В.п. ившин, и.а. дюдина, а.в. фафурин
В.П. Ившин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
Учебное пособие
 |
Ившин
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
 |
В.П. Ившин И.А. Дюдина А.В. Фафурин
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
Учебное пособие
Казань
КГТУ
УДК 658.5:66
ББК 32.965
И 28
Ившин В.П.
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие/ В.П. Ившин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. - 102 с.
ISBN 978-5-7882-0594-6
Соответствует действующим программам по дисциплине ОПД Ф.07, ОПД Ф.09 «Системы управления химико-технологическими процессами (СУХТП)», разделу «Элементы проектирования систем автоматизации технологических процессов».
Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных действий по усвоению дисциплины в объёме действующих программ.Предназначено для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину СУХТП, при выполнении ими дипломных проектов и дипломных работ.
Учебное пособие подготовлено на кафедре «Автоматизированные системы сбора и обработки информации» (АССиОИ).
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты: доктор технических наук, профессор А.П. Кирпичников
профессор А.С. Черенков
ISBN 978-5-7882-0594-6 ã Ившин В.П., Дюдина И.А,. Фафурин А.В.,
2008.
ã Казанский государственный технологический
университет, 2008.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель данного издания – помочь студентам выполнить раздел по дисциплине СУХТП в курсовых, дипломных проектах и в дипломных работах. Разделы, представленные в учебном пособии, базируются на учебной программе курса и способствуют решению основных задач его усвоения.
Введение
Внедрение АСУ является прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и пунктами управления целесообразно вместо инерционных пневматических средств автоматизации применять электрические средства автоматизации (ЭСА). Многие химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и станций управления на базе персональных компьютеров (ПК). "Интеллектуальная революция" - так можно охарактеризовать сегодняшнее положение дел в области использования и применения сложных высокотехнологичных устройств. Новейшие достижения микропроцессорной техники пришли к нам из-за рубежа и привели к масштабному применению микропроцессоров практически в каждом электронном устройстве: телефонах, видеокамерах, диктофонах и многих других полезных вещах. Газовики и нефтяники, энергетики и химики, машиностроители и пищевики - уже нет ни одной отрасли, где не были бы установлены и внедрены датчики давления нового поколения. Сейчас эти потребители в полной мере ощутили все преимущества интеллектуальных приборов. Однако в отечественной промышленной автоматизации подобный процесс происходит не так быстро. За рубежом разработана новая технология HART-протокол (Highway – путь; Addressable- адрес; Remout- действие на расстоянии; Transduser - через, по ту сторону). Протокол это список согласованных правил выполнения определённых процедур (программ). Для новой технологии HART-протокол характерна регулярная самодиагностика в процессе эксплуатации. Востребованы не только новые приборы для измерений, но и новые средства коммуникации: HART-модемы, HART-коммуникаторы, HART-мультиплексоры, программное обеспечение для связи с компьютером. При таком комплексном подходе экономический эффект использования интеллектуальных приборов стал еще очевиднее - отдача от вложений в основные средства повысилась многократно. При использовании ЭСА, контроллеры и ПК применяются, во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывают большое количество информации; во-вторых могут выполнять роль «советчика», при котором рекомендуют оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдают корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Одновременно технология HART-протокола позволяет по одной паре проводов передавать и аналоговый (4-20)мА, и цифровой сигналы, что даёт возможность использовать уже имеющиеся коммуникации для аналоговых сигналов. Коммуникационный протокол HART обеспечивает двухсторонний обмен информацией между интеллектуальным датчиком и управляющими устройствами: ручным портативным HART-коммуникатором Метран-650; компьютером, оснащенным HART-модемом Метран-681 и программой H-Master. «Метран» - единственная компания в России, реализовавшая комплекс интеллектуальных датчиков с международным (поддерживаемым более чем 150 производителями) протоколом обмена данными HART и русскоязычные средства коммуникации для удаленной диагностики и настройки прибора. Ниже представлена соответствующая структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП).
