Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Курсовой проект по автоматизации производственных процессов

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Уральский ХХХХХХХХХХХХХХХ

Кафедра автоматизации производственных процессов

на тему:

«Автоматизация работы установки нагрева воздухом»

Выполнила: ХХХХХХ.

Проверил: ХХХХХХХХ

Екатеринбург, 2010 год

Аннотация

Тема курсовой работы: «Проект автоматизации работы аппарата нагрева воздухом»

Исходные данные проектирования:

параметр регулирования – температура;
объект регулирования – сушилка;
номинальная температура – 210 °С;
вид энергии, используемый в приборах:

- датчик электрический типа ТХА-0806;

- вторичный прибор: электрический типа КСП-2;

- нормирующий преобразователь: электрический типа У-21;

- регулятор: Блок регулирующий релейный типа Р - 21;

- исполнительный механизм: электрический типа МЭОБ-21.

Введение

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.

Основа автоматизации технологических процессов — это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

Цели автоматизации

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

Повышение эффективности производственного процесса.
Повышение безопасности.
Повышение экологичности.
Повышение экономичности.

Задачи автоматизации

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

Улучшение качества регулирования
Повышение коэффициента готовности оборудования
Улучшение эргономики труда операторов процесса
Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управлении каталогом)
Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

внедрения современных методов автоматизации;
внедрения современных средств автоматизации.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:

Автоматизация непрерывных технологических процессов
Автоматизация дискретных технологических процессов
Автоматизация гибридных технологических процессов

Часть 1. Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса

Нагрев воздуха в установке происходит за счет сжигания природного газа в топке. Топочные газы образующиеся в процессе сжигания органического топлива. Это позволяет проводить нагрев до довольно высоких температур.

В топку (приложение 1) подается природный газ (ПГ), происходит его горение. Необходимый для сжигания газа воздух подается вентилятором В1. Топочные газы поступают в камеру смешения (КС), где разбавляются воздухом для снижения температуры до t_г.с.=210⁰С. Отработанные газы при помощи дымососа (ДС) поступают в дымовую трубу (ДТ). Воздух вентилятором В2 подается в сушилку, где происходит сушка опила при температуре 210⁰С

1.2 Контролируемые параметры при работе установки нагрева воздухом

1.2.1 Датчик расхода исходной газовой смеси. Предназначен для контроля подачи газовой смеси в аппарат. Если расход смеси будет больше или меньше, чем предусмотренный материальным балансом, то процесс будет не стабилен. Это ухудшит извлечение газа водой и нарушит работу колонного аппарата, а так же нарушит условия труда рабочих. Увеличение расхода смеси увеличит затраты на технологический процесс. Для предотвращения этих нарушений и отклонений ставят датчик расхода.

1.2.2 Датчик концентрации исходной смеси и очищенного газа. Газ должен поступать в аппарат с постоянной концентрацией, предусмотренной технологическим процессом. Если концентрация будет превышать заданную, то процесс извлечения будет проходить не стабильно, и диоксид серы не будет извлекаться до необходимой степени извлечения. Датчик концентрации очищенного газа ставят для контроля концентрации очищенного газа. Если концентрация газа не соответствует технологии, то газ отправляется на доочистку.

Часть 2. Структурная схема системы регулирования

и ее описание

Система регулирования и контроля температуры воздуха в сушильной установке включает в себя следующие приборы и аппаратуру.

1. Датчик температуры – термоэлектрический термометр ТХА-0806.

2. Вторичный прибор – автоматический потенциометр КСП-2.

3. Блок регулирующий релейный типа Р - 21

4. Исполнительный механизм типа МЭОБ-21

5. нормирующий преобразователь: электрический типа У-21

2.1 Термоэлектрические термометры с металлическими электродами, предназначенные для измерения температуры, изготавливаются в соответствии с ГОСТ 6616-61. Тип прибора ТХА-0806, материалы термоэлектродов – хромель-алюмель, пределы измерения от -50 до 1000 °С , а при кратковременном измерении 1300°С. , материалы термоэлектродов – хромель-копель, пределы измерения от -50 до 1000 °С , а при кратковременном измерении 1300°С.

Конструктивное оформление показано на рис.1,б. Принципиальная схема на рис.1,а. Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрода, сваренных между собой на рабочем конце в термопару (спай) и изолированный по всей длине при помощи одно- или двухканальных трубок и бус из пирометрического фарфора и окиси алюминия.

