Автоматизация центрифугирования (Автоматизація та монтаж вібіркових пристроїв процесу фільтрування)

Курсовая

ВСТУП

     Сукупність операцій, що керують, утворює процес керування.Операції керування так само частково або повністю можуть виконуватися технічними пристроями. Заміна праці людини в операціях керування називається автоматизацією, а технічні пристрої, що виконують операції керування, автоматичними пристроями. Сукупність технічних пристроїв (машин, знарядь праці, засобів механізації), що виконують даний процес є об'єктом управління. Сукупність засобів управління і об'єкту утворює системи керування. Основна мета автоматичного керування будь-яким об'єктом або процесом полягаємо в тому, щоб безперервно підтримувати із заданою точністю необхідну функціональну залежність між керованими змінними, що характеризують стан об'єкту, і діями, що керують, в умовах взаємодії об'єкту із зовнішнім середовищем, тобто за наявності як внутрішніх, так і зовнішніх обурюючих дій. Математичний вираз цієї функціональної залежності називається алгоритмом керування. Для здійснення автоматичного керування створюється система, що складається з об'єкту, що керує, і тісно пов'язаного з ним пристрою, що керує. Як і всяка технічна споруда,систему керування прагнуть створити як би конструктивно жорсткою, динамічно «міцною». Система повинна бути здатна виконувати визначену для неї програму дій, не дивлячись на неминучі перешкоди з боку зовнішнього середовища.

    Динамічно керовані процеси мають місце в живих організмах, в економічних і організаційних людино-машинних системах. Закони динаміки в них не є основними і такими, що визначають принципи керування, як це властиво технічним системам.

У автоматизованих системах керування технологічними процесами роль динаміки безперечна, але вона стає все більш очевидною і в інших сферах дії АСК ТП у міру розширення їх не тільки інформаційних, а й керуючих функцій. . Цілеспрямовані процеси, що виконуються людиною для задоволення різних потреб, є організованою і впорядкованою сукупністю дій, які діляться на два основні види: робочі операції і операції керування.

КП 5.092503.02.06 ПЗ

Арк.

4

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Для полегшення і удосконалення робочих операцій використовуються різні технічні пристрої, частково або повністю замінюючи людину в даній операції. Заміна праці людини в робочих операціях називається механізацією. Мета механізації полягає у вивільненні людини у важких операціях, що вимагають великих витрат фізичної енергії.

   Людина завжди прагнула до полегшення своєї праці і до максимальних її результатів. І тому автоматизація і механізація з якнайдавніших часів застосовується людством у всіх можливих сферах виробництва.

У наш час автоматизація процесів керування і виробництва дає колосальний економічний ефект і крім всього дозволяє людині не бути присутньою і не брати участь в особливо небезпечних і шкідливих процесах.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

5

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

1. Завдання монтажних організацій, перелік монтажних робіт.

   Монтаж засобів автоматизації, контролю і керування на більшості підприємств здійснюють спеціалізовані монтажні трести і управління. До складу даних структур крім усього іншого входять і налагоджувальні управління. Монтажні управління укладають з підрядчиком договори на виконання робіт по монтажу устаткування автоматизації, а налагоджувальні управління виконують на всіх об'єктах роботи по випробуванню, перевірці, наладці і пуску змонтованого устаткування.

Перш ніж приступити до виконання робіт монтажне управління повинне мати в наявності наступний пакет документів:

1. Проектна документація: монтажна, пусконалагоджувальна і експлуатаційна.

2. Структурні схеми виробництва та автоматизації.

4. Функціональні схеми автоматизації процесів.

5. Плани розташування щитів, пультів і трас з'єднань.

6. Заявочні відомості приладів засобів автоматизації, електричної і трубопровідної арматури, щитів, пультів, монтажних матеріалів і нестандартного устаткування.

7. Принципові електричні, пневматичні і гідравлічні схеми контролю автоматичного регулювання, управління, сигналізації і окремі схеми живлення.

8. Загальні види щитів і пультів.

9. Монтажні схеми щитів, пультів та таблиці для монтажу електричних трубних проводок.

10. Схеми зовнішніх електричних трубних проводок.

11. Кросові відомості (таблиці підключення).

12. Розрахунки регулюючих органів, параметри настройок регуляторів і розрахунки звужуючих пристроїв.

13. Плани розташування систем автоматизації, електричних трубних проводок.

14. Замовні специфікації приладів і засобів автоматизації, електроапаратури, щитів і пультів, кабелів і проводів, основних монтажних матеріалів і виробів.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

6

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

15. Перелік типових креслень на установку засобів автоматизації.

16. Локальні кошториси на устаткування і монтаж.

17. Записка пояснювальна.

18. Програмне забезпечення.

19. Комплект експлуатаційної документації:

а) опис інформаційних функцій оперативного відображення і реєстрації значень технологічних параметрів і показників устаткування, що управляють, а так само результатів математичних і логічних операцій виконуваних комплектом технологічних автоматизації.

б) опис оперативного виявлення, відображення, реєстрації і сигналізації відхилень значень технологічних параметрів і показників стану устаткування залежно від встановлених нормативів (показників).

в) опис підготовки інформації і виконання процедур обміну з суміжними і вищестоящими системами управління.

г) опис раціонального режиму ведення технологічного процесу.

д) опис формування і передачі на входи виконавчих пристроїв дій, що управляють, автоматично або за допомогою оператора, для реалізації обраного режиму.

Типовий перелік монтажних робітщо виконуються на об’єкті автоматизації:

1. Розробка плану монтажних робіт.

2. Стендова перевірка приладів для монтажу.

3. Виготовлення металоконструкцій.

4. Комплектація відбіркових пристроїв, а при необхідності їх виготовлення.

5. Монтаж захисних коробів.

6. Монтаж металоконструкцій.