 |
Интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ) серии Метран-280 предназначены для измерений температуры среды в составе АСУТП. Использование ИПТ допускается в
нейтральных, а также агрессивных средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Связь ИПТ Метран-280 с АСУТП осуществляется: по аналоговому каналу - передачей информации об измеряемой температуре в виде постоянного тока ( 4-20) мА; по цифровому каналу - в соответствии с HART-протоколом в стандарте Bell-202. Для передачи сигнала на расстояние используются 2-х-проводные токовые линии. В Метран-280 реализована возможность выбора единиц измерения: градусы Цельсия, °С; градусы Кельвина, К; градусы Фаренгейта, F; градусы Ренкина, R; Омы; милливольты. Конструктивно ИПТ Метран-280 состоит из первичного преобразователя и электронного преобразователя (ЭП), встроенного в корпус соединительной головки (см. рис.1.). В качестве первичного термопреобразователя в Метран-281 используются чувствительные элементы из термопарного кабеля КТМС (ХА), в Метран-286 - платиновые резистивные чувствительные элементы. ЭП преобразует сигнал первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока (4-20) мА с наложенным на него цифровым сигналом HART в стандарте Bell-202.
 |
Рис. 1. Интеллектуальные датчики температуры
.
ЗАО « Метран» (г.Челябинск) также крупнейший разработчик и изготовитель современных высокоточных и надежных в эксплуатации датчиков давления, давления-разрежения, разности давлений, уровня для измерения газообразных и жидких сред в различных отраслях промышленности. Семейство датчиков "Метран" насчитывает сотни моделей и тысячи исполнений, отличающихся целевым назначением, техническими и эксплуатационными характеристиками, конструкцией и комплектацией.Датчики «Метран» с микропроцессорным преобразователем (интеллектуальные датчики давления) имеют
преимущества перед аналогичными датчиками с измерительным преобразователем по всем показателям: метрологическим, функциональным, эксплуатационным. В настоящее
время серия более совершенных интеллектуальных датчиков давления «МЕТРАН-100», «МЕТРАН-150» полностью заменила датчики серии «МЕТРАН» с измерительным преобразователем (см. рис.2.).
 |
Рис. 2. Интеллектуальный датчик давления «МЕТРАН-150»
30 января 2002 г. Департаментом промышленной и инновационной политики в химической промышленности введено в действие новое Положение об исходных данных для проектировании(взамен Положения от 1985 г.). В нём изложены:
рекомендации no автоматизации и управлению технологическим процессом;
рекомендации по охране окружающей среды и утилизации отходов производства; рекомендации по безопасной эксплуатации производства и охране и труда;
рекомендации по выбору критериев оптимизации процессов.
Согласно Положения, состав исходных данных припроектировании определяется предприятием-заказчиком и предприятием-разработчиком проекта.
Рекомендации по автоматизации и управлению технологическим процессом, изложенные в Положении, припроектировании должны включать в себя:
рекомендации по принципиальным решениям no автоматизации отдельных узлов и аппаратов с привлечением средств вычислительной техники; перечень рекомендуемых параметров контроля и возможных схем автоматического регулирования;
алгоритмы управления процессом, алгоритмы пуска, нормальной и аварийной остановки процесса с указанием критических параметров по основным стадиям процесса; рекомендуемые технические средства; допустимые погрешности контроля, а также рекомендации но автоматизации узлов загрузки, дозировки, расфасовки, затаривания, транспортировки и складирования сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции.
Рекомендации по выполнению раздела по СУХТП в курсовом (дипломном) проекте
Условные обозначения технических средств автоматизации (ТСА)
В функциональных схемах.
Примеры обозначений
Некоторые характерныепримеры обозначений средств ТСА на чертежах приведены ниже в таблице.
