Технологический процесс сушильного барабана

Содержание

Введение…………………………………………………………………..…стр.4

1.Выявление регулирующих, контролирующих и сигнализирующих величин. Назначение регулирующего воздействия………………………………....стр.5

2.Технологический процесс, как объект автоматизации………………...стр.7

3.Выбор и описание датчиков и регуляторов…………………………….стр.11

3.1.Потенциометр…………………………………………………………..стр.11

3.2.Индуктивный датчик…………………………………………………..стр.12

4.Функциональная схема автоматизации………………………………...стр.15

Заключение…………………………………………………………………стр.16

Список использованной литературы……………………………………..стр.17

Приложение:

Приложение А

Спецификация……………………………………………………………..стр.18

ВВЕДЕНИЕ.

Под автоматизацией понимается применение приборов, приспособления и других технических средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия в них человека.

В зависимости от степени замены человека автоматическими устройствами для выполнения функции слежения за ходом процесса различают определенные виды автоматизации: автоматический контроль, автоматическое регулирование, автоматическое управление.

Разработка технологии и технологического оборудования должны вестись на основе строгого учета автоматизации производства.

В данной работе рассмотрен технологический процесс сушильного барабана. Выбрал датчики и регуляторы. Составлена функциональная схема автоматизации (ФСА) сушильного барабана. Составлена спецификация.

1. Выявление регулирующих, контролирующих и сигнализирующих величин. Назначение регулирующего воздействия.

В качестве регулируемых параметров выбираются режимные или качественные показатели технологического процесса, его функционирования. Режимные показатели характеризуют материальные или энергетический баланс (давление - материальный баланс по газовой среде, температура тепловой баланс).

Качественные показатели характеризуют важнейшие свойства продукта (сушилки - влажность).

Выбор регулирующих воздействий производят на основе сравнительного анализа статических и динамических характеристик различных каналов. После определения каналов регулирования преступаем к анализу возмущающих воздействий. Действующие на объект управления возмущения можно разбить на 3 группы:

1. Контролируемые управляемые воздействия возмущения, поддающиеся контролю и стабилизации. К таким возмущениям, например, относятся некоторые показатели входных потоков (расход, температура).

2. Контролируемые не управляемые возмущения ( температура окружающей среды, расход продукта и т.д.)

3. К неконтролируемым относятся возмущения, которые невозможно или нецелесообразно измерять (изменения активность катализатора вследствие его старения и т.д.)

Далее помимо регулируемых параметров выбирают параметры контроля, сигнализации и защиты. Контролю подлежат режимные и качественные переменные, характеризующие состояние технологического процесса. Особое внимание уделяется контролю пожара - и взрыва опасных процессов; процессов, указывающих вредное воздействие на здоровье человека и экологически грязных процессов. Системы контроля таких процессов должны обладать повышенной надежностью.

При разработке ФСА предусматривается сигнализация тех переменных, отключение которых с выше предусмотренных пределов может привести к пожару, взрыву, несчастным случаям, аварии, выпуску брака.

Помимо сигнализации и необходимых случаях предусматривается автоматическая защита и блокировка, предотвращающая возникновения выше названных ситуаций. Устройство защиты перераспределяют материальные и энергетические потоки, включают и отключают аппараты. При том объект управления должен быть переведен в безопасное состояние вплоть до его остановки. В тоже время вмешательство средств защиты в технологическом процессе должно быть минимальным.

2. Технологический процесс, как объект автоматизации

Основной задачей автоматизации сушильных барабанов является получение материала определенной влажности.

Важнейшим требованием автоматизации является правильный выбор в качестве регулируемого такого параметра, который однозначно связан с влажностью материала в конце сушки. Непосредственное автоматическое измерение влажности не представляется возможным из-за отсутствия соответствующих приборов.

Установленная связь температуры теплоносителя с влажностью высушиваемого материала дает возможность при заданной начальной влажности оценивать степень подсушки по температуре теплоносителя. Поэтому, если в зоне измерения температуры теплоносителя будет стабилизирована на заданном уровне, то этим обеспечиться получение на входе из барабана материала заданной влажности.

Точность регулирования будет зависеть от выбора места замера температуры. При значительном измерении температуры теплоносителя перед барабаном для огнеупорной глины температура на выходе из барабана остается почти без изменения, а в нутрии барабана на расстоянии 2,4метрав от входа в барабан возрастает с 90⁰С до 140⁰ С.

