің (Q _т ) қатынасына тең.

η _г = Н/Н _т -гидравликалық ПӘК сораптың нақты және теориялық тегеуріндерінің қатынасына тең.

ηмех - механикалық ПӘК - сораптағы механикалық үйкеліске шығындалған қуатты сипаттайды.

ηн - сораптың құрылғысына немесе оның пайдалану мерзіміне байланысты. Қозғалтқыштың жұмсайтын қуаты немесе номиналды қуаты (N _қ ) сорап білігіндегі қуаттан көптеу болады, себебі қуаттың бір бөлігі электр қозғалтқыштан сорапқа берілетін берілістегі және электр қозғалтқыштың өзіндегі механикалық шығын болады,

ηб - беріліс ПӘК

ηқ - электрқозғалқыштың ПӘК-і

η=ηн·ηб·ηқ - бұл көбейтінді сорап құрылғысының толық ПӘК деп аталады. Сораптың жалпы тегеурінін және сору биіктігін есептеу үшін мынадай белгілерді қабылдаймыз:

Р ₁ - сұйық сорылатын ыдыстағы қысым

Р ₂ - тегурінді бактағы қысым

Рс - сораптағы кірердегі қысым

Ра - сораптан шығардағы қысым

Нс - сору биіктігі

На - айдау

Нг - сұйық берілетін геометриялық биіктік

h - монометр мен вакуумметр арасындағы биіктік

1 - төмендегі сұйық тасымалданатын ыдыс

2 - тегеурінді бак

3 - сорап

Сораптың тасымалданатын сұйықтың салмақ бірлігіне беретін энергиясы тегеуріннің 2-ші және 1-ші нүктелердегі энергиялар айырмасынан жалпы тегеурін шығынын қосып анықтауға болады:

Н = Е ₂ - Е ₁ + h _ш

h _ш - құбырлардағы жалпы гидравликалық кедергіні жеңуге жұмсалған тегеурін шығыны.

1-ші нүктедегі энергия Бернулли теңдеуі бойынша:

Сұйықты геометриялық Н _г биіктікке көтеру үшін, жоғарғы және төменгі ыдыстардағы қысымдар айырмасы мен құбырлардағы толық гидравликалық кедергіні жеңуге жұмсалады. Егер жоғарғы және төменгі ыдыстардағы қысымдар Р ₁ =Р ₂ бірдей болса, Н = Н _г + h _ш . Егер сұйық горизонталь құбырмен берілсе,

Сұйықтар сораппен төменгі ыдыстағы қысым және сораптағы сору қысымы Р _с арасындағы айырма әсерінен сорылады. Сораптың сору биіктігі төменгі ыдыстағы қысым Р ₁ көбейсе көбейеді және Р _с қысымы, ω _с жылдамдығы және h _{ш. с.} сору құбырындағы тегеурін шығыны көбейгенде азаяды. Сонда теңдеуді былай жазуымызға болады:

Газдарды тасымалдау үшін пайдаланылатын машиналарды компрессорлық машиналар деп атайды. Сығылған газ қысымының Р ₂ бастапқы газ қысымына Р ₁ қатынасын сығу дәрежесі деп атайды. Сығу дәрежесінің шамасына қарай компрессорлық машиналар төмендегі түрлерге бөлінеді:

1. Желдеткіштер (Р ₂ /Р ₁ <1, 1) - көп мөлшердегі газдарды тасымалдау үшін пайдаланылады.

2. Газүргіштер (1, 1<Р ₂ /Р ₁ <3, 0) - газ құбырларында кедергілер едәуір көп болғанда газдарды тасымалдау үшін пайдаланылады.

3. Компрессорлар (Р ₂ /Р ₁ >3, 0) - жоғары қысымдар алу үшін пайдаланылады.

4. Вакуум сораптар - қысым атмосфера қысымнан кем болғанда газдарды сору үшін пайдаланылады.

Жұмыс істеу принципіне байланысты: поршенді, роторлы, ортадан тепкіш және осьті болып бөлінеді. Нақты газдарды сыққанда оның көлемі, қысымы және температурасы өзгереді. Бұл шамалардың өзара қатынасы 10 ⁶ Па (~10 атм) дейінгі қысымда идеал газдар күйінің теңдеуімен өрнектеледі. Ал Р>10 ⁶ Па (>10 атм) қысымдарда бұл үш шаманың байланысын Ван-дер-Вальс теңдеуімен өрнектеледі:

Р-газ қысымы, Па;

υ - газдық меншікті көлем, м ³ /кг;

R=8314 - газды тұрақтылық, Дж/кг·к;

М - молекулалық салмақ, кг/моль;

Т - температура, °К;

а, в - берілген газ үшін тұрақты шама.

