Курсовая работа (т): Автоматизация процесса гидроочистки дизельного топлива

Таблица 1.1 Нормы технологического режима

.1 Уровень

Уровень гидрогенизата в сепараторе высокого давления С-1 контролируется прибором LIRCA 400-2 и регулируется клапаном LV 400-4. При низком - 30 % (LIRCA 400-2(L)) и высоком - 70 % (LICA 400-2(H)) уровне срабатывает предупредительная сигнализация, а при очень высоком уровне продукта в сепараторе высокого давления C-1 срабатывает предаварийная сигнализация LA 400-2 (HH) и происходит блокировка клапана LV 400-4.

3.2 Расход

На входе в Т-1 к сырью процесса подается ЦВСГ с расходом 250-460 м3/с, контроль осуществляется прибором FIRСA 309-3, регулирование клапаном FV 309-5 на выкиде компрессора ПК-1 ЦВСГ.

При низком расходе ЦВСГ (200 м3/ч) на входе в теплообменник Т-1 срабатывает предупредительная сигнализация FIRSA 309-3 (L).

При высоком расходе ЦВСГ (500 м3/ч) на входе в теплообменник Т-1 срабатывает предупредительная сигнализация FIRSA 309-3 (Н).

Для ПАЗ доступен другой контур с прибором FIRSA 311-3 с отсечным клапаном FV 311-5 на входе в смеситель. При достижении низкого или высокого расхода и бездействии прибора FIRSA 309-3, в целях предотвращения аварийной ситуации, срабатывает ПАЗ и приходит в действие отсечной клапан FV 311-5.

.3 Температура

Температура продуктов на входе в сепаратор С-1 контролируется прибором TICА 111-2 и регулируется за счет изменения подачи теплоносителя - воды клапаном ТV 111-5.

При повышении температуры на выходе из холодильника и достижения 60 оС срабатывает предупредительная сигнализация TICA 111-2 (H).

.4 Давление

Давление на выходе из сепаратора С-1 регулируется прибором PICA 212-2, клапан которого PV 212-4 расположен на трубопроводе отвода углеводородного газа на аминовую очистку в абсорбер К-3. При достижении верхнего значения давления в С-1 (5,00 МПа) срабатывает предупредительная сигнализация PICA 212-2 (H).

4. Выбор и обоснование технических средств АСУТП

При выборе приборов контроля руководствоваться следующими принципами:

приборы должны быть надежными и чувствительными;

приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения;

приборы должны иметь наглядную шкалу и указатель;

местные приборы должны быть легкодоступными для наблюдения за показателями месторасположения

погрешность не должна выходить за допустимые пределы при изменении внешних условий, температуры, давления;

защитные гильзы должны быть прочными, рассчитанными на данные условия работы;

приборы должны отвечать требованиям по взрывоопасности и пожароопасности;

Все измерительные и регулирующие приборы должны соответствовать требованиям промышленной безопасности.

.1 Датчики температуры

Для измерения температуры смеси на выходе из П-1 в качестве датчиков используют термоэлектрические термометры (термопары):

Температура смеси на выходе из печи П-1 350 ºC, давление - 4,5 МПа .

Измеряемый параметр: T = 350 ºC.

Шкала прибора: T = 350·3/2 = 525 ºC - принимаем шкала прибора 600 ºC.

В качестве датчика рекомендуется использовать:

Термопару ТХК Метран - 202 (с пределами измерений -40...600 °С, материал термоэлектродов хромель-капель)[1];

Материал защитной арматуры - сталь 12Х18Н10Т;

Условное рабочее давление до 6,3 Мпа;

Исходя из габаритных размеров выходного трубопровода с D=400 мм выбираем длину монтажной части 200 мм.

Климатическое исполнение T3 (для районов с сухим климатом, в нерегулярно отапливаемых помещениях);

Взрывозащищенное исполнение;

Класс точности 0,5.

Для измерения температуры дымовых газов на входе в конвекционную камеру трубчатой печи П-1:

Измеряемый параметр: T = 600 ºC, Pраб. = 0,6 МПа.

