РУБРИКИ

Микроконтроллерная система взвешивания танков с жидким хлором

 РЕКОМЕНДУЕМ

Главная

Правоохранительные органы

Предпринимательство

Психология

Радиоэлектроника

Режущий инструмент

Коммуникации и связь

Косметология

Криминалистика

Криминология

Криптология

Информатика

Искусство и культура

Масс-медиа и реклама

Математика

Медицина

Религия и мифология

ПОДПИСКА НА ОБНОВЛЕНИЕ

Рассылка рефератов

ПОИСК

Микроконтроллерная система взвешивания танков с жидким хлором

Микроконтроллерная система взвешивания танков с жидким хлором

Микроконтроллерная система взвешивания танков с жидким хлором.



ЮРГТУ

                                               Факультет ИИИТиУ

                                               Кафедра АиТ                                         


Выполнил студент

5-го курса

                                               Евченко С.Е.         

                                            Новочеркасск

                                            2003г.


ВВЕДЕНИЕ


По мере развития современной промышленности все большее число ее отраслей используют для различных нужд водород. Еще некоторое время назад водород как сырье имел весьма ограниченное значение, а в настоящее время мировая потребность в нем составляет десятки миллионов кубометров в час.

Современные промышленные методы получения водорода можно подразделить на две группы: химические и электрохимические. К химическим – относятся методы переработки твердых и тяжелых жидких топлив и углеводородных газов (коксового, природного, газов нефтепереработки и т.д.).

К электрохимическим методам производства водорода относится, прежде всего, электролиз воды, а также электролиз водных растворов NaCl для получения хлора и каустической соды; одновременно в качестве побочного продукта электролиза NaCl получается дешевый водород. Существенное количество водорода получается побочно также при электрохимическом производстве хлората натрия, перекиси водорода и некоторых других продуктов.

В отличие от всех перечисленных методов производства водорода при электролизе воды непосредственно получают и водород, и кислород высокой чистоты. В газах электролиза практически отсутствуют посторонние примеси, кроме паров воды и взаимных примесей одного газа в другом, что значительно упрощает очистку водорода. Благодаря отсутствию трудно устранимых и отравляющих примесей электролитический водород может быть использован в любых производствах. Он обладает особенными преимуществами в тех случаях, когда требуется высокая чистота газов.

Поэтому для синтеза полимеров, гидрогенизации жиров, каталитических процессов гидрирования, производство перекиси водорода, полупроводников и ряда других веществ – применяют электролитический водород.

Электролиз воды выгодно отличается от других методов получения водорода простотой технологической схемы, доступностью и дешевизной сырья – воды, высокой надежностью в эксплуатации, не сложностью в обслуживании установок.

Основным недостатком электрохимического метода получения водорода является его большая энергоемкость. В отличии от химических методов себестоимость электролитического водорода мало зависит от масштабов производства так как основные затраты (около 70 % себестоимости) приходится на расходуемую электроэнергию.

Целью  диссертационной работы является создание многофун-кциональной автоматизированной системы управления, обеспечивающей безопасную эксплуатацию оборудования и   протекание технологического процесса производства водорода.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

-  исследование технологического процесса получения водорода методом электролиза как объект  автоматизации и управления;

-  выбор контролируемых и регулируемых параметров и разработать техническую структуру АСУТП;

-  построение моделей АСУ и алгоритмов обеспечения безопасности методом объектно-ориентированного моделирования;

-  разработка технических предложений по созданию двухуровневой АСУТП с определением ее функций и состава современного программного-технического комплекса;

-  разработка SCADA – реализации технологического процесса.

Методы исследования базируются на методологии целевого объектно-ориентированного  подхода к решению задач исследования технологических объектов и построению достоверных и работоспособных моделей  процессов и систем управления для их функционирования в режиме реального времени.

Новизна полученных результатов:

1. Методом объектно-ориентированного анализа построена модель обеспечения безопасности процесса в виде технологических алгоритмов. (Выбраны и обоснованы информативные параметры и управляющие воздействия; определены их взаимосвязи).

