Функциональная схема автоматизации процесса смешения жидкостей

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО  «Алтайский государственный технический  университет

им. И. И. Ползунова»

 

 

 

 

 

 

 

Расчетное задание

Функциональная  схема автоматизации

процесса  смешения жидкостей

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент  гр. ООС-91                      Телегина Н.Н.

Проверил           Бельдеева Л. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

2013

 

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.

Целью данной работы является разработать схему  автоматизации для процесса смешения жидкостей.

Объект управления в данном процессе - емкость с механической мешалкой, которая приводится во вращение электродвигателем. В емкости смешиваются две  жидкости, подаваемые сверху по трубопроводам. Смесь отводится снизу емкости. Цель процесса – получить смесь  с определенной концентрацией компонента А.

Объект  управления в данном процессе - емкость  с механической мешалкой, которая  приводится во вращение электродвигателем. В емкости смешиваются две  жидкости, подаваемые сверху по трубопроводам. Смесь отводится снизу емкости. Цель процесса – получить смесь  с определенной концентрацией компонента А.

В качестве критерия управления объектом примем концентрацию  компонента А в смеси, а целью управления будет получение смеси с такой концентрацией этого компонента, чтобы она лежала в заданном интервале значений.

Концентрация СА и СВ определяются технологическими режимами предыдущих процессов, поэтому стабилизировать или изменять их для достижения цели управления невозможно, значит следует регулировать непосредственно концентрацию Ссм, внося регулирующие воздействия изменением расхода G_а или G_в. При изменении расходов  GА и GВ в объект будут поступать возмущающие воздействия. Для того чтобы целенаправленно изменять один из этих расходов с целью поддержания концентрации Ссм на заданном значении, между предыдущими процессами и процессом смешения необходимо установить емкости. Для получения смеси жидкостей с заданной концентрацией определяемого компонента необходимо изменять расход той жидкости, в которой концентрация этого компонента выше, в данном случае это жидкость А.

При изменении  расхода Gа в емкости будет меняться объем жидкости. Существенное изменение объема  может привести к переполнению аппарата (что ведет к потере сырья) или к его опорожнению (при этом процесс смешения становится невозможным). Следовательно необходимо поддерживать определенный объем жидкости в смесителе.  Показателем объема жидкости является уровень в аппарате, поэтому его необходимо стабилизировать. Уровень жидкости зависит от расходов GA, GВ, G_см. Так как расход Gсм определяется ходом последующего процесса, то его нельзя ни стабилизировать, ни использовать для внесения регулирующих воздействий. Один из расходов – GА, как уже сказано, будет использоваться для внесения регулирующих воздействий при регулировании концентрации Ссм. Следовательно, единственным каналом для внесения регулирующих воздействий при стабилизации уровня является другой расход (GВ). Отметим, что осуществляя регулирующие воздействия, регулятор уровня создает возмущения для регулятора концентрации Ссм.

Туким образом для оперативного управления процессом смешения, подсчета технико-экономических показателей, исключения перерасхода сырья; а следовательно получения продукта высокого качества следует контролировать концентрацию Ссм, расходы GA, GВ и Gсм, уровень жидкости в смесителе. При значительном отклонении концентрации Ссм и уровня в смесителе от заданных значений должен быть подан сигнал оператору. При достижении критического значения уровня подача жидкости должна быть прекращена.

 

Расход жидкости А, жидкости В и смеси измеряется расходомером переменного перепада давления. Этот метод является наиболее простым и сводится к измерению перепада давления при прохождении потока через сужающее устройство – диафрагму. Перепад давления до и после диафрагмы связан с расходом среды, протекающей по трубопроводу, однозначной зависимостью.

Разность  давлений измеряется передающим преобразователем разности давлений 13ДД11, имеющим пневматический выходной сигнал.

Показание осуществляется вторичным прибором с пневматическим входным сигналом РПВ4.2П. который устанавливается на щите управления. Прибор снабжен станцией управления для задания нормативного значения параметра. 

Для измерения концентрации компонента А в смеси может быть использован иономер универсальный ЭВ-74. Потенциометрический метод измерения концентрации отличается высокой точностью, селективностью, высокой скоростью измерения. Принцип действия иономера основан на зависимости потенциала электрода от активности ионов электрода в растворе. Потенциометрический иономер состоит из чувствительного элемента, измерительного преобразователя и вторичного прибора.

Чувствительный  элемент имеет два электрода: индикаторный электрод и электрод сравнения. Потенциал индикаторного электрода  изменяется в зависимости от активности определяемых ионов, а потенциал электрода сравнения остается постоянным. Относительно этого электрода определяется потенциал индикаторного электрода.

Измерительные преобразователи предназначены  для преобразования ЭДС чувствительного  элемента в унифицированный сигнал постоянного тока.

 Преобразователь типа П201.1 снабжен показывающим прибором типа М1730А. Регулирование подачи жидкости осуществляется регулирующим блоком ПР3.31 с возможностью полного прекращения подачи жидкости. Воздействие на регулирующий орган, изменяющий расход жидкости А, производится при помощи мембранного исполнительного устройства типа 25г30нж.

Световая  и звуковая сигнализация осуществляется двухпозиционным сигнализирующим устройством КС3, устанавливаемым на щите управления.

В целях  обеспечения пожаробезопасности производства передающие преобразователи могут быть изготовлены в искробезопасном исполнении.

Показания и регистрация значений измеряемой величины осуществляется самопишущим  потенциометром КСП-4.

Измерение уровня в аппарате осуществляется буйковым уровнемером. Преимуществами буйковых уровнемеров является простота конструкции и легкость обслуживания. Принцип действия буйкового уровнемера основан на зависимости выталкивающей силы, действующей на поплавок, от уровня жидкости в сосуде. Изменение уровня жидкости сопровождается линейным перемещением поплавка, которое преобразуется в пневматический выходной сигнал при помощи устройства типа сопло-заслонка. Чувствительным элементом буйкового уровнемера является преобразователь уровня УБ-П.

Выходной  пневматический сигнал воспринимается вторичным прибором ПВ10.1П, регулирование  уровня осуществляется регулирующим блоком ПР3.31с функцией возможности полного  прекращения подачи жидкости, устанавливаемым  на трубопроводе подачи жидкости Б. Воздействие  на регулирующий орган, изменяющий расход жидкости Б, производится при помощи мембранного исполнительного устройства типа 25г30нж.

Световая  и звуковая сигнализация осуществляется двухпозиционным сигнализирующим устройством КС3 устанавливаемым на щите управления.