Таблица 8
| Обозначение | Наименование | ||||||
 | Буквенные обозначения устройств, выполненных в виде отдельных блоков и предназначенных для ручных операций должны начинаться с буквы H. Пример: Переключатель электрических цепей измерения (управления), переключатель для газовых (воздушных) линий, установленный на щите. | ||||||
 | Первичный измерительный преобразователь температуры (термоэлектрический преобразователь (термопара)), термо преобразователь сопротивления). | ||||||
  | Выходной преобразователь. Y - преобразование сигнала: Е/Е - не унифицированный электрический сигнал преобразуется в унифицированный электрический сигнал; Е/Р - унифицированный электросигнал преобразуется в унифицированный пневматический сигнал (электропневмопреобразователь); Р/Е - унифицированный пневмосигнал преобразуется в унифицированный электрический сигнал. (пневмоэлектропреобразователь). | ||||||
 | Прибор для измерения температуры показывающий, установленный по месту (термометр ртутный, термометр манометрический и т. п). милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п.). | ||||||
  | Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной передачей показаний (электрического сигнала), установленный по месту (термометр манометрический или любой другой датчик температуры) | ||||||
 | Прибор для измерения температуры одноточечный, регистрирующий, установленный на щите (самопишущий милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п.). | ||||||
 | Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щите (многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т. п.). | ||||||
 | Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту (показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакуумметр и т. п). | ||||||
 | Прибор для измерения перепада давления показывающий, установленный по месту (дифманометр показывающий). | ||||||
 | Прибор для измерения соотношения расходов регистрирующий, установленный на щите. (вторичный прибор для регистрации соотношения расходов). | ||||||
 | Прибор для измерения расхода интегрирующий, установленный по месту. (бесшкальный счётчик-расходомер с интегратором). | ||||||
 | Прибор для измерения уровня с контактным устройством, установленный по месту (реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня). . | ||||||
 | Прибор для измерения уровня бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту (уровнемер бесшкальный с пневмопередачей (электропередачей)). | ||||||
 | Прибор для измерения уровня бесшкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту (электрический регулятор-сигнализатор уровня. Буква H в данном примере означает блокировку по верхнему уровню). | ||||||
 
| Предельные значения измеряемых величин, по которым осуществляется, например, включение, отключение, блокировка, сигнализация, допускается конкретизировать добавлением букв H и L. Эти буквы наносят справа от графического обозначения. Пример: Прибор для измерения уровня показывающий, с контактным устройством, установленный на щите (вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством. Буквы H и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней). | ||||||
| Прибор для измерения плотности раствора бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. (датчик плотномера с электропередачей). | ||||||
 | Прибор для измерения качества продукта показывающий, регистрирующий, установленный на щите (вторичный самопишущий прибор контроля концентрации серной кислоты в растворе).. | ||||||
Выбрать конкретные ТСА при выполнении проекта можно, используя современную номенклатуру приборов и средств автоматизации в каталогах заводов-изготовителей, адреса которых в сети «Интернет» приводятся ниже:
1. Группа предприятий «Метран». Россия, г. Челябинск,
http://www.metran.ru
2. АООТ «Теплоприбор». Россия, г. Рязань,
http://www.teplopribor.ryazan.ru
3. Завод электроники и механики. Россия, г. Чебоксары,
http://www.zeim.ru
- Саранский приборостроительный завод. Россия, г. Саранск,
http://pribor.moris.ru
- ПНФ «ЛГавтоматика». Россия, г. Москва,
http://www.klapan.ru
- ЗАО «РУСТ-95». Россия, г.г. Москва, Санкт-Петербург,
http://www.roost.ru
- Завод «ТИЗПРИБОР», Россия, г. Москва,
http://www.tizpribor.ru
- ОАО Арзамасский приборостроительный завод. Россия, г. Арзамас
http://www.oaoarz.com
- Фирма «YOKOGAWA». Япония,
http://www.yokogawa.ru
10. Фирма «VEGA». Техника измерения уровня и давления. Германия,
http://www.vega.com; http://www.vega-rus.ru
11. Фирма «EMERSON». США, Сент-Луис, Миссури,
http://www. Emerson Process.ru
12. Фирма «SAMSON». Германия, Франкфурт на Майне,
http://www.samson.ru
13. ООО Фирма «ЮМО». Германия,
www.jumo.de
При выполнении курсового (дипломного) проекта может быть полезна также следующая литература:
1. Кулаков, М.В. Технологические измерения и приборы для химических про
изводств / М.В.Кулаков.- М. : Машиностроение, 1983. - 424 с.
2. Фарзане, Н.Г. Технологические измерения и приборы / Н.Г. Фарзане,
Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-Заде. - М. : Высш. школа, 1989. - 456 с.