2. Разработана модель и программное обеспечение симулятора (имитатора), позволяющий в режиме реального времени исследовать процесс и технологию управления им. Это позволяет организовать отладку ПО в лабораторных условиях. Симулятор используется также для обучения персонала.

3. На базе Citect-Scada разработано прикладное программное обеспечение для АРМ оператора.

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ


1.1     Описание технологического процесса получения водорода


В рассматриваемом технологическом процессе водород получают методом электролиза воды, который состоит из следующих стадий:

-         приготовление дистиллята;

-         приготовление электролита;

-         электролизное разложение;

-         очистка водорода от кислорода;

-         заполнение ресиверного парка.

Процесс электролиза воды с получением водорода и кислорода описывается следующим уравнением:

Н2 О = Н2 +1/2О2                                                                             (1.1)

Вследствие малой электропроводности воды, при электролизе применяется водный раствор электролита - едкого калия. При разложении воды на катоде выделяется водород, на аноде - кислород.

В щелочных растворах, где концентрация ионов водорода и доля их в переносе тока по раствору очень мала, выделение водорода на катоде происходит преимущественно за счет прямого разряда молекул воды с  образованием атомов водорода и ионов ОН-:

2Н2О + 2е = 2ОН- + Н2                                    (1.2)

Выделение на аноде кислорода происходит за счет разряда ионов ОН-:

2ОН – 2е = Н2О + 1/2О2                                                         (1.3)

При электролизе и переносе тока принимают участие все находящиеся в электролите ионы. Доля их участия определяется относительной концентрацией и подвижностью ионов. В щелочных электролитах в следствие очень низкой концентрации ионов водорода перенос тока осуществляется почти исключительно ионами и гидроксидами ОН-.

На катоде разряжаются практически только молекулы воды, на аноде – ионы ОН-,  ионы  Н+, участвующие  в переносе  тока к катоду,  так же  как  

Cl-SO42  и другие аониды, участвующие к аноду, на электродах не разряжаются в переносе тока.

В процессе электролиза дистиллированная вода расходуется на производство водорода и кислорода, а также уносится в виде паров с выработанными парами.

Для приготовления дистиллята используется пар, который поступает в дистиллятор поз. 1. Далее дистиллят подается в емкость накопления поз. 2. При наполнении емкости вода  сбрасывается в сточные воды. Из емкости накопления дистиллят подается в емкость приготовления электролита поз. 3.

В качестве электролита для применяется раствор с массовой едкого кали (20-30%).Тв6ердое едкое кали в виде гранул поставляется в стальных барабанах весом по 50кг. Щелочь из барабанов высыпается в передвижной бункер, который посредством ручной толи транспортируется на верхнюю площадку растворителей щелочи. Где через разгрузочный люк бункера щелочь засыпается в корзину растворителя, куда подается через щелочь струя воды  под давлением, создаваемое насосом. Растворенная в корзине щелочь свободно стекает и растворитель, и раствор снова подается в корзину до полного растворения щелочи. Растворение продолжается до получения концентрированного раствора электролита. По окончанию растворения щелочи, раствор откачивается в емкость, где массовая доля едкого кали в растворе добавлением воды доводится до (20-30)% или откачивается через фильтр непосредственно в электролизеры для корректировки концентрации электролита.

При хранении электролита необходимо исключать его контакт с воздухом для уменьшения вероятности образования карбонатов, ускоряющих коррозийные процессы в электролизерах.

Для устойчивой и более надежной работы электролизеров в электролит вводится двухромовокислый калий К2С2О7 в таком количестве, чтобы массовая концентрация его в электролите составляла 2-3 кг/м3. Рассчитанное количество  К2С2О7 растворяется в горячей воде, раствор двухромовокислого калия подается непосредственно в электролизере.

Готовый электролит заполняет питательный бак поз. 4. Уровень в питательном баке должен занимать не менее 33%. Электролит самотеком поступает в электролизеры.

Процесс электролиза осуществляется в электролизерах типа  ЭФ 24/12-12. Техническая характеристика электролизера типа ЭФ 24/12-12 приведена в таблице 1.1.

