Автоматизация аэрофонтанной топки установки Petroter (стр. 1 )

       Tootmise automatiseerimine

       RAR2680

       

       Курсовой проект

       

Автоматизация аэрофонтанной топки установки Petroter.

               Студент: Черкасских Кирилл

               Группа: RDDR51

               Преподаватель: С. Чекрыжов

Содержание.

Резюме.        5

Глава 1. Характеристика процесса как объекта управления.        6

1.1 Технологический процесс.        6

1.2 Особенности технологического процесса        6

1.3 Влияние на внешние факторы        7

1.4 Описание конструктивных средств.        7

1.4.1 Аэрофонтанная топка        7

1.4.2 Шнеки с герметизирующими пробками        8

Глава 2. Система управления аэрофонтанной топки.        9

2.1 Постановка задачи управления.        9

2.1 Основные регулируемые параметры        9

2.2 Функции системы управления        9

2.3 Описание контуров регулирования        9

2.4 Система связи полевого и верхнего уровня.        10

2.4.1 HART – протокол        10

2.4.2 PROFIBUS        11

2.4.3 Ethernet        11

2.4.4 Топологическая схема промышленной сети        12

2.5 Функциональная схема технологического процесса.        12

2.6 Экран оператора        14

Глава 3. Технические средства автоматизации        14

3.1 Краткое описание необходимых средств.        14

3.2 Средства автоматики первого уровня.        16

3.2.1 Расходомеры.        16

3.2.1.1 Ультразвуковой расходомер для измерения расхода воздуха или дымовых газов D-FL 200        16

3.2.1.1.1 Принцип измерения.        16

3.2.1.1.2 Особенности расходомера.        16

3.2.1.1.3 Опции расходомера.        17

3.2.1.1.4 Компоненты расходомера        17

3.2.1.1.5 Технические характеристики расходомера.        18

3.2.1.1.6 Монтаж расходомера        18

3.2.1.2 Расходомер фирмы E+E Elektronik Серии EE75        19

3.2.1.2.1 Технические характеристики:        19

3.2.1.2.2 Диаграмма подключения        20

3.2.2 Датчики давления.        20

3.2.2.1 Интеллектуальный высокоточный датчик разности давлений/уровня с HART-протоколом DMD 331-A-S-LX/HX        20

3.2.2.1.1 Характеристики датчика давления        21

3.2.2.1.2 Преимущества и особенности датчиков давления DMD331-A-S-LX/HX        21

3.2.2.1.3 Технические характеристики        21

3.2.2.1.4 Схема подключения        22

3.2.2.2 Датчик давления Элемер-100        23

3.2.2.2.1 Основные характеристики        24

3.2.2.2.2 Схема соединительных линий при измерения расхода газа, пара, жидкости        25

3.2.3 Датчики и преобразователи температуры        25

3.2.3.1 Резистивный термометр Pt100        25

3.2.3.1.1 Технические данные.        26

3.2.3.2 Термопара АТА-2103        26

3.2.3.3 Нормирующий преобразователь температуры K109TC.        26

3.2.3.3.1 Описание преобразователя        27

3.2.3.3.2 Общие характеристики        27

3.2.4 Частотные преобразователи        29

3.2.4.1 Частотный преобразователь фирмы Vacon NXP        29

3.2.4.1.1 Характеристики        29

3.2.4.2 Преобразователь частоты TOSHIBA VFS11-4055PL-WN        30

3.2.4.2.1 Характеристики:        30

3.3 Средства автоматики второго уровня.        31

3.3.1 Контроллеры        31

3.3.1.1 SIMATIC S7-300        31

3.3.1.2 Промышленные контроллеры Mitsibishi        32

3.3.1.4 Модуль ввода/вывода FX для контроллеров Mitsubishi        34

3.3.1.4.1 Модуль аналогового ввода для ПЛК FX3U, 4 канала, 16 бит        34

3.4 Средства автоматики для реализации промышленной сети.        35

3.4.1 Концентраторы        35

3.4.1.1 8-канальный концентратор для сети PROFIBUS PA FBCon PA CG 8way Limiter        35

3.4.1.1.1 Технические данные        35

3.4.2 Мультиплексоры        36

3.4.2.1 HART-мультиплексор Метран-670        36

3.4.3 HART-модем        37

3.4.3.1 HART-модем Метран-681        37

3.4.4 Модуль ввода и вывода        38

3.4.4.1 Remote I/O SIMATIC ET 200        38

3.4.4.2 TH Link        39

3.4.4.3 DP/PA Link Coupler FDC157-0        40

Заключение.        41

Список литературы        42

Резюме.

