- •Автоматизация процесса получения алюмината натрия.
- •В расчетной части рассчитывается надежность, вероятность отказов системы автоматики и контроля технологической операции . Содержание
- •1.Введение.
- •2.Описание тп получения алюмината натрия .
- •3.Выбор элементной базы для автоматизации тп.
- •3.1 Выбор схемы автоматизации контроля и управления уровня в мернике щелочи NaOh
- •Принцип работы схемы автоматизации для подачи NaOh
- •3.1.А выбор оборудования для автоматизации, контроля и управления технологической операции откачки едкого натрия NaOh
- •Iтр iрц
- •3.2Выбор схемы автоматизации откачки алюмината натрия NaAlO2 из реактора. Принцип работы схемы автоматизации для откачки NaAlO2
- •3.2.АВыбор оборудования для автоматизации, контроля и управления технологической операции откачки NaAlO2
- •Выбор контроля давления
- •4.Понятие надежности. Анализ и расчет основных показателей надежности
- •Заключение
- •Список литературы
3.2Выбор схемы автоматизации откачки алюмината натрия NaAlO2 из реактора. Принцип работы схемы автоматизации для откачки NaAlO2
После того как все компоненты раствора поместили в реактор 15 обьемом V= 20 м 3, он перемешивается мешалкой в течении 10-15 мин., мешалку останавливают и раствор отстаивают в течении 20 часов. Осветленный раствор NaAlO2 при температуре 60-90 оС перекачивается насосом в емкость 912. Перекачка раствора алюмината натрия NaAlO2 контролируется датчиком давления. После перекачки линия продувается сжатым воздухом с целью удаления оставшегося раствора.
|
Рис.9 – Схема структурная автоматизации для откачки NaAlO2 Д – датчик, ОУ– обьект управления, Р*– реле, МП – магнитный пускатель, ЭД – электродвигатель, Н – насос, Хз – заданное значение, Хтз – текущее значение, ИМ – исполнительный механизм, КС – кнопочная станция, Р – регулятор,РО – регулирующий орган. |
3.2.АВыбор оборудования для автоматизации, контроля и управления технологической операции откачки NaAlO2
Производим выбор насосов для откачки алюминта натрия NaAlO2 из реактора в емкость.
Схема откачки алюминта натрия NaAlO2 на рис.9
Исходные данные:
Dу = 100 мм – условный диаметр рабочего штуцера
V=20м3 – объем сборника
hMIN = 1м – минимальный уровень суспензии сборнике
hMAX = 0,25 м от в6ерха сборника – максимальный уровень
NaAlO2 = 720 г/дм3 – содержание NaAlO2 в суспензии
хов = 1000 кг/м3 – плотность хим. Очищенной воды
Ратм = 98,07 кПа – атмосферное давление
Р1 = 0,5 МПа – давление в системе откачки
Q = 19,8 м 3 /ч – подача насоса
При выборе насоса учитывается три основных технических параметра: QH – подача насоса, м3/час; НН – напор, создаваемый насосом, м; NН – мощность насоса, кВт.
1.Определяем напор насоса
Напор насоса определяется по формуле:
+Z + hсопр, м (3.1)
Р1 = 0,5 МПа – давление на выходе трубопровода;
Р0 = Ратм = 98,07 кПа – давление, передаваемое насосом;
- плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3
= хов + NaOH (3.2)
NaAlO2 = 720 г/дм3 – содержание NaAlO2 в суспензии
хов = 1000 кг/м3 – плотность хим. Очищенной воды
= 1000+720 = 1720 кг/м3;
Z = 0 м – высота постановки насоса. Насос находится на одном уровне со сборником.
hсопр – потери напора на преодоление гидросопротивления во всасывающем трубопроводе
hсопр = hдл + hм, м (3.3)
где hдл – потери напора по длине, м
hдл = , м – формула Дарш-Вейебаха [6]. (3.4)
где f – коэффициент трения f = = 64/Re - коэффициент Дарши (3.5)
Re – коэффициент Рейнольдса, Re = (Vd/) (3.6)
- динамическая вязкость = 1800 мкПа*с
V = == 4,43 м/с
Re =
f = 64/4233 = 0,015
l – длина трубопровода от сборника к насосу l = 2м
d = Dу = 0,1 м – диаметр трубопровода
hдл = 0,015*2/0,1*4,432/(2*9,81) = 0,3 м
hм – потери напора местные
hм = V2/2g, (3.7)
- коэффициент местных сопротивлений = 0,131013
hм = , м
hсопр = 0,3+0,127 = 0,427 м
Из выше перечисленных вычислений находим напор насоса
Н = (0,5*106 – 98,07*103)/(1720*9,81) + 0,427 = 24,3 м
Учитывая технологические, технические и экономические показатели, действительный напор выше на 1525% от расчетного, получим:
Нg = Hp + (0,150,25)Hp (3.8)
Нg = 24,3+0,25*24,3 = 30,375 м
Выбираем насос с напором Н = 31 м
Определяем мощность насоса
Полезная мощность насоса определяется по формуле
Nпол = QHg, Вт (3.9)
где Q – подача насоса, Q = 19,8 м3/час
H – напор насоса, Н = 31 м
NaAlO2 - плотность суспензии, = 1720 кг/м 3
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м2/с
Nпол = Вт 2,9 кВт
Действительная мощность насоса определяется по формуле
Nд = (3.10)
где - КПД насоса, = 0,85
NдР = 2,9/0,85 3,4 кВт
Учитывая пусковые характеристики и работу в аварийном режиме действительная мощность выше на 515% расчетной
NНД = NдР + (0,050,15)NдР (3.11)
NНД = 3,4+0,15*3,4= 4 кВт
Применяем насос с мощностью NН = 4кВт
Вывод: Так как по условию дан насос с подачей Q = 19,8 м 3 /ч , то выбираем ближайший к этому насос. Из справочных материалов выбираем электронасосный агрегат центробежной химической марки Х 25-32-160Д с подачей – 25 м3/час; напором – 32 м; мощностью – 4кВт; частота вращения рабочего колеса около 3000 об/мин; примерными габаритами (ДхШхВ), мм – 960х420х340; массой (Н+Д), кг – 70+25. Насос этой марки относится к химическим насосам производства Свердловского и Катайского насосных заводов.
Условное обозначение насоса соответствует ГОСТ 10168.1-85 .
Насосы этого типа "Х" - центробежные, горизонтальные, консольные, одноступенчатые предназначены для перекачивания химически активных и нейтральных жидкостей плотностью не более 1850 кг/м3, содержащих твердые включения в количестве не более 0,1% по объему с размером частиц не более 0,2 мм, кинематическая вязкость до 30х10-6м2/с
Производим электрический расчет силового оборудования для насоса (выбор электродвигателя)
Исходя из того что мощности и частота вращения рабочих колес обоих насосов совпадают то относительно справочных данных применяем для второго насоса такой же трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель марки А42-2М4У2 (чугунной оболочкой) или АЛ42-2М4У2 (алюминиевой оболочкой) – защищенные , Щ2 – с двумя щитовыми подшибниками со свободным концом вала: N = 4,5 кВт, скольжение s= 4.35%,
n = 3000 об/мин, ток статора I= 9.1 A при U = 380 В, КПД = 85,5%, cos = 0,88.
Для двигателя второго насоса выбираем ту же элементную базу.