Электролизер ЭФ представляет собой ряд стальных рам круглого сечения с диафрагмами и электродами. Каждая ячейка электролизера (рисунок 1.1) состоит из рамы с асбестовой диафрагмой, одного основного и двух выносных электродов, расположенных по обе стороны диафрагмы. Диафрагмы: прикреплены к рамам на заклепках. Основной электрод, служащий разделительной стенкой ячейки, выполнен из сплошного стального листа (3 мм), выносные электроды — из перфорированных листов (2 мм). В одной ячейке основной электрод служит, анодом, а другой - катодом. Выносной катод размещен на большем расстоянии от основного электрода, чем выносной анод, что находится в соответствии с большим объемом газа, выделяющимся на катоде. Основные электроды изолированы от диафрагменных рам при помощи прокладок из паротита.

Все ячейки плотно прижаты друг к другу и стянуты между концевыми стальными плитами четырьмя стяжными болтами. Для упругости системы (возможны усадки прокладок) по концам стяжных болтов предусмотрены тарельчатые пружины. В верхней части каждой ячейки имеются два отверстия: одно для отвода водорода, другое —  кислорода. В нижней части ячейки имеется одно отверстие — для ввода электролита.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика электролизера типа ЭФ 24/12-12

Наименование показателей

Единица измерения

Электролизер ЭФ24/12-12

Производительность по водороду

м3/час

25

Производительность по кислороду

м3/час

12,5

Рабочее давление

атм

12

Рабочая температура электролита

75-80

Число ячеек

__

100

Напряжение на ячейку

В

2,3

Напряжение на электролизер

В

230

Сила тока

А

1000

Мощность электролизера

кВт-ч

200


Отверстия при помощи трубок 7 соединены с кольцами 8, которые образуют два верхних клапана для сбора газов и один нижний — для пита­ния электролизера электролитом.

Электрический ток подводится к крайним монополярным электродам. Из основных частей электролизера никелируются: а) рамы с припаренными трубками, газовыми и питательным каналами; б) основные электроды с анодной стороны; в) выносные электроды с двух сторон; г) концевая анодная плита (со стороны выносного электрода).

Выходящие из электролизера поз. 5/1-5/4 газы (водород и кислород) прежде всего направляются разделительные колонки 6/1-6/4, 7/1-7/4, где происходит предварительно разде­ление электролита и газа. Для охлаж­дения электролита разделительные колон­ки снабжены змеевиковыми холодильниками. Охлажденный электролит из разделительных колонок самоте­ком возвращается в электролизер.

Рисунок 1.1 - Ячейки электролизера ЭФ-12 в собранном виде

Из разделительных колонок газы поступают в промыватели поз. 8/1-8/4, 10/1-10/4, где происходит барботирование  через слои жидкости, освобождаются от остатков электролита. Промыватели также оборудованы змеевиковыми холодиль­никами, служащими для охлаждения газа. В качестве жидкости для промывки газов применяется дистиллиро­ванная вода, которая после улавливания электролита может быть использована в процессе.

Промыватели соединены с регуляторами давления поз. 9/1-9/4,11/0-11/4, служащими для выравнивания давления в обоих газовых пространствах электролизера.

Пройдя регуляторы давления, газы отводятся: водород, с содержанием объемной доли кислорода не более 1%, в отделение очистки на очистку от примеси кислорода, а кислород, с содержанием объемной доли водорода не более 2%, в реcиверный парк кислорода поз. 13/1-13/2 или гидрозатвор поз. 12 в атмосферу.

Очистка водорода от примеси кислорода многоуровневая. Водород после подогрева поз. 14 поступает в контактном аппарате поз. 16, где газы проходят слои разогретого потоком водорода палладиевого катализатора от плюс 100 до 140 0С.

При этом водород взаимодействует с содержащимся в нем кислородом, образуя воду.

2Н2 + О2 = 2Н2О + 242,0 кДж (57,8 ккал)

Реакция экзотермическая и проходит с выделением тепла. В качестве катализатора применяется палладиевый катализатор: Хлористый палладий, нанесенный на носитель. Такой катализатор обеспечивает требуемую степень очистки водорода до содержания объемной доли кислорода в нем не более 0,0005%.