1. 2 Бақыланатын, реттелетін және сигналданатын параметрлерін таңдау

Сумен жабдықтау жүйесі - жүйелі процестердің бірі болып табылады. Сумен жабдықтау яғни, сорапдан өткізу барысында оның кірісі мен шығысындағы шығынды бақылау үшін және ондағы қысымның түсуін реттеу үшін, ондағы температураны берілген мәнде ұстап тұру үшін, біз қысымды, шығынды және температураны реттеп отыратын бірінші реттік аспаптар (датчиктер) орналастырамыз.

Бақыланатын, реттелетін аспаптар өлшеу дәлдігі, корпустарының ыңғайлылығы, сонымен қатар кбельдерін қорғау жүйесіне де байланысты болады. Сигнализация мен басқару параметрлері ол сорап істен шыққан жағдайда ондағы қорғаныс қосылып, резерв жұмыс жасай бастайды.

Судың деңгейін өлшеу үшін Датчики-реле РО-1 маркалы деңгей өлшеуіш аспабы қолданылады. Бұл деңгей өлшегіш аспап өзінің тұрақтылығымен, жұмыс жасау мерзімі ұзақтығымен және де ондағы басқа параметрлер температура, қысым, тығыздығының өзгеруіне тәуелді еместігімен ерекшелінеді.

Температураны өлшеу үшін Метакон-1205 реттеуші өлшеуші аспапты таңдап алынды. Метакон-1205 аспабы температура шамасын өлшеп белгілі бір деңгейде ұстап реттеп тұратын аспап. Ерекшелігі белгілі бір деңгейден ауытқыған кезде ондағы параметрлерді нормалап түрлендіре алады. Өлшеу температурасы 0 . . . 50 градус арасында болады.

NS-магнитті қосқышы ретінде ПМ-122 660В және 50Гц айнымалы кернеу диапазонында үшфазалы асинхронды реверсивиі қозғалтқышты және қашықтан қосу үшін арналған магнитті қосқыш аппарат таңдап алынды.

Сораптарды автоматтандыру үшін арнайы электромагниттік, механикалық, гидравликалық және жылу құралдары пайдаланылады.

Сораптармен басқарудың автоматтандырылған жүйелерде келесі типті датчиктермен релелер қолданылады:

Деңгей датчиктері - импульстік сигналдар арқылы сораптардың қосылуымен сөңдірілуін қамтамасыз етеді;

Электроконтактілі манометрлер - автоматты тізбектерді басқару құбырөткізгіште қысым өзгеру кезіңде;

Сорғылап ағатын релелер - бақыланатын құбырөткізгіштегі сұйық ағының бағытын өзгеруіне байланысты автоматт тізбектерді басқарады.

Уақыт релесі - агрегаттарда жұмыстыың белгiлi процестерiн өтуі үшiн қажеттi уақыттың есептеуi үшiн;

Термиялық релелер - подшипниктермен сальниктердің температурасын бақылау үшін арналған;

Вакуум реле - сораптарда белгілі сиретілуді ұстау;

Аралық реле - орнатылған тiзбекте жеке шынжырларды ауыстырып қосу үшiн;

сұйықтық айналмалы теңселме топсаны айналдырады, маятник қозғалатын сұйықтық сорғылап ағатын реле. Сорғылап ағатын реле әрекет ету қағидаты сұйықтықты кинетикалық энергияның пайдалануында негiзделген. Қозғалатын бетіне қайрылады және реле контактілерін іске қосады.

Уақыт релесi. Жеке операциялардың арасындағы уақыттың ұстамын қамтамасыз ету үшiн автоматты басқаруда уақыт релелерi қызмет етедi.

Электромагнитті релелер. Сораптарды автоматты басқару сұлбаларында кең қолданылады. Әсер ету принципі бойынша магниттік қосқышқа ұқсас, бірақ өлшемі мен келетін тоқ бойынша әр түрлі.