Далее делается выбор регулирующего агента. Регулирование температуры теплоносителя выбранной точки барабана можно осуществить изменением либо качество сырья, либо вводимого в барабан тепла. Если принять в качестве регулирующего агента сырье, поступающее в барабан, то есть регулировать процесс сушки изменением подачи материала, то производительность барабана окажется зависящей от величины начальной влажности материала: с увеличением последней производительность барабана будет снижаться.

При комплексной автоматизации целого производства такой метод регулирования непригоден, потому, что нагрузка каждого объекта не должна зависеть от величины прочих регулируемых параметров. В противном случае согласованность объектов по производительности будет нарушена. Если даже автоматизируется только один сушильный барабан, регулирования его воздействием на подачу сырья целесообразно, потому что, во-первых, время прохождения сырья по барабану составляет 10-60минут, то есть будет иметь место большее запаздывание при регулировании, а отсюда и большие колебания влажности высушенного материала и, во-вторых, в различные времена года влажность и свойства материала резко изменяются.

При регулировании процесса сушки изменяем, количества тепла, вводимого в барабан, производительность его сохраниться постоянной, и зависит только от нужд производства и от возможностей выделения необходимого количества в топке барабана.

Количество тепла, подаваемого в сушильный барабан, можно регулировать различными способами:

1. изменением количества теплоносителя при его постоянной температуре на входе в барабан;

2. изменение температуры теплоносителя на входе в барабан при его постоянном количестве;

3. изменением температуры и количества теплоносителя.

Наиболее прост первый способ, так как при этом есть необходимость стабилизировать расход теплоносителя. Кроме того, с увеличением нагрузки сушильного барабана возрастает скорость газов, что несколько улучшает теплоотдачу от теплоносителя к материалу. Необходимо только, чтобы подача не была больше определенного значения при большой скорости теплоносителя через мерно большим становится пыле унос.

Второй способ не приемлем, потому что не исключается опасность повышения предела температуры, допускаемого для данного материала. Кроме того, необходимость стабилизации расхода теплоносителя усложняет схему автоматизации.

С учетом рассмотренных способностей сушильного барабана было разработано и успешно осуществлено регулирование режима сушки в барабане двумя, не связанными между собой, системами автоматического регулирования. Первая система предназначена для поддержания температуры теплоносителя в системной камере на заданном уровне путем воздействия на расход воздуха, подаваемого в сушильный барабан. Термопара 15 контролирует температуру в передней части барабана и позволяет учитывать охлаждающее влияние воздуха, поступающего в барабан через не плотности. Термопара 15 подключена к электронному потенциометру 13 с реостатным датчиком, сигнал от которого поступает к изодранному регулятору 11,управляющему моторным исполнительным механизмом 16. При отключении температуры от заданного значения исполнительный механизм 16 поворачивает дроссельную заслонку, изменяющую подачу воздуха к вентилятору 8. При этом одновременно изменяется подача как первичного (основного) воздуха к вентилятору, потребного для сгорания газа, так и вторичного, поступающего в системную камеру с двух противоположных сторон. Вторая система автоматического регулирования поддерживает тепловой режим сушки изменением подачи газа в топку в зависимости от влажности и величины расхода сырья, поступающего в сушильный барабан, то есть в зависимости от количества влаги подлежащей испарению. Пара напряжение барабана (количество влаги, испаряющейся в сушильном барабане в единицу времени), обусловливающее в основном, расход потребного топлива, оценивается снижением температуры внутри барабана, в зоне, удаленной от его торца со стороны топки на 2,4метра, где, как указывалось, изменение температуры наибольшее по сравнению с другими точками на длине барабана при одном и том же изменение температуры перед барабаном. Именно в этой зоне происходит испарение основной части влаги. Процесс регулирования протекает следующим образом. При увеличении подачи сырья и его влажности температура внутри барабана понизится. Система регулирования увеличит подачу газа. Это, в свою очередь, повысит температуру теплоносителя в смесительной камере, что приведет к тому, что другая система регулирования приоткроет заслонку и этим увеличит расход воздуха до такой величины, при которой температура теплоносителя примет заданное значение.

Для стабилизации давления газа перед топкой предусматривается третья зависимая система регулирования, в комплект которой входит: манометр с индуктивным датчиком12, второй электронный прибор 13, изодромный регулятор 11 и исполнительный механизм 16, упрощающий заслонкой на линии подвода газа к топке.

3.Выбор и описание датчиков и регуляторов

3.1. Потенциометр

Датчики активного сопротивления чаще всего встречаются в виде реостатов, полупроводниковых и проволочных преобразований. В качестве реостатного и потенциометрического датчика можно использовать объемный потенциометр, связав его движок с мембраной, рычагом или другим движущимся элементом устройства. При перемещении движка изменяются сопротивление реостатного датчика; изменение это происходит ступенчато (только реохорды дают плавное изменение сопротивления).

