РЕМИКОНТ Р-130

ПЭВМ

рис9.2.Схема подачи щелочных стоков на регенерацию.

Концентрация щелочи в мерниках составляет 40-50%. Согласно технологическому регламенту

процентное содержание щелочи в растворе на выходе стадии дозирования должна составлять 3-4%. Практика показала, что при ручном управлении удержать такую концентрацию водного раствора щелочи достаточно сложно. Открыв клапан на некоторой отметке, оператору необходимо время для анализа и его проведения. За это время возможен перерасход щелочи. Процесс быстротечен, всплески щелочи возможны за долю секунды.

Предлагается схема автоматического регулирования концентрации водного раствора щелочи, которая включает в себя:

1.-регулирующий клапан подачи щелочи РЩ;

2.-регулятор на базе Ремиконт Р-130;

3.-концентрометр для замера концентрации щелочи в водном растворе на выходе стадии дозирования;

4.-компьютер.

Вода подается на эжектор с постоянным расходом 30т/ч (технологический регламент). через задвижку. На выходе эдектора установлен концентрометр щелочи. С него сигнал поступает в ремиконт. Регулятор выдает сигнал на клапан РЩ. Оператор отслеживает ход процесса и имеет возможность вручную управлять исполнительным механизмом с клавиатуры. Т.е. процесс дозирования щелочи будет полностью автоматизирован.

9.1 Выбор и обоснование дефективной стадии и цель автоматизации на уровне стадии.

А Б В ход пр-сса

направл.

исследов.

Выходным показателем стадии дозирования является процентное содержание NaOH в растворе (3-4%). При ручном управлении процентное содержание щелочи составляет 10-12%, это говорит о том что идет перерасход щелочи. Результативным показателем стадии дозирования, таким образом, являются результативными показателями производства. Достижение этой цели ест решение проблем регламентируемого процентного содержания NaOH в растворе.

9.2.Оценка фактических и желаемых результатов.

Результаты исследования представлены в виде таблицы 9.2.1., в которой сопоставим желаемый и фактический уровень показателей.

Таблица 9.2.1.

%

12

2

1 2 3 4 кварталы

9.3 Расчет производственной мощности.

Производим расчет производственной мощности по приготовлению водного раствора щелочи цеха химводоочистки на БТЭЦ-2. Производство приготовления является периодическим производством, т.к. весь приготовленный раствор используется по мере прохождения регенераций

фильтров. По журналу учета операторов количество регенераций в месяц равняется 25 и продолжительность одной регенерации составляет 2 часа.

где:

Е-количество аппаратов

Т-эффективный фонд рабочего времени

Q-производительность аппарата

t-время одного цикла

Т = Ткал.- Тппр.= 8760 - 528 = 8232(ч)

Ткал.= 8760(ч)

Тппр.= Т₁+Т₂ = 240 + 288 = 528(ч)

Т₁-остановка на капитальный ремонт

Т₂-техническое обслуживание

(т/год)

9.4 Расчет инвестиций на автоматизацию

Капитальные затраты на внедрение проектируемой САР составляют:

-затраты на приобретение САР

-затраты на транспортировку

-затраты на заготовительно складские расходы

-затраты на запчасти

-затраты на монтаж

Сметная стоимость САР определяется на основании спецификации по действующим прейскурантам.

Таблица 9.4.1.

Бывшие в употреблении приборы КИПиА сдаются на склад по остаточной стоимости Для дальнейшей эксплуатации на производстве. Тогда общая величина капитальных затрат, необходимых для внедрения предложенной системы составит:

Кавт.= Кприоб.+ Кмонт.+ Ктранс.+ Кзп.+Ксклад.-Кл.

= 82.4+8.24+4.12+3.3+0.824-25=73.88(млн.руб.)

