Реферати

Реферат: Автоматизація процесу нитрования пиридона

Опис садиби як засіб характеристики поміщика в "Мертвих душах" Н. В. Гоголя. Особливості побутового оточення як характеристика поміщиків з поеми Н. В. Гоголя "Мертві душі": Манилова, Коробочки, Ноздрева, Собакевича, Плюшкина. Відмітні ознаки даних садиб, специфіка в залежності від характерів хазяїнів, описаних Гоголем.

Гилберт Райл. Філософські погляди Райла зберігають елементи аристотелизма у своєму акцентуванні індивідуальних об'єктів і в ряді моментів свого трактування логіки. Вони також виявляють вплив феноменології і поглядів Фреге.

Організаційна структура керування підприємством (на прикладі ОАО "Ленаеропроект"). Поняття, принципи побудови і прогнозування організаційної структури керування, класифікація і характеристика її типів і видів. Аналіз і оцінка існуючої організаційної структури керування підприємством, рекомендації з її удосконалення.

Особливості розвитку дітей із психопатією. Психопатія як порушення поводження в дітей, що часто має уроджений характер. Границі поняття "патологія" і типи її прояву в дітей. Особливості протікання психопатичних станів у розвитку дитини, його етапи і напрямки дослідження.

Пред'явлення для упізнання в криміналістиці. Проблеми удосконалювання процесу виробництва. Відмінність пред'явлення для упізнання від інших слідчих і пошукових заходів. Учасники, об'єкти, тактика проведення і фіксація результатів окремих видів представлення свідку, що потерпів, підозрюваного, обвинувачуваного предмета для ідентифікації.

Санкт-Петербургский державний технологічний

інститут

(Технічний університет)

Кафедра автоматизації процесів хімічної промисловості.

"Автоматизація процесу нитрования пиридона".

Пояснювальна записка до курсового проекту по учбовій дисципліні

"Проектування систем автоматизації ".

Виконав студент 891 гр.:

Солнцев П. В.

Керівник:

Новаків Ю. А.

Санкт-Петербург

2004

Зміст.

Початкові дані._ 3

Введення._ 3

1. Опис технологічного процесу._ 5

2. Опис УВК._ 5

3. Основні рішення по автоматизації._ 9

4. Розробка принципової схеми автоматизації._ 10

5. Компонування коштів автоматизації на щитах._ 10

6. Побудова електричних схем автоматизації._ 10

7._ Схеми зовнішніх проводок. 11

Список використаної літератури:_ 13

Додатки.

Початкові дані для проектування.

1 Витрати (об'ємні):

1.1 хладоагента в сорочках реактора і стаб-ра Gхл= 3,8 м3/години

1.2 кислоти на вході реактора Gк= 0,3 м3/година

1.2 нитромасси на виході з реактора Gвих= 1,3 м3/година

1.3 пиридона на вході реактора Gп= 1 м3/година

1.4 води на вході стабілізатора Gвод= 2,6 м3/година

1.5 готових суміші на виході стабілізатора Gкон= 2,6 м3/година

2 Концентрації азотної кислоти

2.1 на вході в реактор Скн= 0,6 кмоль/м3

2.2 на виході з реактора Скк= 0,132 кмоль/м3

3 Об'єми

3.1 реактори V = 6 м3

3.2 рідких фази в реакторі з коефіцієнтом заповнення 0,8

Vж= 0,8*6 = 4,8 м3

4 Температури:

4.1 нитромасси на виході реактора q1= 410C

4.2 суміші на виході з стабілізатора q2= 200C

4.3 хладоагента на виході з реактора q1хлк= 150C

4.4 хладоагента на виході з стабілізатора q2хлк= 210C

5 Порядок реакції n = 1

5.1 нитромасси в реакторі L1= 1,5м

5.2 води в скидній ємності L3= 3м

5.3 суміші в стабілізаторі L2= 1,5м

6 Вакуум

6.1 в лінії відведення оксидів 300 гПа

Введення.

Автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних чинників підвищення продуктивності і поліпшення виробничого процесу. Все існуючі і промислові об'єкти, що будуються в тій або інакшій мірі оснащуються коштами автоматизації.