7. Монтаж відбіркових пристроїв.

8. Монтаж кабельних конструкцій.

9. Монтаж захисних трубних блоків.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

7

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

10. Монтаж блоків імпульсних труб.

11. Затягування і прокладка проводів.

12. Прокладка кабелю.

13. Монтажпервинних приладів і перетворювачів.

14. Монтаж щита оператора.

15. Монтаж приладів щитової.

16. Підключення проводів і кабелів до вторинних приладів або до АСК ТП.

17. Індивідуальне випробування системи і здача робіт.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

8

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

2. Опис технологічного процесу. Матеріальні і теплові баланси. Показники ефективності процесу.

    Фільтрування це процес розділення неоднорідних систем  здійснюваний в апаратах званих фільтрами.Рушійна сила процесу фільтрування – різниця тиску в суспензії, що розділяється, і за перегородкою, що фільтрує. Ця різниця тиску витрачається на подолання потоком гідравлічного опору шару осаду і перегородки, що фільтрує. Різниця тиску в цьому процесі може бути створена:

1.Масою стовпа суспензії.

2.Вакуумуванням.

3.Нагнітанням рідинними насосами.

4.Подачею стислого газу.

5.За допомогою відцентрових сил.

   Процес фільтрування зазвичай не закінчуєтьсярозділенням суспензії на осад і фільтрат. Осад часто потім піддається промивці іншими рідинами, продуванню або просушуванню.

   Застосовується два способи фільтрування – з утворенням осаду і із забиванням пір. Апарат в якому можна здійснювати обидва процеси розділення неоднорідних систем - осадження і фільтрування називають центрифугою.

  Центрифугування - це процес механічного розділення рідких неоднорідних систем в полі відцентрових сил, що виникають при повідомленні замкнутому об'єму рідини обертального руху. Рушійною силою процесу є різниця відцентрових сил, що діють на частинки твердої фази, і на рідину, що оточує їх.

   Фільтрування в полі відцентрових сил відбувається за тими ж законами, що і під дією перепаду тиску. Якщо осад можна вважати нестискуваним, а витрата суспензії, що подається, забезпечує мінімальний шар рідини над осадом протягом всього періоду завантаження, то швидкість фільтрування можна вважати постійною, а час фільтрування рівним часу завантаження.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

9

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Центрифуги застосовують для розділення суспензій в промисловості не менш широко, ніж фільтри.

    У практиці центрифугування використовуються два основні способи розділення суспензій: відцентрове фільтрування і відцентрове осадження. Відповідно до фізичної суті процесущо реалізовується центрифуги підрозділяють на ті, що фільтрують і осаджувальні (відстійні).

   Робочим органом центрифуги є ротор (барабан), закріплений на валу, що обертається, у внутрішню порожнину якого подається суспензія. Ротор складається з кільцевої кришки, циліндрової або конічної обичайки, плаского або опуклого днища. По розташуванню свого валу центрифуги діляться на вертикальні і горизонтальні. Обичайки роторів осаджувальних центрифуг суцільні, а що фільтрують - перфоровані (можуть бути покриті фільтрувальною тканиною або сіткою). Під дією відцентрових сил частинки твердої фази скупчуються у стінки обичайки ротора, а рідина або розташовується ближче до його осі, або продавлюється через шар осаду і отвори в обичайці.

    Центрифуги, що фільтрують, застосовують для розділення порівняно велико дисперсних суспензій кристалічних і аморфних продуктів, осідання яких вимагають ретельної промивки і осушення. Робочий цикл центрифуг, що фільтрують, включає операції завантаження суспензії, фільтрування, промивки, осушення і вивантаження осаду. У осаджувальних центрифугах фільтрування замінюється осадженням, промивка осаду відсутня, але з'являється операція видалення рідини, що зібралася над осадом. Вони призначені для розділення емульсій і суспензій, що погано фільтруються, а також розділення суспензій по розміру частинок твердої фази, тобто виділення з них частинок розміром більше заданого . Над сформованим в осаджувальних центрифугах осадом звичайно залишається тонкий шар вільної рідини, тому осад має високу вологість. По режиму роботи виділяють центрифуги періодичної і безперервної дії. Для перших характерне послідовне здійснення операцій робочого циклу у всьому об'ємі ротора, для других - одночасне виконання операцій на різних ділянках ротора при

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

10

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

переміщенні осаду уздовж його утворюючої.

Центрифуги класифікують також за способом вивантаження осаду. Для машин періодичної дії характерні вивантаження уручну, гравітаційне та за допомогою ножа;безперервної дії - пульсуюче, шнекове,вібраційне.

Основна величина, що характеризує центрифуги, - це тиск фільтрування, який обчислюється в результаті ділення значення відцентрової сили що розвивається при центрифугуванні на значення середньої поверхні фільтрування.

    Для підтримки матеріального балансу в центрифузі не встановлюють регуляторів, оскільки рівень фугату і осаду підтримується шляхом їх вільного видалення. Стабілізація витрати суспензії і дотримання балансу забезпечують постійну продуктивність центрифуги.

Показником ефективності центрифуги може служити її продуктивність і здатність при значних обурюючих діях забезпечувати задану вологість осаду.

Про тепловий баланс у процесі центрифугування є сенс згадувати тільки коли йде мова про температуру підшипників, що не може перевищувати рекомендовані граничні показники котрі забезпечують безаварійну і стабільну роботу агрегату при високих обертах барабану характерних для цього процесу. Температура у самій центрифузі не контролюється бо не має значення для процесу.

     Переваги центрифуг перед фільтрами: вища інтенсивність процесу за рахунок більшої рушійної сили, відсутність допоміжного устаткування (компресор, вакуум-насос), ширші можливості механізації і автоматизації процесу. Недоліки: складність конструкції, високі вимоги до точності виготовлення вузлів, підвищена витрата енергії на привід, мала робоча поверхня, висока вартість.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

11

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

3. Основні параметри що характеризують технологічний процес.

