Проект автоматизации профцесса ректификации

    При значительном гидродинамическом сопротивлении колонны стабилизация давления в верхней ее части не обеспечивает постоянства давления в нижней. Если в колонне разгоняется смесь, состав которой более чувствителен к изменению давления, чем к изменению температуры, то стабилизируют давление не только в верхней части колонны, но и в нижней части изменением расхода теплоносителя в кипятильник. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Выбор средств  автоматизации. 

   При выборе наиболее предпочтительного  варианта технических средств автоматизации, учитываются основные требования: технологические и системные. 

   К технологическим требованиям относятся:

   -    вид и величина измеряемого параметра;

   -    характер измеряемой и окружающей среды;

   -   место установки датчиков исполнительных механизмов. 

   К системным требованиям относятся:

   - степень функционального развития (многофункциональность, комплектность  поставки);

   - вид потребляемой энергии, энергетические  характеристики (напряжение, потребляемая мощность) ;

   -      унификация входных и выходных сигналов;

   -      метрологические характеристики (класс  точности, предел измерения параметра  и др.). 

   Также при выборе технических средств  необходимо ориентироваться на их серийность, по возможности стремиться применять  однотипные средства государственнойсистемы приборов (ГСП), входящих в состав локальных систем автоматического контроля, регулирования и управления. 

   Руководствуясь  этими требованиями, датчики и  преобразователи выбраны, преимущественно, промышленной группой «Метран», так  как промышленная группа «Метран» поставляет практически все оборудование нижнего уровня систем автоматизации необходимое для измерения и поддержания основных параметров в заданных пределах. В качестве вторичных показывающих, регистрирующих и сигнализирующих приборов выбраны приборы ДИСК – 250. 
 

   2.1 Измерение температуры.  

   При выборе средств автоматизации контроля, необходимо учитывать определенные значения температур, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а также вид выходного сигнала. При выборе датчиков необходимо учитывать среду, в которой они должны работать.

   Выпускаемые в настоящее время преобразователи  сопротивления с унифицированным  выходным сигналом позволяют использовать их с разнообразными вторичными приборами  с унифицированным входом без дополнительных преобразователей. 
 

    Для данного технологического процесса выбираем термометр электрического сопротивления с унифицированным  выходным сигналом ТСПУ Метран-276 (поз. 4-1). Предназначен для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. 

   

   Рисунок 2.1 – Габаритные размеры ТСПУ Метран 276.

    
     Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей. Датчик выбран с учетом того, что предел измерения параметра составляет (60-177 ͦ С), вид выходного сигнала    

(4-20 мА). Погрешность при измерении (0,25%). Сигнал с термоэлектрического  преобразователя поступает на вторичный прибор ДИСК-250И (поз. 4-2), со встроенным блоком питания на – 24 В, так как для цепи с токовым сигналом 4-20 мА необходимо питание 24 В, то измерительную цепь запитываем от ДИСК-250   (таким же образом производится питание преобразователей Метран – 55 – ДСП, Rosemount 5600, ПЛОТ – 3М, АД-4М и Rosemount 8700 (в контурах измерения давления, уровня, плотности и расхода). 

   

   Рисунок 2.2 – Схема внешних электрических  подключений. 

   2.2 Измерение давления. 

   Давление  в верхней части колонны измеряем преобразователем избыточного давления Метран – 55 – ДС200П (поз. 1-1) предел измерения  до 0,7 МПа унифицированный токовый выходной сигнал 4-20 мА и температурой рабочей среды до 177 ͦ С, совместно с разделительным сосудом исполнение 4, так как рабочая среда агрессивна. С датчика Метран – 55 – ДС200П унифицированный стандартный электрический сигнал (4-20 мА) поступает на вторичный показывающий, сигнализирующий, регистрирующий прибор ДИСК- 250И (поз. 1-2).

Особенности датчиков давления:

• погрешность измерений ±0,15%; ±0,25%; ±0,5%;
• диапазон перенастройки 10:1;
• самодиагностика;
• встроенный фильтр радиопомех;
• микропроцессорная электроника;
• Возможность простой и удобной настройки значений выходного сигнала, соответствующих нижнему и верхнему значениям измеряемого давления, кнопочными переключателями.

 

 Диапазон измеряемых давлений:

• минимальный 0-0,06 МПа;
• максимальный 0-100 МПа
• Выходной сигнал: 4-20, 0-5 мА
• Температура окружающего воздуха: -40...70°С
• Исполнения:
• взрывозащищенное (ЕхiaIICT5X, ЕхibIICT5X, 1ExdsIIBT4/H₂X)
• Межповерочный интервал: 3 года
• Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65

   

   Рисунок 2.3 – Датчик давления Метран – 55 – ДС200П. 

   2.3 Измерение уровня. 

   Выбор метода измерения уровня зависит  от вида среды, температуры, агрессивности, токсичности и взрыво и пожаробезопасности среды, а так жа от параметров окружающей среды. Измерение уровня в ректификационной колонне осуществляется при помощи радарного уровнемера Rosemount 5600 фирмы «Метран» (поз. 2-1). С помощью него возможно измерить уровень в емкостях с давлением 0,7 МПа, диапазон измерения до 5 метров, теипература процесса -40 – 300 ͦ С, исполнение взрывоопасное (2Exde [ia] [ib] ПСТ6Х), с

уровнемера  подается выходной сигнал 4-20 мА на вторичный  прибор ДИСК 250-И (поз. 2-2).