У даній курсовій роботі розробляється проектна автоматизація процесу нитрования пиридона.

Метою курсового проекту є розробка функціональної схеми автоматизації, компонування коштів автоматизації на щитах і пультах, побудова і оформлення електричних і пневматичних схем автоматизації, виконання схем внутрішніх і зовнішніх проводок.

1. Опис технологічного процесу.

Як об'єкт автоматизації розглядається реактор повного змішення безперервної дії з сорочкою і мешалкой (рис 1).

Суміш пиридона з оцтовим ангидридом (з параметрами Gп, qп, Срп) подається на вхід реактора (1). Туди ж подається азотна кислота (з параметрами Gк, qк, Скн, Срк). Процес йде при температурі q1; знімання тепла здійснюється подачею холодної води (з параметрами Gхл, qхлн, Срхл) в сорочку реактора. З реактора нитромасса (з параметрами Gвих, qвих, Скк, Срвих) поступає в стабілізатор (2), де охлаждаться холодною водою до температури q2и розбавляється водою в співвідношенні 1:2, після чого йде на стадію кристалізації (з параметрами Gсм, qсм, Срсм).

На випадок аварії передбачена скидна ємність (3), заповнена водою. Всі апарати, вмісні азотну кислоту, сполучені з пасткою оксидів азоту (4) і лінією розрядження.

Процес нитрования пиридона протікає при температурі q1, тиску Р і рівні рідини h1. Азотна кислота є ключовим компонентом. Витрата оцтового ангидрида з пиридоном визначається продуктивністю попереднього апарату і по ньому діє обурення.

У лінію

розрядження

Пірідон

G п, q п, З рп

Азотна кислота

G до, q до, З до н, З рк

Вода

G хл, q хл н, З рхл

Вода

G 0

Нітромасса

G вих, q вих, З до до, З рвих

Вода

G хл2

Вода

На кристалізацію

G см, q см, З рсм

1- реактор повного змішення безперервної дії; 2 - стабілізатор; 3 - скидна ємність; 4 - пастка оксидів азоту.

Малюнок 1- Технологічна схема процесу нитрования пиридона.

2. Опис УВК.

Як керуючий обчислювальний комплекс (УВК) в даному проекті вибраний контроллер Matsushta FP2.

Matsushta FP2 - це компактний багатоканальний многофункциональний високопродуктивний микропроцессорний контроллер, призначений для автоматичного регулювання і логічного управління технологічними процесами. Контроллер призначений для побудови керівників і інформаційних систем автоматизації технологічних процесів малого і середнього (по числу входів-виходів) рівня складності і широким динамічним діапазоном зміни технологічних параметрів, а також побудови окремих підсистем складних АСУ ТП, забезпечуючи при цьому оптимальне співвідношення продуктивність/вартість одного керівника або інформаційного каналу.

У складі контроллера FP2 є модулі виходу на мережу PROFIBUS FMS (для систем управління високого рівня - універсальний модуль FP2-FMS/DP-M) і PROFIBUS DP (для управління розподіленими польовими пристроями від простих модулів до контроллерів FP1 і FP0 - модуль FP2-DP-M). Універсальний модуль FP2-FMS/DP-M може підтримувати роботу обох мереж одночасно. Кількість станцій в мережі - до 125.

У крос-плати може бути встановлено до 2 модулів PROFIBUS; швидкість передачі - від 9,6 кбит/з (відстань - до 1200м без репітера і 4800м - з репітером) до 12Мбит/з (відстань - до 100м без репітера і 400м - з репітером). Порт - 9-контактне гніздо в стандарті RS485

До складу контроллера Matsushta FP2 входять: центральний микропроцессорний блок контроллера, блок живлення, від 5 до 14 плат розширення і ряд додаткових блоків. Крос плата призначена для збільшення числа входів-виходів контроллера. Контроллер Matsushta FP2 є проектно - виробом, що компонується. Його склад і ряд параметрів визначаються споживачем і вказуються в замовленні. Контроллер має вбудовану самодиагностику, кошти сигналізації і ідентифікації несправностей, в тому числі при відмові апаратури, виході сигналів за допустимі межі, збої в ОЗУ, порушенні обміну по мережі і т. п. Для дистанційної передачі інформації про відмову передбачені спеціальні дискретні виходи.

