Автоматизированная система управления варкой нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Техническая характеристика объекта автоматизации

2. Требования к системе автоматизации

3. Разработка функциональной схемы автоматизации и составление спецификации приборов и средств автоматизации

4. Разработка схемы внешних соединений контура регулирования

5. Выбор контроллера

Список литературы

1. Техническая характеристика объекта автоматизации

Нейтрально-сульфитная варка лиственной древесины протекает значительно быстрее, чем варка хвойной древесины. Это обусловлено различиями в морфологии древесины и химическом строении лигнина хвойных и лиственных пород. Лигнин лиственной древесины вследствие меньшей молекулярной массы легче растворяется при варке, а растворение при нейтрально-сульфитной варке является лимитирующей стадией. При этом для растворения лиственного лигнина требуется меньшая степень сульфонирования.

Варку полуцеллюлозы нейтрально-сульфитным (моносульфитным) способом осуществляют как в аппаратах периодического, так и непрерывного действия. В последнем случае применяются варочные котлы типа Пандия, Дефибратор, Камюр и Импко.

В качестве примера в табл. 1 приведены режимы варки нейтрально-сульфитной белимой полуцеллюлозы из древесины лиственных пород в периодических и непрерывных котлах. Производство НСПЦ или ЦВВ включает следующие стадии:

подготовку древесины (выгрузку, хранение, окорку, распиловку и рубку в щепу);

приготовление варочного раствора;

варку щепы (с раствором моносульфита натрия, забуференного карбонатом, бикарбонатом или едким натром) при высокой температуре и под давлением;

отбор щелока и отжим-промывку полученной массы.

разделение полупроваренной щепы (полуцеллюлозы) на волокна -- горячий размол.

промывку на вакуум-фильтрах или других аппаратах;

очистку полученной массы от загрязнений;

отбелку полуцеллюлозы (производят в тех случаях, когда необходимо повысить ее белизну и механическую прочность);

регенерацию химикатов и тепла из щелоков.

Схема потока нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы, предназначенной для выработки гофрированного слоя картона, представлена на рис. 2.

Варка полуцеллюлозы осуществляется в аппарате типа Пандия. В аппарате имеется восемь труб, из них по одной пропарочной и пропиточной и шесть варочных. Загрузка щепы в пропарочную трубу производится роторным дозатором. При выходе из пропарочной трубы щепа орошается варочным щелоком и подается в пропиточную трубу роторным питателем низкого давления. В пропиточной трубе щепа и щелок перемешиваются при давлении 0,3 МПа и температуре 143 °С. Пропитанная щепа и щелок подаются в варочную трубу роторным питателем высокого давления. Варка производится в течение 10...30 мин под давлением 0,8... 1,0 МПа и температуре 175...180 °С.

Заданные давление и температура поддерживаются путем подачи в варочные трубы пара высокого давления.

Варочный аппарат оборудован централизованной системой смазки и системой подачи уплотняющей и охлаждающей воды. Во избежание попадания металлических включений при загрузке щепы на транспортерах установлены два мощных магнитных сепаратора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1 Функциональная схема автоматизации процесса варки НСПЦ.

Режимы варки нейтрально-сульфитной делимой полуцеллюлозы из древесины лиственных пород

Технологическая схема потока нейтрально-сульфитной полу целлюлозы

1 -- бункер для щепы; 2 -- транспортер; 3 -- весы; 4 -- загрузочная воронка с дозатором; 5 -- пропарочная труба; 6 -- питатель низкого давления; 7 -- пропиточная труба; 8 -- питатель высокого давления; 9 -- варочные трубы; 10 -- бак для варочного раствора; 11 -- мельница горячего размола; 12 -- выдувной резервуар; 13 -- промежуточный бункер; 14 -- распределительный шнек; 15 -- возвратный транспортер; 16 -- пресс; 17 -- дисковые мельницы; 18 -- массный бассейн; 19 -- коллектор разбавления; 20 -- сортировки селектифайер; 21 -- вакуум-фильтр; 22 -- бассейн для отходов

По окончании варки из последней варочной трубы полуцеллюлоза поступает в дефибратор, где разделяется на мелкие пучки волокон и при концентрации 18 % выдувается через вентиль в выдувной резервуар. Отсюда вертикальным шнековым конвейером полуцеллюлоза подается в пресс. Пары вскипания из выдувного резервуара поступают в теплообменник для подогрева воды.

В пресс полуцеллюлоза поступает с концентрацией 12... 15 % и отжимается до концентрации 40 %. Степень помола массы после пресса 11...12 °ШР. Отжатая масса в специальном шнеке смешивается с массой из бассейна отходов, концентрация которой составляет 4 %. При этом концентрация полуцеллюлозы снижается до 13 %. Из смесительного шнека полуцеллюлоза поступает в уравнительный бункер, откуда при помощи разгрузочного механизма передается на транспортер-распределитель, а с него отдельными шнековыми конвейерами направляется в дисковые мельницы.

Размолотая до 15... 16 °ШР масса в дисковых мельницах разбавляется слабым щелоком (фильтратом) до концентрации 4,0... 4,5 % и направляется в бассейн. Оттуда насосом масса подается в коллектор, где разбавляется слабым щелоком до концентрации 1 % и поступает на сортировки селектифайер. Отходы сортировок собираются в бассейн отходов, где они разбавляются слабым Щелоком и подаются на разбавление массы после пресса. Отсортированная масса с концентрацией 0,8% самотеком поступает в два Двухзонных фильтра давления, где производится четырехступенчатая противоточная промывка. На последнюю зону промывки подается горячая вода. С первой зоны промывки щелок подается на разбавление массы после дисковых мельниц и перед сортировками, избыток щелока присоединяется к щелоку, идущему на регенерацию. Промытая масса после фильтров с концентрацией 15 % поступает в два бассейна высокой концентрации, откуда после разбавления перекачивается на картонную фабрику.