3. Лапшенков, Г.К. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности / Г.К. Лапшенков, Л.М. Полоцкий. - М. : Химия, 1988. - 288 с.
4. Полоцкий. Л.М. Автоматизация химических производств / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков. - М. : Химия, 1982.-288 с.
5. Полоцкий, Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков - М. : Химия, 1988. - 288 с.
6. Основы автоматики и автоматизации химических процессов / А.А. Казаков, М.В. Кулаков, М.В. Мелюшов. - М., 1970. - 367 с.
7. Обновленский, П.А. Основы автоматики химических производств /
П.А. Обновленский, А.Я. Гуревич*- М. : Химия, 1975. - 370 с.
8. APACS. Advanset Control Module. “Moore” product information, 1996.
9. APACS. I/O Module. “Moore” product information, 1996.
10. APACS. Standart Analog Module. “Moore” product information, 1996.
11..Номенклатурный каталог технических средств автоматизации. ЗАО “Промышленная группа Метран”, г. Челябинск, №№ 1-5, выпуск 5/ 2006 г.
12. Номенклатурный перечень ФГУП СПО « АНАЛИТПРИБОР», г. Смоленск 2007 – 230с.
13.Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие/ А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.М. Анкудинов; Казан.гос.технол.ун.-т.Казань, 2005, 80 с.
14. Проекты систем автоматизации технологических процессов зарубежных фирм: Метод. указания / Казан. гос.технол.ун-т; сост.: А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, Е.А.Фафурина. Казань, 2005, 48с
15. Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие/ А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.П. Ившин. Казань:Изд-во Казан.гос.технол.ун.-та, 2007, 174 с.
16. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технологические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1994.
17. ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления.. Общие технологические требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 1998.
Рекомендации по конкретным темам:
Измерение давления: [1] с. 113-142; [2] с. 95-129; [3] с. 24-30; [8-13,15].
Термоэлектрические преобразователи. Вторичные приборы: [1] с. 47-68; [2] с. 156-178; [3] с. 14-24; [8-13,15,16].
Термопреобразователи сопротивления. Вторичные приборы: [1] с. 68-84; [2] с. 178-190; [3] с. 14-24; [8-13,15,17].
Измерение расхода. Счетчики: [1] с. 146-180; [2] с. 205-241; [3] с. 33-44; [8-13,15].
Измерение уровня.: [1] с. 193-206; [2] с. 142-258; [3] с. 30-33; [8-13,15].
Свойства объектов регулирования: [4] с. 48-81; [6] с. 188-208.
Законы регулирования: [4] с. 111-127; [6] с. 235-248.
Системы двухпозиционного регулирования: [4] с. 197-205; [5] с. 96-97; [6] с. 236-237; [8-13,15].
Регулирующие органы: [4] с. 127-135.
Содержание раздела по СУХТП в (курсовом) дипломном проекте.
Раздел по СУХТП в выполняемом (курсовом ) дипломном проекте состоит из двух частей:
Графическая часть (листы формата А1);
Текстовая часть (записка к проекту).
· Графическая часть представляется листами формата А1. В верхней части листа (листов) изображается достаточно «жирными» линиями 1,5 мм технологическая часть. В нижней части располагается выполненная линиями 0,5 мм автоматизированная система управления (АСУ) технологическим процессом (см. “Атлас типовых функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров”).
· Текстовая часть (записка) должна содержать:
стр.
Заголовок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………… 19
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. ……….. 19
Технологический регламент (оформление таблиц 1,2). . . . . . . . . ……………....22
Спецификация технических средств автоматизации . .. . . . . . . . . ………………47
Введение.
Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК).