Конкретний склад інших виробів обмовляється в замовленні.

МОДУЛІ ВВЕДЕННЯ/ВИСНОВКУ

1. Модулі введення дискретних сигналів постійного струму.

Контроллер FP2 має в своєму складі модулі розширення для введення дискретних сигналів: FP2-16XD2 (з клеммним з'єднувачем з лініями датчиків) і FP2-64XD2 (з роз'єм) - мал. 4. Ці модулі мають відповідно 16 і 64 канали. Крім того, дискретні сигнали (64 лінії) можуть бути подані на спеціалізований модуль ЦПУ FP2-C1D. Характеристики модулів приведені в табл. 1

Табл. 1. Характеристики модулів дискретного введення.

Характеристика

Модуль FP2-16XD2

Модуль FP2-64XD2; ЦПУ FP2-C1D

Число каналів

16

64 (2 групи по 32)

Гальванічна розв'язка

Оптронная

Оптронная

Номінальне U вх, В

12 - 24

24

Максимальний I вх, мА

10

5

Споживаний модулем струм від джерела живлення контроллера, мА

80

100

2. Модулі виведення дискретних постійного струму.

Модулі виведення дискретних представлені більш широко: це передусім модулі висновку FP2-Y16T і FP2-Y16P - 16 каналів з клеммним з'єднувачем і відкритим колектором на npn і pnp транзисторах відповідно. Аналогічні модулі на 64 канали з роз'єм: FP2-Y64T і FP2-Y64P. Крім того, в комплекті модулів УСО FP2 є релейні модулі висновку FP2-Y6R (6 каналів) і FP2-Y16R (16 каналів). Характеристики модулів приведені в табл. 2

Табл. 2. Характеристики модулів виведення дискретних

Характеристика

Модулі

FP2-Y16T,

FP2-Y16P

Модулі

FP2-Y64T,

FP2-Y64P

Модулі

FP2-Y6R* )

Модулі

FP2-Y16R* )

Число каналів

16 (2x8)

64 (2x32)

6 (3x2)

16 (2x8)

Гальванічна розв'язка

Оптронная

Оптронная

Оптронная

Оптронная

Напруження навантаження (зовнішнього джерела), В

5 - 24

5 - 24

250 (AC),

30 (DC)

250 (AC),

30 (DC)

Максимальний струм навантаження, А

0,6

0,1

5

2

Струм споживання від джерела живлення контроллера, мА

100

250

70

120

* ) Увага. Для живлення реле ці модулі вимагають додаткового джерела напруження 24В DC (див. мал. 6Б)

3. Модулі введення/висновку дискретних сигналів постійного струму.

У складі FP2 є комбіновані модулі введення/висновку FP2-XY64D2T і FP2-XY64D2P. Модулі мають по 32 канали на вхід і вихід з роз'єм для з'єднання із зовнішніми пристроями і характеристиками, по входах співпадаючими з характеристиками модулів FP2-64XD2, а по виходах - з модулями FP2-Y64T, FP2-Y64P.

4. Модулі введення аналогових сигналів постійного струму.

Аналогові сигнали в FP2 приймаються окремим модулем УСО FP2-AD8 (8 каналів) і спеціалізованим ЦПУ (для малих систем) FP2-C1A (4 канали на введення і 1 на висновок). Обидва модулі мають клеммний блок для з'єднання з датчиками і характеристики, приведені в табл. 5. Кожний канал може битьавтономнонастроен на будь-який допустимий діапазон вхідного напруження, в тому числі на приме сигналів від термопар і термометрів опору, за допомогою перемикачів на задній панелі модулів. Модуль ЦПУ FP2-C1A може бути встановлений тільки на кросі-платі ЦПУ (а не на платі розширення)

Табл. 3. Характеристики модулів аналогового введення

Характеристики

FP2-AD8

FP2-C1A

Кількість каналів

(автономна настройка кожного каналу)

