курсовой проект / расчет клапана / электропневматических клапанов 25 и 26

электропневматических клапанов 25 и 26. Управление этими кла­панами производится с помощью иневмоэлектрических сигналь­ных устройств 16 и 17, установленных на линиях пневмопередачи показаний измерения расхода хлора и водорода. Включение пневмоэлектрических клапанов производится следующим об­разом.

Когда подача какого-либо газа прекратится, давление воздуха в сигнальных устройствах упадет, контакты их замкнутся, элек­тромагниты клапанов 25, 26 получат питание и закроют клапаны подачи воздуха к исполнительным механизмам. Одновременно с закрытием клапанов включится звуковая и световая сигнали­зация.

Для аварийной остановки печи применяются также устройства с использованием фотоэлектрического реле, которое устанавли­вается перед смотровым окном печи синтеза.

При погасании пламени в печи фотоэлектрическое реле воз­действует на электромагнитные клапаны сжатого воздуха, уста­новленные на линиях пневматических исполнительных механиз­мов (отсекателей). При срабатывании отсекателей прекращается подача хлора и водорода в печь, а также подача воды в абсорб­ционную систему.

Вместо фотоэлектрического реле применяются также пиромет­рические реле, измеряющие температуру вблизи пламени, пли электрокондуктометрические, в которых используются свойства пламени проводить электрический ток вследствие термической ионизации газов. При погасании пламени электрическая цепь размыкается.

Схема автоматического отключения печи синтеза может быть усовершенствована автоматическим подключением продувки азо­том после прекращения подачи хлора и водорода.

Основным условием нормальной работы печи является, как указывалось, поддержание соотношения расходов хлора и водо­рода перед печью. Стабилизация соотношения осуществляется при помощи следящей системы автоматического регулирования, основным элементом которой является простое вычислитель­ное устройство — блок соотношения 21 типа РБС-ПМ системы АУС.

В блок соотношения поступают два сигнала в виде давления сжатого воздуха от расходомеров 9, 10 и задатчика соотношения, встроенного в самопишущий прибор 22. Блок соотношения выра­батывает сигнал и передает его на пневматический мембранный исполнительный механизм, воздействующий при помощи клапана на подачу водорода так, чтобы соотношение расходов водорода и хлора равнялось заданному. Стабилизация соотношения расхо­дов облегчается тем, что расход хлора, по которому ведется регу­лирование расхода водорода, изменяется в узких пределах, опре­деляемых точностью регулирования.

562

В качестве регулятора расхода хлора используется комплект приборов. 20, состоящий из блока регулирования типа 4РБ-32А и регистрирующего прибора типа ЗРЛ-29В. В качестве регулиру­ющего органа применен фаолптовый клапан.

Соотношение расходов может быть изменено вручную. Аппа­ратчик, получив от лаборанта результаты анализа па избыток водорода в готовом продукте, изменяет положение дросселей на блоке задания в приборе 22. Таким образом, для улучшения си­стемы автоматизации нужно введение коррекции на за датчик соотношения от автоматического анализатора готового про­дукта.

Стабилизация давления на выходе из печи осуществляется комплектом приборов 23, состоящим из регулирующего блока типа 4РБ-32А и вторичного регистрирующего прибора тина ЗРЛ-29В системы АУС. Датчиком давления служит манометр 11 с пневмопередачей типа ДПП-280. Регулирующий клапан уста­новлен на байпасной линии компрессора 5.

В случае аварийного отключения установки от потребителя водород автоматически сбрасывается в емкость 6, наполненную известковым молоком. Для осуществления сброса установлен комплект приборов 24, включающий в себя пневматический регу­лирующий блок типа 4РБ-32А и вторичный прибор типа ЗРЛ-29В системы АУС. В случае повышения давления на линии потреби­теля открывается клапан в емкость с известковым молоком.

Кроме описанных систем автоматического регулирования, имеются системы автоматического контроля расхода хлористого водорода после компрессора, температуры хлористого водорода после лечи и после второго холодильника, а также температуры хладоагента после первого холодильника.

КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Производство аммиачной селитры является одним из крупно­тоннажных химических производств, поэтому автоматизация его имеет большое значение.

В результате эксплуатации комплекса автоматизированного производства аммиачной селитры на Лисичанском химическом комбинате был достигнут значительный экономический эффект и улучшены условия труда.

Внедрению описываемой системы комплексной автоматизации предшествовали большие работы по изучению химизма, динамики и экономики технологического процесса на всех стадиях с целью создания лучших предпосылок для автоматизации.

36*

На основании результатов изучения процесса были произве­дены изменения в конструкции технологического оборудования, выявлены новые регулируемые параметры процесса, обладающие

563

лучшей регулирующей способностью, и установлены новые взаи­мосвязи между параметрами.

Схема автоматизации производства аммиачной селитры при­ведена на рис. 26-5.

Исходными продуктами являются 40—50%-ная азотная кис­лота, которая поступает в сборник 1 и далее насосами подается в нейтрализатор 2, и аммиак, подаваемый одновременно в нейтра­лизатор 2 и донейтрализатор 3.

В результате реакции нейтрализации, идущей с выделением тепла, получается слабокислый раствор (щелок) аммиачной се­литры, которая самотеком поступает на донейтрализацию. В ней­трализаторе за счет теплоты реакции образуется также соковый пар, используемый затем в выпарном аппарате 4. Окончательную нейтрализацию осуществляют газообразным аммиаком в доней-трализаторе.

Из донейтрализатора щелок подают насосом в выпарной ап­парат 4, который работает под вакуумом.