Атлас
ТЕМПЕРАТУРА
| Схема № | Название схемы |
| САК температуры целевого продукта на выходе из теплообменника (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ К). | |
| САК температуры хладагента на входе в теплообменник (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ Pt 100 , А 100 - Н). | |
| САК температуры целевого продукта в сборнике (сборник С1, Метран-281 НСХ К). | |
| Многоканальный контроль температуры (Метран-281 НСХ К , Метран-281 НСХ Pt 100 , ТМ 5101). | |
| Контроль температуры целевого продукта в сборнике с использованием бесконтактного инфракрасного датчика ( сборник С1, Thermalert TX модель LT). | |
| САР температуры целевого продукта на выходе из теплообменника (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ K; исполнительное устройство). | |
| САР температуры смеси в реакторе (теплообменник – типа «рубашка») (реактор Р1, Метран-281 НСХ K, исполнительное устройство). | |
| Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе (реактор Р2, Метран-281 НСХ K, А 100-Н, магнитный пускатель, исполнительное устройство -ТЭН). | |
| САР температуры целевого продукта в трубопроводе на выходе из теплообменника (использование байпаса) (Метран-281 НСХ Pt 100 , исполнительное устройство). | |
| САР температурной депресии (разности температур) на входе в аппарат (аппарат, Метран-281 НСХ К, Метран-281 НСХ К, исполнительное устройство). | |
| Защитное воздействие при превышении температуры смеси в реакторе заданного значения (реактор, Метран-281 НСХ К, магнитный пускатель, исполнительные устройства). |
Продолжение таблицы
ДАВЛЕНИЕ
| Схема № | Название схемы |
| САК разности избыточных давлений (Метран -100 -ДД). | |
| САР избыточного давления газа (жидкости) в заданном диапазоне значений в сборнике (двухпозиционное регулирование давления). (сборник С4, Метран -100 –ДИ, магнитный пускатель, исполнительное устройство). | |
| Сброс давления газа из сборника при превышении установочного значения давления (сборник, импульсно-предохранительное устройство). | |
| САР избыточного давления газа (жидкости) в трубопроводе подачи компонента А (Метран -100 –ДИ, исполнительное устройство). | |
| САР разрежения газа в сборнике (сборник С4, Метран -100 –ДВ, исполнительное устройство). | |
| Защитное воздействие при превышении давления вязкой среды (Метран 55, модель ДС 200; магнитный пускатель; электродвигатель). | |
| Использование реле избыточного давления при реализации защитного воздействия. (Реле избыточного давления РД-1600; магнитный пускатель; электромагнитный клапан). |
Продолжение таблицы
РАСХОД
| Схема № | Название схемы |
| САР расхода топлива (жидкости, газа), поступающего в сборник (диафрагма ДКС, Метран -100 -ДД, регулирующий клапан). | |
| САР соотношения расходов компонент (топливо, воздух) на входе в топку с коррекцией расхода воздуха по температуре продуктов сгорания (диафрагмы ДКС, Метран-100-ДД, Thermalert TX, регулирующий клапан). | |
| Контроль расхода и количества топлива, подаваемого по трубопроводу. Сигнализация. (Метран-303 ПР , А 100 - Н). | |
| Контроль расхода мазута в трубопроводе ( Micro Motion, модели: Basis, Д, Elite; А 100-Н). | |
| Программное управление периодическим (циклическим) процессом смешения компонент в реакторе (дозирование по времени) (Шиберная задвижка, регулирующие клапана Камфлекс серии 35002, магнитный пускатель, ЭП-0030). | |
| Дозатор-плотномер. Дозирование эмульсии, суспензии, взвеси, тяжелых и высоковязких сред (сырая нефть, мазут, битум, гудрон) по массе заданной дозы (дозатор Метран 1360, в комплекте дозатора – расходомер и клапан). | |
| Дозирование сыпучих и кусковых материалов (по массе заданной дозы) (дозатор весовой 4310 Д с электровибрационной эагрузкой бункера; магнитный пускатель; сегментный клапан серии 35002 "Камфлекс). |
Продолжение таблицы
УРОВЕНЬ
| Схема № | Название схемы |
| САК уровня жидких и сыпучих сред в сборнике (радарный уровнемер Rosemount серии 5600). | |
| САР уровня жидкости в сборнике (интеллектуальный датчик гидростатического давления (уровня) ( Метран -100 – Д; регулирующий клапан). | |
| Позиционное регулирование уровня жидкости в ёмкости (сигнализатор уровня Rosemount модели 2120; магнитный пускатель; электромагнитный клапан). |
Параметры качества
Таблица
| Схема № | Название схемы |
| САК плотности жидкостей (газов и взвесей) (Кориолисовый плотномер). | |
| САК рН технологического раствора (РН – метр РН202) ( контроль качества технологических растворов в разнообразных производственных процессах и мониторинг промышленных сточных вод). | |
| CАР относительной влажности газовой среды в помещении (ИПТВ – 056; регулирующий клапан). | |
| Анализсостава дымовых газов и автоматическое включение вытяжной вентиляции (Комплексный анализатор дымовых газов SG800; магнитный пускатель; электродвигатель; сигнализация). | |
| Анализ проб газа и жидкостей (Хроматографический анализатор GC1000 Mark ΙΙ; сигнализация). | |
| Система улавливания пыли из отработанных и дымовых газов (Датчик для мониторинга пыли DT400G). | |
| Контроль содержания взвешенных частиц в газовых потоках на предприятиях (Прибор контроля запылённости газовых потоков ПИКП-Т). |
ТЕМПЕРАТУРА
Схема 1. САК температуры целевого продукта на выходе из теплообменника Т1.