9.5 Расчет изменения текущих затрат

Производя замену устаревшей системы контроля на новую происходит изменение затрат на сырье (щелочь). Из журнала учета операторов следует, что экономия щелочи на регенерацию в месяц составляет 1.3 тонны. Таким образом годовая экономия составляет:

Э_NaOH = 1.3*12 = 15.6(т)

Стоимость одной тонны щелочи равна 0.14 млн.руб. Следовательно годовой экономический эффект в стоимостном выражении составит:

Э = 0.14*15.6 = 2.18(млн/год)

Удорожающие факторы:

- эксплуатация и содержание оборудования составляет 6% от общей суммы капитальных вложений:

С₁= Кприоб.*6%/100% = 98.88*6/100 = 5.9328(млн.руб)

- амортизация оборудования:

Na = 15% - норма амортизации для приборов и средств автоматизации:

С₂= Кприоб.*15%/100% = 98.88*15/100 = 14.832(млн.руб)

Удешевляющий фактор:

- снижение себестоимости за счет экономии щелочи:

С₃= (Р₁-Р₂)*Ц*В

Р₁,Р₂-расход NaOH до и после автоматизации;

Ц - цена одной тонны щелочи;

В - годовой объем производства.

По журналу учета расход NaOH до автоматизации составлял Р₁=3.08т., а после Р₂=3.08-1.3=1.78т. Тогда:

С₃=(1000-534)*0.14*9549=622976.76(млн.руб.в год)

Базовые калькуляции до и после автоматизации сведем в таблицу 9.5.1.

Таблица 9.5.1.

Продолжение таблицы 9.5.1.

Определение себестоимости продукции после внедрения АСР:

1.-на весь выпуск продукции

Спр.= Сдо-Собщ.

Сдо-себестоимость до автоматизации

Спр.= 6578516.178-6001947 = 576568.7(млн.р.)

9.6 Определение срока окупаемости

Ток.= Кавт./Cобщ.= 73.88/576568.7 = 0.00013(года)

Годовой эффект рассчитываем по следующей формуле:

Э =Зупр.- Е*Кавт.=576568.7-0.2*73.88 =576553.93(млн.руб.)

Полученный годовой эффект и небольшой срок окупаемости показывает, что данный проект является целесообразным и может быть внедрен в производство.

Технико-экономические показатели проекта

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

5.1. Планирование и подготовка эксперимента.

Одним из важнейших параметров, подлежащих обязательному автоматическому регулированию, является “рН” щелочных стоков на выходе бака донейтрализатора. Автоматическое регулирование процесса нейтрализации должно обеспечить поддержание в заданных пределах рН-среды. По природоохранным нормам сточные воды должны удовлетворять требованиям нейтральной Среды, т.е. соответствовать рН=6.5-8.5.

Значительное превышение или наоборот занижение установленных норм влечет за собой дополнительные штрафы, которые выплачиваются предприятием как за вредные выбросы.

Для определения динамических свойств объектов воспользуемся методом экспериментального определения динамических характеристик объектов, так как, по сравнению с аналитическими методами, они наиболее достоверны и более доступны для обслуживающего персонала.

Основными причинами изменения рН сточных вод являются: изменение расхода щелочных стоков,

подаваемых на нейтрализацию кислых стоков, а также концентрация щелочных стоков. Поддержание постоянного уровня рН осуществляется путем изменения расхода щелочи на нейтрализацию, воздействуя тем самым на регулирующий клапан.

Используя теоретические и практические знания об объекте, можно предположить как поведет себя объект в динамике.

Схема для проведения эксперимента приведена на рисунке 5.1.

Из схемы видно, что при проведении эксперимента необходимо снять следующие переходные характеристики объекта:

-по изменению рН при возмущении расходом щелочи (в дальнейшем - основной канал);

-по изменению рН при возмущении концентрацией щелочи (в дальнейшем - канал внешнего возмущения);

-а так же характеристику «положение клапана - расход щелочи(в дальнейшем - внутренний канал).

В настоящее время для контроля изменения рН установлены промышленные рН-метры с чувствительным элементом ДПГ-4М-3.

