Содержание
Введение
1 Основные элементы производства олефинов
2 Оптические пирометры
3 Структура и состав АСУ
3.1 Управление тепловым режимом
3.2 Подсистема измерения технологическихпараметров
3.3 Подсистема автоматического регулирования
3.4 Подсистема автоматики безопасности
4 Расчет регуляторов
Заключение
Список использованных источников
/>/>Введение
В химической промышленности комплексной механизации и автоматизацииуделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростьюпротекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушениюрежима, вредностью условий работы, взрыва и пожароопасностью перерабатываемыхвеществ и т. д.
По мере осуществления механизации производства сокращается тяжелыйфизический труд, уменьшается численность рабочих, непосредственно занятых впроизводстве, увеличивается производительность труда и т. д.
В механизированном технологическом процессе человек продолжаетпринимать непосредственное участие, но его физическая работа сводится лишь кнажатию кнопок, повороту рычагов и т. п. Здесь на человека возложены функцииуправления механизмами и машинами.
С увеличением нагрузок аппаратов, мощностей машин, сложности имасштабов производства, с повышением давлений, температур и скоростейхимических реакций ручной труд даже в механизированном производстве подчаспросто немыслим. Например, в производстве полиэтилена давление достигает 300 Ml la, в производстве карбидакальция температура в электрических печах равна 3000°С: процесс обжига серногоколчедана в кипящем слое продолжается несколько секунд. В таких условиях дажеопытный рабочий часто не в состоянии своевременно воздействовать на процесс вслучае отклонения его от нормы, а это может привести к авариям, пожарам,взрывам, порче большого количества сырья и полуфабрикатов.
Ограниченные возможности человеческого организма (утомляемость,недостаточная скорость реакции на изменение окружающей обстановки и на большоеколичество одновременно поступающей информации, субъективность в оценкесложившейся ситуации и т. д.) являются препятствием для дальнейшейинтенсификации производства. Наступает новый этап машинного производства —автоматизация, когда человек освобождается от непосредственного участия впроизводстве, а функции управления технологическими процессами, механизмами,машинами передаются автоматическим устройствам.
Автоматизация приводит к улучшению основных показателейэффективности производства: увеличению количества, улучшению качества иснижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительноститруда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качествопродукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшениечисленности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительствозданий (производство организуется под открытым небом), удлинение сроковмежремонтного пробега оборудования.
Проведение некоторых современных технологических процессов возможнотолько при условии их полной автоматизации (например, процессы, осуществляемыена атомных установках и в паровых котлах высокого давления, процессыдегидрирования и др.). При ручном управлении такими процессами малейшеезамешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могутпривести к серьезным последствиям.
Внедрение специальных автоматических устройств способствуетбезаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждаетзагрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.
В автоматизированном производстве человек переключается натворческую работу — анализ результатов управления, составление заданий ипрограмм для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройстви т. д. Для обслуживания агрегатов, оснащенных сложными системамиавтоматизации, требуются специалисты с высоким уровнем знаний. С повышениемквалификации и культурного уровня рабочих стирается грань между физическим иумственным трудом.
Задачи, которые решаются при автоматизации современных химическихпроизводств, весьма сложны. От специалистов требуются знания не толькоустройства различных приборов, но и общих принципов составления системавтоматического управления.
1. Производствоолефинов
Производствоолефинов основано на термическом разложении углеводородного сырья на рядпродуктов и выделении этих продуктов с заданной степенью чистоты. В зависимостиот условий разложения преобладающим является тот или иной продукт. Приэтилен-пропиленовом режиме олефины С2—С4составляют до 50—60% (на перерабатываемое сырье); всего же получают десятьпродуктов — водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен, фракции С4и С5, ароматические углеводороды и тяжелое жидкое топливо. Наиболеепотребляемым продуктом нефтехимической промышленности является этилен.
Автоматизацияпроцесса. Режимными параметрами трубчатой пиролизной печи, определяющимитермические превращения углеводородов и, следовательно, состав получаемыхпродуктов, являются: температурное поле (профиль) реакционной смеси по длинезмеевика; продолжительность пребывания смеси в зоне реакции (время контакта);соотношение расходов сырья и водяного пара, поступающих в реактор; поледавления реакционной смеси по длине змеевика; состав исходного сырья; степеньзакоксовывания змеевика.