Автоматизация технологического процесса это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации 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, основными целями которого является повышение эффективности производственного процесса,  повышение безопасности, повышение экологичности и экономичности. Решением этих задач является внедрения современных методов и средств автоматизации, что сказывается на всех показателях производственного процесса.

Аэрофонтанная топка является одним из ключёвых аппаратов необходимым для реализации процесса пиролиза (полукоксования) для переработки мелкозернистого сланца (фракционный состав от 0 до 25 мм), с помощью твердого теплоносителя. Поэтому цель данного проекта является разработка системы контроля и регулирования запуска и стабилизации работы аэрофонтанной топки.

В работе приведён анализ данного узла технологического процесса как объекта автоматизации, выявлены основные контура регулирования, которые обеспечивают заданные технологические параметры управления, установлены основные сигнализации отклонений технологических параметров и системы противоаварийной защиты (ПАЗ) в виде автоматических блокировок, составлена функциональная схема, выбран комплекс технических средств (КТС) в автоматизации, который обеспечивает выбранные задачи и функции управления. Комплекс технических средств представлен фирмами: SIEMENS, PPM-Systems, E+E Elektronik, BDSensors, ЭЛЕМЕР, Seneca, Roth+CO, Элком, Альфа-Пром, Mitsubishi, Weidmueller. Выбранные технические средства автоматизации являются первым и вторым уровнем управления в распределённой системе управления, а так система выхода на верхний уровень автоматизации.

Курсовая работа состоит из 3 глав, заключения и списка литератур. В работе 43 страницы, 30 рисунков, 11 таблиц.

Глава 1. Характеристика процесса как объекта управления.

1.1 Технологический процесс.

Установка Pertoter, достаточно сложный комплекс устройств, состоящий из различных аппаратов. В данном проекте будет дано лишь частичное описание, а именно движение и сжигание полукокса после пылевой камеры.

Под действием гравитации полукокс стекает в нижнюю часть пылевой камеры, откуда он выводится шнеком. Далее полукокс поступает с поворотного лотка герметизирующей камеры шнека в ствол разгонного участка АФТ, в котором снизу вверх с высокой скоростью движется поток воздуха. На середине разгонного ствола происходит самовоспламенение полукокса и далее смесь горящего полукокса с воздухом, с температурой 400 о С и дымовыми газами поступает в расширяющуюся часть АФТ, где твёрдый материал снижает скорость и начинает фонтанировать. Температура горения полукокса поддерживается в пределе 780-830 о С. Температура контролируется подачей воздуха в топку. Сгоревший полукокс в виде золы покидает АФТ и направляется в параллельно установленный циклоны теплоносителя.

1.2 Особенности технологического процесса

Внизу АФТ расположен бункер провала, который служит для сбора твёрдого материала из АФТ при аварийной остановке отделения, так как в АФТ во время работы цеха находиться 5-7 м3 взвешенного материала.

Рядом с бункером расположена топка розжига, в которой установлена газовая горелка розжига. Её используют при пуске отделения для того чтобы довести полукокс до температуры воспламенения его органической части. После перехода на постоянный режим подача природного газа в топку розжига прекращается.

Движение воздуха в стволе создаётся мощным центробежным нагнетателем при давлении 30-35 атм., с расходом 52000-58000 нм3/час, мощность турбокомпрессора 3МВт, который обеспечивает два потока. Первый поток необходим для поддержания горения в газовой горелки в топке розжига, а второй поток необходим для охлаждения и снижения температуры в ядре факела до 850-900 о С. Температура контролируется подачей воздуха в топку.

1.3 Влияние на внешние факторы

Технология Petroter предназначена для термического разложения (пиролиза) мелкозернистого технологического сланца с целью получения сланцевых масел, высококалорийного газа и пара. Процесс пиролиза сланца осуществляется в барабанном вращающемся реакторе без доступа воздуха,  за счет смешения сланца с горячей золой (твердым теплоносителем), а качество горячей золы зависит от качества работы аэрофонтанной топки, так как, при температурах больше 870 оС происходит плавление золы, следовательно, количество воздуха должно быть на минимальном уровне.