А для измерения концентрации щелочи используются приборы типа КНЧ-2-8. Датчики и приборы

соединяются с микропроцессорным контроллером типа “РЕМИКОНТ Р-130”, который установлен в центральной щитовой цеха химводоподготовки. Используя программное обеспечение контроллера и установленного в цехе компьютера мы можем снимать показания в цифровом виде с экрана компьютера с необходимой дискретностью обновления показаний по времени.

Конц.NaOH=3-4%

Подача усредн. Клапан подачи

стоков усредн.стоков рН

Блок ручного Датчик Датчик

управления расхода рН-метр

РЕМИКОНТ Р-130

рис.5.1 Схема проведения эксперимента

5.2. Проведение эксперимента.

При определении переходного процесса по основному каналу скачок подаем перемещением клапана на магистрали подачи усредненных стоков на 10 % (с 20 до 30 %) по шкале дистанционного указателя положения клапана (БРУ-2), предварительно отключив все регуляторы и добившись стабилизации параметров. Изменение параметра рН сточных вод будет являться выходной величиной объекта. Дискретность времени - 1 секунда. Значения времени и величины рН на выходе объекта приведены в таблице 5.2.1.

Таблица 5.2.1

По значениям таблицы строим кривую изменения рН в объекте вследствие возмущения расходом щелочных стоков ( рисунок 5.2.1).

Кривую разгона по внутреннему каналу снимаем аналогично описанному выше образом. Скачок подаем изменением положения клапана на 10% (с 20% до 30%). Изменение расхода щелочи будет являться выходной величиной объекта. Полученные данные сведены в таблицу 5.2.2. На рисунке 5.2.2. приведен график, построенный по данным таблицы 5.2.2.

рис.5.2.1. График кривой разгона по основному каналу.

Таблица 5.2.2.

Время t,c.	Расход м3/ч
0	2
1	2,05
2	2,1
3	2,15
4	2,20
5	2,3
6	2,7
7	3,0
8	3,2
9	3,3
10	3,6
11	3,75
12	3,9

рис.5.2.2. График кривой разгона по внутреннему каналу

Кривую разгона объекта по каналу внешнего возмущения снимаем следующим образом. Возмущением будет являться щелочь, концентрация едкого натра (NaOH) в которой 3-4%. Выходной величиной будет являться величина рН сточных вод на выходе объекта. Фиксирование показаний начинается сразу после изменения концентрации щелочи. Дискретность времени - 1 секунда. Значения точек кривой разгона приведены в таблице 5.2.3. По данным таблицы строим график переходного процесса по каналу внешнего возмущения (рисунок 5.2.3).

Таблица 5.2.3

рис.5.2.3. График кривой разгона по каналу внешнего возмущения

Далее можно перейти к расчетной части проекта, используя полученный материал в качестве исходного материала для расчетов.

7. ОПИСАНИЕ МОНТАЖА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ.

7.1 Общие требования к монтажу первичных преобразователей.

Чувствительные элементы первичных преобразователей работают в наиболее тяжелых условиях, так как находятся в непосредственном контакте с измеряемой средой. Поэтому при их монтаже необходимо учесть следующие требования:

1. при выборе места установки учесть достаточную освещенность, удобство в обслуживании;

2. температура окружающей среды должна быть в пределах +5...+50°С;

3. при установке в местах с повышенной агрессивностью среды необходима установка специальных шкафов с герметизацией и подводом чистого воздуха для вентиляции.

7.1.1 Монтаж рН-метров.

Датчики рН-метра представляют собой два стеклянных электрода, измерительный и вспомогательный, заполненный раствором KCl. Корпус погружного исполнения имеет две трубы, закрепленные на фланце, предназначенном для крепления корпуса к горловине технологической емкости. Внизу трубы соединяются при помощи двух скоб, на которых укреплен кожух для защиты электродов от механических повреждений.