После контактного аппарата, где вследствие протекания реакции соединения водорода с кислородом температура поднимается до (120-180)0С. Водород охлаждается в холодильнике поз. 17, при этом пары воды, образовавшиеся при каталитической очистке частично конденсируются и отделяются во влагоотделение поз. 20, и далее сбрасывается в сборник продувок. Из влагоотделтиеля поз. 20 подогретый электронагревателем поз. 15 водород поступает в осушитель первой ступени далее второй ступени.

 В холодильниках 23-42 водород охлаждается и подается на механическую очистку поз. 27-28. Очищенный водород поступает на заполнения ресиверного парка. В сборнике продувок  поз. 29 собирается конденсат, который сбрасывается в сливной бак, откуда откачивается насосом.

При максимальном заполнении парка водородом его избыток сбрасывается в атмосферу через газо-сбросную трубу.








1.2    Основные физико-химические свойства водорода

 и характеристика исходного сырья


К основным физико-химическим свойствам водорода относятся то, что водород - самый легкий из газов, не имеет цвета и запаха, легко воспламеняется и горит синеватым, мало светящимся пламенем. Его молекулярный вес  - 2,016, а удельный вес при температуре 0 0С и давлении 760 мм.рт.ст. составляет 0,09г/мм3 кипит водород при температуре – 252,7 0С, а плавится при –259,4 0С относительная плотность – 0,0695.

При повышении температуры и давления водород  диффундирует в металлы. В обычных условиях при комнатной температуре, молекулы водорода малоактивны. Реакционная способность водорода значительно возрастает при нагревании, под действием света, электрической искры и электрического разряда, в присутствии катализатора. Водород вступает в химические соединения со многими элементами. На воздухе и в чистом кислороде водород сгорает, образуя воду. При отношении Н2:О2 = 2:1 образуется гремучая смесь взрывается при пропускании электрической искры или поджигании. В присутствии катализаторов (платины, никеля, железа и др.) водород-кислородная смесь взрывается при незначительном нагревании. Смеси водорода с кислородом и воздухом взрывоопасные в широком интервале концентраций водорода. Пределы взрываемости  и самовоспламенения водорода приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Взрываемость и огнеопасность водорода


Смеси водорода

Предел взрывае-

мости Н2,  в %

Температура самовоспламе-

Нения, 0С

Максмим. скорость распространения пламени, см/сек

Нижний

Верхний

С кисло-

родом

4,0

95

510

890

С воздухом

4,0

75

510

267


В таблице 1.3 дается характеристика исходного сырья и полуфабрикатов.

Таблица 1.3 - Характеристика исходного сырья

Наименование

№ ГОСТ или ТУ

Показатели пожаровзрыво-опасности

Примечание

Калий едкий

ГОСТ 4203-65

Твердое белое кристаллическое вещество. При попадании на кожу вызывает сильные ожоги, особенно опасен для глаз

Применяется для увеличения электропроводности электролита

Вода (пар)

ГОСТ 6752-71

Негорючая жидкость, токсическими свойствами не обладает

Применяется как основное сырье при получении водорода методом электролиза

Калий двухрарово

кислый

ГОСТ 2652-71

Негорючее твердое вещество. Вдыхание пыли раздражает и обжигает слизистую оболочку, вызывает появление язв

Вспомогательный продукт, добавляют в электролит для уменьшения коррозии в электролизере.

Азот

ГОСТ 9293-59

Не горюч, не взрывоопасен. Не токсичен

Применяется для продувки аппаратов и трубопроводов.


1.3  Основные признаки аварийного состояния производства

и меры по его устранению


Технологический процесс получения водорода является пожаро- взрывоопасным процессом. В связи с этим ниже в таблице 1.4  приводятся основные признаки аварийного состояния производства и меры по их устранению. Это позволит обоснованно разработать функциональную схему автоматизации, алгоритмы управления процессом, распознавания и устранения пред аварийных  и аварийных ситуаций на производстве.

