3. Подбор измерительных приборов

Таблица 2

Подбор измерительных приборов для технологических параметров

№	Параметр,место отбора	Заданное значение и допуск	Прибор, производитель	Диапазон измерения,класс точности, выходной сигнал	Дополнительная информация	Выбор
1,3	Расход газообразного аммиака в аппарат ИТН поз. Р-31,2	От 3600 до 7800 кг/ч ±5% от задания	APR-2000PD, APLISENS	0..25 кПА ±0,1% 4-20 мА	IP65, питание 7,5..55 В, исполнение Ex, корпус нержавеющая сталь	+
			IDP10, Foxboro	0..21 мПа ±0,06% 4-20 мА	IP66, питание 11,5 и 42 В, исполнение Ex	+
2,4	Массовый расход газообразного аммиака в аппарат ИТН поз. Р-31,2 по линии тонкой дозировки	Не более 1000 кг/ч	Prowirl 72F, Enress Hauser GmbH Co. KG	0,16..2,360 м3/ч, ±0,75% 4-20 мА	IP67, питание 10,5..42 В, исполнение F	-
			Digital YEWFLO, YOKOGAWA Electric	0..1931 кг/ч ±1%, 4-20 мА	IP67, питание 30 В, исполнение R1	+

3. Предложение по улучшению качества регулирования процесса

Рассматривается технологический процесс нейтрализации азотной кислоты в цехе гранулированной аммиачной селитры филиала «Азот» АО «ОХК «УРАЛХИМ». Выявлены недостатки существующей системы автоматизации и предложены способы модернизации системы.

Метод производства основан на нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком; упаривании полученного раствора аммиачной селитры в выпарном аппарате с падающей пленкой до состояния высококонцентрированного плава ; гранулировании плава с последующим охлаждением гранул в трехсекционном выносном аппарате кипящего слоя.

Основным аппаратом в производстве гранулированной аммиачной селитры является аппарат ИТН (использующий тепло нейтрализации), в котором происходит процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком.

Основной задачей является замена средств измерений на более современные, а также перевод системы на микроконтроллер с целью повышения точности измерений, уменьшения потерь сырья, снижения себестоимости продукции.

В качестве более современных средств измерений предложены:

датчик давления EJX 530A для измерения давления аммиака, азотной кислоты, сокового пара. Погрешность измерений составляет 0,04 %. Полости под разделительной мембраной ограничены дополнительными защитными мембранами, при возникновении перегрузки давления или разности давления на сенсор не превысится предел его упругости ;

датчик перепада давления EJX 110A для измерения перепада давления аммиака, сокового пара, магнезиальной добавки. Предназначен датчик для измерения расхода методом переменного перепада давления, а также для измерения уровня и плотности гидростатическим методом. Благодаря функции измерения рабочего давления одновременно может работать также как сигнализатор давления. Погрешность составляет 0,025 % ;

электромагнитный расходомер Promag 50P для измерения расхода азотной кислоты. Сенсорное управление позволяет производить настройку без открывания крышки прибора. На точность электромагнитного принципа измерения практически не влияют такие свойства среды как давление, температура и вязкость. Погрешность составляет 0,5 % ;

цифровые электроды измерения рН Orbisint CPS11D для измерения рН раствора аммиачной селитры. Высокая прочность электрода, не требующего больших затрат на обслуживание благодаря большой грязеотталкивающей кольцевой диафрагме из PTFE. Стойкость к внешним воздействиям, высокому давлению процесса. Степень защиты IP68 [4];

анализатор жидкости Liquiline М СМ42. Стойкий к внешним воздействиям пластиковый корпус. Простой ввод в эксплуатацию при помощи меню быстрой настройки. Погрешность 0,01 % ;

термопреобразователи ТХКУ 0104Ех для измерения температуры аммиака, азотной кислоты, сокового пара, раствора аммиачной селитры выполнены во взрывозащищенном исполнении, имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты, обеспечиваемый видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ia».

Измерительный преобразователь ИП0104 встроен в клеммную головку первичного преобразователя. Погрешность 0,5 % .