Шкала прибора: T = 600·3/2 =900 ºC. Шкала прибора - 1000 0С.

В качестве датчика рекомендуется использовать:

Термопару ТХА Метран - 201 (с пределами измерений -40...1000 °С, материал термоэлектродов хромель-алюмель)[1];

Материал защитной арматуры - сталь ХН78Т;

Предел измерения от 0 до 1000 °С;

Условное рабочее давление до 4,0 Мпа;

Климатическое исполнение T3 (для районов с сухим климатом, в нерегулярно отапливаемых помещениях);

Исходя из габаритных размеров печи 7200х3200х8152 мм выбираем длину монтажной части 1600 мм.

Маркировка взрывозащиты 1ExdIICT5 X (взрывонепроницаемая оболочка).

Погрешность измерений равна 2,50C, согласно классу допуска 2 по ГОСТ Р 8.585.

.2 Датчики давления

Датчики давления: для измерения давления в сепараторе С-1, используют измерительные тензометрические преобразователи Метран-100-ДИ-1161[2] с встроенными нормирующими преобразователями, имеющие на выходе стандартный токовый сигнал 4…20 мА.

Измеряемый параметр: P = 4,2 Мпа; Траб. = 400 0С.

Шкала прибора: P = 4,2·3/2 = 6,3 МПа - шкала прибора - 16,0 МПа.

Верхний предел измерения датчика 10 Мпа;

Взрывозащищенное исполнение;

Климатическое исполнение У2 (для районов с умереным климатом, под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации, атмосферных осадков);

Класс точности 0,25;

Оценим требуемую относительную погрешность измерений δ. Для заданной абсолютной погрешности ∆Р = 10 кПа и верхнего предела измерений Pmax = 16000 кПа погрешность составляет:

Оценку и выбор максимальной приведенной допускаемой погрешности γ (класса точности) выбранного преобразователя производим по таблице 3 [1]. Она не должна превышать 0,25% и должна иметь запас по точности.

Для выбранного верхнего предела измерения Рв = 6,3 Мпа и максимального верхнего предела измерения Pmax = 16 Мпа проверяем выполнение условия (табл. 3):

Подставив значения Рв и Pmax проверяем условие и убеждаемся, что оно выполняется:

> 6,3  3,2

Выбираем код диапазона 2-4 и обычное исполнение по пределам погрешности, что соответствует γ = 0,075%, что значительно меньше δ = 0,25%.

Датчик имеет взрывозащитное исполнение, а также защищен от воздействия влаги, пыли и агрессивных сред.

Для измерения перепада давления на насоса Н-1 используются дифманометры с встроенными нормирующими преобразователями типа Метран 100-ДД-1460 АС выходным токовым сигналом 4-20 мА.

Давление на выкиде насоса Н-1 составляет порядка 2,5-4 МПа, соответственно перепад давления будет значение около 3 МПа, Траб. = 70 0С.

Измеряемый параметр: P = 3,0 МПа.

Шкала прибора: P = 3,0·3/2 = 4,5 МПа. Принимаем шкалу прибора - 5,0 МПа.

Верхний предел измерения датчика 6 МПа.

Взрывозащищенное исполнение. Климатическое исполнение У2.

Класс точности 0,25.

Температура измеряемой среды -50 до 300 0С.

.3 Датчики уровня

Рассмотрим выбор датчика уровня гидрогенизата в газосепараторе высокого давления С-1.

Рабочий уровень гидрогенизата в сепараторе С-1 должен поддерживаться на уровне L = 2500 мм, раб. = 1,5 МПа, Tраб. = 50 ˚С.

Шкала прибора равна - 2500·3/2=3750. Шкала прибора 4 м.

Для измерения уровня в сепараторе С-1 в качестве датчиков рекомендуется использовать радарный уровнемер Apex tmSentry с пределами измерения 0,6…6,0 м.. Предельно допускаемое рабочее давление 10 МПа. На выходе стандартный унифицированный токовый сигнал 4…20Ма.

Приведенная погрешность прибора 0,03%.

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 У1.1 (от минус 40 до 75 оС).

Степень защиты от воздействия пыли и воды IP66 по ГОСТ 1425.