Чувствительный элемент помещается в защитную арматуру, в комплект которой входит водозащитная головка с колодкой зажимов. Двойные термометры имеют два электрических изолированных чувствительных элемента. Спай поверхностного термоэлектрического термометра электрически соединен с защитной арматурой. Свободные концы термометра через колодку зажимов присоединяются к вторичному прибору или преобразователю. В связи с тем, что в производственных условиях температура свободных концов

а)

б)

Рис. 1 – а) принципиальная схема; б) Термометр типа ТХА-0806

термоэлектрического термометра обычно отличается от температуры, при которой составлялись градировочные таблицы, в показания приборов необходимо вводить поправки.

При установки термоэлектрического термометра требуется, чтобы спай располагался в середине измеряемого потока или был плотно прижат к измеряемой поверхности.

2.2 Приборы типа КСП-2 являются малогабаритными вторичными приборами, которые измеряют параметры одной точки или нескольких точек. В потенциометрах, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями ТХА, ТХК, ТПП, ТВР, один из резисторов измерительной схемы служит для компенсации ЭДС свободных концов термоэлектрического преобразователя. Этот резистор выполнен из медной проволоки и помещен в непосредственной близости от свободных концов термоэлектрического преобразователя или удлинительных термоэлектродных проводов.

Разностные потенциометры выпускаются градуировки ХК со шкалой (-150) – (+150) °С. Схема подключения прибора показана на рис.2,а. Принципиальная схема представлена на рис.2,б. Задатчик для программного регулирования выводится на зажимы 2А, 2Б, 1А (движок) разъема №4. На этот же разъем выносится реостатный 100%-ный задатчик 1Б, 2Б (питание), 1А (реохорд-датчик), 2А (реохорд-задатчик).

2.3Блок регулирующий релейный Р21

Блок регулирующий релейный Р21,приведен на рисунке 3.2, предназначен для формирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости ПИ-закона регулирования. При подаче обратной связи по положению исполнительного механизма или по величине регулирующего воздействия, вводимого через измерительный блок И04, регулирующий блок Р21 реализует П-закон регулирования.

На вход регулирующего блока могут подаваться непосредственно без масштабирования и без гальванической изоляции от измерительных приборов, от других блоков и устройств два унифицированных сигнала постоянного тока 0-5 или 0-29 мА или с независимым масштабированием и гальванической изоляцией различных цепей сигнал по напряжению постоянного тока 0-2,5 В от измерительного блока И04, а также сигнал по напряжению постоянного тока 0-(±24) В от устройства динамической обратной связи. Выходной сигнал блока- импульсы напряжения постоянного тока с амплитудой ±24±2 В при работе на активную нагрузку 80 Ом (внутреннее сопротивление около 30 Ом, максимальная выходная мощность 8 Вт). Скважность выходных импульсов определяет среднюю скорость исполнительного механизма. Все выходы гальванически связаны друг с другом, выходные цепи гальванически изолированы от входных.

Пределы плавного изменения постоянной времени демпфирования 0-9 с. Пределы плавного измерения зоны нечувствительности (0,2±0,04)-(1,6±0,48) (в %) от полного диапазона измерения любого из входных сигналов.

Принципиальная схема регулирующего блока Р21 приведена на рисунке 2. Поступающие на вход блока сигналы постоянного тока преобразуются в сигналы напряжения, которые суммируются друг с другом и с сигналом напряжения от измерительного блока 0-2,5 В. Для контроля сигнала рассогласования имеются гнезда А и Б. Сумма сигналов подается на вход демпфирующего устройства, образованного переменным регистром R1 и конденсатором С1, и передается на вход усилителя УВ-41. Усилитель УВ-41 охвачен жесткой отрицательной обратной связью. Степень обратной связи определяется положениями движков подстроченного резистора R2 (установки минимальной зоны нечувствительности) и резистора R3 (установки настраиваемой зоны чувствительности). Для контроля напряжения на выходе усилителя УВ-41 имеются гнезда В и Г.

Выходной сигнал усилителя УВ-41 управляется трехпозиционным релейным магнитно-тиристорным усилителем УР-2 с зоной возврата.

Питание усилителей УВ-41 и УР-2 осуществляется до модуля источника питания ИП-15, подключенного к сети. К усилителю УВ-41 подводится сглаженное напряжение, к усилителю УР-21 – несглаженное двухполу периодное. Активное сопротивление каждой половины нагрузки должно быть не менее 72 Ом. При наличии в сопротивлении нагрузки индуктивной составляющей (реле, магнитный усилитель, магнитный контактор) подключение нагрузки осуществляется через блок согласующих приставок В-21. На переднюю панель блока Р21 вынесены две индикаторные лампы для контроля направления срабатывания – Л1и Л2.