Управляющимивоздействиями, с помощью которых осуществляют изменение и стабилизациютехнологического режима вмшролизной’печи, служат расходы сырья и пара в змеевики расходы топливного газа в обогревающие горелки. Путем перераспределениятоплива, подводимого к отдельным горелкам (или их группам), можно изменятьхарактер температурного ноля смеси по длине реакционной зоны. При регулированиитеплового режима в печах некоторых конструкций в качестве управляющеговоздействия используют подачу хладоагента (пара, сырья, воды, инертного газа) впромежуточные зоны змеевика.
Одной изважнейших задач автоматического регулирования работы пиролизных печей являетсястабилизация теплового режима, в частности температуры пирогаза на выходе изпечи. Как правило, эту температуру стабилизируют воздействием на расходтопливного газа к горелкам.
Длякомпенсации возмущений применяют каскадные схемы регулирования. В качествепромежуточной точки используют температуру перевала перепад давления в змеевикеили давление топливного газа. Применяют также коррекцию по расходу, давлению,температуре и составу сырья.
В печах,где несколько змеевиков обогревается одним экраном горелок, температуру на выходеодного из них. Регулируют воздействием на подачу топлива, а на выходе изостальных воздействием на подачу в них сырья или водяного пара.
При автоматическомуправлении промышленными печами важную задачу представляет стабилизация оптимальноготеплового режима по длине реакционной зоны змеевиковтемпературного профиля. Структура системы автоматической стабилизациитемпературного профиля зависит от конструкции конкретной печи.
Насистеме зонного регулирования температурного профиля реакционной смеси взмеевиках трубчатой печи с вертикальным расположением труб. Она осуществляетстабилизацию температуры Т5 стенки труб змеевиков в конечнойи средней частях (воздействие на подачу топлива в противолежащие зоны горелок)и регулирование температуры продуктов пиролиза на выходе из печи Г6изменением подачи топлива в зону горелок, обогревающую начальный участокзмеевика.
Заданиерегуляторам температуры стенок труб змеевиков соответствует максимальнодопустимому пределу нагрева материала змеевика. Такая система регулированияпозволяет при любом режиме поддерживать оптимальную (в данном случае максимальновозможную) крутизну температурного профиля потока.
Дляизмерения температуры стенки змеевика в каждой зоне устанавливают несколькотермопар. С помощью искателя максимальной температуры определяется значениетемпературы в наиболее нагретой точке, которое затем поступает на входсоответствующего регулятора и выдерживается им на максимально допустимомзначении.
Дляпиролизных печей с горизонтальным расположением труб змеевиков iрасширенным обогревающим экраномгорелок применяют системы регулирования величины реакционной зоны. При вменениинагрузки печи по сырью устройство 5 (см. рис. 10.8) управления )размером реакционной зоны производит последовательное включение или включениеподачи топливного газа в три нижних ряда горелок. Отключение ряда горелок, обогревающихначальный участок змеевика, приводит к концентрации подводимого тепла наконечном участке и сокращению реакционной зоны процесса (увеличению крутизнытемпературного профиля реакционной смеси).
Алгоритмработы устройства 5 составляют на основе экспериментальных данных с такимрасчетом, чтобы при различных нагрузках по сырью обеспечить максимальновозможную крутизну температурного профиля. Он позволяет изменять пределысрабатывания клапанов, предел их закрытия и время, в течение которого клапанпереводится из нижнего положения в верхнее (и наоборот).
Общееколичество тепла, необходимого для проведения реакции пиролиза, регулируют потемпературе продуктов пироли a изпечи воздействием на общую подачу топливного газа в горелки.