8

4

Вхідний сигнал

Напруження

±10В; 2 - 5В; ±100мВ

Струм

±20мА; 4 - 20мА

Термопара

S (0-1500 0 З); L (-200+700 0 З); K (-200+1000 0 З);

Т (-200+250 0 З); R (0-1500 0 З)

Термосопротівленіє

Pt100 (-100+500 0 З); Pt1000 (-100+100 0 З)

Погрішність

1%; 16 біт

Гальванічна розв'язка

Між входами і внутрішньою схемою (між каналами немає)

Споживаний модулем струм від джерела живлення, мА

500

1060

3. Основні рішення по автоматизації.

У процесі нитрования пиридона показником ефективності є концентрація азотної кислоти в реакторі, і метою управління є її підтримка на заданому рівні (Скк= Сккзд). Витрата пиридона на вході в реактор визначається попереднім технологічним процесом і по ньому діють обурення, а, отже, по ньому не можна регулювати концентрацію Скк, тому змінюють витрату азотної кислоти.

Для виконання матеріального балансу по рідкій фазі, визначуваного рівнем нитромасси в реакторі, змінюють витрату нитромасси в реакторі.

Для виконання теплового балансу регулюються температури в реакторі і в стабілізаторі шляхом зміни витрати охолоджуючої води на виході з сорочки реактора і стабілізатора.

Для забезпечення співвідношення перемішування нитромасси з водою в стабілізаторі 1:2 використовується регулятор співвідношення витрат, що використовує як канал управління витрату води на вході в стабілізатор.

Рівень суміші в стабілізаторі підтримується постійним шляхом зміни витрати готової суміші на виході стабілізатора.

При недостатньому розрядженні в лінії відведення оксидів азоту (що може бути викликано підвищенням тиску в реакторі або несправністю вакуум-насоса в лінії розрядження) нитромасса з реактора скидається в скидну ємність.

Система регулювання складається з 4-х підсистем:

- підсистема контролю

контролюються: концентрація азотної кислоти в нитромассе, температури охолоджуючої води на виходах реактора і стабілізатора, нитромасси і суміші в апаратах, рівні нитромасси в реакторі, суміші в стабілізаторі і води в скидній ємності, витрата нитромасси на вході стабілізатора, пиридона на вході реактора, тиск в лінії відведення оксидів

- підсистема контролю

регулюються: концентрація азотної кислоти в нитромассе, температури в реакторі і в стабілізаторі, рівні нитромасси в реакторі, суміші в стабілізаторі і води в скидній ємності, витрата води в стабілізатор

- підсистема сигналізації

сигналізуються: відхилення концентрації азотної кислоти в нитромассе, відхилення температур в реакторі і в стабілізаторі від заданих, аварійно-небезпечна ситуація (підвищення тиску в реакторі або відсутність розрядження в лінії відведення оксидів азоту)

- підсистема захисту

при відсутності подачі одного з компонентів припиняється подача і другого, при виникненні небезпеки вибуху реактора нитромасса скидається в скидну ємність, при недостатньому розрядженні в лінії відведення оксидів азоту нитромасса скидається в скидну ємність (щоб уникнути попадання оксидів азоту в цех)

На кресленні функціональної схеми автоматизації процесу нитрования пиридона (КП. ПСА.891. А2.01) представлена структура технологічного процесу, а так само оснащення його приладами і коштами автоматизації.

Схема складається з дев'яти контурів регулювання.

Контур 1

(реєстрація і регулювання концентрації азотної кислоти в нитромассе Сккпо витраті азотної кислоти Gк, сигналізація істотних відхилень; компенсація обурень по Gп)

