2.2.2 Выбор и обоснование параметров регулирования
Регулирование – неотъемлемая составляющая технологического процесса. От правильного регулирования зависит безопасность работы на взрыво и пожароопасных участках производства.
В процессе производства 2,6-ди-трет-бутилфенолавыбирают следующие параметры регулирования:
Расход воды в аппарат для разложения катализатора Р-3(поддерживается на уровне от 25-350 м3/ч).
Уровень в реакторе Р-1 и Р-2 (для нормального функционирования процесса) поддерживаем от 20 до 80%.
Уровень в ректификационных колоннах К-1, К-2 и К-3 поддерживаем 20-80%.
Давление в ректификационных колоннах К-1, К-2 и К-3 поддерживаем не более 0,08кгс/см2.
2.3 Выбор и обоснование средств контроля и регулирования
Для измерения давления используются преобразователи избыточного давления APC-2000AL (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Преобразователь избыточного давления APC-2000AL
Преобразователь (датчик) давления APC-2000AL предназначен для измерения давления, вакуумметрического давления, а также абсолютного давления газа, пара и жидкости. Измерительным элементом является пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, встроенная в приёмник давления, который отделён от измеряемой среды разделительной мембраной и заполнен специальной манометрической жидкостью[1].
Особенности датчика:
Возможность корректировки «нуля», выбора диапазона измерений и коэффициента демпфирования;
Выходной сигнал 4 - 20, 0 - 20 или 0 - 5 мА + протокол HART;
Предел допускаемой приведенной погрешности ±0,05 % (цифровая компенсация дополнительных погрешностей);
Взрывобезопасное исполнение 0ExiaIICT4/T5 X, 1ExdIICT5/T6 X.
Для измерения уровня используется волноводный радарный уровнемер Левелтач М (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Волноводный радарный уровнемер Левелтач М
Применяется для непрерывного измерения уровня жидкостей и сыпучих сред с погрешностью от ±3 мм. Уровнемер работает по принципу измерения времени прохождения импульса вдоль волновода до поверхности измеряемой среды и обратно.
Интервал между поверками — 3 года.
Может использоваться для непрерывного измерения уровня проводящих и не проводящих жидкостей, различных масс и сыпучих веществ. Левелтач М работает по принципу измерения времени отраженного импульса.
Технические характеристики прибора[2]:
Длина сенсора до 24 м;
Взрывобезопасное исполнение Exd, Exd+Exia;
Тип сенсора: одно-, двух тросовый и стержневой, коаксиальный;
Температура измеряемой среды: -50...+200 °С;
Температура окружающей среды: -40...+60 °С;
Давление измеряемой среды: -0,1...4 МПа;
Класс пылевлагозащиты: IP65;
Выходной сигнал: 4-20 мА + HART.
Для измерения расхода используется расходомер-счетчик ультразвуковой ВЗЛЕТ МР (УРСВ-733 Ex) (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 – Расходомер-счетчик ультразвуковой ВЗЛЕТ МР
Предназначен для измерения среднего объемного расхода и объема реверсивных потоков различных жидкостей (горячей, холодной, кислот, щелочей, пищевых продуктов, нефтепродуктов и т.д.) в одном напорном трубопроводе в сложных условиях эксплуатации, в том числе во взрывоопасных зонах, в металлургии, для оперативного учета нефтепродуктов, химической промышленности и т.д.[3].
Отличительные особенности:
многолучевая схема зондирования, обеспечивающая точность измерений независимо от профиля потока;
моноблочная конструкция прибора;
значительное улучшение эксплуатационных характеристик за счет применения инновационной электроники и цифровой обработки сигнала;
надежная работа прибора при изменении параметров жидкости;
простота установки и эксплуатации;
измерение объема и расхода реверсивного потока;
измерение без потерь давления в трубопроводе;
наличие режима дозирования объема.