Выдвижное шасси блока объединяет примыкающий к задней стороне передней панели модуль динамики, содержащий демпфирующее устройство, модуль усилителя УВ-41, модуль релейного усилителя УР-2, модуль источника питания ИП-15. При заказе блока Р21 указывается его исполнение.

Рис. 2 принципиальная электрическая схема релейного регулирующего блок, P2I

2.4 Тиристорный трехпозиционный усилитель У-21

Для работы в комплекте с регуляторами выпускаются тиристорные трехпозиционные усилители У-21, управляющие трехфазными электродвигателями мощностью 0-1,1 кВт.

Тиристорный трехпозиционный усилитель У-21 предназначен для преобразования управляющего сигнала постоянного тока (24В) в трехфазное силовое напряжение переменного тока с прямой или обратной последовательностью фаз, в зависимости от поступившего управляющего сигнала. Это достигается наличием двух пар полупроводниковых ключей, обеспечивающих переброску фаз А и В и изменяющих тем самым направление вращение двигателя МЭОБ 21.

Во избежание выхода из строя усилитель У-21 без нагрузки не включать. При эксплуатации прибора необходимо иметь в виду, что при включенном напряжении питания на его выходных зажимах, независимо от наличия выходного сигнала, постоянно присутствует силовое напряжение. Усилитель монтируется на вертикальной панели щита (выступающий монтаж).

2.5 Задающее устройство

Задатчик ЗУ05 предназначен для формирования унифицированного сигнала постоянного тока 0-5 мА. Общий вид и электрическая схема подключений приведена на рисунке. На лицевую панель устройства вынесены ручки задания, связанные со шкалами с делениями 0-100%. Устройство рассчитано на уплотненный монтаж на вертикальной или горизонтальной плоскости. Для подключения внешних электрических цепей устройство снабжено штепсельными разъемами.

Задающее устройство ЗУ05 представляет собой регулируемый источник постоянного тока 0-5 мА при сопротивлении нагрузки 0-3 кОм. Электрическая схема устройства выполнена на печатных палатах. Питание цепей задатчика осуществляется от источника питания через стабилитрон. Потребляемая мощность составляет не более10 В А.

3.6 Исполнительный механизм типа МЭОБ-21

Механизм типа МЭОБ применяется в схемах релейного (трехпозиционного) регулирования с электронными регуляторами. МЭОБ управляются тиристорными усилителями У-101.Механизм МЭОБ состоит из сервопривода, электромагнитного тормоза, уменьшающего выбег выходного вала, и блока сервомотора. Сервопривод комплектуется трехфазным асинхронным электродвигателем, двухступенчатым червячным редуктором, маховиком ручного управления и выходным рычагом. Сервоприводы РМ, РМБ и РБ имеют правосторонний выход вала, а РБЛ – левосторонний.

Рис. 6 Исполнительный механизм МЭОБ-21

4.Технико-экономическое обоснование внедрения системы регулирования

Расчет технико-экономической эффективности внедрения средств автоматизации

Годовой экономический эффект от применения автоматической системы рассчитываем по формуле:

Э = (С₁– С₂)А₂ – Е_НК_Д

Где С₁ – себестоимость единицы продукции по отрасли или предприятию;

С₂ - себестоимость единицы продукции после внедрения САР, принимаем равной 0,98 или 0,99 С₁;

А₂ – выпуск продукции после внедрения САР, единицы в год;

Е_Н – нормативный коэффициент вложений (принимаем равным 0,15);

К_Д – затраты научно-исследовательского института на разработку САР (З_НИИ) и дополнительные вложения на внедрение мероприятия (З_ВН = 0,6 + 0,82 З_НИИ)

Э=(1500-1487,25)*60000-0,15*(300000+(0,6+0,82*300000))=683250р

Т= К_Д/Э=546500/683250=0,8года

Список литературы

1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие/Под ред. Б.Д. Кошарского. -Л.: Машиностроение, 1976.

2. Справочник по автоматизации целлюлозно-бумажных предприятий./ Под ред. Цешковского Э.В. - М.: Лесн. пром-ть, 1979.

3. А.И. Бабин, А.С. Еремян Схемы контрольно-измерительных и регулирующих приборов. - Екатеринбург: УГЛТА, 1993.

Курсовой проект по автоматизации производственных процессов 📙 Курсовая → 🆔 114556