Реферат: Автоматизация тепловых процессов на примере кожухотрубчатого теплообменника

Введение

Автоматизация – это внедрение технических средств, управляющих процессами без непосредственного участия человека. Разнообразие технических средств автоматизации, глубокое изучение процессов химической технологии, а также достаточно хорошо разработанная теория автоматического управления позволяют интенсивно проводить автоматизацию в химической промышленности.

Одной из основных задач автоматизации технологических процессов является повышение экономической эффективности производства. В ряде случаев само производство не может быть реализовано без его автоматизации. Существует значительное число процессов, интенсификация которых возможна лишь при ведении их в предаварийных режимах, что вызывает необходимость в процессе автоматизации таких производств решать совместные задачи автоматического управления и автоматической защиты.

Важнейшей предпосылкой автоматизации является отработанность технологии производства. Основными требованиями, которые предъявляет автоматизация к технологии, являются неразрывность технологической цепи в пределах автоматизируемого участка и целесообразное расположение оборудования, в соответствии с направлением движения материальных и энергетических протоков. Чем полнее соответствует процесс указанным требованиям, тем выше экономическая эффективность автоматизации.

В химической промышленности вопросам автоматизации уделяется особое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания технологических процессов, высокой чувствительностью их к нарушениям режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение окружающей среды.

В данной курсовой работе рассматривается регулирование процесса нагревания.

1 Описание технологического процесса

Основные принципы управления процессом нагревания рассмотрим на примере поверхностного кожухотрубчатого теплообменника, в который подают нагреваемый продукт и теплоноситель. Показателем эффективности данного процесса является температура tп// продукта на выходе из теплообменника, а целью управления – поддержание этой температуры на определенном уровне.

Зависимость температуры tп// от параметров процесса может быть найдена из уравнения теплового баланса:

,

где, />– расходы соответственно продукта и горячего теплоносителя;

– удельные теплоемкости продукта и горячего теплоносителя;

/>– температуры продукта и горячего теплоносителя на входе в теплообменник;

/>– температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника.

Решая данное уравнение относительно, получим:

/>

Расход теплоносителя можно легко стабилизировать или использовать для внесения эффективных регулирующих воздействий. Расход продукта />определяется другими технологическими процессами, а не процессом нагревания, поэтому он не может быть ни стабилизирован, ни использован для внесения регулирующих воздействий; при изменении />в теплообменник будут поступать сильные возмущения. Температуры />и, а также удельные теплоемкости спи ст определяются технологическими режимами других процессов, поэтому стабилизировать их при ведении процесса нагревания невозможно. К неликвидируемым возмущениям относятся также изменение температуры окружающей среды и свойств теплопередающей стенки вследствие отложения солей, а также коррозии. Анализ объекта управления показал, что большую часть возмущающих воздействий невозможно устранить. В связи с этим следует в качестве регулируемой величины брать температуру, а регулирующее воздействие осуществлять путем изменения расхода .

Теплообменники как объекты регулирования температуры обладают большими запаздываниями, поэтому следует уделять особое внимание выбору места установки датчика и закону регулирования. Для уменьшения транспортных запаздываний датчик температуры необходимо помещать как можно ближе к теплообменнику. Для устранения запаздывания значительный эффект может дать применение регуляторов с предварением и исполнительных механизмов с позиционерами.

В качестве контролируемых величин следует принимать расходы теплоносителей, их конечные и начальные температуры, давления. Знание текущих значений этих параметров необходимо для нормального пуска, наладки и эксплуатации процесса. Расход требуется знать также для подсчета технико-экономических показателей процесса, а расход />и температуру – для оперативного управления процессом.

Сигнализации подлежат температура и расход продукта. В связи с тем что резкое падение расхода может послужить причиной выхода из строя теплообменника, устройство защиты в этом случае должно перекрывать линию горячего теплоносителя.

2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

На основании описания технологического процесса задачами автоматизации являются:

— поддержание расхода горячего теплоносителя

— поддержание давления исходного теплоносителя

— поддержание и сигнализация температуры продукта

— поддержание и сигнализация расхода продукта

— поддержание температуры в трубопроводах

— поддержание давления конечного теплоносителя

Технологическая карта параметров

Аппарат

Параметр

Номинальное значение

Допустимое отклонение

Функциональные признаки ТСА





Показание

Регистрация

Блокировка

Сигнализация

Регулирование

Трубопровод

Расход теплоносителя

15 кг/с

+10 %

Щ

Щ




Трубопровод

Давление исходного теплоносителя

0,1 МПа

+10 %

Щ

Щ




Трубопровод

Температура продукта

60°С

+5 %

Щ

Щ


Щ

Подачей теплоносителя

Трубопровод

Расход продукта

20 кг/с

+10 %

Щ

Щ


Щ

--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--

1

2 [136]

4-2



По месту

Дифманометр

МЕТРАН 43 ДД

+0,5%

1

3 [35]

4-3



Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+0,5%

1

2 [379]

5-1

Температура

60°С

Трубо-провод

Термопреобразователь сопротивления

ТСП-0879 50 П

-50 ¸+600°С

3

2 [58]

5-2



Центральный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+0,5%

1

2 [379]

6-1

Давление конечного теплоносителя

0,1 МПа

Трубо-провод

Преобразователь давления

МЕТРАН 43 ДИ

+0,25%

1

3 [29]

6-2



Централь-ный щит

Автоматический мост

ДИСК-250 2231

+0,5%

1

2 [379]

6 Развернутая функциональная схема автоматизации

/>

/>/>/>/>/>/>/>1 2 3 4 5 6 7

Приборы по месту

/>/>/>/>/>/>

Приборы на щите

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

/>/>Н

/>/>/>/>

/>

L Ä

Выводы

В данной курсовой работе был рассмотрен технологический процесс нагревания.

Проведен анализ технологического процесса как объекта автоматизации, предложена функциональная схема автоматизации. Также были выбраны технические средства автоматизации на основе принятой системы контроля и регулирования, которые представлены в спецификации. В ходе работы были приобретены навыки чтения и составления простейших функциональных схем автоматизации.

Список использованной литературы

Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М., 1985.

Промышленные приборы и средства автоматизации: Справ. / Под ред. В.В. Черенкова. Л., 1987.

Номенклатурный каталог «Концерн Метран», 1995 г.

Системы управления химико-технологическими процессами: Метод. Указания к выполнению курсовой работы для студентов спец. 2501, 2502 всех форм обучения / НГТУ; Сост.: М.А. Фадеев, Н.Новгород, 2000, 26 с.

Лекционный материал.


еще рефераты
Еще работы по производству