Пар, выделившийся при выпарке, конденсируется в барометри­ческом конденсаторе 7, а нескопденсировавшпеся инертные про­дукты откачиваются вакуум-насосами.

Упаренный щелок сливают в сборник 5. Туда же добавляют раствор апатитовой вытяжки, предотвращающий слежнваемость селитры. Из сборников щелок подают в выпарной аппарат 6\ где происходит окончательная упарка раствора. После этого селитру

в виде плава направляют в гранулятор 8.

Основные стадии про­цесса — нейтрализация и выпарка. Стадия нейтра­лизации является основ­ным звеном, определя­ющим экономичность про­изводства. Объясняется это тем, что отклонение от заданного оптималь­ного значения соотноше­ния расходов аммиака и азотной кислоты приводит к потере сырья с соковым паром. Поэтому были про­ведены исследования по определению величины удельных- потерь сырья.

Результаты этих иссле­дований представлены гра­фически на рис. 26-6. Ле­вые ветви кривых соот­ветствуют потерям амми­ака, а правые — потерям азотной кислоты.

Было установлено, что потери можно поддерживать в пределах от 0,2 до 0,6 руб. на 1 т продукта, для чего необходимо обеспечить точность в пределах от 0,1 до 0,15% от соотношения расходов аммиака и азотной кислоты или от 1 до 1,5 о/л избыточной кислот­ности. Такая точность была недостижимой при ручном управлении.

В качестве условия, способствующего созданию благоприят­ных предпосылок для автоматизации, была произведена замена нейтрализатора. Вместо старого типа нейтрализатора был приме­нен новый — скрубборный нейтрализатор, в который, в отличие от стандартного, были внесены изменения в конструкцию. В скруб-берном нейтрализаторе процесс проходит в слое насадки из фарфо­ровых колец. Исследования показали, что из-за неравномерности протекания процесса по сечению скруббера имела место неустой­чивая работа корректирующего регулятора нейтрализации.

Поэтому в средней части скрубберного нейтрализатора был вмонти­рован специальный отборный конус 1 (рис. 26-7), который обес­печивает хорошее усреднение состава раствора при максимальном запаздывании и устойчивый процесс регулирования.

Вторым основным звеном технологического процесса яв­ляется стадия выпарки. Здесь также производился подробный анализ технологии с целью вы­бора регулируемых парамет­ров и регулирующих воздей­ствий.

Выпарной аппарат первой ступени обогревают соковым паром, содержащим 0,1—0,3% инертных продуктов, которые, накапливаясь в рубашке аппа­рата, снижают его производи­тельность. Это вызывает необ­ходимость в непрерывной про­дувке паровой рубашки.

Автоматические устройства должны согласовать нагрузку выпарного отделения с на­грузками предыдущих звеньев технологической цепочки и ста­билизировать концентрацию щелока на выходе из выпар­ного аппарата.

До внедрения системы ком­плексной автоматизации в про­изводство аммиачной селитры задание. производительности (нагрузки) регулировалось по­дачей щелока, а стабилизация осуществлялась изменением ве­личины продувки. В качестве показателя концентрации ис­пользовалась температура ще­лока на выходе. При исследова-

нин динамики процесса от такой схемы пришлось отказаться из-за длительности переходных процессов. Так, если продувку изменить на 100%, то динамическая погрешность составит при­близительно 35%.

Была выбрана другая, «перевернутая» схема (см. рис. 26-5), при которой нагрузка регулируется изменением продувки, а кон­центрация стабилизируется изменением подачи щелоков. При этом

время переходного процесса уменьшается в 3—5 раз, вследствие

чего уменьшается н динамическая ошибка.

Таким образом, регулирование нагрузки производится кос­венным путем, т. е. изменением продувки. Изменение продувки вызывает сначала изменение концентрации щелока, что в резуль­тате работы регулятора концентрации ведет к соответствующему изменению нагрузки.

Стабилизация нагрузки предыдущих звеньев технологической цепочки и наличие дополнительных емкостей обеспечивают дли-

тельную работу выпарного аппарата при постоянной нагрузке. Поэтому необхо­димость в непрерывном автоматическом регулировании отпадает, а вместо него иполие допустимо ручное дистанционное управление (подрегулировка нагрузки через каждые 2—4 ч).

Так называемая «перевернутая» схема управления принята также и для второй стадии выпарки.

Следующим этапом изучения техноло­гического процесса был выбор регулиру­емого параметра. Как и при прежней схеме управления, таким параметром была кислотность, однако нужно было изменить место установки датчика и конструкцию последнего. Такой вывод был сделан на основании математического описания процесса нейтрализации и. мо­делирования процесса регулирования на электронной машине.

Процесс в нейтрализаторе достаточно точно описывается диф­ференциальным уравнением второго порядка с чистым запаздыва­нием. Моделирование системы автоматического регулирования по­казало, что динамическая ошибка, выражаемая в виде потерь с соко­вым паром, зависит от величины времени запаздывания в нейтра­лизаторе. Эта зависимость представлена графически на рис. 26-8.

Для уменьшения потерь (динамической ошибки) до пределов от 0,2 до 0,6 руб. на 1 т продукта необходимо было снизить время запаздывания до 4—6 сеж. С этой целью был разработан новый датчик кислотности, который помещали не в трубопровод, как прежний, а непосредственно в нейтрализатор.

Создав необходимые предпосылки, заключающиеся в измене­нии технологии и конструкции аппаратуры, выявлении,регули­руемых параметров и регулирующих воздействий, нетрудно было подобрать соответствующие средства для обеспечения комплекс­ной автоматизации производства, принципиальная схема которой приведена на рис. 26-5.