Як об'єкт управління при автоматизації маємо центрифугу періодичної дії. Мета управління — отримання заданої, мінімально можливої вологості осаду.

В умовах виробничого процесу в центрифугу поступають численні обурення у вигляді зміни складу твердої речовини, початкової його концентрації в суспензії, в’язкості рідкої фази і багато інших.

Найбільш сильним обуренням є зміна подачі суспензії – збільшення витрати веде до  вимивання частини осаду і до підвищення його вологості, а зменшення витрати порушує рівномірність шару осаду, що приводить до сильної вібрації ротора.

Для досягнення мети управління застосовують центрифуги з високою розділяючою здатністю. Але оскільки в сучасних центрифугах як рушій застосовують асинхронні електродвигуни, то вносити регулюючу дію за допомогою зміни числа обертів не є можливим. Тому при конструюванні центрифуг вибирають електродвигун з таким числом обертів, при яких забезпечується задана вологість осаду, не дивлячись на зовнішні обурення.

Оскільки сучасні центрифуги мають великі швидкості обертання, а матеріал в них може бути розподілений не рівномірно, то особлива увага приділяється контролю, сигналізації і захисту параметрів центрифугування.

   Контролюються витрати суспензії і фільтрату, каламутність фільтрату, кількість споживаної електродвигуном енергії. При перевантаженні електродвигуна спрацьовує сигналізація. Контролю і сигналізації підлягають тиск масла в системі змащування і температура підшипників – при різкому падінні тиску і підвищенні температури спрацьовує пристрій захисту, що відключає центрифугу. Відключення проводиться і у разі вібрації барабана.

   Регулювання відстійних центрифуг проводиться шляхом зміни тривалості відстоювання і осушення осаду. Тривалість цих операційзмінюють шляхом

зміни числа ходів поршня, при вивантаженні осаду поршнем, або зміною числа

оборотів шнека в шнекових центрифугах.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

12

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Зрідка регулювання вносять зміною ступеню відкриття розвантажувальних вікон.

Центрифуги періодичної дії мають дуже просту конструкцію і регулюючу дію можна було б вносити шляхом зміни тривалості окремих операцій залежно від вологості осаду. Але на практиці, за відсутності датчиків вологості, процес ведуть по жорсткій часовій діаграмі за допомогою командного приладу. Як параметр, що характеризує ступінь завантаження використовують значення рівня суспензії в барабані. Чутливим елементом рівня є пластинка, що контактує з верхнім шаром рідини в барабані. Цей же спосіб можна застосувати для контролю рівня твердого осаду, але як чутливий елемент застосовується гребінка, яка представляє опір тільки для твердої фази. Окрім цього для контролю завантаження застосовують так само датчики ємності, що вимірюють електричну ємність між датчиком і рівнем суспензії в барабані або його стінкою, датчики швидкості обертання барабана і потужності приводного електродвигуна. Щоб поліпшити експлуатаційні характеристики центрифуг застосовують зміну швидкості обертання ротора при здійсненні різних операцій, тому що кожній з операції відповідає своя оптимальна швидкість. Для цього як рушій застосовують спеціальні електродвигуни і командні пристрої з жорсткою програмою.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

13

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

4. Обґрунтування вибору засобів автоматизації.

При вибиранні засобів автоматизації процесу центрифугування були враховані наступні вимоги:

-   для контролю і регулювання однакових параметрів технологічного процесу рекомендується застосовувати однакові автоматичні пристрої, що полегшує їх придбання, настройку, ремонт і експлуатацію.

-   перевага віддається автоматичним пристроям серійного виробництва.

-   клас точності приладів повинен відповідати технологічним вимогам.

-   для місцевого контролю рекомендується застосовувати прості і надійні прилади.

Всім вище перерахованим вимогам повною мірою відповідають електричні засоби автоматизації які окрім того всі працюють з єдиним уніфікованим струмовим сигналом.

   У цьому проекті як параметри контролю були обрані: витрата суспензії, рівень у центрифузі та тиск у трубопроводі фільтрату. Рівень регулюється збільшенням або зменшенням витрати суспензії яке виконується мембранним пневматичним клапаномза допомогою єлекторопневмоперетворювача по команді від аналового регулятора.У якості вимірюючих перетворювачів застосовані прилади „Сапфір-22” на усіх лініях контролю і регулювання.

Прилади „Сапфір 22” випускають в декількох модифікаціях, призначених для вимірювання надмірного тиску (ДИ), вакууму (ДВ), надмірного тиску і вакууму (ДИВ), абсолютного тиску (ДА), різниці тиску (ДД), гідростатичного тиску (ДГ).

Основною якісною відмінністю перетворювачів "Сапфір-22" є використання невеликих деформацій чутливих елементів, що підвищує їх надійність і стабільність характеристик, а також забезпечує стійкість до вібрації.

При здійсненні ретельної температурної компенсації гранична погрішність приладів може бути понижена до 0,1 %.Оскільки у процесі центрифугування є деяка вібрація, а по виходу процесуза граничні рамки вона може стати і дуже значною, то вибір пристрою що має добру стійкість до вібрації вкрай необхідний.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

14

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Окрім того „Сапфір-22” з мінімальними витратами, передусім на підключення електричних проводок, інтегрується у сучасні системи автоматичного керування технологічним процесом.

Для перетворення витрати у перепад тиску була обрана стандартна діафрагма на умовний тиск 0,6 МПа з умовним діаметром 50 мм виготовлена з нержавіючої сталі, що повністю відповідає технічним умовам і умовам у приміщенні.