Таблица 1.4 - Основные признаки аварийного состояния производства

Аварийная ситуация

Меры по устранению

1

2

1. Отключение силовой электроэнергии на электролизеры

-   аварийными клапанами дублировать отключение электролизеров;

-   двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу»;

-   электролизеры продуть азотом;

-   контролировать постоянно объем водорода в контактном аппарате;

2. Загрязнение водорода кислородом более 1% объемных после электролизера. Загрязнение кислорода водородом более 1% объемных после электролизера.. Течь электролита из ванны электролизера

-   аварийной кнопкой отключить электролизер;

-   отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу»;

-   электролизеры продуть азотом;



Продолжение таблицы 1.4


1

2

3. Повышение содержания водорода в воздушном пространстве производственных помещений более 1% объемных. Возникновение взрывов, пожаров в производственных помещениях.

-            аварийной кнопкой отключить электролизеры;

- отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение

 «в атмосферу;

- электролизеры продуть азотом;

- закрыть электрозадвижку на трубопроводе подачи водорода в контактном аппарате, осуществлять постоянный контроль объема водорода в  контактном аппарате;

-            продуть азотом трубопроводы и аппараты отделения очистки водорода;

-                         при пожаре и взрыве вызвать пожарную команду, газоспасательную службу, сообщить диспетчеру  завода

4. Возникновение пожара или взрыва на контактном аппарате водорода

- отключить подачу водорода в газгольдер и потребителям;

- сбросить водород из газгольдера в атмосферу через газосборную трубу открытием задвижки на клапанной коробке;

- продуть газгольдер водорода азотом через узел управления у электрозадвижки на трубопроводе подачи водорода в газгольдер;

Окончание таблицы 1.4


1

2

5. Отсутствие азота

-   аварийной кнопкой отключить электролизер;

-   отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение

«в атмосферу»;

6. Отсутствие сжатого воздуха для КИПиА

- аварийной кнопкой отключить электролизер;

- отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение

«в атмосферу», при этом отсечные клапаны на линиях водорода и кислорода, следствии падения воздуха на них, автоматически закроются;

- электролизеры продуть азотом.;

7. Отсутствие обратной холодной воды на электролизере.

-   осуществлять постоянный контроль температуры электролита в электролизерах, при повышении температуры более 900 электролизеры отключить;

-   отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение

 «в атмосферу»



1.4 Рекомендации по автоматизации анализируемого

технологического процесса


В результате анализа технологического процесса получения водорода выявлены следующие недостатки:

-              не обеспечивается стабильность протекания технологического процесса;

-              отсутствие централизованной системы контроля параметров технологического процесса;

-              не выполняются требования технологического регламента;

-              не обеспечивает требования технико-экономических показателей;

-              недостаточный контроль за технологическим процессом;

-              отсутствие архивирования данных;

-              устаревшее оборудование.

Применение АСУТП позволит выполнить следующие функции:

-              непрерывный сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

-              обработка первичной информации;

-              управление стадиями процесса в автоматическом режиме.

-              регистрация срабатывания сигнализации и исторических данных;

-              хранение информации с возможностью ее обработки;

-              визуализация информации в виде мнемосхем, графиков;

В связи с большими размерами аппаратов, оборудования и площадью занимаемое производством целесообразно использовать сетевую структуру сбора информации с применением современных пожаро- взрывозащищенных средств контроля и управления. Это позволит сократить монтажные и эксплуатационные расходы на  пульты и щиты. В результате проведенной модернизации системы автоматизации операторское место должно быть обеспечено управляющей вычислительной машиной (УВМ).

2 РАЗРАБОТКА АСУТП  ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА


2.1 Выбор контролируемых и регулируемых параметров

На основе анализа технологического процесса составим таблицу контролируемых и регулируемых параметров.

Одними из основных параметров характеризующих качественный и безопасный процесс протекания технологического процесса, а также влияют на скорость электролиза,  являются напряжение  и сила тока подаваемые на электролизер. Напряжение поддерживается в пределах 200-300 В, ток 1000 А.