Радарный уровнемер Rosemount 5600 представляет собой интеллектуальный измерительный прибор, обеспечивающий отсутствие контакта с технологической средой. Высокопроизводительный микропроцессорный модуль позволяет осуществлять усовершенствованную обработку сигналов и самое точное отслеживание отраженного сигнала. Благодаря своей чувствительности радарный уровнемер Rosemount 5600 может обнаруживать и отлеживать все отраженные сигналы внутри емкости. Уровнемер серии 5600 помогает пользователю успешно осуществлять конфигурирование при измерении уровня как в простых, так и в сложных условиях технологического процесса. 

   В уровнемерах Rosemount 5600 используется современная микроволновая технология для достижения высокой надежности и точности измерений уровня жидкостей и сыпучих веществ. Уровнемер применяется в широком диапазоне значений температуры и давления, в применениях с парогазовыми смесями и другими условиями технологического процесса. 

   • Измеряемые среды: нефтепродукты, щелочи, кислоты, растворители, алкогольные напитки, глина, извести, руды и бумажная пульпа, гранулированные материалы от руды до пластиковых гранул,  
 
 
 
 

мелкодисперсионные порошковые материалы, цемент и др. 
• Диапазон измерений: от 0 до 50 м. 
• Выходные сигналы: 4-20 мА с цифровым сигналом на базе протокола HART или Foundation Fieldbus. 
• Наличие взрывозащищенного исполнения. 
• Межповерочный интервал - 1 год. 

   

   Рисунок 2.4- Общий вид Rosemount 5600. 

   2.4 Измерение плотности. 

   Плотность дистиллята на выходе дефлегматора измеряется с помощи проточного плотномера ПЛОТ-3М  фирмы «Инкор» (поз. 5-1). Диапазон измеряемых плотностей от 420 до 1600 кг/м^3.. Диапазон температур от -40 до 300 ͦ С.  Выходной сигнал – импульсный ток с уровнем логической «1» от 5 до 20 мА. Уровень логического «0» от 0 до 0,1 мА со скоростью передачи 2400 бит/с. Сигнал поступает на промежуточный преобразователь Адаптер АД-4М фирмы «Инкор» (поз. 5-2), у которого выходной токовый сигнал 4-20 мА. Далее унифицированный токовый сигнал поступает на вторичный прибор ДИСК 250-И (поз. 5-3). 

   Плотномер ПЛОТ-3 АУТП.414122.006 ТУ предназначен для  автоматического измерения плотности  жидкости с максимальной кинематической вязкостью до 200 мм2/с(200 сСт) в диапазоне температур от минус 40 до 300 ͦ С и передаче измеренных значений по запросу извне в контроллер измерительной системы или в персональный компьютер (ПП ЭВМ) по интерфейсу "токовая петля" (RS-232, RS-485 с использованием адаптеров АД-1, АД-2). 

   Принцип работы Принцип действия - вибрационный: частота колебаний чувствительного  элемента, погруженного в жидкость, функционально связана с плотностью жидкости, а добротность колебательной  системы с кинематической вязкостью. В качестве термометра используется встроенный  
 

стандартный платиновый преобразователь  сопротивления. 

   

   Рисунок 2.5 - ПЛОТ-3М. 

   2.5 Измерение расхода. 

   Количество  жидкости (объем или масса), газа или пара, проходящее через данное сечение канала в единицу времени называют расходом и измеряют расходомерами. 

   Измерение расхода производится в трубопроводе, по которому движется нагреваемый продукт. Осуществление контроля за расходом, производится при помощи расходомера электромагнитного Rosemount 8700 (поз.3-1). Погрешность при измерении 0,25%, давление измеряемой среды 0,05 – 4 МПа, предел расхода измеряемой среды 2,3 м³/ч, вид выходного сигнала 4-20 мА, взрывозащищенное исполнение. Диапазон температур от -28 до 177 ͦ С.  С уровнемера подается выходной сигнал 4-20 мА на вторичный прибор ДИСК 250-И (поз. 3-2). 

Расходомеры электромагнитные серии 8700 предназначены для измерений  объемного расхода электропроводных жидкостей. Используются в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в энергетике, химической, пищевой, бумажной и других отраслях промышленности, а также в системах коммерческого учета жидкостей.

Основные  преимущества:

- применение  для измерения расхода агрессивных  сред;

- широкий размерный  ряд;

- расширенное  предложение по материалам электродов и футеровки;

- высокая точность  измерений; 

- отсутствие движущихся частей;

- малые потери  давления.

• Измеряемые среды: электропроводные жидкости, имеющие минимальную электропроводность 5•10-4 См/м (для расходомера с датчиком 8707 минимальная электропроводность 5•10-3 См/м)
• Диаметр условного прохода 4…900 мм
• Пределы основной относительной погрешности ±0,5% в диапазоне скоростей измеряемой среды от 0,3 до 10 м/с
• Давление измеряемой среды 0,05…4,00 МПа
• Выходные сигналы: 4-20 мА, HART, импульсный, Foundation Fieldbus
• Наличие взрывозащищенного исполнения
• Фланцевые и бесфланцевые модели
• Интегральный или удаленный монтаж (до 300 м) монтаж преобразователя

   

   Рисунок 2.6 - Rosemount 8700.