Текущая температура целевого продукта воспринимается интеллектуальным датчиком Метран-281- Exia НСХ K. Выходной сигнал (4-20)mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта Ожидаемое значение 1000C. Погрешность канала измерения составляет 0,50C. Цифровой сигнал поступает так же на вход ПК, где величина температуры целевого продукта регистрируется в виде графика.
Схема 2. САК температуры хладагента на входе в теплообменник Т1 .
Текущая температура хладагента на входе в теплообменник воспринимается интеллектуальным датчиком температуры Метран-286- Exia НСХ Pt 100. Выходной сигнал
(4-20)mA/HART. Цифровой сигнал датчика поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. Ожидаемое значение 200C. Цифровой сигнал так же поступает на вход ПК, где величина температуры целевого продукта регистрируется в виде графика. Аналоговый выходной сигнал (4-20 )mA с интеллектуального датчика воспринимается показывающим и регистрирующим вторичным прибором А 100-Н . Погрешность канала измерения ε составляет среднеквадратичное значение суммы погрешностей интеллектуального датчика температуры (0,50C) и вторичного прибора А 100-Н (k = 0.5%). Так как
,
то для интеллектуального датчика температуры получим
.
Таким образом, погрешность канала измерения составляет
ε = 
= 0,32%.
ДАВЛЕНИЕ
РАСХОД
Схема 41. САР расхода топлива (жидкости, газа), поступающего в сборник.
Стабилизация величины расхода на заданном уровне (100л/ч) обеспечивается изменением положения затвора регулирующего органа. Текущее значение расхода воспринимается диафрагмой камерной ДКС, интеллектуальным преобразователем разности давлений Метран -100 -ДД. Цифровой сигнал с интеллектуального преобразователя поступает на контроллер APACS+, где высвечивается величина текущего значения расхода, которая сравнивается с введённым в контроллер заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан. Цифровой сигнал поступает также на вход ПК, где величина расхода может быть распечатана и использована по назначению (например, для построения графика изменения этой величины). Величина заданного значения расхода при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность цифрового канала измерения составляет 0,1%. В результате функционирования контура регулирования значение расхода топлива будет стабилизировано на уровне 100 л/ч.
Схема 46. Дозатор-плотномер. Дозирование эмульсии, суспензии, взвеси, тяжелых и высоковязких сред (сырая нефть, мазут, битум, гудрон) по величине массы заданной дозы (Дозатор Метран 1360, в комплекте дозатора – расходомер и клапан).
Расходомер предназначен для измерения текущего и суммарного расхода дозируемой среды, а также плотности среды. Расходомер состоит из кориолисового сенсора (см. модели ниже), устанавливаемого на трубопроводе, и электронного блока (преобразователей Micro Motion серии 1000 или 2000), который может быть установлен как непосредственно на сенсоре, так и на удалении до 300 м на щите КИП. Сенсор расходомера имеет фланцевое либо иное (по спецификации заказчика) соединение с трубопроводом. Электронный блок имеет токовый выход (4-20) мА, а также цифровой выход Modbus, по которому передается информация о текущем и накопленном расходах и плотности. Клапан предназначен для подачи и отсечения подачи дозируемой среды. Клапан управляется двумя дискретными сигналами "Открыть" и "Закрыть". Контроллер выполняет функции подсчета импульсов от расходомера; подсчета отпущенных доз; сравнения расхода дозируемой среды и уставки дозы; выдачи сигналов на открытие и закрытие клапана. Для управления клапаном имеются встроенные реле.
