Разработка_системы_автоматизации_процесса_выпаривания

1. Разработка системы автоматизации процесса выпаривания

Работу выполнил: Валеев Р.А
Группа: 831-11
Руководитель проекта: Рыжова А.А

2. Цель и задачи работы

• Цель: Теоретическая разработка и обоснование функциональной
схемы автоматизации процесса выпаривания.
• Задачи:
• Анализ технологического процесса и определение критических
параметров.
• Выбор и обоснование технических средств автоматизации (датчики,
исполнительные механизмы).
• Разработка структуры АСУ ТП и выбор контроллера.
• Разработка функциональной схемы автоматизации и схемы
измерительных цепей.

3. Объект автоматизации и цель управления

Однокорпусная выпарная установка с естественной циркуляцией.
Ключевая цель управления: Поддержание заданной
концентрации упаренного раствора.
Ключевой косвенный параметр: Температурная
депрессия (разность температур кипения раствора и чистого
растворителя).

4. Схема автоматизации процесса выпаривания

1 – кипятильник;
2 – выпарной аппарат
3 – устройство для измерения
температурной депрессии

5. Определение параметров контроля, регулирования и блокировки

Главный регулируемый контур: TDRAC — регулирование
температурной депрессии.
Основные контуры стабилизации:
• PIRC — давление/вакуум в аппарате.
• LIRC — уровень раствора.
• FIRC — расход греющего пара.
Аварийные блокировки: Защита от сухого хода (по расходу FRSA)

6. Краткое описание схемы автоматизации

Схема построена вокруг главного контура регулирования
температурной депрессии (TDRAC), который через управление
клапаном на греющем паре (1-FV-101) поддерживает заданную
концентрацию продукта.
Для его устойчивой работы реализованы базовые контуры
стабилизации:
Давления (PIRC) в аппарате клапаном на линии отвода пара (2-PV-101).
Уровня (LIRC) в сепараторе клапаном на продукте (2-LV-101).
Система аварийных блокировок (FRSA) по критическим отклонениям
расхода или уровня обеспечивает безопасность, мгновенно отсекая пар
через быстродействующий клапан (1-XV-001). Все контуры завязаны на
выбранный контроллер REGUL R500.

7. Выбор ключевых технических средств

Список основных датчиков:
Давление: «САПФИР-22ДА»
Уровень: «VEGAPULS 64».
Концентрация: Кориолисовый плотномер СКАТ-С.
Температура: Термопреобразователи Pt100 HI768A.

8. Обоснование выбора

«САПФИР-22ДА» технологически корректнее для вакуума, чем
датчик избыточного давления, так как его показания не зависят от
колебаний атмосферного давления.
«VEGAPULS 64», будучи являясь радарный уровнемером,
бесконтактен, в отличие от поплавковых или ёмкостных, поэтому
не подвержен залипанию и засорению в условиях
кристаллизующегося раствора.
СКАТ-С обеспечивает прямое измерение плотности
(концентрации), в отличие от косвенного рефрактометра, и
устойчив к пузырькам и взвесям в растворе.
Pt100 HI768A обеспечивает более высокую точность и
долговременную стабильность для расчёта температурной
депрессии по сравнению с термопарами.

9. Выбор ключевых технических средств

Список основных исполнительных механизмов
FV-102 — Регулирующий клапан на исходном растворе (шаровый с
электроприводом, тип 2-FV) (модель RV102)
Управляется главным контуром TDRAC.
1-FV-101 — Двухседельный регулирующий клапан на греющем паре
(модель 25с47нж)
Управляется контуром FIRC. 2-PV-101 — Дроссельный регулирующий клапан
(модель 25нж44нж)
Управляется контуром PIRC.
2-LV-101 — Клеточный регулирующий клапан на упаренном растворе
(модель 25нж47нж)
Управляется контуром LIRC. 1-XV-001 — Быстродействующий отсечной клапан
(модель 22нж932пж)
Управляется аварийной блокировкой FRSA.

10. Аппаратно-программный комплекс управления

Контроллер: REGUL R500 (основные характеристики: модульность,
поддержка резервирования).
Программная среда: Astra (отечественная, соответствует МЭК
61131-3, включает IDE, HMI).
Конфигурация стойки: Модуль питания (PS), ЦП (CPU), модули AI,
DI, AO, DO.

11. Структурная схема АСУТП

Полевой уровень: Датчики и
исполнительные механизмы
Контроллерный уровень: ПЛК
REGUL R500
Операторский уровень: АРМ
оператора (SCADA-система).

12. Схема измерительных цепей

13. Вывод

• В ходе работы была достигнута цель проекта: разработана и теоретически
обоснована система автоматизации выпарной установки.
• Ключевые результаты:
• На основе анализа технологического процесса определены все параметры
для контроля, регулирования и аварийной защиты.
• Подобран комплект современных, надежных технических средств,
оптимальных для конкретных условий процесса (агрессивная среда, вакуум).
• Выбрана отечественная аппаратно-программная платформа REGUL R500 +
Astra, обеспечивающая надежность и соответствие стратегии
импортозамещения.
• Разработана функциональная схема, реализующая главный контур
регулирования концентрации (TDRAC), контуры стабилизации давления
(PIRC) и уровня (LIRC), а также систему аварийных блокировок (FRSA).