   Як реєструючи, показуючи та сигналізуючи прилади на щиті оператора були застосовані прилади А 542. Прилад А 542 був обраний як серійний виріб, що добре себе зарекомендував, простий у обслуговуванні та експлуатації, а також як такий що використовує у своїй роботі уніфікований струмовий сигнал 4 -20 мА від приладу „Сапфір 22”.

   Регулятор аналоговий Р25 застосований з тих же причин, та ще й тому що застосовувати більш вартісні й потужні прилади не має сенсу у такому простому ланцюзі регулювання. Регулятор Р25 як і прилад А 542 використовує на вході теж струмовий уніфікований сигнал 4 – 20 мА і видає на виконуючий пристрій командний струмовий сигнал від 0 до 5 мА.

Електропневмоперетворювач ЕП 5 та виконавчий механізм (клапан) були обрані як стандартні й найбільш пристосовані до потрібних умов регулювання витрати. (Дивись далі „Розрахунок регулюючого клапана”)

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

15

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

6. Опис виконання ФСА. Опис всіх контурів контролю та регулювання.

   Креслення  функціональної схеми автоматизації процесу центрифугування накреслене на аркуші формату А1 у лівій його половині. На цьому ж аркуші є ще креслення схеми зовнішніх з’єднань яке накреслене у правій його половині,

там же зображений стандартний кутовий штамп і три таблиці пояснень над ним.

    На функціональній схемі автоматизації намальовано умовне позначення центрифуги у вигляді двох на півкіл (знизу великого, а з верху меншого розміру) усередині яких намальовано коло трохи меншого діаметру, чим мале півколо. На відстані 1 сантиметр від верхнього краю малого півкола прокреслена дуга кола, приблизно одна третина від передбачуваного повного кола, за годинниковою стрілкою, починаючи від горизонтальної лінії перетину початку нижнього півкола зліва і початку верхнього з тієї ж сторони. Подібні ж крапки в лівій і правій частині зображення з'єднуються горизонтальними лініями. Проміжок між верхнім півколом і дугою кола повністю зачорнюється.

З правої сторони на горизонтальній лінії, що сполучає кінці напівкіл, намальований трикутник що зображає умовне вікно вивантаження осаду. Великим катетом трикутника є більша частина горизонтальної лінії, а менший катет проведений під прямим кутомвгору – обидва катети зображено лініями завтовшки 0,5 мм.На 0,5 сантиметра від гіпотенузи цього трикутника, яка зображена лінією завтовшки в 1 мм, паралельно їй, намальованатакої ж товщини лінія потоку осаду. Дійшовши до перетину з правою верхньою крапкою нижнього півкола умовна лінія потоку осаду продовжується в право по горизонталі на відстань трохи менше ніж потоки фільтрату і вакуум лінії.Всі лінії всіх потоківна кресленні мають однакову товщину – 1 мм. Умовне позначення центрифуги намальоване лініями завтовшки- 0,5 мм, окрім ліній обумовлених вище. Над лініями потоків намальовані пояснюючі написи і в розривах довжиною 1 см усі ці потоки пронумеровані. Лінії потоків суспензії, фільтрату і осаду мають на своїх кінцях

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

19

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

зачорнені рівносторонні трикутники із стороною 3 мм, які вказують напрям руху

середовища. На зображеннях повітряних і вакуум ліній трикутники не зачернюють.

   Лінія потоку суспензії закінчується на лівій горизонтальній лінії умовного позначення центрифуги; вакуум лінія починається від центру кола усередині зображення центрифуги і йде вниз за межі умовного зображення, потім під прямим кутом управо; лінія потоку фільтрату починається від верхнього правого краю того ж кола і під кутом 60 гр. до горизонталі виходить за межі умовного зображення, а потім продовжується по горизонталі управо на таку ж відстань як і вакуум лінія.

   У розрив лінії потоку суспензії вписано коло діаметром 1 см що умовно позначає пристрій перепаду тиску – діафрагму. Усередині кола проставлено буквене позначення пристрою у верхній половині, і номер його позиції на схемі у нижній. Всі кола що позначають прилади контролю, реєстрації і регулювання на схемі зображеніі позначені однаково. Відповідноумовні позначення пристроїв і приладів позначені таким чином: діафрагма – FE; перетворювач перепаду тиску – FT; прилад реєструючий, такий, що показує, сигналізує – FIRA (прилад знаходиться на щиті оператора і тому колощо його позначає розділене горизонтальною лінією навпіл – розташування позначеньзалишилося тим самим). Решта всіх позначень пристроїв виконана аналогічно і на схемі і в таблиці, що знаходиться в нижній частині. Ця таблиця умовно позначає щити: по місцю, перетворювачів і оператора – намальована лініями завтовшки 0,5 мм.

При позначенні пристроїв контролю і регулювання рівня першою ставиться

буква - L, єлекторпневмоперетворювач позначений буквами – LY (на щиті перетворювачів). Умовне зображення регулюючого клапанавписане в розрив, завдовжки 7 мм, лінії потоку суспензії і має ширину 3 мм. Від його центру вниз проведена лінія що завдовжки 1см закінчується колом діаметром 5 мм – це зображеннязастосовується одноманітно у всіх кресленнях. Клапан намальований лініями завтовшки 0,5 мм і поряд з собою має позначення позиції:   2-5.

Пристрої вимірювання і контролю тиску маркіруються на схеміпершою буквою – Pі далі згідно раніше описаному.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

20

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Від всіх пристроїв автоматизації на схемі проведені вниз тонкі лінії (0,3 мм) що пронумеровані від 1 до 4, вониумовно позначають імпульсні і командні лінії контролю і регулювання. Відповідно від умовних позначень приладів і пристроїв, розташованих в таблиці, проведені такі ж пронумеровані лінії вгору,відповідно до розташування приладів і контурів контролю та регулювання.

Опис всіх контурів контролю і регулювання.