После подачи сигнала на отпуск дозы контроллер открывает клапан и начинает получение информации по расходу от расходомера. По достижении заданной уставки дозы контроллер закрывает клапан. В данном примере задействованы два дозатора Метран 1360 с разными сенсорами. Оба дозатора управляются от одного контроллера. Панель оператора (ПК) предназначена для местного управления отпуском дозы, задания уставки дозы, отображения количества отпущенной дозируемой среды и количества отпущенных доз.
Модели сенсоров доза жидкости (кг).
CMF010, CMF010P,CMF025 2
CMF050 4
Метран-360 R050S, R050F, CMF100 20
Метран-360 R100S, R100 F 100
CMF200 200
CMF300, CMF300A 400
Метран-360 R200S, R200F 1000
Схема 47. Дозирование сыпучих и кусковых материалов (по массе заданной дозы).
Дозатор может использоваться как однокомпонентный или многокомпонентный при последовательно дозируемых разных видах материалов в одно грузоприёмное устройство (ёмкость). Дозатор даёт в РСУ и ПК информацию о текущем значении массы материала в весовом бункере и принимает управляющие сигналы дозирования от РСУ (включение электродвигателя для работы питателя и открытие клапана на линии подачи управляющего воздуха для открытия затвора бункера, предусмотрена световая сигнализация). Отсчётное устройство - цифровое табло контроллера. Число циклов дозирования в час - не менее 30, кусковатость дозируемого материала (5 – 50) мм. Тип питателя, загружающего бункер и поставляемого с дозатором - электровибрационный. Затвор бункера челюстного типа с пневмоприводом . Дозатор по способу установки - стационарный. Ниже приведены разновидности дозаторов этого типа, пределы дозирования и габариты:
4310 Д-0,05 0,05 т 1170x890x620 мм
4310 Д-0,1 0,1 т 1170x890x620 мм
14310 Д-0,2 0,2 т 1170x890x620 мм.
УРОВЕНЬ
Параметры качества
Схема 81. САК плотности жидкостей (газов и взвесей).
Кориолисовые расходомеры и плотномеры предназначены для прямого измерения массового расхода, плотности, температуры, вычисления объемного расхода жидкостей, газов и взвесей. Кориолисовый расходомер состоит из датчика расхода (сенсора) и преобразователя. Сенсор напрямую измеряет расход, плотность и температуру. Преобразователь конвертирует полученную с сенсора информацию в стандартные выходные сигналы. При движении измеряемой среды через сенсор проявляется физическое явление, известное как эффект Кориолиса. Поступательное движение среды во вращательном движении сенсорной трубки приводит к возникновению кориолисового ускорения, которое, в свою очередь, приводит к появлению кориолисовой силы. Эта сила направлена против движения трубки, приданного ей задающей катушкой, т.е. когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, поступающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное. Таким образом, во входной половине трубки сила, действующая со стороны жидкости, препятствует смещению трубки, а в выходной способствует. Это приводит к изгибу трубки . Когда во второй фазе вибрационного цикла трубка движется вниз, направление изгиба меняется на противоположное. Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости.
 |
Соотношение между массой и собственной частотой колебаний сенсорной трубки - это основной закон измерения плотности в кориолисовых расходомерах. В рабочем режиме задающая катушка питается от преобразователя, при этом сенсорные трубки колеблются с их собственной частотой. Как только масса измеряемой среды увеличивается, собственная частота колебаний трубок уменьшается; соответственно, при уменьшении массы измеряемой среды, собственная частота колебаний трубок увеличивается. Сенсоры серии ELITE®(CMF), погрешность измерения плотности 0,5 кг/м3. Номинальный диаметр трубопровода от 3 до 150 мм. Модели: