elibrary_46575027_96400277

Низкий уровень автоматизации и неэффективная работа автоматики ведут к неоправданному износу технологического оборудования и нерациональному расходованию всех видов производственных ресурсов, оказывают негативное психофизиологическое воздействие на обслуживающий персонал ввиду того,

что основная нагрузка по принятию решений о переключениях регулирующих органов, исполнительных механизмов, контроля за средствами КИПиА падает на операторов, что может привести к ошибкам операторов, и в последующем к нарушениям технологического процесса и выводу оборудования из строя.

В результате работы была проведена модернизация рассматриваемого процесса: обновились приборы, которые более точно измеряют заданные параметры технологического процесса, в результате повышается качество выпускаемой продукции и безопасность производственного процесса.

На схеме внешних подключений ТСА изображено подключение датчиков и клапанов к щитку управления. В верхней части чертежа изображены датчики:

температуры HTF50, расхода Метран 350, уровня EasyTREK серии SPA-390-4,

скорости LR5N-B, давления CombiPress PFMH Baumer и их подключение, видно,

что большинство датчиков двухпроводные и только 3 трехпроводные. К

двухпроводным относятся датчики температуры и датчик уровня, к

трехпроводным относятся датчик расхода, давления и скорости.

На рисунке 1 показано двухпроводное подключение клапанов. На данном чертеже отображено место установки датчика расхода на трубопроводе,

направление движение среды слева направо, в качестве самой среды молоко.

Прямоугольником обозначено место сужающего устройства, где перед ним и после него встроены отводы. Измеряемая среда – молоко, которое попадает из отвода перед сужающим устройством в камеру высокого давления дифференциального датчика давления, а через отвод после сужающего устройства молоко в камеру низкого давления дифференциального датчика давления. На этой схеме у нас отображены прямолинейны участки трубопровода до сужающего устройства - 220 мм и минимальный прямолинейный участок трубопровода после сужающего устройства - 487,5 мм.

121

Рисунок 1 – Двухпроводное подключение клапанов

Для измерения расхода необходимо провести выбор сужающего устройства,

в процессе чего были рассмотрены такие виды, как диафрагма, сопло и трубки Вентури. Из всех видов сужающих устройств наибольшее распространении получили диафрагмы, достоинства которых заключаются в простоте изготовления и монтажа, а также в возможности их использования для измерения расхода вещества в широком диапазоне скоростей потока в трубопроводах диаметром от 0,05 до 1 м. Единственным недостатком диафрагмы является потеря давления, которая сильно не влияет на процесс, для того чтобы уменьшить потерю нужно рассчитать угол скоса наименьший потери.

Для проведения расчета воспользуемся следующими данными:

1.Измеряемая среда – молоко;

2.Плотность при нормальных условиях – ρ = 1027 кг/м3;

3.Динамическая вязкость – μ = 183,5 * 10-6 (кгс/м2);

4.Наибольший измеряемый объёмный расход – Qmax = 6,0 (м3/ч);

5.Минимальный измеряемый объёмный расход – Qmin = 4,0 (м3/ч);

6.Избыточное давление молока перед СУ – Ри = 1 (кгс/м2);

7.Барометрическое давление окружающего воздуха Рб = 1 (кгс/м2);

8.Допустимая потеря давления на СУ при большом расходе Рпд = 0,12 (кгс/м2);

9.Внутренний диаметр трубопровода перед СУ при 20 °С – 75 мм;

122

10. Тип СУ – диафрагма с фланцевым способом отбора DP из стали

ст.1Х18И18Т

Далее определяем недостающие данные:

1.Абсолютное давление молока перед сужающим устройством:

Р= Ри + Рб = 1 + 1 = 2 (кгс/м2)

2.Доп. величина:

123

d20= DK √m= 0,99850 *√0,28=26,5мм

9.Длина цилиндрической части отверстия: e=0,021*d20=0,55

10.Глубина скоса: J =d/10,8= 26,5/10,8=2,4

11.Угол входа F выбирают в зависимости от относительной площади диафрагмы m (см. таблица 5 в методичке). Угол входа F=43,60

12.Общая толщина Е диафрагмы находится в пределах е + J ≤ E ≤ 0,1 D,т.е

2,95≤ E ≤ 5,тогда E=3,5

Если Е >е+J , то на задней стороне диска диафрагмы необходимо сделать цилиндрическую выточку диаметром k=2d.

13. Цилиндрическая выточка: k=2d20=2*26,5=5,3

По результатам расчета был построен чертеж сужающего устройства

(рисунок 2) со следующими параметрами: общая толщина E = 3,5; глубина скоса

J=3,4; диаметр трубопровода=37,5; угол входа F=43,60, длина цилиндрической части отверстия: e=0,78, внутренний диаметр трубопровода перед СУ при 20 °С

– 75 мм.

Рисунок 2 – Построение сужающего устройства по полученным расчетам

Разработанный комплекс технических средств автоматизации позволит сократить время производства сливок, обеспечить точное поддержание

124

параметров технологических процессов, а также контролировать и управлять

процессом производства в автоматизированном режиме.

Список литературы

1.Адигамов М.Б., Яшин Д.Д. модернизация автоматизированной системы управления паровым котлом. Наука. Образование. Инновации. Сборник материалов II Международной научно-практической конференции. 2020. С. 6-10.

2.Одинокова Е.В. Модернизация автоматизированной системы управления технологическим процессом уваривания карамельной массы. Наука.

Образование. Инновации. Сборник материалов II Международной научно-

практической конференции. 2020. С. 84-87.

3. Олейник М.Д., Семенов И.Д., Яшин Д.Д. Модернизация автоматизированной системы управления танками в пивоваренном цехе.

Интеграция образования, науки и производства. Сборник материалов международной научно-практической конференции. Мелеуз, 2020. С. 110-114.

4.Рахматуллина Э.И., Рудакова Э.В., Яшин Д.Д. Модернизация автоматизированной системы управления технологического процесса производства бисквитных рулетов. Интеграция образования, науки и производства. Сборник материалов международной научно-практической конференции. Мелеуз, 2020. С. 134-138.

5.Утягулова А.А., Винтер В.О., Яшин Д.Д. Совершенствование автоматизированной системы управления запасами на предприятиях общественного питания. Наука. Образование. Инновации Сборник материалов Международной научно-практической конференции. Мелеуз, 2019. С. 223-228.

6.Яшин Д.Д. Модернизация автоматизированной системы управления градирней. Наука. Образование. Инновации. Сборник материалов II

Международной научно-практической конференции. 2020. С. 131-135.

125

УДК 66.021

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОНЕЙТРАЛИЗАЦИИ РАСТВОРА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Утягулова Алсу Айратовна, студент, autyagulova@mfmgutu.ru

Яшин Денис Дмитриевич, к.п.н., доцент,

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)», г. Мелеуз, Россия dyashin@mfmgutu.ru

АННОТАЦИЯ

На сегодняшний день химическая промышленность является стремительно развивающейся отраслью. Производство минеральных удобрений является одним из основных направлений в химической промышленности. Производство новых видов удобрений основано на применение достижений технического прогресса. При разработке и модернизации технических средств учитываются все требования и стандарты.

Ключевые слова: аммиачная селитра, аппарат ИТН, донейтрализация, автоматизация.

DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED COMPLEX

OF TECHNICAL MEANS FOR CONTROLLING THE PROCESS OF DONEUTRALIZATION OF AMMONIUM NITRATE SOLUTION

Utyagulova Alsu Ayratovna, student, autyagulova @mfmgutu.ru Yashin Denis Dmitrievich, Ph.D., Associate Professor,

Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «K.G.

Razumovsky Moscow State University of technologies and management (the First Cossack University)», Meleuz, Russia dyashin@mfmgutu.ru

ABSTRACT

Today, the chemical industry is a rapidly developing industry. The production of mineral fertilizers is one of the main directions in the chemical industry. The production of new types of fertilizers is based on the application of technological

126

advances. All requirements and standards are taken into account when developing and upgrading technical equipment.

Key words: ammonium nitrate, ITN device, doneutralizatsiya, automation.

На внутреннем рынке промышленное потребление азотных удобрений является основным, но широкое применение аммиачной селитры не останавливается на сельском хозяйстве, как азотное удобрение.

Гранулированную аммиачную селитру применяют больших масштабах перед посевом и для всех видов подкормок, и в меньших масштабах её используют для производства взрывчатых веществ.

