Министерство образования и науки Пермского края
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Соликамский горно-химический техникум
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по учебной дисциплине «МДК 1.1»
На тему: «РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ аСУ ТП»
Студент
В.Ю. Шумилов
Соликамск 2018
ВВЕДЕНИЕ
Без грамотного построения измерительного канала невозможно построить систему автоматического регулирования и управления технологическим процессом (АСУТП). Данный курсовой проект дает возможность не только в теории, но на практике познать сущность проблемы проектирования измерительных каналов. А точнее разобраться во всем многообразии измерительных и регистрирующих устройств и подобрать наиболее выгодную их комплектацию, обеспечивающую необходимую точность, быстродействие, эргономичность при минимальных денежных затратах.
Основной задачей курсового проекта является разработка измерительных каналов АСУТП.
В данном курсовом проекте необходимо:
1) разработать каналы для измерения расхода, температуры, давления и влажности в сушильной части БДМ;
2) проанализировать объект автоматизации и изучить все особенности процесса, происходящего в сушильной части, а также выявить опасные факторы, связанные с ней.
3) необходимо выбрать метод, учитывающий особенности процесса, измерения технологических параметров: давление, температура, влажность и расход;
4) необходимо разработать блок-схемы измерительных каналов;
5) описать способ и место установки измерительных каналов, и особенность монтажа;
1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ
Объектом автоматизации является сушильная часть БДМ. Сушильная часть бумагоделательной машины обычно состоит из двух рядов обогреваемых паром бумагосушильных цилиндров, расположенных в шахматном порядке. Общее число бумагосушильных цилиндров зависит от скорости машины и вида изготовляемой бумаги. Оно обычно составляет 6--7 цилиндров при выработке конденсаторной бумаги, 50--70 цилиндров при выработке газетной и мешочной бумаги и достигает 100 и более цилиндров при выработке некоторых видов картона. Бумажное полотно последовательно огибает боковую поверхность вращающихся цилиндров и проходит по ним от нижнего к верхнему, вновь к нижнему и т. д. При этом на участке соприкосновения с цилиндрами полотно прижимается сушильным сукном, обеспечивающим плотный контакт между бумагой и горячей поверхностью цилиндров. Сукно, увлажненное от бумаги, высушивается на сукносушильном цилиндре. Все бумагосушильные цилиндры разбиты на группы, состоящие каждая из нескольких цилиндров, охватываемых одним сукном.
Сушильная часть бумагоделательной машины является самой металлоемкой и наибольшей по длине. Масса сушильной части на быстроходных машинах составляет до 60-70 % от общей массы машины, а объем монтажных работ до 50- 60 % от всего объема монтажа машины. Длина сушильной части, определяющая фронт монтажных работ, на многоцилиндровых машинах достигает 60-80 м, что соответствует 65-70 % общей длины машины.
В мокрой части бумагоделательной машины полотно бумаги удлиняется, а в сушильной части из-за усадки оно сокращается. Поэтому во избежание чрезмерного провисания его в мокрой части, а также для отрыва влажного полотна, прилипающего к прессовым и другим валам, необходимо известное натяжение полотна между секциями машины, что достигается созданием некоторой разности между предыдущей и последующей секциями. В сушильной части машины для предотвращения возможных обрывов полотна скорости сушильных групп последовательно по ходу полотна несколько уменьшают. Привод бумагоделательной машины должен обеспечивать не только сохранение установленного соотношения скоростей между отдельными секциями при изменении скорости машины, но и возможность изменения в известных пределах этих соотношений в зависимости от изменений параметров технологического режима производства (повышение или снижение степени помола бумажной массы, величины вакуума в отсасывающих ящиках и отсасывающих валах, степени натяжения сушильных сукон и пр.). Натяжение бумажного полотна в промежутках между секциями поддерживается обычно на уровне соответственно вызываемому удлинению.
Физические свойства:
Водяной пар -- газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Образуется молекулами воды при её испарении.
Молярная масса водяного пара равна 18 г/моль.
Плотность пара в зависимости от температуры варьируется от 0,004 до 322кг/м3 при температуре от 0 до 374оС.
Вязкость водяного пара при разной температуре варьируется от 9,156 до 33,75 Па*с (t=0,01оС-370оС)
Таким образом, можно выделить основные факторы, которые необходимо учесть при проектировании и выборе технических средств, которые будут применены в АСУТП:
· Обладание минимальным коррозийным действием на аппаратуру.