Витрата суспензії:

На трубопроводі встановлюється діафрагма камерна FE-1-1, яка перетворює витрату в перепад тиску. Перепад тиску подається на вимірювальний перетворювач «Сапфір 22 ДД». У перетворювачі перепад тиску призводить до зміни опору тензорезистора і в електронному блоці ця зміна опору перетворюється в уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА. Цей сигнал подається на вторинний прилад А 542 що показує, реєструє, з блоком сигналізації.

Контроль і регулювання рівня суспензії в центрифузі:

Рівень в центрифузі вимірюється за допомогою пластинки, яка контактує з верхнім шаром рідини в барабані. При зміні положення шару води пластинка повертається разом з валом, на якому встановлений ексцентрик. Переміщення останнього передає зусилля на «Сапфір 22 ДУ» В перетворювачі  це зусилля призводить до зміни опору тензорезистора і в електронному блоці ця зміна опору перетворюється в уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА. Цей сигнал подається на вторинний прилад А 542 що показує, реєструє, з блоком сигналізації. Одночасно сигнал від перетворювача подається і на аналоговий регулятор Р 25 в якому поточне значенні параметра порівнюється із завданням від задатчика і розраховується розузгодження. По вибраному закону регулювання (І; ПІ; ПІД) видається сигнал на електропневмо перетворювач ЕП 5 в якому уніфікований струмовий сигнал4-20 мА  перетворюється в уніфікований пневматичний сигнал 0,02-0,1 Мпа. Цей сигнал подається на мембранний виконавчий механізмдля переміщення штока

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

21

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

регулюючого органу пропорційно розрахованому регулятором Р 25 розузгодженню і тим самим зменшується або збільшується прохідний перетин живлячого трубопроводу центрифуги.

Контроль тиску:

На трубопроводі видачі (видалення) фільтрату змонтований відбірковий пристрій тиску (бобишка з імпульсною трубкою). Вимірюване середовище поступає у вимірювальну камеру приладу «Сапфір 22 ДИ».

У якому вимірюваний тиск призводить до зміни опору тензорезистора і в електронному блоці ця зміна опору перетворюється в уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА. Цей сигнал подається на вторинний прилад А 542 що показує, реєструє, з блоком сигналізації.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

22

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

7. Вибір кабелів, проводів і труб для зовнішніх з'єднань.

На правій половині листа креслення накреслена схема зовнішніх з'єднань автоматизації того ж процесу центрифугування. У верхній частині креслення зображена таблиця з відомостями про вимірювані і регульовані параметри, місця відбору імпульсів, і позицію приладу або апарату на функціональній схемі з правого боку листа. Нижче, напроти відповідних елементів таблиці, накреслені умовні позначення діафрагми із запірними вентилями, запірних вентилів на імпульсних лініях ведучих до відповідного місцевого щита і регулюючого клапана. Клапан і запірні вентилі накреслені в стандартних розмірах ( 7 мм на 3 мм) з відведеннями в сторонина 1 сантиметр. Всі кола усередині яких вписані позначення діафрагми, трубнихі електричних проводок мають діаметр один сантиметр. Вся схема накреслена лініями завтовшки 0.5 мм окрім ліній винесень завтовшки 0,3мм.

   Діафрагма позначена буквами – FE, трубні проводки цифрами від 01(введення живлячого повітря) до 07, електричні проводки позначені цифрами: 1 (введення електрики для підключення приладів і щитів); 2 (контрольний кабель сполучаючи щит оператора із сполучною коробкою); 3 і 4 контрольні кабелю щитів по місцю до сполучної коробки).До всіх умовних позначень електричних і трубних проводок проведені виносні тонкі лінії на полицях яких написані скорочені найменування пристроїв і матеріалів. Щити по місцю накреслені у вигляді довільних прямокутників усередині яких написаний номер щита і абревіатури приладів що монтуються на цих щитах. Коробка сполучна зображається так само. Нижче за креслення схеми знаходиться умовне позначення панелей до яких підключається контрольний і силовий кабелі.

      Для застосування в автоматизації процесу центрифугування був вибраний кабель контрольний з мідними жилами в полівінілхлоридній ізоляції обгумований не горючою гумою, не броньований (без зовнішнього покриття),далі КВРГ.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

23

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Кількість жил і їх перетин відповідно: для підведення електроживлення до щита оператора – КВРГ чотири жильний, перетин жил 2,5 мм, робочих жили дві;

для з'єднання щита оператора з коробкою сполучної КС-16– КВРГз кількістю жил шістнадцять, перетином 1,5 мм кожна, робочих жил вісім; для з'єднання місцевих приладів і щитів з коробкою сполучною – КВРГз кількістю жил десять, перетином 1,5 мм, робочих жил шість (Щит 1 – КС-16) і КВРГ з кількістю жил чотири, перетином 1,5 мм, робочих жил дві (Щит 2 – КС-16).

Вибір саме цього контрольного кабелю був обумовлений в основному специфікою процесу центрифугування рідких суспензій на основі води, а саме можлива підвищена вологість і нормальний температурний режим у виробничому приміщенні.

Окрім цього були враховані наступні вимоги і параметри:

1.Перетин проводів і жил кабелів був вибраний за умовами нагріву електричним струмом при довготривалій безперервній роботі згідно таблиці допустимих тривалих струмових навантажень на дроти і кабелі. а) Для перетинужив 1,5 ммкабелю КВРГ струмове навантаження 19 Ампер– повітряні лінії і 27 Ампер (даліскорочено – А) – підземні.

б) Для перетину жив 2,5 мм того ж кабелю відповідно 25А – повітряні лінії і 38А підземні.

2.Вибрані перетини жил кабелю (1,5 і 2,5 мм) задовольняють умові найменших допустимих перетинів проводів і кабелів в електропроводках систем автоматизації.