.4 Датчики расхода

Опишем подбор датчика для измерения расхода в трубопроводе подачи сырья в Т-1.

С целью создания переменного перепада давления на линии потока используются диафрагмы для расходомеров типа ДКС-10 (рабочее давление в трубопроводе от 0,6 до 10 МПа) [4]. Стандартная диафрагма представляет собой сужающее устройство, выполненное в виде диска с отверстием для истечения жидкости. При выборе диафрагм следует знать диаметр условного прохода трубопровода и создаваемый перепад давления. На примере расхода сырья покажем расчет для диафрагм:

Массовый расход сырья:

 [т/ч],

где Q - производительность установки, т/год;=340- количество рабочих дней в году;

- число часов в сутках.

Объемный расход сырья:

 м3/с;

Диаметр трубопровода:

 [м];

где w = 1,1 м/с - допускаемая линейная скорость светлых нефтепродуктов в трубопроводе.

Принимаем стандартное значение диаметра D = 400 мм.

Условное давление в трубопроводе Δр

где  - местное сопротивление, для диафрагмы ;

 - плотность сырья 881,0 [кг/м3];

 - линейная скорость движения светлых нефтепродуктов в трубо-проводе,

 [м/с],

 [Па].

Исходя из диаметра трубопровода и допускаемого давления выбираем диафрагму ДКС-10-400.

Расход, как функция перепада давления, измеряется дифманометрами:

Метран-100-Ех-ДД-1442, который воспринимает перепад давления в пределах 0-1 кПа, выходной сигнал дистанционной передачи 4…20 мА. Класс точности 0,25.

Шкала прибора равна Q=0,2·3/2=0,3 м3/сек. Примем шкалу прибора 0,5 м3/сек.

Итак, значит подбираем диафрагму типа ДКС-10-400, после чего перепад давления фиксируется на Метран-100-Ех-ДД-1442. Эквивалентное значение изменения перепада давления в пределах 0-100 кПа, будет характеризовать изменение потока от 0-0,5 м3/сек.

.5 Регуляторы и средства отображения информации

Станция сбора данных DX2000 - это разработка Yokogawa Electric Corporation[5]. Станции предназначены для сбора, обработки больших объемов данных, их архивации и работы в сетях Ethernet и RS-485/232. Это позволяет просматривать данные в реальном времени, используя Internet Explorer, сохранять данные на внешнем носителе или на компьютере FTP протоколу, производить рассылку электронной почтой e-mail по какому-либо событию. Станция позволяет принимать или обрабатывать данные с прибора, поддерживающих протокол MODBUS. Отличительной способностью станции является возможность расширения количества измерительных входов с помощью внешних модулей на базе системы сбора данных MW100.

В качестве контроллера для регулирования процесса подберем программируемый контроллер с функцией индикации YS 1500 фирмы Yokogawa [5].

Возможны три режима управления: одноконтурный, каскадный и с переключением 2 входов.

Сигнализации по верхнему и нижнему пределу.

Жесткое ручное управление предусмотрено.

.6 Нормирующие преобразователи

В качестве преобразователей применяется электропневматический позиционер Emerson-3582i [6], входящий в комплект поставки клапана Emerson Process-GX, для преобразования электрического сигнала, идущего от вторичного прибора, в унифицированный пневматический регулирующий сигнал, который посылается на исполнительный механизм регулирующего клапана. Прибор имеет входной сигнал 4-20 мА, выходной сигнал - унифицированный пневматический 0,02÷0,1 МПа. Общее количество электропневматических позиционеров составляет 24.

В качестве нормирующего преобразователя для преобразования термо-ЭДС в стандартный токовый сигнал 4...20 мА выбираем прибор типа Ш-9322И. Класс точности 0,5.

.7 Исполнительное устройство

В качестве исполнительных устройств применяется клапан регулирующий типа Emerson Proscess-GX с пневматическим мембранным исполнительным механизмом [6]. Материал: Ст.10Х18Н9Т, рассчитанные для работы придавлении Ру до 15 МПа, температура среды до 500 °С, класс точности 1,0.