Основной целью при разработке автоматизированного комплекса технических средств управления технологическим процессом является обеспечить безопасность процесса, увеличить мощность производства и качество производимого продукта, а также скорость его выпуска.

Проведя анализ данного технологического процесса были выявлены следующие недостатки:

в системе используются устаревшие контрольно-измерительные приборы, которые не позволяют обеспечить надежность и точность системы управления;

отсутствие нужного количества приборов в системе, которое может привести к нежелательным последствиям в виде перегрева продукта, а далее к взрыву.

Предложенная модернизация заключается в том, что вместо устаревших контрольно-измерительных приборов будут установлены современные датчики температуры, уровня кислотности, расхода и уровня, а также клапаны в трубопроводах. Замена устаревшего оборудования позволит обеспечить более качественный контроль и регулирование в автоматизированном режиме.

Для измерения расхода аммиака на трубе при подаче в аппарат ИТН, был выбран дифференциальный датчик давления. Для его установки необходимо выбрать и рассчитать сужающее устройство.

127

Рисунок 1 – Место установки сужающего устройства

В качестве сужающего устройства могут быть использованы диафрагма,

сопло, сопло Вентури и труба Вентури. Диафрагма, которую мы и используем в нашем датчике, с помощью фланцев устанавливается в трубопроводе, где движется поток измеряемой среды. Она широко распространена из-за удобства монтажа и демонтажа, и простоты конструкции.

Для расчета воспользуемся следующими данными:

1.измеряемая среда газ – аммиак;

2.плотность при нормальных условиях – ρ = 0,73 (кг/м3);

3.динамическая вязкость - µ = 0,88*10-5 (кгс/м2);

4.наибольший измеряемый объёмный расход – Qmax = 800 (м3/ч);

5.минимальный измеряемый объёмный расход – Qmin = 300 (м3/ч);

6.избыточное давление газа перед СУ – Ри = 2 (кгс/см2);

7.барометрическое давление окружающего воздуха – Рб = 1 (кгс/см2) =

735.56(мм рт ст);

8.допустимая потеря давления на СУ при наибольшем расходе – Рпд = 0,14

(кгс/см2);

9.внутренний диаметр трубопровода перед СУ при 20ºС – 50 (мм);

10.температура газа перед СУ t = 30ºC;

128

11.трубопровод находится в эксплуатации без отложения на внутренней стороне;

12.изготовлен из цельнотянутых стальных труб;

13.тип СУ - диафрагма с фланцевым способом отбора DР из стали ст. 1Х18И18Т.

По полученным данным определим недостающие для расчёта данные: 1. температура газа, К, перед сужающим устройством:

T = 273,15 + t = 273,15 + 30 = 303,15 K

2. барометрическое давление:

pб = 735.56 *13,595*104 = 1 кгс / см2

3. абсолютное давление газа перед сужающим устройством p = pи + pб = 2 + 1= 3 кгс / см2

4. абсолютная шероховатость стенок трубопровода: r = 0,12

5. комплексный коэффициент приведения избыточного давления:

6. комплексный коэффициент приведения температуры:

7. псевдоприведенное избыточное давление:

pи.п. = pи.Kр. = 2*1 = 2 кгс/см2

8. псевдоприведенная температура:

tп = KT(t + 273 ,15) − 273 ,15 = 1,294 (30 + 273 ,15) − 273 ,15 = 119,1261 C

9.коэффициент сжимаемости газа:

К= 0,9978

10.показатель адиабаты газа:

= 1,29+0,704*10-6(2575+(346,23-Т)2)р = 1,29+0,704*10-6(2575+(346,23-

303,15)2)*3 = 1,2994

11.поправочный множитель на тепловое расширение материала

диафрагмы:

129

Kt = √0,9998 = 0,9999

Выполним расчёт параметров сужающего устройства для этого сначала

рассчитаем дополнительную величину:

По номограмме определим следующие значения m = 0,4

∆pн = 2500 кгс /м2

Число Рейнольдса при максимальном расходе газа:

Число Рейнольдса при минимальном расходе газа:

Минимально допустимое число Re для 0,2 <m< 0,59 Remin= 10000 условие

Re>Remin выполняется;

Приближенное значение коэффициента расширения газа:

Вспомогательная величина:

(mα)1 = C/(ε√∆pн) = 13,017/(0,9701*√2500) = 0,26836

Относительная площадь сужающего устройства:

130