При автоматизации процесса данные со средств измерений выводятся на программируемый контроллер Simatic S7-1500, реализующий контурное и логическое управление и имеющий модульную конструкцию, позволяющую удовлетворять требованиям управления и сбора данных для широкого диапазона технологического оборудования. Программируемый контроллер S7-1500 имеет модульную конструкцию и позволяет использовать в своем составе: модуль центрального процессора (CPU), предназначенный для выполнения программы пользователя, управления всеми узлами контроллера и компонентами системы распределенного ввода-вывода; сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами; коммуникационные модули (CM/CP), предназначенные для увеличения количества коммуникационных интерфейсов контроллера и выполнения обмена данными через промышленные сети PROFINET, Industrial Ethernet и PROFIBUS, а также через непосредственные соединения на основе последовательных интерфейсов; системные блоки питания (PS), предназначенные для питания электроники модулей контроллера через его внутреннюю шину, если мощности встроенного в CPU блока питания для этой цели недостаточно.

В результате модернизации системы управления получим повышение эффективности производства и снижение вероятности остановки из-за случайного сбоя средств измерений.

Температура.

Для измерения был выбран термопреобразователь ТХКУ 0104Ех для измерения температуры аммиака, азотной кислоты, сокового пара, раствора аммиачной селитры. Выполнены во взрывозащищенном исполнении, имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты, обеспечиваемый видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ia», маркировку взрывозащиты ExiaIICT6 X и соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0-99, ГОСТ Р 51330.10-99. Термопреобразователь состоит из первичного преобразователя температуры и измерительного преобразователя. Термопреобразователь преобразуют температуру в термоэлектродвижузую силу. Измерительный преобразователь преобразуют в сигнал, поступающий от первичного преобразователя в унифицированный токовый сигнал 4..20 мА. Он выполнен в виде единого конструктивного узла, который устанавливается в головку первичного преобразователя.

Давление.

Датчик давления Yokogawa EJX 530A для измерения давления аммиака, азотной кислоты, сокового пара. Погрешность измерений составляет 0,04 %. Полости под разделительной мембраной ограничены дополнительными защитными мембранами, при возникновении перегрузки давления или разности давления на сенсор не превысится предел его упругости. Выходной сигнал 4..20 мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу.

Датчик перепада давления Yokogawa EJX 110A для измерения перепада давления аммиака, сокового пара, магнезиальной добавки. Предназначен датчик для измерения расхода методом переменного перепада давления, а также для измерения уровня и плотности гидростатическим методом. Благодаря функции измерения рабочего давления одновременно может работать также как сигнализатор давления. Погрешность составляет 0,025 %. Выходной сигнал 4..20 мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу.

Уровень.

Для измерения уровня был выбран уровнемер радарный Rosemount 5301 для измерения уровня расствора аммиачной селитры. Обеспечивает надежный оперативный контроль, измерения уровня наполненности различными видами жидкостей производственных ёмкостей. Выходной сигнал 4..20мА, передаваемый по протоколу HART 5 или 7, или WirelessHART.

Расход.

Электромагнитный расходомер Promag 50P для измерения расхода азотной кислоты. Сенсорное управление позволяет производить настройку без открывания крышки прибора. На точность электромагнитного принципа измерения практически не влияют такие свойства среды как давление, температура и вязкость. Погрешность составляет 0,5 % . Выходной сигнал 4..20 мА.

Вихревой расходомер digital YEWFLO Yokogawa для измерения расхода аммиака. Отличается точностью и стабильностью даже в жестких условиях технологических процессов и имеет высоконадежную и прочную конструкцию, обеспечивающую повышение эффективности предприятия и снижение эксплуатационных расходов. Выходной сигнал 4..20 мА.

Водородный показатель.

Преобразователь pH-4121 для измерения водородного показателя расствора аммиачной селитры осуществляет непрерывное автоматическое измерение окислительно-восстановительного потенциала и температуры анализируемой жидкости в комплекте с погружной арматурой для комбинированного pH-электрода. Выходной сигнал аналоговый, програмируемый 0..5 мА, 0..20 мА, 4..20 мА.