В результате электролиза воды происходит выделение большого количества тепла. Поэтому необходимо контролировать температуру газов на выходе из электролизеров в пределах 75±5 ºС и  температуру обратного электролита в пределах 65±5 ºС. Пройдя барботирования полученные газы скапливаются в регуляторах давления при температуре 35 ºС и давлении 0,5-1,0 МПа.

Процесс разделения  газов на выходе из электролизеров не является идеальным. Превышение критической смеси газов может привести к взрыву, в следствии чего контролируем содержание водорода в кислороде   на выходе из электролизера, не более 1,5 %, содержание кислород в водороде, не более 1,0 %.  После прохождения очистки водорода доля кислорода в нем составляет 0,0005 %. Во  избежании  утечек  водорода  необходимо контролировать его содержание  в производственных помещениях.

Для приготовления электролита используют дистиллят получаемый из   пара,  который подается под давлением 0,12-0,45 МПа в пародистилятор. Расход пара составляет 200-400 кг/час.

Контроль уровня осуществляется в емкости сбора дистиллята, в емкости питания электролизеров электролитом.


Технологический параметр

Значение контроли-руемой величины

Место контроля

параметра

Метод контроля параметра

Вид контроля и управления

Кон-троль

Регист-рация

Регули-рование

Сигнализация

Блокировка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Приготовление дистиллята









1

Давление пара, поступающего в пародистиллятор

0,12·¸0,45МПа

трубопровод


+

-

-

-


2

Расход пара

200¸400 кг/час

трубопровод


+

-

-

-


3

Температура пародистиллята после холодильника

30 ± 5 0С

трубопровод


+

-

-

-



Приготовление электролита









4

Уровень накопления дистиллята

 

емкость


+

-

+

+



Получение водорода









5

Уровень электролита

 

емкость


+

-

+

мин. 33%


6

Сила тока на ВАКЭЛ

1000 А

электролизер


+

+

+

макс. 1000 А

макс. 1000 А

7

Напряжение на электролизере

200-230 В

электролизер


+

+

+



8

Температура водорода

75 ± 5 0С

на выходе из электролизера


+

+

-

-


9

Температура кислорода

75 ± 5 0С

на выходе из электролизера


+

+

-

-


10

Температура электролита

65 ± 5 0С

Выход разделитель-ных колон


+

+

+

-


11

Концентрация водорода в кислороде

1,5 %

на выходе из электролизера


+

+

-

макс.1,5%

макс.1,5%

13

Концентрация кислород в водороде

1,0 %

на выходе из электролизера


+

+

-

макс.1,0%

макс.1,0%

Таблица 2.1 - Таблица основных технологических параметров контроля, регулирования, сигнализации и блокировки

Окончание таблицы 2.1


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14

Давление водорода

0,5-1,0 МПа

Регулятор давления


+

+

-

-


15

Давление и кислорода

0,5-1,0 МПа

Регулятор давления


+

+

-

-


16

Температура водорода и кислорода

35 0С

На выходе из промывателей


+

+

-

макс.35



Очистка и осушка водорода









17

Температура водорода

100-140 0С

электроподогревателя


+

+

+

-


18

Температура водорода

100-180 0С

Контактный аппарат


+

+

+

-


19

Температура водорода

35 0С

в холодиль-никах


+

+

+

-


20

Концентрация кислород в водороде

0,0005 %

трубопровод


+

+

+

-





2.2 Функциональная схема автоматизации


Функциональная схема автоматизации предназначена для отображения технических решений по автоматизации и является одним из основных  проектных документов и средством общения технологов со специалистами по механизации и автоматизации производств.

Функциональная  схема,  представленная   на   графическом     листе

5502. Д05.275 - АТХ-031.

При разработке функциональной схемы производства водорода  решались следующие задачи:

-              получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

-              стабилизация технологических параметров процесса;

-              контроль и регистрация технологических параметров процесса и состояния технологического оборудования.