Кернеу релесі - агрегаттардың жұмысын белгілі кернеумен қамтамасыз етуі үшін;

Авариялық реле - жұмыс режiмiнiң бұзуында агрегаттардың ажырату үшiн орнатылған;

Электродты деңгей өлшегіштері - электродты деңгей өлшегіштердің жалпы элементтері сигнализация блогі мен электродтар болып табылады, олар бақыланатын ыдыстың деңгейінде орналастырылады. Егер бақыланатын судың деңгейі кез-келген бір электродты жетсе электр өткізгіштігіне байланысты сигнализациялық электрлік схемада және сорап агреггаттары тұйықталады.

Қысым датчиктері. Қысым көрсеткіштер датчиктері ретінде электро контактілі манометрлер болып табылады, басқа да манометрлер сияқты түтiк тәрiздi серiппелер қолданылады. Электроконтактілі манометрлерде екі жылжымалы түйіспелер орнатылған, сол түйіспе - егер қысым берілген параметрден төмендесе тұйықталады, оң түйіспе - егер қысым берілген параметрден жоғары болса тұйықталады. Жылжымалы контактілерден басқа манометр стрелкаға қатты орнатылған бір контактісі бар.

Сораптың датчиктің ішіндегі мембрана майысады. Қысым төмеңдегеннен кейін мембрана өз қалпы келеді.

Мембраналы датчиктердің ерекшеліктері олардың үлкен сезгіштігі және жоғары қысымды ұстап тұру қабілеті. Судың толтыруын бақылайтын датчиктер бар.

II Арнайы бөлім

2. 1 Технологиялық процесті автоматтандырудың функционалдық

схемасын құру

Аппарат 1- ден аппарат 8-ге сұйықтық тасымалданатын құбыр өткізгіші мен асинхронды қозғалтқышты (4) ортадан тепкіш сорапты (компрессор) 2 басқару объектісі ретінде қабылдаймыз (сурет 1) . Тасымалдаушы қондырғы алдына қойылған мақсаттың орындалуын сипаттайтын параметр тасымалданатын сұйықтардың шығыны болып табылады.

Химия өндірісінде тасымалдау процесі қосымша процесс болып табылады, оны негізгі процестердің (химиялық, массалмасу) тиімді режимін қамтамасыз ететіндей етіп жүргізу қажет. Сондықтан F шығынды қажетті белгілі бір мәнде ұстап тұру, көп жағдайда тұрақты ету қажет. Бұл жағдай тасымалдау қондырғысын басқарудың негізгі мақсаты болып табылады.

Сурет 1. Сұйықтықты тасымалдау процесінің автоматтандырылу схемасы

1-8 технологиялық аппараттар;

2- сорап (компрессор) ;

3- подшипниктер;

4- электр қозғалтқыш;

5- кері клапан;

6- құбыр өткізгіш;

7- дроссельдеуші орган.

Ауытқу әсері болған кезде F шығын берілген шамада болу үшін басқару объектісіне басқарушы әсерлерді енгізу қажет, ол келіп түсетін әсерлерді компенсациялау қажет. Реттелетін шама ретінде бұл жерде F шығынның өзін алу қажет және шығынның ағымдық мәні қаншалықты берілген мәннен ауытқығандығына байланысты басқарушы әсерді түзу қажет. Бұл кезде айдаушы құбырдағы дроссельді орган жағдайын өзгерту ең қарапайым басқарушы әсерді енгізу әдісі болып табылады, бұл жағдайда оның гидравликалық кедергісі және барлық жүйенің жалпы кедергісі өзгереді.

Сұйықтық немесе газды тасымалдау процестерінің ең көп тараған қондырғысын және оның автоматтандырылуын қарастырайық.

Әртүрлі мақсаттағы басқарулар кезіндегі реттеулер. Көбінесе тасымалдау қондырғысын тасымалдау процесінің алдындағы немесе одан кейінгі процестердегі қандайда бір параметрлерді тұрақтандыруды қамтамасыз ететіндей етіп басқару қажет.

Химиялық технология процестерінің көп түрлігін ескеріп және оларды жүргізу үшін бірнеше міндеттер қойылатындықтан ағынды тасымалдау кезінде реттелетін шама ретінде осы процестердің кез келген параметрлері: температура, концентрация, тығыздық, қалыңдық және тағы басқалар алынуы мүмкін.

Байпасты құбыр өткізгіште