Для первой ступени горячего размола дисковые мельницы встроены непосредственно в варочный аппарат.

При работе полуцеллюлозного завода на хвойной древесине (преимущественно сосновой) при выходе полуцеллюлозы 90 % в отходы уходило до 40 % массы. В дальнейшем, после перехода на лиственную древесину, количество отходов при сортировании сократилось до 5...6 %. Расход энергии составил 160...180 кВт * ч/т

2. Требования к системе автоматизации

Контроль (измерение и индикации) по месту:

Давления в пропиточной трубе

Давления в варочных трубах

Измерение, индикация и автоматическое регулирование:

Подачи пара в пропиточную трубу

Подачи пара в варочные трубы

Температуры в пропиточной трубе

Температуры в варочных трубах

Расхода моносульфита в пропарочную трубу

Уровня в ванне щепомойки

Измерение и удаленный контроль:

Веса щепы на ленточном транспортере

Давления в варочных трубах

Дистанционное и по месту управление

Пуском/остановом двигателей приводов шнекового питателя, ленточного транспортера, мешалки щепомойки, шнека дренатора, роторного дозатора и шнеков труб варочного аппарата

Блокировка

Двигателя шнека дренатора в случае останова транспортера щепы.

3. Разработка функциональной схемы автоматизации и составление спецификации приборов и средств автоматизации

Функциональная схема автоматизации является одним из основных проектных документов, отражающих функции контроля и управления технологическим процессом и работой оборудования.

Функциональная схема разрабатывается исходя из требований к системе автоматизации (см.п.2) по ГОСТ 21.404-85.

К схеме составляется спецификация, предназначенная для закупки приборов и средств автоматизации, необходимых для реализации решений, принятых при разработке технического проекта и отраженных на функциональной схеме автоматизации.

Функциональная схема и спецификация представлены в приложении.

4. Разработка схемы внешних соединений контура регулирования

сульфитный древесина полуцеллюлоза

Схема внешних соединений отражает расположение технических средств, тип и характеристику используемого кабеля, расположение и номера соединительных коробок.

На схеме в левом нижнем углу находятся технические средства (датчики и исполнительные механизмы) расположенные по месту. В левом верхнем углу изображены модули входа и выхода управляющего контроллера.

В правом верхнем углу принципиальной схемы записаны данные о технических средствах в перечень элементов по ГОСТ 2.701-84, который оформлен в виде таблицы.

Разработана схема внешних соединений контура регулирования расхода моносульфита FIRC-1, подаваемого в пропарочную трубу. Интеллектуальный датчик расхода FE-1 подает сигнал на преобразователь FT-1, далее сигнал поступает на аналоговый вход контроллера. Интеллектуальный датчик концентрации питается от источника 24В и подключается через распределительную коробку CК.

Сигнал управления запорной задвижкой FV-1 с пневматическим приводом поступает через распределительную коробку CК с модуля выхода аналоговых сигналов через электропневмопозиционер двухстороннего действия FY-1.

5. Выбор контроллера

Для регулирования различных параметров системы очистки бумажной массы выбираем программный контроллер SIMATIC S7-300.

SIMATIC S7300- это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней 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

Состав:

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.

Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В.

Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

Для того чтобы правильно выбрать конфигурацию контроллера, необходимо рассчитать количество аналоговых и дискретных входов и выходов, и по результатам расчета выбрать модули аналогового и дискретного ввода-вывода. Расчет представлен ниже в виде таблиц.

Измеряемые технологические параметры

Управляющее воздействие

Измеряемые параметры состояния оборудования

Общее количество сигналов

Конфигурация контроллера SIMATIC S7-300

CPU 312

рабочая память 16 Кбайт;

время выполнения операции:

логических 0,2 мкс

с фиксированной точкой 1 мкс

с плавающей точкой 6 мкс.

Модуль памяти Flash-Eprom 64 Кбайт

Модуль ввода дискретных сигналов SM 321 4*8DI (24B)

Модуль вывода дискретных сигналов SM 322 7*4DO (24B/0.5A)

Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 1*16AI (0 - 20 мА, 4 - 20 мА)

Модуль вывода аналоговых сигналов SM 332 1*8AO (0 - 20 мА, 4 - 20 мА)

Модуль расширения IM 365 с соединительным кабелем 1 м.

Блок питания PS 307: питание 220В, выход 24В/2А.

Многофункциональная панель оператора SIMATIC MP 240 B - 10 Keys

процессор Risc 32, разрешение 66 МГц;

операционная система Windows CЕ;

дисплей 10,4” TFT.

Клавиатура мембранная

система клавиш 38;

функциональных клавиш 36.

Список литературы

1. Дятлова Е.П., Сафонова М.Р. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами ЦБП: Учебное пособие. СП6ГТУ РП. СПб., 2001. 64 с.

2. Дятлова Е.П, Кондрашкова Г.А. Правила оформления выпускных квалификационных работ (дипломных проектов и работ) : Методические указания/ ГОУВПО СПб ГТУ РП. СПб.,2005.30 с.

Размещено на Allbest.ru