Автоматизация процесса выпаривания

Санкт-Петербургский  Государственный Технологический  Институт

(Технический  Университет) 

Кафедра автоматизации процессов химической промышленности 

                                                                                                                                                       Факультет 8

                                                                                                                      Курс 4                 

                                                                                                     Группа 851 

Дисциплина: Проектирование автоматизированных систем 

Курсовой  проект

Тема:  Автоматизация процесса выпаривания 
 

                                                                                                 Научный руководитель:

                                                                                                 Соколов Г.А. 

                                                                                                  Студент:

                                                                                                 Смирнова Ю.С. 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2009

Содержание

Введение

Задание

Описание  технологического процесса

Обоснование выбора ветви ГСП

Основные  средства автоматизации

Решения по автоматизации

Принципиальная электрическая схема

Заключение

Список  использованной литературы

Спецификация 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Цель  изучения дисциплины - формирование знаний и умений для выполнения проектно-конструкторских работ по созданию систем автоматизации технологических процессов и производств.

      Задачи  изучения дисциплины:

1. оптимальный, экономически обоснованный выбор уровня автоматизации, методов и структуры управления, приборов и средств автоматизации;
2. изучение методик проектирования и состава документации проектов систем автоматизации технологических процессов;
3. изучение вопросов, связанных с организацией монтажных работ, правилами и нормами монтажа средств и  систем автоматизации;
4. ознакомление с вопросами эксплуатации средств автоматического контроля и регулирования.

      Решение вопросов автоматизации должно обеспечивать эффективность управления технологическими процессами и производствами, высокое  качество продукции, безопасность производства, улучшение условий труда.

      Закрепление знаний осуществляется в процессе курсового проектирования. При выполнении курсового проекта широко используются справочные материалы по проектированию систем автоматизации и по приборам и средствам автоматизации.

      При изучении дисциплины используется учебный  материал курсов «ТАУ», «ТИП», «ТСА», «АТП». Таким образом курс «ПСА» является логическим завершением обучения специальности.

      Данный  курсовой проект по теме “ Автоматизация  процесса выпаривания” посвящен проектированию системы автоматизации процесса выпаривания.

      Автоматизация приводит к улучшению основных показателей  эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и  снижению себестоимости выпускаемой  продукции, повышению производительности труда. Внедрение средств автоматизации  обеспечивает высокое качество продукции, сокращает брак и отходы, уменьшает  затраты сырья и энергии. Внедрение специальных средств автоматизации способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

      В курсовой проект входят следующие документы:

- схема автоматизации функциональная;

- схема принципиальная электрическая;

      Пояснительная записка содержит основные решения  по автоматизации процесса, их  обоснование, а также комментарии к графическому материалу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание

      Технологическая схема выпарной установки представлена на рис.1

Рис.1 Технологическая  схема выпарной установки

1 - греющая  камера;

2 - выпарной  аппарат;

3 - брызгоулавливатель;

4 - циркуляционная  труба.

№ п/п	Наименование  параметра	Обозначение	Величина
1	Расход концентр.раствора	Gk	3500 кг/ч
2	Расход пара	Gn	200 кг/ч
3	Диаметр аппарата	D	2 м
4	Высота аппарата	H	10 м
5	Высота уровня раствора	Hk	10 м
6	Давление в  аппарате	Pог	90000 Па
7	Плотность концентр. раствора	Pk	1400 кг/м3
8	Температура	Θапп	358 К
9	Молекулярный  вес	Mn	43 кг/моль
10	Универсальная газовая постоянная	R	8.31 Дж/моль*К

 

Описание  технологического процесса

      Исходный  раствор подаётся по трубам кипятильника 1, где нагревается до температуры  кипения с образованием парожидкостной смеси, которая далее поступает  в выпарной аппарат (сепаратор) 2. В  сепараторе парожидкостная смесь разделяется  на пары растворителя и концентрированный  раствор.

      Пары  растворителя проходят через брызгоулавливатель 3 и выводятся из процесса из верха  сепаратора в виде парового потока Gn.

      Выделенная  брызгоулавливателем жидкая фаза из паров растворителя возвращается в кипятильник 1 по циркуляционной трубе 4. 

Обоснование выбора ветви ГСП

      В данном курсовом проекте используется электрическая ветвь ГСП. Такой  выбор ветви ГСП объясняется  высокими требованиями к быстродействию, дешевизной и простотой прокладки  линии связи, универсальностью и  доступностью источников энергии. Так  как процесс выпаривания не является взрыво- и пожароопасным, то мы можем использовать для его автоматизации электрическую ветвь ГСП. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Основные  средства автоматизации

Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-400

      S7-400 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства. Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров. S7-400 является универсальным контроллером. Он отвечает самым жестким требованиям промышленных стандартов, обладает высокой степенью электромагнитной совместимости, высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Установка и замена модулей контроллера может производиться без отключения питания ("горячая замена").

S7-400 характеризуется следующими показателями:

• cкоростное выполнение команд;

• простота параметрирования;

• управление и  мониторинг;

• диагностические  функции;

• парольная  защита;

• переключатель  режимов работы;

• системные  функции. 

Конструкция

      Система автоматизации S7-400 имеет модульную конструкцию. Она может комплектоваться широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в любом порядке. Система включает в свой состав:

• Модули блоков питания (PS): используются для подключения SIMATIC S7-400 к источникам питания =24/ 48/ 60/ 120/ 230В или ~120/ 230В.
• Модули центральных процессоров (CPU): в составе контроллера могут использоваться центральные процессоры различной производительности. Все центральные процессоры оснащены встроенными интерфейсами PROFIBUS-DP. При необходимости, в базовом блоке контроллера может быть использовано до 4 центральных процессоров.
• Сигнальные модули (SM): для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные модули (CP): для организации последовательной передачи данных по PtP интерфейсу, а также сетевого обмена данными.
• Функциональные модули (FM): для решения специальных задач управления, к которым можно отнести счет, позиционирование, автоматическое регулирование и т.д.

При необходимости  в составе S7-400 могут быть использованы:

Интерфейсные  модули (IM): для связи базового блока контроллера со стойками расширения. К одному базовому блоку контроллера SIMATIC S7-400 может подключаться до 21 стойки расширения. 

Модули  центральных процессоров: обзор

• 7 типов  центральных процессоров.

• Различная  вычислительная мощность для различных  вариантов применения

Модули  центральных процессоров: CPU 412-1 и CPU 412-2 :

      CPU 412-1 имеет относительно низкую  стоимость и способен решать задачи автоматизации среднего уровня сложности. Он пригоден для создания небольших систем управления с ограниченным количеством входов и выходов.

      CPU 412-2 предназначен для решения задач автоматизации среднего уровня сложности.

Модули  центральных процессоров: CPU 414-2 и CPU 414-3

      Центральные процессоры CPU 414-2 и CPU 414-3 предназначены  для решения задач автоматического  управления средней степени сложности. Они позволяют выполнять скоростную обработку программ большого объема. Встроенный интерфейс PROFIBUS-DP позволяет использовать оба центральных процессора в качестве ведущего устройства PROFIBUS-DP.