а) 0,35мм – для гнучких багато дротяних мідних жил.

б) 0,5мм – для одно дротяних мідних жил.

    3. Крім того задовольняються і умові прокладки кабелів і проводів в    пластмасових і сталевих  захисних трубах (металевих рукавах) де можуть застосовуватися дроти з перетином жил не менше 1мм.

Контрольний кабель КВРГ може експлуатуватися при температурі навколишнього середовища від- 50 до + 50 гр. Цельсія і відносної вологості 98% приведеною до температури 40 гр.Цельсія.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

24

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

3.Тривала температура на жилі допускається для кабелю з полівінілхлоридною ізоляцією не більше 70 гр.Цельсія, що при значному запасі перетину жив щодо струмового навантаження в даному випадку не критично оскільки не досяжне. Всі ці параметри кабелю повністю відповідають потребам технологічного процесу і умовам виробничого приміщення.

4.Контрольний кабель КВРГ рекомендовано застосовувати в сирих і особливо сирих приміщеннях, в каналах і тунелях,в умовах дії агресивних середовищ за відсутності механічних дій іпрокладати на висоті не міні двох метрів, а на меншій висоті тільки за умови захисту від механічних пошкоджень кутовою сталлю, коробами, трубами.

Вибір труб для зовнішніх з'єднань.

   Трубні проводки забезпечують зв'язок між елементами системи автоматичного контролю, регулювання і управління виробництвом. Трубна проводка це сукупність труб і  трубних пневматичних кабелів, сполучних і приєднувальних пристроїв, арматури, пристроїв захисту, кріпильних і настановних вузлів і деталей, зібраних в цілісну конструкцію, прокладену і закріплену на елементах будівель і споруд або технологічному устаткуванні. 

    За допомогою трубних проводок у вибраній схемі автоматизаціїпроцесу центрифугування були реалізовані імпульсні лінії зв'язку і командні лінії.

Імпульсна лінія зв'язку це трубна проводка, що сполучає відбірковий пристрій з контрольно-вимірювальним приладом, датчиком або регулятором. Імпульсні проводки передають дію контрольованого або регульованого середовища на сприймаючі органи контрольно-вимірювальних приладів, датчиків або регуляторів безпосередньо або через розділові судини.

   Командна лінія зв'язку це трубна проводка, що сполучає між собою окремі функціональні блоки автоматизації. Командні лінії зв'язку передають, пневматичний або гідравлічний, сигнал або команду, від вимірювального пристрою до регулятора, а від нього до виконавчого механізму або від передавального блоку

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

25

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

до приймального. Довжина лінії передачі пневматичного сигналу не може бути більше 300 метрів зважаючи на значне запізнювання сигналу, яке призводить до погіршення динамічної характеристики всієї системи регулювання і управління.

Для виконання імпульсних ліній зв'язку була вибрана труба водогазопровідна безшовнаіз сталі 20 з присадками хрому, нікелю і титану з умовним проходом 15мм, зовнішнім діаметром 14мм з товщиною стінки 2мм.

Заявлені максимальні експлуатаційні параметри: тиск умовний – 10 - 20 Мпа; перепад тиску – 0,025 – 0,16М Па; максимальна температура до + 400 гр.Цельсія. Характеристики матеріалу труби і її граничні параметри  з добрим запасом відповідають реальним режимам експлуатації і мікроклімату у виробничому приміщенні.

   Для виконання командних пневматичних ліній зв'язку була вибрана труба з поліетилену низької щільності марки ТПО (кабель пневматичний в оболонці з полівінілхлоридного пластикату) із зовнішнім діаметром вісім міліметрів і товщиною стінки один міліметр. Такі труби рекомендовані до прокладки в умовах дії пари кислот, лугів і середовищ з підвищеною вологість за відсутності механічних дій і в діапазоні температур від – 50 до + 50 гр.Цельсія.

   Оскільки ці труби застосовуватимуться усередині приміщення при нормальному температурному режимі і з підвищеною вологістю виключно для передачі пневматичного сигналу від електропневмо перетворювача ЕП 5 (0,02 – 0,1 Мпа) до виконавчого механізму, то обмежень до їх застосування немає.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

26

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

8.Монтаж відбіркових пристроїв і регулюючого клапана.

Монтаж відбіркового пристрою для вимірювання витрати:

   Для вимірювання витрати по методу перепаду тиску була вибрана стандартна діафрагма з кільцевими камерами. По місцю установки діафрагми розрізають трубопровід, на кінці труби, що обрізають, в рівень з її торцями насаджують фланці так щоб відстань між ними дорівнювала товщині камерної установки разом з прокладками. Вивіряють їх положення і приварюють.

   Потім вивіряють правильність положення діафрагми в кільцевих камерах– гостра кромка діафрагми повинна бути направлена у бік плюсової камери. Плюсову камеру встановлюють на зустріч потоку так, щоб напрям потоку співпадав з напрямом стрілки на корпусі. У западини камер вкладають прокладки і встановлюють діафрагму між фланцями так щоб виступи у фланцях увійшли до западин камер і щоб прокладки не збилися з своїх місць. У цій конструкції відбувається суміщення діафрагми в камері, а так само камер між собою і фланцями. Фланці центрують по зовнішньому діаметру трубопроводу, що забезпечує необхідну співісність між отворами діафрагми і трубопроводу. Після цього фланці стягують болтами.

    При вимірюванні витрати рідини на горизонтальних або похилих ділянках трубопроводу сполучні лінії підключають до нижньої половини звужуючого пристрою, а вимірювальний прилад мають в своєму розпорядженні нижче, при необхідності розташувати його вище звужуючого пристрою у верхніх точках ліній встановлюють газозбірники.