2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
2.1 Расход пара
Расход пара в трубопроводе можно измерить методом переменного перепада давления, который основан на создании и измерении перепада давления на сужающем устройстве (сопле, диафрагме), установленном в измерительном трубопроводе, при протекании потока пара через это устройство. Перепад давления, по которому судят о расходе газа, измеряют с помощью дифференциальных манометров (дифманометров) - жидкостных, мембранных, сильфонных и др. - с механическими отсчетными устройствами или электрическими выходными сигналами. Этот выбор можно обосновать простотой доступа к элементам измерения (дифманометру) и его замены.
2.2 Температура пара
Температуру пара в трубопроводе можно измерить при помощи термопары с изолированным корпусом и контактной группой. Измерение температуры с помощью термопар основывается на нормированных калибровочных характеристиках термопар и законах термоэлектричества, установленных опытным путем.
2.3 Давление пара
Давление пара в трубопроводе можно измерить с помощью манометра с трубчатым механизмом измерения.
2.4 Влажность
Влажность бумаги на выходе можно измерить с помощью инфракрасного датчика. Работа датчика основана на инфракрасном спектральном методе измерения. Пропускание бумажного полотна на рабочих длинах волн (линия поглощения воды и линия поглощения целлюлозы) сравнивают с пропусканием на опорных длинах волн, где практически отсутствует поглощение ИК излучения водой и целлюлозой. По полученным соотношениям, которые являются расчетными оптическими параметрами, вычисляется влажность материала с помощью специализированного алгоритма на основании теоретической модели.
3. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОПИСАНИЕ ИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОФОРМЛЕНИЕ ОПРОСНЫХ ЛИСТОВ
Для реализации измерительных каналов, выбраны следующие контрольно-измерительные приборы:
3.1 Расход
Для измерения расхода был выбран датчик счетчика пара с вихревым расходомером «Ирга-РВ».
|
Исполнения расходомера |
|
|
по максимальному давлению измеряемого газа (пара), жидкости |
|
|
Р1,6 - до 1,6 МПа * Р2,5 - до 2,5 МПа Р6,3 - до 6,3 МПа Р10 - до 10 МПа Р16 - до 16 МПа Р30 - до 30 МПа Р40 - до 40,0 МПа |
|
|
по максимальной температуре измеряемого газа (пара), жидкости |
|
|
Т80 - от -55 до +80°С Т280 - от -55 до +280°С * Т300 - от -30 до +300°С * Т400 - от -30 до +400°С Т450 - от -30 до +450°С Т575 - от -30 до +575°С |
|
|
по выходному сигналу |
|
|
F0 - числоимпульсный F1000 - частотный от 0 до 1000 Гц F1100 - частотный от 100 до 1100 Гц I5 - унифицированный токовый 0-5 мА * I20 - унифицированный токовый 4-20 мА HL - цифровой код. |
|
Основные технические характеристики |
|
|
Диапазоны измерения расхода Qmin:Qmax, не менее: полнопроходной для газа, пара.......................................................................................................1:40 погружной для газа, пара.................................................................................................................1:35 полнопроходной и погружной для жидкости ..................................................................................1:75 Пределы допустимой относительной погрешности измерения объемного расхода носителя, в комплекте с вычислителем «Ирга-2», в стандартных условиях, %: полнопроходной в диапазоне от 0,05Qmax до Qmax ..................................................................................................±1,0 в диапазоне от Qmin до 0,05 Qmax ........................................................................................±1,5 в суженном диапазоне (1:3 и менее), по специальному заказу.............................................±0,5 погружной в диапазоне от 0,05Qmax до Qmax.........................................................................................±2,0 в диапазоне от Qmin до 0,05 Qmax ..................................................................................................±2,5 Диапазон температуры окружающего воздуха, °С ............................................................от минус 55 до +80 4. Потеря давления при номинальном расходе и атмосферном давлении, кПа, не более для полнопроходного .........................................................................................................................1,5 для погружного во всем диапазоне измерения................................................................................1,5 Потребляемая мощность, Вт, не более..........................................................................................................20 Средняя наработка на отказ, час ..............................................................................................................75000 Полный срок службы, лет.................................................................................................................................15 8. Межповерочный интервал, лет..........................................................................................................................4 9. Длина прямого участка (в скобках длина со струевыпрямителем), Ду, не более: перед расходомером..................................................................................................................... 10 (5) после расходомера.......................................................................................................................... 5 (3) |
3.2 Температура
Для измерения температуры пара был выбран термопреобразователь с несменным сенсором «WTOPGN-6»
|
Диапазон измерений температуры / преобразующий элемент: |
-200ч550°C Pt100 кл. B. -40ч550°C K, J кл. 2. |
|
|
Чувствительный элемент: |
несменный |
|
|
Oболочка |
материал сталь 1.4541 длина L [мм]: 80ч1500 |
|
|
Oпции |
XDI-80, IP65, -20ч70°C |
|
|
Дисплей |
тип LPI-01 + произв. преобразователь 4ч20мА |
|
|
Головка |
Pt500, Pt1000, Ni100, Ni1000, N, T другая дюймовая и метрическая резьба по согласованию Pt100: кл. A -100ч450°C, кл. AA -50ч250°C; TC: кл. 1 |
|
|
Дополнительное оснащение |
преобразователи температуры дополнительные рабочие оболочки |
3.3 Давление
Для измерения давления пара в трубопроводе был выбран манометр WIKA.
3.4 Влажность
Для измерения влажности бумаги на выходе был выбран Инфракрасный датчик влажности и массы бумажного и картонного полотна А327can.
|
Технические хар-ки |
||
|
Контроль влажности |
0-20% |
|
|
1-50г/м2 |
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ
для заказа счетчика пара с вихревым расходомером «Ирга-РВ»
Предприятие- Заказчик АО «Соликамскбумпром»_____________________________________
|
1.1 Измеряемая среда |
Пар |
|||||
|
1.2 Наименование агрессивных (коррозийных) примесей и их предельная концентрация, % |
0% |
|||||
|
1.3 Изб. давление, кгс/м2, мин___2____ ном ___3____ макс____4___ |
||||||
|
1.4 Расход пара, т3/ч, мин___30____ ном ____30___ макс__30_____ |
||||||
|
1.5 Температура пара t, °С, мин 150 ном 150 макс 150 |
||||||
|
1.6 Плотность пара с (t)*, кг/м3 |
2,543 |
|||||
|
1.7 Кинематическая вязкость н (t)*, сСт |
13.93 |
|||||
|
1.8 Единицы измерения количества пара: тонны м3 |
||||||
|
1.9 Температура окружающей среды, °С ___30_____ |
Почтовый адрес ПЕРМСКИЙ КРАЙ,Г СОЛИКАМСК,УЛ КОММУНИСТИЧЕСКАЯ 21_____________
Юридический адрес 618548, ПЕРМСКИЙ КРАЙ, ГОРОД СОЛИКАМСК, УЛИЦА КОММУНИСТИЧЕСКАЯ, 21
ИНН Заказчика 5919470121
КПП Заказчика 591901001
Отв.лицо (должность,ФИО)слесарь КИП и А Шумилов Владимир Юрьевич_______________
1. Характеристики жидкости
* Плотность и вязкость необходимо указывать при соответствующих значениях температуры
2. Взрывобезопасность Да Нет
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ
для выбора термопреобразователя
|
1. Информация о заказчике |
|||
|
ПРЕДПРИЯТИЕ |
АО «Соликамскбумпром» |
||
|
Тел., e-mail |
8 (34253) 6-46-63 |
||
|
Контактное лицо |
Шумилов Владимир Юрьевич |
||
|
2. Параметры измеряемой среды |
|||
|
Измеряемая среда |
Пар |
||
|
Диапазон измеряемых температур, °С |
120-160 |
||
|
Давление измеряемой среды, кгс/см2 |
2-4 |
||
|
3. Требования к термопреобразователю |
|||
|
Длина монтажной части, мм |
|||
|
Диаметр защитной арматуры, мм |
|||
|
Материал защитной арматуры 12Х18Н10Т, 10Х23Н18, 12Х17Н13М2Т, ХН45Ю, 15Х25Т, латунь, другой материал |
|||
|
Способ крепления к объекту без штуцера, со штуцером, с фланцем, сварка |
Сварка |
||
|
Тип НСХ K, L, S, B, N, J, M, 50П, 100П, Pt100, Pt500, Pt1000, 50М, 100М |
|||
|
Выходной сигнал без преобразования, 4-20 мА, HART, PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus |
4-20мА |
||
|
Взрывозащита не требуется, Exia, Exd |
Не требуется |
||
|
Материал соединительной головки пластик, алюминиевый сплав |
Пластик |
||
|
4. Дополнительные технические требования или специальные опции |
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ
для заказа анализатора влажности
Пожалуйста, сообщите как можно больше информации о конкретном применении заказываемого анализатора. В случае необходимости консультации или помощи при выборе конфигурации анализаторов, обращайтесь, пожалуйста, в наш московский офис
|
Имя: |
Шумилов Владимир Юрьевич |
Дата: |
||
|
Должность: |
Слесарь КИП и А |
Телефон: |
6-46-63 |
|
|
Компания: |
АО «Соликамскбумпром» |
Факс: |
4-81-30 |