Концентрація азотної кислоти в нитромассе визначається первинним перетворювачем АЖК-3101 (поз. 1а), що встановлюється на байпасе трубопроводи. Уніфікований сигнал 4...20 мА з нього поступає на реєстратор А542М і на контроллер Matsushita FP-2. Витрата пиридона з оцтовим ангидридом вимірюється за допомогою перетворювача РЕН-1 (поз. 1б), звідки поступає на реєстратор А542М і, також, на контроллер. У контроллері реалізований комбінований регулятор з підключенням компенсатора на вхід регулятора. Керуючий сигнал з контроллера поступає на блок ручного управління БРУ-42 (поз. SA1), за допомогою якого можна вибрати режим управління: автоматичне управління з допомогою МПК або ручне дистанційне за допомогою перемикачів "більше", "менше". Далі керуючий сигнал поступає на безконтактну пускатель ПБР-2М (поз.1ж), який за допомогою цього малопотужного керуючого сигналу забезпечує комутацію ланцюгів управління виконавчого механізму МЕО-90 (поз. 3), який в свою чергу впливає на регулюючий орган. Сигналізація здійснюється за допомогою сигнальних ламп, розташованих на щиті, і що включаються схемою сигналізації (див. КП. ПСА.891. А2.03).

Контур 2, 7

(реєстрація і регулювання температури q1в реакторі по подачі охолоджуючої води Gхл1, температури q2в стабілізаторі по подачі охолоджуючої води Gхл2и сигналізація істотних відхилень)

Температури в реакторі і стабілізаторі вимірюються термопарами ТХК-104 (поз. 2а, 7а), маючих НСХ «L»; сигнал з них поступає на самопишущие миллиамперметри А542М і на аналогові входи контроллера. Керуючі сигнали з контроллера поступають на блоки ручного управління БРУ-42 (поз. SA2, SA7) і, далі, на безконтактну реверсивну пускатели ПБР-2М (поз. 2в, 7в), які за допомогою цього малопотужного керуючого сигналу забезпечують комутацію ланцюгів управління виконавчих механізмів МЕО-90 (поз. 3, 15), які в свою чергу впливають на регулюючі органи. При істотних відхиленнях температур подається сигнал на відповідну контактор в схемі сигналізації, внаслідок чого запалюється сигнальна лампа.

Контури 3, 4, 6

(регулювання рівня h нитромасси в реакторі по відбору нитромасси Gвих, рівня води hвв скидної ємності по подачі води Gв1, реєстрація рівня в стабілізаторі hсмпо відбору готової суміші Gсм)

Рівень в реакторі, стабілізаторі і скидній ємності визначається буйковим уровнемером LT-100 (поз. 3а, 4а, 6а) з уніфікованим вихідним сигналом 4...20 мА. Вихідний сигнал з первинних перетворювачів передається на самопишущие миллиамперметри А542М і на аналогові входи МПК. Керуючі сигнали з МПК поступають на блоки ручного управління БРУ-42 (поз. SA3, SA4, SA6) і, далі, на безконтактну пускатели ПБР-2М (поз. 2в), які за допомогою цих малопотужних сигналів забезпечують комутацію ланцюгів управління виконавчих механізмів МЕО-90 (поз. 7, 9, 13), який в свою чергу впливає на регулюючі органи.

Контур 5

(регулювання концентрації готової суміші в стабілізаторі по подачі води Gв2)

Задачею даного контура є забезпечення необхідного співвідношення витрат води і нитромасси на вході стабілізатора (1:2). Для цього, за допомогою діафрагми ДК16 (поз. 5а), сполученої імпульсними трубками з вимірювальним перетворювачем Сапфір-22ДД (поз. 5б), вимірюється витрата нитромасси на вході стабілізатора. Вихідний сигнал (4...20 мА) з перетворювача поступає на реєстратор А542М і, також, на контроллер. У контроллері формується керуючий сигнал, що забезпечує витрату води на вході стабілізатора в ДВА рази більший витрати нитромасси. Цей сигнал поступає на блок ручного управління БРУ-42 (поз. SA5) і на безконтактну реверсивну пускатель ПБР-2М (поз. 5в)

Контур 8

(блокування, контроль і сигналізація розрядження в лінії відведення оксидів азоту Р)

У процесі функціонування реактор вимагає відведення небезпечних для здоров'я оксидів азоту. Для цього використовується вакуумна лінія відведення оксидів, розрідження в якій не повинно бути вище за 600 гПа. Це розрідження вимірюється перетворювачем вакууму Метран-22ДВ, сполученим з трубопроводом (лінією відведення) імпульсною трубкою. Уніфікований сигнал з перетворювача поступає на самописний миллиамперметр А542М і на контроллер, що формує сигнали блокування (що подається на магнітну пускатель ПМЕ-121 (поз. 8в)) і сигналізації для спрацювання аварійної сирени. Магнітний пускатель, в свою чергу, коммутирует ланцюг управління електромагнітного клапана ЕМК (поз. 17), що відкриває скидний трубопровід, що з'єднує реактор зі скидною ємністю.