Монтаж відбіркового пристрою для вимірювання тиску:

   Відбірковий пристрій встановлюють на прямолінійних ділянках трубопроводів так, щоб було забезпечено достатню відстань від запірних пристроїв, трійників, колін і розгалужень. При вимірюванні тиску води і рідин відбіркові пристрої

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

27

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

встановлюють по горизонтальній осі трубопроводу, імпульсну лінію прокладають з ухилом у бік вимірюючого приладу.

   Відбірковий пристрій звичайного типу складається з бобишкищо приварена до трубопроводу, штуцера укрученого в бобишку і вентиля. До вентиля через сполучну гайку підключають імпульсну лінію.  У місці установки бобишки на трубопроводі свердлять або вирізують газовим пальником отвір, задирки і наплави, що з'являються при свердленні ігазовому різанню на внутрішній поверхні труби видаляють, тому що виступи усередині трубопроводу приводять до зміни динамічного натиску і вимірюваного статичного тиску внаслідок цього. Чим більше швидкість руху потоку в трубопроводі, тим сильніше позначатиметься погрішність вимірювання.

   Бобишки і штуцери приварюють до трубопроводів електрозварюванням, матеріал бобишек і штуцерів повинен бути тієї ж марки, що і матеріал трубопроводу.

Якщо вимірювальний прилад встановлюють на добірному пристрої, то замість запірного вентиля встановлюють триходовий кран, який дозволяє перевіряти прилад і продувати імпульсні лінії без демонтажу устаткування.

При розташуванні вимірювального приладу на значній відстані від місця установки добірного пристрою запірні вентилі встановлюють у відбіркового пристрою і перед приладом.

   Прилади для вимірювання тиску пари або рідини встановлюють на одному рівні з місцем відбору, якщо ж це не здійснимо, то проектом повинна бути визначена постійна поправка до показань приладу залежно від висоти його установки.

Різьбові з'єднання добірних пристроїв ущільнюють прокладками. Для тиску           до 2 Мпа і нормальній температурі застосовують шкіряні прокладки, для тиску      до 5 Мпа свинцеві і паронитові, для тиску до 15 Мпа – випалену мідь, алюміній і фібру. Для  трубопроводів з іншими параметрами температури застосовують гумові прокладки від – 20 до +130 градусів, фторопластові від – 75 до + 200 градусів, азбестові і металеві більш ніж + 200 градусів Цельсія.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

28

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Монтаж пристрою контролю рівня:

   Первинні вимірювальні перетворювачі ємностей електронних індикаторів рівня встановлюють у вертикальному положенні, вкручувавши їх в штуцери з різьбленням М27, приварені до агрегату або місткості. Їх можна встановлювати на ємностях з максимальним тиском 0,15; 1,6; 2,5 Мпа залежно від типу первинного вимірювального перетворювача, при температурі вимірюваного середовища від – 60 до + 250 гр.Цельсія. Вимірювальний пристрій монтують на відстані не більше 20 метрів від первинного вимірювального перетворювача, якого сполучають з вимірювальним пристроєм коаксіальним кабелем, прокладеним в захисному трубопроводі або метало рукаві.

   Первинні вимірювальні перетворювачі ємностей електронних сигналізаторів рівня встановлюють горизонтально в стінці резервуару у відповідних контрольованому значенню рівнямісцях.

Монтаж регулюючого клапана:

   Клапан вмонтовують на горизонтальній і прямій ділянці трубопроводу так

щоб напрям потоку регульованого середовища співпадав з напрямом вказаним на корпусі клапана. Нормальне положення клапана вертикальне.

   Якщо діаметр трубопроводу більше приєднувальних розмірів клапана то по індивідуальних кресленнях виготовляють перехідні патрубки з привареними до них фланцями для приєднання до фланців клапана і трубопроводу. Регулюючі органи поступають на майданчик з приєднаними на прокладках патрубками і затягнутими різьбовими з'єднаннями. Перед монтажем клапан перевіряють на відповідність проектним даним: умовний тиск, температурна межа застосування, характеристика середовища і регулюючого органу. Внутрішня поверхня трубопроводу повинна бути ретельно очищена від грязі. З'єднання на різьбленні і фланцях повинне бути герметичним. Кінці трубопроводу в місці установки закріплюють на опорах, щоб зусилля від ваги або прогину трубопроводу не передавалося на болти фланцевого з'єднання.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

29

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

   Мембранні виконавчі механізми є складовою частиною регулюючого органу або монтуються безпосередньо на ньому. У решті випадків виконавчі механізми

встановлюють на спеціальних опорних конструкціях і сполучають з регулюючим органом передавальним механізмом. Застосовують жорстке і гнучке зчленування виконавчих механізмів з регулюючим органом або безпосереднє їх з'єднання. Застосовуючи відповідну передачу можна змінити закон руху регулюючого органу або поліпшити його характеристики.

   При монтажі пневматичних регуляторів безпосередньо під приладом може бути змонтована пневматична панель управління з допомогою, якою здійснюється перехід з автоматичного управління на ручне і назад.

   Стисле повітря до приладу і регулятора підводять або від індивідуального повітряного фільтру і редуктора тиску, або від вузла централізованого живлення приладів.

    При монтажі всіх видів регуляторів необхідне таке взаємне розташування елементів системи, щоб при настройці регулятора або перестановці завдання на задатчику оператор міг з одного місця бачити значення регульованого параметра і положення регулюючого органу.

   Монтаж регуляторів у виробничому приміщенні повинен забезпечувати зручність їх обслуговування при достатній освітленості івільний доступ до елементів настройки.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

30

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

9. Розрахунок клапана.

Регулюючий орган це ланка виконавчого пристрою що безпосередньо впливає на процес, шляхом зміни пропускній спроможності і є змінним гідравлічним опором, що впливає на витрату середовища за рахунок зміни свого прохідного перетину.