Еслигорелки трубчатой печи имеют ограниченную тепловую мощность, то при управлениитепловым режимом в печи целесообразно поддерживать максимальный расход топливав горелки, обогревающие конечный участок змеевика. Такой реализуется системой,принципиальная схема которой представлена на рис 1 В качестве параметра, характеризующего
Теплоподводна конечном участке реактора, выбрано давление топлива перед обогревающимигорелками. Алгоритм управления клапанами на линиях подвода топлива в начальнуюзону горелок в зависимости от давления топлива разрабатывают на основеэкспериментальных данных. Это позволяет автоматически компенсировать влияние натепловой режим неконтролируемых возмущений закоксованности змеевика, изменениясостава сырья и т. д.
Для пиролизных печей, вкоторых невозможно изменять температурный профиль смеси путем перераспределениятоплива по зонам” обогрева, применяют системы регулирования температурногопрофиля изменением подачи хладоагента, % качестве которого используютводяной пар или воду. Система регулирования предусматривает регулированиесоотношения между расходами сырья и водяного пара в змеевик. Еслитехнологический регламент установки позволяет изменять расход пара в некоторыхпределах, то для управления тепловым режимом процесса можно использоватьсистемы, непосредственно изменяющие время пребывания (снижающие его доминимально допустимого). Эту систему регулирования целесообразно применять дляпечей с сильными перекрестными связями между подачей топлива в горелки итемпературой стенки змеевика. Система осуществляет увеличение подачи пара взмеевик (т.е. уменьшение эффективного времени пребывания) до предела,обусловленного ограничениями на интенсивность подвода.тепла к змеевику:максимальной температурой стенки змеевика или максимальным расходом топлива вода топлива в начальную зону горелок в зависимости способ управления.
На рис. 1 представленасистема зонного регулировании подвода тепла к змеевику в многопоточной печи,которая предусматривает управление по усредненной температуре пирогаза навыходе змеевика и но максимальной из совокупности измеренных температур стенкизмеевиков. Поверхностные термопары, установленные на стенках змеевиков вконечных зонах радиантной камеры течи, подсоединены к многоточечномупотенциометру 11, выход которого связан с искателем 12 максимальнойтемпературы. Выход искателя является переменной величиной, поступающей на входрегулятора 10, задание которому устанавливают с учетом верхнего пределатемпературы нагрева стенки змеевика. Выходной сигнал регулятора 10 воздействуетна клапан 2, остановленный на линии подачи топлива. Таким образом,контур регулирования обеспечивает подвод максимально допустимого количестватепла в конечную зону пиролиза. Количество тепла, подводимого в начальную зону,регулируют с помощью регулятора 9 и клапана 1. В качествепеременной на регулятор 9 поступает сигнал, пропорциональный переднемузначению температур пирогаза на выходе змеевиков. Этот сигнал вырабатывается спомощью усреднителя 8. Установку регулятору 9 корректируют посреднему значению расхода бензина, определяемому среднителем 7.
/>
2.Оптические пирометры
Оптические пирометрышироко применяются влабораторных и производственных условиях для измерения температур выше 800°С.Принцип действия оптических пирометров основан на сравнении спектральнойяркости тела со спектральной яркостью градуированного источника излучения. Вкачестве чувствительного элемента, определяющего совпадение спектральныхяркостей в визуальных оптических пирометрах, служит глаз человека. Наиболеераспространенным является оптический пирометр с исчезающей нитью, схемакоторого приведена на рис. 6.26, а. Для измерения температуры объектив /прибора направляется на объект измерения ОИ так, чтобы наблюдатель наего фоне увидел в окуляре 7 нить оптической лампы 4.
/>
Рисунок 2. Схема визуального оптическогопирометра
Сравнение спектральных яркостей объекта измеренияи нити лампы4 осуществляются обычно при длине волны равной 0,65мкм, для чего перед окуляром установлен красный светофильтр 6. Выборкрасного светофильтра обусловлен тем, что глаз человека воспринимает через этотфильтр только часть спектра его пропускания, приближающуюся кмонохроматическому лучу. Кроме топ применение красного светофильтра позволяет снизитьнижний предел измерения пирометра. Диафрагмы (входная 3 и выходная 5) ограничиваютвходной и выходной углы пирометра, оптимальные значения которых позволяютобеспечить независимость показаний прибора от изменения расстояния междуобъектом измерения и объективом.
Наблюдая за изображением нити лампы на фонеобъекта измерения [светлый фон — темная нить (рис. 2); темный фон светлая нить(рис. 2, г)], с помощью реостата &б изменяют i тока, идущего от батареиБ к нити лампы, до тех пор, пока ярь нити не станет равной видимойяркости объекта измерения. При достижении указанного равенства нить «исчезает»на фоне изображения объекта измерения (рис. 2, в). В этот момент пошкале миллиамперметра тА, предварительно отградированного в значенияхяркостной температуры нити лампы Гян, определяютяркостную температуру объекта Гя°. По измеренной яркостнойтемпературе при известном г\ в соответствии с выражением рассчитываютистинную температуру объекта.
Нить оптической лампы выполнена из вольфрама,поэтому но избежание ее возгонки при температурах выше 1400°С, для измененияболее высоких температур перед лампой включается ослабляющий или поглощающийсветофильтр 2. Благодаря этому светофильтру уменьшается видимая яркостьобъекта измерения в кратное число раз, что позволяет не перекаливать нить исохранит! стабильность градуировки пирометра. Оптическую плотность поглощающегостекла выбирают с таким расчетом, чтобы при температурах объекта, превосходящих1400°С, нить накала нагрева не выше 1400°С. Поэтому обычно в оптическихпирометрах имеется две шкалы, одной из которых пользуются при невведенномпоглощающем светофильтре, например от 800 до 1200°С, а второй — при введенномсветофильтре от 1200 до 2000°С.
Существующиев настоящее время оптические пирометры предназначены для измерения температур винтервале от 800 до 6000 с, и имеют различные модификации с различнымипределами измерения. Класс точности оптических пирометров 1,5—4,0.
3.Структура и составАСУ
Работа автоматизированныхсистем управления СУ ПСН и СУ спрейера основана на принципах управлениятехнологическими процессами с использованием одного микропроцессорногоконтроллера, осуществляющего одновременное управление обеими установками вреальном масштабе времени. Для связи между отдельными электронными устройствамисистемы управления (контроллер, децентрализованная периферия, панель оператораи промышленный компьютер) организованы локальные сети управления MPI и ProfibusDP (Европейский стандарт EN 50 170).
Архитектура системыуправления построена по двухуровневой схеме:
нижний уровеньуправления;
средний уровеньуправления.
Нижний уровень управления(НУУ) включает в себя модули микропроцессорного контроллера SIMATIC S7 — 315 DPс цифровыми и аналоговыми входами-выходами и его децентрализованную периферию(удаленные входы-выходы), объединенную сетью PROFIBUS DP. Оборудование НУУосуществляет сбор информации с пультов, шкафов и датчиков, ее предварительнуюобработку и передачу на средний уровень управления, а также выдачу управляющихвоздействий на исполнительные механизмы установки в зависимости от алгоритмауправления.
Средний уровеньуправления (СУУ) представляет собой промышленный компьютер SIMATIC RI25P,панель оператора ОР7 и микропроцессорный контроллер SIMATIC S7-315DPобъединенные сетью MPI. Оборудование СУУ предназначено для ввода параметровтехнологического процесса, программного управления, контроля, диагностики ипротоколирования хода технологического процесса.
В состав системыуправления входят:
шкаф контроллера; шкафэлектрооборудования, КИП и А; шкаф компьютерный; пульт управления; -height:130%”> датчики технологических параметров и электрооборудование намеханизмах ПСН и спрейерной установки.
3.1 Управлениетепловым режимом ПСН с помощью системы управления на базе микропроцессорногоконтроллера
Система управлениятепловым режимом ПСН реализована на принципах управления технологическимпроцессом в режиме реального времени на базе микропроцессорного контроллера ипредназначена для решения следующих задач:
подготовки и заданияпеременных технологического процесса и настройки параметров регулирования;управления автоматикой безопасности печи; управления розжигом горелок;регулирования температуры поверхности бочки прокатного валка или температурыпечи; регулирования соотношения «газ-воздух»; регулирования давления в рабочемпространстве печи; визуализации, контроля, диагностики и протоколирования ходатехнологического процесса.
В состав системыуправления функционально входят следующие подсистемы:
подсистема измерениятехнологических параметров; подсистема визуализации, контроля, диагностики ипротоколирования; подсистема автоматического регулирования; подсистемаавтоматики безопасности.
3.2 Подсистемаизмерения технологических параметров
Подсистема измерениятехнологических параметров предназначена для сбора и обработки информации отаналоговых и дискретных датчиков технологического процесса.
К контролируемыманалоговым параметрам относятся:
температура газовой средыв трех точках рабочего пространства печи (около торцевых стенок и посерединепечи); температура поверхности нагреваемого металла; температура отходящихгазов перед дымовым клапаном; температура отходящих дымовых газов послевоздушного клапана на дымопроводе; давление в рабочем пространстве печи: расходгаза на печь; расход воздуха на печь; положение заслонок газа, воздуха идымоудаления.
Контроль температуры врабочем пространстве печи осуществляется с помощью термопар типа ТПР-1788.
Контроль температурынагреваемого металла производится автоматическим оптическим пирометром ARDOCELLPZ20 фирмы Siemens.
Контроль температурыотходящих газов осуществляется с использованием термопар ТХА-2388.
Давление в печиизмеряется измерительным преобразователем «Сапфир-22М-ДИВ»
Расход газа и воздухаизмеряется перед регулирующими органами комплектом приборов, состоящих иззондов измерения расхода SDF фирмы SKI и измерительных преобразователей SITRANSP фирмы Siemens, размещенных по месту на трубопроводах газа и воздуха.Применение зондов обусловлено необходимостью минимизации потерь давления повоздушному тракту печи и существенно более широким в сравнении с измерительнымидиафрагмами диапазоном измерения. Программой контроллера предусматриваетсядемпфирование мгновенных (текущих) измерений значений расхода газа и воздухадля сглаживания пульсации результатов.
Положения заслонок газа,воздуха и дымоудаления, связанных через тяги с исполнительными механизмамиконтролируется блоками БСПТ-10 встроенными в МЭО.
К контролируемымдискретным параметрам относятся информационные сигналы:
положение и состояниевспомогательных механизмов печи; минимальное и максимальное открытие МЭО;наличие срабатывания электромагнитных клапанов горелок; наличие контроля факелагорелок и сигналов с датчиков автоматики безопасности; текущее состояние кнопокуправления.
Информация о положении исостоянии вспомогательных механизмов печи поступает на входы контроллера ссухих контактов промежуточных реле и служит для целей диагностики.
Сигналы о минимальном имаксимальном открытии МЭО поступают при срабатывании их встроенных конечныхвыключателей и служат для ограничения хода исполнительных механизмов.
Наличие срабатыванияэлектромагнитных клапанов фирмы Kromschroeder контролируется встроенными указателямиположения.
Наличие пламени факелагорелок контролируется приборами Ф34.3.
Текущее состояние каждойкнопки управления постоянно отслеживается контроллером и при его изменениипроизводятся действия в соответствие с функциональным назначением соответствующейкнопки.
Подсистема визуализации,контроля, диагностики и протоколирования. Подсистема визуализации, контроля,диагностики и протоколирования предназначена для организации доступа вдиалоговом режиме оператора-технолога и мастера КИП и А печи к выполнениюопераций предусмотренных технологией при работе ПСН. В состав подсистемыфункционально входят промышленный компьютер SIMATIC RI 25P (компьютер) и панельоператора SIMATIC OP7 (панель оператора ОР7), работающие под управлениемконтроллера SIMATIС S7-315 DP (контроллер), все оборудование фирмы Siemens.
Компьютер и панельоператора ОР7 выполняют функцию отображения переменных технологическогопроцесса (температура, давление и т.д.), ввода технологии, параметров (заданиярегуляторам, настроечные коэффициенты и т.д.) и служат как средство для выдачиуправляющих команд на контроллер под управлением оператора-технолога.
Для мастера КИП и Апредусмотрена возможность изменения настройки параметров регуляторов,параметров вентиляции, розжига и т.д., а также изменения конфигурациикомпьютера и панели оператора ОР7 (работа с аварийными сообщениями, изменениепаролей, установка времени и т.д).
При работе ПСН системадиагностики контроллера осуществляет непрерывной контроль за состояниеммеханизмов и параметров технологического процесса и управляет выдачей текстовыхсообщений на монитор компьютера и панель оператора ОР7, а также световой извуковой сигнализацией.
После запуска режима печипо температурно-временному графику производиться протоколирование хода технологическогопроцесса с записью на жесткий диск памяти промышленного компьютера.
3.3 Подсистемаавтоматического регулирования
Подсистемаавтоматического регулирования предназначена для управления тепловым режимомпечи и включает в себя три контура регулирования:
контур регулированиятемпературы печи, контур регулирования соотношения «газ-воздух»; контуррегулирования давления в печи.
Регулирование температурыв печи осуществляется путем воздействия на исполнительный механизм, связанныйрегулируемой тягой с заслонкой на газопроводе, в функции изменения температурыпечи по температурно-временному графику нагрева. Задание регулятору формируетсяв контроллере по алгоритму управления в виде единичных значений в зависимостиот заданной технологии (изменение задания температуры по скорости или вовремени). t: 130%; widows: 0; orphans: 0″> Регулирование соотношения“газ – воздух” осуществляется путем воздействия на исполнительный механизм,связанный регулируемой тягой с заслонкой на воздушном трубопроводе, в функции каскаднойсхемы регулирования соотношения газовоздушной смеси. По этой схеме ведущийрегулятор (температуры) работает в функции изменения температуры печи потемпературно — временному графику нагрева и при этом формирует текущее заданиеведомому (соотношения “газ-воздух”) по графику соотношения расходов газа ивоздуха, а ведомый регулятор в свою очередь формирует управляющее воздействиена исполнительный механизм.
Регулирование давления врабочем пространстве печи осуществляется в функции поддержания постояннымзаданного давления в печи, путем воздействием на исполнительный механизмсвязанный регулируемой тягой с заслонкой дымоудаления.
Элементы подсистемыавтоматического регулирования унифицированы и состоят из бесконтактныхтиристорных реверсивных пускателей ПБР и исполнительных электрическихмеханизмов МЭО. Контроль положения исполнительного органа ведется через токовыйдатчик обратной связи и индицируется на соответствующем экране компьютера илипанели оператора ОР7.
Управлениеисполнительными механизмами возможно и при отключенных регуляторах — в ручномрежиме, дистанционно, с технологической клавиатуры панели оператора ОР-7 или склавиатуры компьютера.
3.4 Подсистемаавтоматики безопасности
Подсистема автоматикибезопасности предназначена для эксплуатации в составе оборудования печискоростного нагрева. Функционально аппаратная часть автоматики безопасностиработает автономно от контроллера и управляет электромагнитом, устанавливаемымна предохранительно-запорном клапане на вводе газа к печи.
Схема безопасностиреализована на базе контроллера “LOGO!” фирмы Siemens. Контроллер “LOGO! “представляет собой логическое устройство с 12 дискретными входами (24В),8релейными выходами и реализует алгоритм управления отсечным газовым клапаномпечи и аварийной звуковой и световой сигнализацией.
Включение электромагнитаотсечного газового клапана осуществляется кнопкой «Отсечной клапан. Включить».Включение отсечного клапана возможно в том случае, если не выполняются условияотсечки газа.
Отсечка газаосуществляется в следующих случаях:
при понижении давлениягаза после регулятора давления ниже допустимого предела; при повышении давлениягаза после регулятора давления выше допустимого предела; при понижении давлениявоздуха в воздухопроводе печи ниже допустимого предела; при нажатии кнопки«Отсечной клапан. Отключить»; при нажатии кнопки «Аварийный стоп»; при сигналеот контроллера «Газ отключить» (данный сигнал выдается контроллером припогасании факелов горелок или при падении давления в печи ниже аварийно допустимогопредела).
При срабатыванииотсечного клапана выдается звуковой сигнал и загорается лампа, сигнализирующаяо причине отсечки газа:
при понижении давлениягаза после регулятора давления ниже допустимого предела – лампа «Давление газамало»; при повышении давления газа после регулятора давления выше допустимогопредела – лампа «Давление газа велико»; при понижении давления воздуха ввоздухопроводе печи ниже допустимого предела — лампа «Давление воздуха мало»;при нажатии кнопки «Отсечной клапан. Отключить», при нажатии кнопки «Аварийныйстоп» и при сигнале от контроллера «Газ отключить» — лампа «Отсечка газа».
Анализ существующейсистемы управления и постановка задачи проектирования
Существующая в базовомварианте система управления печью ПСН обладает рядом достоинств и недостатков.К достоинствам следует отнести централизованное управление всем участком ДТО отодного контроллера, высокую степень автоматизации процесса нагрева валка имеханизации загрузочно-разгрузочных работ. К недостаткам такой системы можноотнести следующие:
применениеэлектроприводов вращения и ориентирования, имеющих значительные габариты,стоимость и обладающие значительно меньшей надежностью в сравнении саналогичными гидравлическими приводами; применение электрических регулирующихмеханизмов в магистралях подачи газа и воздуха, обеспечивающих регулирование вочень узком диапазоне; отсутствие синхронизации работы приводов и регуляторовподачи газовоздушной смеси; отсутствие контроля потребления энергоносителей(природного газа и электроэнергии); применение в системе управлениядорогостоящего импортного оборудования.
Следовательно,проектируемая система должна быть, по возможности избавлена от этих недостатковили, по крайней мере, сводить их к минимуму. Основными задачами проектирования являются:
разработка следящейсистемы регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей дляснижения себестоимости конечного продукта – валков для прокатных станов; заменаэлектрических приводов на гидравлические, обладающие меньшими габаритами (нетребуется установки редукторов и других передаточных механизмов), стоимостью(реализованы на аппаратуре отечественного производства) и надежностью;установка регуляторов подачи газовоздушной смеси с пропорциональнымэлектрическим управлением, обеспечивающих регулирование в широком диапазоне свысокой точностью; обеспечение синхронизации работы приводов и регуляторовподачи для поддержания процесса прогрева валка с оптимальными параметрами;обеспечение минимальных затрат на установку самой системы путем возможноминимального изменения уже существующей – т.е. без изменения общей структурыучастка в целом и печи в частности.
4Расчет регулятора уровня
По номограмме выбираемПИ-регулятор.
Оптимальные параметрынастройки ПИ-регулятора рассчитываются по частотным характеристикам.
Передаточная функцияПИ-регулятора имеет вид:
Wp(p)= /> (4.1)
Tиз=2,5 Кр=0,64, W(p)=1.6
Wp(p)=/> =/>
p=jw
Wp(p)=/>
Передаточная функциязамкнутой системы по уравнению рассчитывается по выражению:
Wобщ(p)=/> (4.2)
Wобщ(p)=/>=/>=/>=
=/>=/>
После подстановкичисловых значений и некоторых преобразований:
Wобщ(р)=/>
Wобщ(р)=/>
X=/>
Y=3.07jw+10.12jw
X(0)=0
Y(0)=0
X(1)=-40.11
Y(1)=282.45
X(2)=-163.5
Y(2)=2204.34
X(3)=-369.15
Y(3)=7343.85
X(4)=-653.1
Y(4)=17420.52
X(5)=-1702.23
Y(5)=34201.05
/>
Заключение
Вкурсовом проекте был произведен выбор средств автоматизации. В связи с тем, чтоконтрольно-измерительная аппаратура морально и физически устарела, выбираютсяболее современные виды контролеров. В данном проекте были выбраны промышленныеконтроллеры фирмы LOGO, SIMATIС. Таккак они более усовершенствованные, точные и легче в эксплуатации.
Также был произведен расчет регуляторов, после решения, которых был выбран ПИ-закон регулирования.
Списокиспользованных источников
1 ГОСТ 8.508-84«Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристикисредств автоматизации».
2 Голубятников В.А.,Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности:Учебн. для техникумов — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1985.- 352 с.
3 Тимашова Б.А., Леонов Ст.Сборник задач по экономике, организации и планированию производства напредприятиях нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1984. — 192 с.
4 Справочник посредствам автоматики. Под ред. В.Э. Низэ, И.В.
Антика. — М.: Энергоатом изд ат, 1983. — 650 с.