В технологическом процессе производится контроль температуры  пара в пародистилляторе (1а), электролита  в электролизере (49а, 54а, 60а, 65а) и на выходе из разделительных колонн (2а, 5а, 8а, 11а), водорода (3а, 6а, 9а, 12а) и кислорода(4а, 7а, 10а, 13а) в разделительных колоннах, водорода (14а, 16а, 18а, 20а) и кислорода (15а, 17а, 19а, 21а,) в промывателе, водорода на  выходе электронагревателя (22а, 25а), в контактном аппарате (23а), I и II ступени очистки (26а, 27а, 28а, 29а), в холодильнике (24а, 30а, 31а).

Для этого используется термопреобразователь  сопротивления ТСПУ Метран 276, с унифицированным выходным сигналом, изображенный на рисунке 2.1.

Назначение термопреобразователя ТСПУ Метран 276: Предназначен для преобразования температуры твердых, жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный  токовый выходной сигнал. Обеспечивает измерение температуры нейтральных и агрессивных сред.


Рисунок 2.1 - ТСПУ Метран-276

Конструктивные особенности и преимущества: востренный в головку датчика измерительный преобразователь  преобразует измеряемую температуру в унифицированный токовый  выходной сигнал, что дает возможности построения систем АСУТП  без применения дополнительных нормирующих преобразователей:

-       НСХ: 100П для ТСПУ Метран-276.

-       класс допуска: В или С.

-       количество чувствительных элементов: 1 или 2.

-       схема соединений: 2-х, 4-х проводная

-       диапазон измеряемых температур: 0…300ОС.

-       выходной сигнал: 0-5мА, 4-20мА.

-       степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65 по ГОСТ 14254.

-       поверка: периодичность не реже одного раза в год.

Далее сигнал подается на УВМ. для контроля и регистрации. Для управления температурой водорода и кислорода в разделительных колоннах используется электропневматический преобразователь ЭПП (3б, 4б, 6б, 7б, 9б, 10б, 12б, 13б) который преобразует электрический сигнал в пневматический. Качестве исполнительного  механизма  служи регулирующий  пневмоклапан 25ч30нж (3в, 4в, 6в, 7в, 9в, 10в, 12в, 13в).

Измерение давления пара (32а), водорода (33а, 35а, 37а, 39а), кислорода (34а, 36а, 38а, 40а) в колоннах регулирования давления, водорода на выходе механической очистки (41а),  осуществляется с помощью датчики давления Метран 55 представленный на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Метран 55

Назначение: предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Датчики работают со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, воспринимающими стандартный токовый сигнал:

Измеряемые среды: жидкость, пар, газы.

Исполнение взрывозащищенное.

Выходной сигнал: 0-5, 4-20, 0-20 мА.

Межповерочный интервал : 2 года.

Расход пара (42а) и водорода после очистки измеряется расходомером с унифицированным выходным сигналом Метран-350-М (рисунок 2.3).

Измеряемые среды: газ, пар, жидкость Параметры измеряемой среды:

-             температура:

-40...260ОС интегральный монтаж;

-40...450ОС удаленный монтаж датчика;

-             максимальное избыточное давление в трубопроводе 10 МПа;

Диаметр условного прохода трубопровода (Ду), мм:

-             для всего модельного ряда 50... 1820;

-                   для встраиваемых в трубопровод моделей (вариант с участком трубы) 12,5...50

Пределы измерений расхода рассчитываются для конкретного применения.

Пределы основной допускаемой относительной погрешности при измерении массового (объемного) расхода: ±1,5%.

Средний срок службы - 10 лет.









Уровень дистилята (44а) и электролита (45а) измеряется УЗК-датчиком LTC-Т10 (рисунок 2.4)

LTC служит для непрерывного измерения уровня насыпных твердых веществ и жидкости. Колебания плотности, температуры не влияют на измерения.

Далее сигнал поступает на УВМ, где производится автоматический контроль. Затем сигнал преобразуется из электрического в пневматический ЭПП (44б, 45б), и отправляется на регулирующий пневмоклапан 25ч30нж (44в, 45в).