Контур 9

(контроль температур охолоджуючої води після реактора qхл1и після стабілізатора qхл2)

Контроль температури хладоагента на виході об'єкта, що охолоджується здійснюється з метою перегріву останнього. Температури охолоджуючої води на виходах реактора і стабілізатора вимірюються термометрами опору (вихідний сигнал 4...20мА), підключеними до двухканальному реєстратора А542М і паралельно до контроллера.

4. Розробка принципової схеми автоматизації.

Принципові схеми автоматизації призначені для відображення взаємозв'язків між приладами, коштами автоматизації і допоміжними елементами, вхідними до складу системи автоматизації, з урахуванням послідовності їх роботи і принципу дії.

Принципові схеми складаються, виходячи із заданих алгоритмів функціонування систем контролю, регулювання, управління, сигналізації і управління.

На принциповій схемі в умовному вигляді нанесені прилади, апарати, кошти зв'язку між елементами, блоками і модулями цих пристроїв. Схема зображена на листі формату А2 (див. прил. КП.891. А02.01).

5. Компонування коштів автоматизації на щитах.

Щити і пульти призначені для розміщення приладів, коштів автоматизації, апаратури управління, сигналізації, захисту, живлення, комутації і т. п. Щити і пульти розташовуються у виробничих і спеціальних щитових приміщеннях (операторських, диспетчерських і т. п.).

Щит зображений на листі формату А2 (див. прил. КП.891. А02.03). При компонуванні коштів автоматизації був використаний двухсекционний щит ЩШК-2-ЗП-1-1000х1000-УЧ-РОО-ОСТ 3613-76

6. Побудова електричних схем автоматизації.

Принципові електричні схеми (ПЕС) включають:

- схему сигналізації;

- схему управління.

Схеми виконані без дотримання масштабу і дійсного просторового розташування елементів.

На ПЕС управління відображена схема організації регулювання співвідношення витрат шляхом зміни подачі води.

Технологічна сигналізація в даній роботі служить для контролю безпеки робітників цеху і виконання технологічного регламенту. Схема сигналізації забезпечує подачу світлових і звукового сигналу, знімання звукового сигналу, перевірку справності коштів сигналізації.

ПЕС зображені в додатку на листі формату А2 (КП.891. А02.02).

7. Схеми зовнішніх проводок.

Схема з'єднань зовнішніх проводок - це комбінована схема, на якій показані електричні і трубні зв'язки між приладами і коштами автоматизації, встановленими на технологічному обладнанні, поза щитами і на щитах.

Схема підключення зовнішніх проводок виконана на форматі А2 (див. прил. КП.891. А02.04).

Список використаної літератури:

Проектування систем автоматизації технологічних процесів: Довідкова допомога / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровський, А. А. Клюев; Під ред. А. С. Клюева. - М.: Енергоатомиздат, 1990. - 464 з.

Емельянов А. И., Капник О. В. Проєктірованіє систем автоматизації технологічних процесів: Довідкова допомога. - М.: Енергоатомиздат, 1983. - 400 з.

Промислові прилади і кошти автоматизації: Довідник / В. В. Баранов, Т. Х. Беановська, В. А. Бек і інш.; Під общ. ред. В. В. Черенкова. - Л.: Машинобудування, 1987. - 847 з.

Шувалов В. В., Огаджанов Г. А., Голуб'ятників В. А. Автоматізация виробничих процесів в хімічній промисловості. - М.: Хімія, 1991. - 480 з.

Методичні вказівки №№ 450, 387, 397, 571.