Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем . Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

Для того чтоб контролировать процесс автоматизации необходимо знать физические параметры процесса и как они изменяются под влиянием процесса и времени. Для этого применяются различные приборы: первичные преобразователи (по месту), которые первыми воспринимают измеряемый параметр, промежуточный приборы (для преобразования сигнала в унифицированные величины) и вторичные приборы (для регулирования, регистрирования, измерения физической величины). Главная цель данного курсового проекта состоит в том чтоб научиться правильно регулировать технологический процесс, а для этого правильно выбрать приборы и подключить их а также выбор и расчет их на основе технологического процесса.

1. Описание технологического процесса

Ректификация - это процесс разделения смесей летучих жидких веществ на их составные части (в нашем случае это разделение этанола (этиловый спирт) и воды.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1)процесс подогрева смеси до оптимальной температуры (температура кипения),

2)процесс разделения воды и этонола,

3)процесс охлаждения хладоносителем этанола (в виде пара) до требуемой температуры.

Показателем эффективности является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта могут выступать как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание состава целевого продукта на постоянном значении и будет являться целью управления.

В объекте имеют место такие возмущения, как изменение начальных параметров исходной смеси, а также тепло- и холодоносителей, изменение свойств теплопередающих поверхностей, отложение веществ на стенках , температура окружающей среды и т.д.

Большое значение для процесса ректификации имеет температура исходной смеси (в данном случае 78,39 С и давлении 1.4 МПа). Если смесь начинает поступать в колонну при температуре, меньшей, чем температура кипения, она должна нагреваться до этой температуры парами, идущими из нижней части колонны. Конденсация паров при этом увеличивается, что нарушает весь режим процесса ректификации. Поэтому температура исходной смеси стабилизируется путем изменения расхода теплоносителя в теплообменник.

Давление пара в верхней части колонны стабилизируется путем изменения расхода пара из колонны. Исполнительное устройство при этом ставится не на шлемовой трубе, соединяющей верхнюю часть ректификационной колонны с дефлегматором, а на линии хладоносителя поступающего в дефлегматор. Это вызвано тем, что при дросселировании пара в шлемовой трубе дефлегматор начинает работать в режиме переменного давления, а это неблагоприятно влияет на процесс конденсации.

В данной установке целевым продуктом является дистиллят, и для достижения цели управления следует регулировать: расход исходной смеси, температуру исходной смеси, давление в верхней части колонны (изменением расхода хладоносителя, подаваемого в дефлегматор), температуру в кубе, уровень жидкости в кубе.

Основными регулирующими воздействиями, при помощи которых компенсируется возмущение и достигается цель управлении, являются изменение расхода флегмы в верхней части колонны и расхода теплоносителя, подаваемого в кипятильник, - в нижней. От правильности выбора параметров, по значению которых должны измениться эти расходы, во многом зависит выполнение задачи, поставленной перед ректификационной установкой.

При небольших запаздываниях в колонне (при небольшом числе тарелок , температура кипения разделяемых компонентов сильно различаются и т.п.)то в качестве регулируемых величин могут быть взяты непосредственно составы дистиллята и остатка.

Процесс протекающий в установке: при попадании смеси в колонну идет процесс кипения при этом этанол в виде пара отделяется от смеси при температуре 78,39 С и подается по трубопроводу в дефлегматор где идет его охлаждение. После этого идет часть на слив как готовый продукт а часть как неполноценный возвращается в колонну для дальнейшей его перегонки. Также в колонну по другому трубопроводу через теплообменник и часть кубового остатка через кипятильник подается в колонну для повторения процесса ректификации.

Технологические параметры представлены в таблице 1.

ректификация автоматизация измерение потенциометр

Таблица 1 - Технологические параметры

2. Выбор средств автоматизации

Применение пневматических средств автоматизации на данном объекте не целесообразно, т.к. у них существует запаздывание, больше чем у электронных средств. Также пневматические средства имеют большую стоимость, по сравнению с электронными приборами. Они сложней при монтаже и обслуживании.

Данная категория помещения допускает установку электронных приборов. Они отличаются высокой точностью, быстродействием, легкостью монтажа и обслуживания.

2.1 Средства измерения температуры

При выборе средств автоматического контроля, необходимо учитывать предельные значения температур, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а так же вид выходного сигнала. В данном диапазоне предпочтение отдается термометрам сопротивления, менее подверженным действию электрических и магнитных полей.

ТСМУ Метран-274 (поз. 2-1)

измеряемая среда: жидкость, пар

диапазон измерений: 0100С

класс точности: 0,25

преобразователь: встроенный

выходной сигнал: 4ч20мА

степень защиты: IP65

Разборная конструкция со сменной термометрической вставкой. С головкой. Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред.

ТСМУ Метран-274 (поз. 8-1,9-1)

измеряемая среда: жидкость, пар

диапазон измерений: 050С

класс точности: 0,25

преобразователь: встроенный

выходной сигнал: 4ч20мА

степень защиты: IP65

Разборная конструкция со сменной термометрической вставкой. С головкой. Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред.

Выбор вида вторичного прибора зависит от целевой функции прибора, которые должны совпадать.

Диск-250-2021 (поз. 2-2,8-2,9-2)

Вторичный регистрирующий и показывающий прибор предназначен для отображения значения сигнала с датчика технологического параметра, регистрации измерений на диаграмме.

входной сигнал: 4ч20мА

класс точности: 0,5

напряжение питания 220В

частота 50 Гц

2.2 Средства измерения давления

Для контроля давления выбираем датчик:

Метран-55-ДА (поз. 4-1)

измеряемая среда: жидкость, пар

диапазон измерений: 01.6 МПа

класс точности: 0,5

преобразователь: встроенный

выходной сигнал: 420 мА

степень защиты: IP55

Малогабаритные датчики Метран-55 предназначены для работы в САР и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемого давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал.

Унифицированный токовый сигнал 4-20 мА с преобразователя поступает на вторичный прибор ДИСК-250-2021(поз. 4-2)

2.3 Средства измерения расхода

Измерение расхода осуществляется при помощи измерения перепада давления, создаваемого диафрагмами ДКС 10-50-А/Г-1 (поз. 3-1) и ДКС 0,6-50-А/Г-1 (поз. 6-1, 10-1), который измеряется, через камерный отбор, датчиком перепада давления Метран-100-ДД-1430 (со встроенным корнеизвлечителем)

рабочая среда: жидкость

условное давление: 0,6;10 МПа

условный проход D_у: 50 мм

преобразователь: Метран-100-ДД