Реостатные датчики изготавливаются из тонкой проволоки, намотанной на каркас. В зависимости от формы каркаса датчик может изменить при перемещении движка свое сопротивление почти по любому закону. Емкостное и индуктивное сопротивление реостатных датчиков ничтожны. Их можно учитывать даже при частотах порядка десятков килогерц. В измерительных устройствах и приборах реостатные датчики включаются главных образом по схеме потенциометра, в этом случае, если сопротивление нагрузки достаточно велико, характеристика обычного потенциометрического датчика с равномерной обмоткой линейна. При несоблюдении этого условия напряжение на нагрузке растет вначале медленно, а затем резко увеличивается.

Реостатные датчики используются главным образом для изменения линейных и угловых перемещений, поэтому их можно использовать так же для измерения усилий.

Рис1. Шунтированный функциональный потенциометр.

Характеристикой потенциометрического датчика является зависимость выходного напряжения на нагрузке от расстояния между контактом 1 и неподвижным контактом 2 (рис1).

Для получения требуемой зависимости между напряжением UBMX и перемещением скользящего контакта, то есть требуемой формы характеристики датчика, применяют шунтирование намотки датчика по участкам специально рассчитанными сопротивлениями R1 и R2.

Индуктивный датчик

Индуктивными датчиками называются устройства, в которых изменение определенного параметра, выражаемого механической величиной; приводит к изменению индуктивности катушки, смонтированной на сердечнике (магнита проводе). Если этим параметром является величина воздушного зазора в магнитопроводе, от которой зависит магнитное сопротивление, то индуктивный датчик называется датчиком перемещения. Если этим параметром является магнитная проницаемость материала магнитопровода, то такой датчик называется микроструктурным.

В индуктивном датчике с замкнутой магнитной цепью индуктивность катушки W меняется в зависимости от магнитного сопротивления цепи, определяемого зазором 8 (рис.2)

Рис.2 Индуктивный датчик с замкнутой магнитной цепью.

Рис.3 График зависимости тока в катушке от зазора в индуктивном датчике.

------------ теоретическая зависимость

________ практическая зависимость

Индуктивные датчики обладают следующими преимуществами:

1. большая мощность на выходе, которая в ряде случаев позволяет обойтись без усилителя;

2. возможность работы на промышленных частотах (50Гц);

3. высокая чувствительность.

Датчики с замкнутой магнитной цепью имеют следующие недостатки:

1. большой начальный ток, вызванный существованием начального зазора;

2. наличие электромеханической силы, величина которой меняется с изменением зазора и искажает картину измеряемой механической величины.

4. Функциональная схема автоматизации

Термопара 15 контролирует температуру в передней части барабана и позволяет учитывать охлаждающее влияние воздуха поступающего в барабан через не плотности. Термопара 15 подключена к электронному потенциометру 13 с реостатным датчиком, сигнал от которого поступает к изотропному регулятору 11, управляющему моторным исполнительным механизмом 16. При отключении температуры от заданного значения исполнительный механизм 16 поворачивает дроссельную заслонку, изменяющую подачу воздуха к вентилятору 8. при этом одновременно изменяется подача как первичного (основного) воздуха, потребного для сгорания воздуха, так и вторичного, поступающего в смесительную камеру с двух противоположных сторон.

Импульс от термопары 14 передается электронному потенциометру 13 через токосъемное устройство, состоящее из двух вращающихся вместе с барабаном колец из красной меди и двух роликов с щетками, к которым присоединяются компенсационные провода, идущие к потенциометру 13. В случае значительных колебаний манометрического режима по газовому тракту топка барабана циклон дымосос выводится дополнительное регулирование разрежения в топке путем изменения производительности дымососа 18 (формат А1).

Заключение

В результате проведенной работы проанализирован и описан технологический процесс сушильного барабана как предмет автоматизации. Выбраны и предложены регуляторы и датчики. На основе вышесказанного предложена ФСА сушильного барабана и дана спецификация на средства автоматизации.

Список используемой литературы

1. Обновленский П.А., Короткое П.А., Гуревич А.Л., Ильин Б.П., Основы автоматики и автоматизации химических производств. Ленинград, «Химия», с.608;1965г.

2. Мелюшев Ю.К. Основы автоматизации химических производств. М., «Химия», с.368; 1973г.

3. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник Баранов В.Я., Безновская Т.Х., Бек В.А. и др.; Под общ. ред. Черепкова В.В. Л.: Машиностроение. Ленинград, 847с.,1978