Вывод информации:
на жидкокристаллический индикатор;
в виде импульсов с нормированным весом или логических сигналов;
по последовательному интерфейсу RS-485;
в виде нормированного токового сигнала;
по интерфейсу Ethernet (только для УРСВ-733, по заказу);
по интерфейсу HART (только для УРСВ-733, по заказу).
Технические характеристики:
Относительная погрешность измерения расхода (объема), %, не более ±(0,4+0,075/v);
Скорость потока до 20 м/с;
Маркировка взрывозащиты для УРСВ-733 -Ex - 1Ex d [ib] IIC T6…T3 Gb X;
Степень защиты IP68;
Срок службы - 25 лет.
Для измерения температуры используются термопреобразователи сопротивления ТС-1288 (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 – Термопреобразователь сопротивления ТС-1288
Термометры сопротивления используются для работы с жидкими, твердыми и газообразными средами. Использование термометров сопротивления допускается для контроля сыпучих сред, неагрессивных, а также агрессивных, по отношению к которым материалы, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими к материалу, из которого изготовлен корпус прибора [4].
Технические характеристики термопреобразователя сопротивления ТС-1288:
- Диапазон измерения температуры -50…+200 ̊С;
- Взрывобезопасное исполнение Exd;
- Степень защиты от влаги и пыли IP65
- Средний срок службы 6 лет;
- Межпроверочный интервал 2 года;
Для измерения веса алюминия на дозаторе используются весовые датчики Siemens SIWAREX WL серии RN-S SA (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Весовой датчик Siemens SIWAREX WL серии RN-S SA
Весовой датчик Siemens SIWAREX WL 280 серии RN-S SA с номинальной нагрузкой от 60 кг до 60 тонн
Siemens предлагает две серии весоизмерительных ячеек: SIWAREX R и SIWAREX WL200. Обе серии оснащены тензорезисторами. Они используются для статического и динамического измерения веса [1].
Измерительный элемент - торсионная кольцевая пружина из нержавеющей стали. По два тензоэлемента прикреплены к верхней и нижней поверхности пружин. Пружинное тело деформируется нагрузкой, которая воздействует центрально в направлении измерения. В результате диаметр верхнего кольца уменьшается, и диаметр нижнего кольца уменьшается. Это приводит к изменению в электрическом сопротивлении тензоэлемнтов, которое измеряется посредством мостовой схемы.
Для открытия и закрытия потока алюминия после дозатора используется дисковый затвор с электроприводом АРМАТЭК (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – Дисковый затвор с электроприводом АРМАТЭК
Технические параметры [6]:
прочность, компактность и малый вес конструкции, благодаря использованию высококачественных алюминиевых сплавов;
отсутствие люфтов в соединении электропривод-затвор, благодаря прямому присоединению;
настройка ограничения угла хода путем регулируемых механических ограничителей (совместно с муфтой ограничения момента) является наиболее предпочтительной при возникновении аварийных ситуаций;
муфта ограничения момента предохраняет конструкцию электропривода и затвора от повреждения при аварийной ситуации;
передаточное число редуктора для ручного управления подобрано таким образом, что при небольшом усилии на маховике затвор довольно быстро закрывается: не требуется переключения на ручное управление; маховик всегда готов к работе;
исключается вращение маховика ручного управления в процессе работы электродвигателя;
высокая степень защиты IP 67;
наличие резистора под оболочкой электропривода исключает конденсацию влаги внутри электропривода;
наличие встроенной термозащиты двигателя;
удобная схема электрического соединения. Последовательное включение концевых и моментных выключателей;
возможность комплектации токовым датчиком и позиционером.
Для регулирования технологических параметров используется регулирующий клапан (рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 – Регулирующий клапан с электроприводом
Клапаны КМР с электроприводом имеют как разгруженное, так неразгруженное исполнение дросселирующего узла[7].
Корпус изготавливается из стали 20, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М3Т, 09Г2С, 20ГСЛ, 20ГМЛ, титановых сплавов и других материалов.
Дросселирующие узлы изготавливаются из сталей 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М3Т, 40Х13, 95Х18, сплавов титана и других специальных сплавов. Запорный орган может иметь твердость, для коррозионных сталей до 45-50 НRC. Для твердотельных вариантов – до 93-95 НRC.
Управление регулирующих клапанов осуществляется аналоговым сигналом, а также с использованием различных проколов (Profibus DP, Мodbus, FoundаtionFieldbus, Device NET).
От датчиков или преобразователей сигнал поступает в контроллер и модули, после чего обрабатываются в программируемом логическом контроллере SiemensSimatic S7-1500(рисунок 2.8).
Программируемый логический контроллер — важный элемент системы автоматизации на промышленном предприятии. ПЛК необходимы для автоматического управления объектом в условиях реального времени. К каналам ввода-вывода PLC подключают внешние модули, позволяющие собирать и анализировать данные, контролировать работу объекта.
Рисунок 2.8– КонтроллерSIMATIC S7-1500
PLC входит в класс промышленных контроллеров. В эту группу включены все технические средства, предназначенные для автоматизации технологических процессов на производстве. Промышленный контроллер также используют для автоматизации зданий, контроля за работой инженерных сетей и др.
Программируемые логические контроллеры для промышленных производств должны отвечать строгим требованиям [8]:
устойчивость к неблагоприятному воздействию внешней среды,
возможность длительной автономной работы,
простота обслуживания.
Для управления паровым котлом предусматривается программируемый логический контроллер SiemensSimaticS7-1500.
Программируемые логические контроллеры Simatic S7-1500 - это новейшее семейство контроллеров Сименс обладающих великолепными характеристиками, отличным набором функций и впечатляющим быстродействием. В контроллерах S7-1500 значительно снижено время реакции на внешние события. Благодаря такому высокому уровню производительности контроллеры S7-1500 могут быть использованы для решения задач среднего и высокого уровня сложности.
Технические характеристики:
Степень защиты: IP20 по стандарту IEC 60 529;
Диапазон рабочих температур: горизонтальная установка 0...500 °C (при типовом значении температуры 500 °C дисплей отключается); вертикальная установка 0... 450 °C (при типовом значении температуры 450 °C дисплей отключается) ;
Относительная влажность: 5%...95%, без появления конденсата
Взрывозащита: ExibIIC;
Испытательное напряжение изоляции: для цепей до 50 В =707 В (типовой тест); для цепей до 150 В =2200 В; для цепей 250 В =2500 В.
Состав контроллера указан в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Конфигурация контроллера
Наименование модуля |
Шифр модуля |
Количество |
Примечание |
|
6ES7 507-0RA00-0AB0 |
1 |
AC/DC 120/230V 60W |
|
6ES7 516-3AN00-0AB0 |
1 |
2xPN IRT, 1 MB for program and 5 MB for data |
|
6ES7 522-1BH10-0AA0 |
1 |
DQ 16x24VDC/ 0.5A BA |
|
6ES7 531-7KF00-0AB0 |
3 |
AI 8x U/I/RTD/TC ST, 16 бит, 0.3 % |
|
6ES7 532-5HD00-0AB0 |
3 |
AQ 4x U/I ST, 16 бит, 0.3 % |
|
6ES75901BC000AA0 |
1 |
Ширина 2000 мм |
|
6ES75921AM000XB0 |
7 |
40-полюсный винтовой |
|
6ES79548LC020AA0 |
1 |
4 Мбайт |
Для программирования контроллера используется единая среда разработки, отладки приложений и операционная среда для контроллеров TIAPortalStep 7v.15.
Диспетчеризация предусматривается использованием программного обеспечения WinCC15.
TIA Portal (TotallyIntegratedAutomationPortal) – интегрированная среда разработки программного обеспечения систем автоматизации технологических процессов от уровня приводов и контроллеров до уровня человеко-машинного интерфейса. Является воплощением концепции комплексной автоматизации (англ. TotallyIntegratedAutomation) и эволюционным развитием семейства систем автоматизации Simatic компании Siemens AG.