Рисунок 2.4 - LTC

Для аварийного управления технологическим процессом и управлением вентиляцией помещений (46а, 57а) используется газоанализатор АГ 0012 (AG 0012) рисунок 2.5

Рисунок 2.5 - Газоанализатор АГ 0012 (AG 0012)

Газоанализатор АГ 0012 (AG 0012) предназначен для непрерывного автоматического измерения объемной доли водорода, аргона, азота, гелия, метана и двуокиси углерода в невзрывоопасных двух или многокомпонентных газовых смесях и выдачи измерительной информации в виде показаний по цифровому дисплею и стандартных электрических выходных сигналов информационной связи с другими изделиями.

Область применения: металлургические, нефтеперерабатывающие заводы, ТЭС, электролизные установки, контроль утечек водорода в охлаждающей системе турбогенераторов и других технологических установках.

Принцип работы:  термокондуктометрический

Выходной сигнал: унифицированный 0-5, 0-20, 4-20 мА

Газоанализатор АГ 0012 (AG 0012) измеряет концентрацию газа в воздухе и передает информацию УВМ. При критическом значении концентрации включается сигнализация и производится отключение электролизеров. Сигнал, после УВМ попадает на электромагнитный пускатель (46б, 57б) и отправляется на исполнительный механизм МЭО-16/20-0,23-77 (46в, 57в).

Контроль за содержанием кислорода в водороде (47а, 52а, 58а, 63а, 68а) и содержание водорода в кислороде(48а, 53а, 59а, 64а) также осуществляется с помощью газоанализатор АГ 0012 (AG 0012).

Для контроля силы тока подаваемого на электролизер используются шунты измерительные стационарные 75ШИСВ (50а, 55а, 61а, 66а) рисунок 2.6.

 


Рисунок 2.6 - Шунт измерительный стационарный 75ШИСВ

Контроль за содержанием влаги в водороде после влагоотделителей осуществляется с помощью  гигрометра БАЙКАЛ-2ВМ (69б, 70б, 71б)

БАЙКАЛ-2ВМ применяется для автоматического измерения и сигнализации объемной доли влаги и абсолютной влажности в азоте, воздухе, углекислом газе, водороде, кислороде, инертных и других газах и их смесях, используемых в технологических процессах рисунок 2.7.

Датчик гигрометра относится к взрывозащищенному оборудованию, имеет маркировку 1Exd11CT1 (69а, 70а, 71а), может устанавливаться вовзрывозащищенных зонах класса В-1а согласно ПУЭ.

Длина соединительного кабеля между датчиком и блоком измерения не более 300 м.

Рисунок 2.7 - Гигрометр БАЙКАЛ-2ВМ

Предел измерений объемной доли влаги: до 1000 ppm

для области измерений: 0…1 ppm - ±10%

для области измерений: 1…10 ppm -±4%

для области измерений: 10…1000 ppm - ± 2,5%

Выходной сигнал: 4-20 или 0-5 мА

Время установления показаний:  не более 3 мин

Общий расход анализируемого газа:   не  более 1000 см3/мин

Параметры анализируемой среды:  температура  +5...+50°

2.3 Функции и функциональная структура

системы автоматизации


Основными целями при разработке АСУТП получения водорода определяются:

–            обеспечение стабильности протекания технологического процесса;

–            выполнение требований технологического регламента;

–            обеспечение требуемых и планируемых показателей;

–            оптимизация технологических регламентов.

Достижение перечисленных целей осуществляется с участием оператора путем его взаимодействия с техническими и программными средствами АСУТП.

 Контроль и регулирование производится с помощью УВМ. Он осуществляет измерение и стабилизацию основных технологических параметров процесса, выполняет централизованный сбор, обработку и представление  информации. На  чертеже  2102. Д04.275 - АТХ-033. представлена функциональная структура АСУТП  производства водорода.

Функциональные задачи АСУТП реализуются в следующих подсистемах:

-              подсистема сбора и обработки информации о технологическом процессе;

-              подсистема оперативного контроля технологических параметров;

Страницы: 1, 2, 3


© 2010
Частичное или полное использование материалов
запрещено.