Бувають регулюючі органи наступних типів: дискові, одно сідельні, дво сідельні, триходові, діафрагмові.

Для того, щоб провести розрахунок регулюючого органу необхідно мати наступні дані:

1.Витрата середовища (у метрах кубічних в годину). Q max

2.Температуру (до виконавчого пристрою і після нього).T

3.Абсолютний тиск середовища (до пристрою і після нього).P

4.Перепад тиску.P

5.В'язкість, питомий об'єм і об'ємна вага.

Для вибору необхідного регулювального клапана необхідно розрахувати максимальний коефіцієнт пропускної спроможності.Kvmax

Формула розрахунку:

                                9.1

Числові дані для розрахунку:

Максимальна витрата – 3,47 кг/сек.                Перепад тиску – 0,48 МПа.

Температура середовища   + 50гр.Цельсія.   В’язкість – 1100 кг на метр кубічний.

k = 1,2 -  коефіцієнт.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

31

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

У вище згадану формулу підставляємо числові данні щоб отримати значення максимального коефіцієнту пропускної спроможності.

                               9.2

На підставі розрахунку K v max = 1,77 - згідно таблиці вибираємо регулюючий клапан малих витрат одно сідельний з лінійною характеристикою, з муфтовим і фланцевим під'єднуванням трубопроводів, з сальниковим ущільненням штока для важких і середніх умов роботи з діаметром умовного проходу       Dy = 15 мм,     при     K v max = 2,5 т/час.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

32

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Висновок.

   У даному курсовому проекті була проведена автоматизація процесу центрифугування суспензій на основі води. Оскільки процес центрифугування має деякі переваги перед іншими процесами розділення неоднорідних середовищ, а саме висока швидкість і багатогранність застосування, то автоматизація в цьому випадку украй необхідна.

На початку пояснювальної записки були висвітлені завдання монтажних управлінь і приведений типовий перелік монтажних робіт.

    Далі була розкрита фізична характеристика процесу, в якій були описані нормальні і критичні його параметри, а так само переваги і недоліки. Були описані проблеми матеріального і теплового балансу установки центрифугування і приведені параметри ефективність процесу. Крім того, було проведено обґрунтування вибору регулюючих, сигналізуючих, контролюючих величин і каналів передачі регулюючих дій. Була описана робота обраних систем автоматизації і перелік засобів автоматизації.

    Також було проведено опис функціональної схеми автоматизації і схеми зовнішніх електричних і трубних проводок. Був зроблений вибір кабелів і труб для зовнішніх з'єднань з обґрунтуванням вибору, а так само описаний монтаж відбіркових пристроїв автоматизації.

У проект включена розрахункова частина, в яку входить розрахунок регулюючого клапана.

    До пояснювальної записки додається графічна частина проекту: функціональна схема автоматизації процесу центрифугування, схема зовнішніх електричних і трубних проводок (лист 1); креслення регулюючого клапана з деталюванням    (лист 2).

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк..

33

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Література.

Романков П.Ги др.

«Процессы и аппараты химической промышленности».

Москва«Химия»1989 год.

Голубятников В.А. Шувалов В.В.

«Автоматизация производственных процессов в химической промышленности».Москва   «Химия»    1985 год.

Клюев А.С и др.

«Проектирование систем автоматизации технологических процессов».   Справочник

Москва   «Энергоатомиздат»   1990год.

Казьмин П.М.

«Монтаж, наладка и эксплуатация автоматических устройств химических производств».

Москва«Химия»   1979  год.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

34

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Див. нижче ЗМІСТ (стор. 3) ітаблиця-деталіровкадо креслення лист 2 як образчик.

КП 5.092503.02.06ПЗ

Арк.

Знм.

Арк.

№докум.

Підпис

Дата

Формат

Зона

Поз.

Позначення

Найменування

Кол.

Прим

КП 5.092503.04.06 СБ

Складальне креслення

Деталі

1

КП 5.092503.04.01

Корпус

1

2

КП 5.092503.04.02

Стакан

1

3

КП 5.092503.04.03

Трубка

1

4

КП 5.092503.04.04

Кришка

1

5

КП 5.092503.04.05

Гайка

1

6

КП 5.092503.04.06

Патрубок

1

7

КП 5.092503.04.07

Прокладка

1

8

     КП 5.092503.04.08

Прокладка

2

Стандартні вироби

9

ГайкаМ6

4

10

Гайка накиднаМ30

1

11

БолтМ6

4

КП  5.092503.02.06СБ

Вим.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Розробив

Данченко

Складальне креслення  регулюючого клапанаавтоматизації процесу фільтрації

Літ.

Аркуш

Аркушів

Перевірив

Кобцева

1

Н .контр.

гр. ЕАС – 04 з

СХМТ

Затверджую

ЗМІСТ

           Вступ.

   1.   Завдання монтажних організацій, перелікмонтажних робіт.

   2.   Опис технологічного процесу. Матеріальні і теплові баланси. Показники      

  ефективності процесу.

   3.   Основні параметрищо характеризують технологічнийпроцес.

   4.   Обґрунтування вибору засобів автоматизації.

   5.   Специфікація застосованих засобів автоматизації.

   6.   Опис виконання ФСА. Опис всіх контурів контролю та регулювання.

   7.   Вибір проводів, кабелів та труб для зовнішніх з'єднань.

   8.     Монтаж відбіркових пристоїв та регулюючого клапана.

   9.   Розрахунок регулюючого клапана.

         Висновок.

           Література.

КП  5.092503.02.06ПЗ

Вим.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Розробив

Данченко

Автоматизація і монтаж відбіркових пристроїв процесу фільтрування

Літ.

Аркуш

Аркушів

Перевірив

Кобцева

3

Н .контр.

гр. ЕАС – 04 з

СХМТ

Затверджую