Для передачи сигнала от электродов к преобразователю служит распределительная коробка, состоящая из коробки зажимов и соединительной коробки, соединенных между собой с помощью кабельной вставки и высокоомного разъема. К разъему подводится кабель типа РК75-4-12. Кабель измерительного электрода через зажим соединяется с центральной жилой кабеля, а кабель вспомогательного электрода через зажим с экраном.

7.1.2 Монтаж первичных преобразователей уровня.

В качестве уровнемера используется дифманометр типа “Сапфир”. До начала работ по установке должны быть смонтированы импульсные линии. В данном случае импульсная трубка будет одна, которая будет сообщаться с плюсовой камерой дифманометра, минусовая соединяется с окружающей средой. При монтаже необходимо следить за тем, чтобы гайки соединителей и штуцеров были затянуты по резьбе до конца; в соответствии со схемой соединений были выполнены присоединения жил кабелей к коммутационным зажимам соединительных коробок и приборов; трубные и электрические проводки имели соответствующую маркировку и были надежно закреплены.

7.2 Монтаж преобразователей.

Монтаж производится в панельных щитах и на стативах в соответствии с требованиями документов и монтажно-эксплуатационных инструкций. Приборы располагаются так, чтобы их расположение было удобно для наблюдения, обслуживания, монтажа и ремонта.

Унифицированные преобразователи уровня, с электрическим выходом монтируются на горизонтальной плоскости, предварительно размещаются в ряд на стативах. Условия эксплуатации соответствуют приведенным в паспортных данных.

Внешние соединения измерительных и силовых цепей вводятся через отдельные отверстия с помощью разъемов, которые находятся снаружи задней стенки вторичных приборов.

Все приборы “Сапфир-22” монтируются на стативах внутри производственных помещений.

7.3 Монтаж исполнительных механизмов.

Исполнительные механизмы (механизм исполнительный электрический однооборотный МЭО-630/25-0.25к-84) устанавливаются непосредственно на трубопроводах. Соединительные коробки, содержащие кабеля, по которым приходят управляющие сигналы и питания, устанавливаются на стативах.

7.4 Порядок установки и монтажа Ремиконт Р-130.

При эксплуатации Р-130 должны заземлятся в соответствии с требованиями действующих “Правил устройства электроустановок”. Заземление блоков, составляющих комплект Р-130, осуществляется через болты заземления проводом не менее 1,5 кв. Мм.

На клемниках “220 В” блока питания БП-1 устанавливается защитная крышка.

Блок контроллера БК-1 рассчитан на утопленный монтаж на вертикальной панели щита или пульта управления. Все остальные блоки, входящие в комплект рассчитаны на навесной монтаж.

Ремиконты должны устанавливаться в закрытом пожаро- и взрывобезопасном помещении. В помещениях должны поддерживатся следующие условия:

1. температура окружающего воздуха 1...50°С ;

2. относительная влажность воздуха 30...80 % ;

3. атмосферное давление 84...106,7 кПа ;

4. защита от влияния внешних магнитных полей с напряженностью более 400 А/м ;

5. отсутствие вибрации мест крепления Р-130 с частотой выше 25 Гц и с амплитудой более 0,1 мм;

6. окружающая среда не должна содержать агрессивных паров и газов.

Кабельные связи, соединяющие Ремиконты с датчиками и исполнительными механизмами, подключаются к ним через разъемы и клемные колодки согласно проекту автоматизации. Прокладка кабелей и жгутов должна отвечать требованиям действующих ПУЭ.

Не допускается объединять в одном кабеле цепи, по которым передаются входные аналоговые и сильноточные выходные дискретные сигналы. Экранировать кабельные сети не требуется, это зависит от длины связей и от уровня помех в зоне прокладки кабельных сетей.

Сетевое напряжение подается на блок питания Ремиконта БП-1 через внешний силовой щит, на котором есть автоматические выключатели.

Параметры питания - однофазная сеть переменного тока напряжением 220(240) В и частотой 50 Гц.

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте проведена следующая исследовательская работа: изучена технологическая схема производства, спланирован и проведен эксперимент, произведен расчет одноконтурной, каскадной и каскадно-комбинированной АСР, проведен анализ качества переходных процессов, определен оптимальный критерий управления технологическим процессом.

Разработаны и спроектированы схемы: функциональная, принципиальная электрическая схема, схема внешних соединений, схема сигнализации, план расположения средств автоматизации и проводок, общий вид операторской, схема щитов, пультов.

Также произведен расчет экономических показателей, приведена сравнительная таблица и рассчитан экономический эффект.

В разделе “охрана труда” произведен расчет молниезащиты цеха химводоочистки (ХВО-2)и приведены мероприятия по технике безопасности данного производства.

4.ОПИСАНИЕ НЕСТАНДАРТНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Для более оптимального управления узлом нейтрализации, а именно исполнительными механизмами (насосами, задвижками), которые используются в данной технологической схеме реализована на ремиконте Р-130-73 схема логического управления исполнительными механизмами. Информационные сигналы снимаются с блоков-концевиков исполнительных механизмов, поступают в ремиконт, где они обрабатываются и используются в данной технологической схеме.

Данная программа запускается оператором с 2-х ключей управления, имеющих по два положения “ручное” и “автомат”. Программа разбита на восемь этапов.

ЭТАП 1.- Запуск программы и определение усреднителя щелочных стоков, с которого будет подаваться щелочь на нейтрализацию.

Допустим, что процесс ведется с усреднителя щелочных стоков №1 (в дальнейшем УЩС-1).

Шаг 1: определяет в каком положении находится ключ управления (в автоматическом или ручном). Если в ручном, то на 01 входе алгоблока ЭТП(34)

присутствует логический “0”, программа находится в состоянии ожидания. Если ключ находится в положении “автомат”, то логическая “1” поступает на 01 вход алгоблока ЭТП(34), происходит срабатывание первого шага этого алгоблока и программа переходит к выполнению второго шага.

Шаг 2: - отвечает за переход программы на этап-2 (этап контроля уровня Среды в УЩС-1)

Шаг 3: - отвечает за переход программы на этап-4 (этап контроля уровня Среды в УЩС-2).

Шаг 4: - производит обнуление первого этапа

Шаг 5: - возвращает программу к началу первого этапа.

ЭТАП 2.- Контроль уровня среды в УЩС-1

Для выполнения данного этапа используются два сигнала: аналоговый, который идет с преобразователя “Сапфир БПС-24П” (поз.5-3 см. ПФС), отображающий уровень в баке и дискретный сигнал от аварийного датчика уровня типа “РОС” (поз.7-3 см. ПФС). Т.е. степень заполнения бака контролируется двумя параметрами.

Шаг 1: - отвечает за дальнейший переход программы на третий этап. Т.е. при наличии логической “1” на 01 входе алгоблока ЭТП(35) говорит о том, что уровень в баке в норме. Если же на входе логический “0”, то программа переходит к выполнению второго шага.

Шаг 2: - останавливает выполнение всего хода программы и выдает на монитор компьютера сообщение, что уровень в УЩС-1 низкий и что следует перенести ход работы на УЩС-2.

Шаг 3: - это временная выдержка.

Шаг 4: - обнуление всего второго этапа.

Шаг 5: - возвращает всю программу к этапу первому.

ЭТАП 3.- Подготовка магистрали подачи щелочных стоков из УЩС-1.

Шаг 1: - производит переход программы на этап 6. Т.е. при наличии логического “0” на 01 входе алгоблока ЭТП(36) программа переходит на шестой этап, Если логическая “1”, то программа переходит к выполнению второго шага.

Шаг 2: - контролирует положение задвижки 2ЩС и выдает управляющий сигнал на ее перемещение. В данном случае необходимо закрыть эту задвижку. Управляющая “1” с выхода


29-04-2015, 03:59