Автоматизация_ВиВ_23.06.2015 / РГЗ_МУ_АВТОМАТИЗ_СИСТ_ВиВ_ЗАОЧНИК_V12.01.2015_V111

ВАРИАНТЫ 47; 97

Рис. П3.47. Функциональная схема автоматизации

91

ВАРИАНТЫ 48; 98

Рис. П3.48. Функциональная схема автоматизации

92

ВАРИАНТЫ 49; 99

Рис. П3.49. Функциональная схема автоматизации

93

ВАРИАНТ 50

Рис. П3.50. Функциональная схема автоматизации

94

Описание функционирования схем автоматического контроля и регулирования параметров технологического процесса [20]

Схема 0. Регулирование температуры целевого продукта на выходе из теплообменника.

Для управления регулирующим клапаном используется электропневматический позиционер Sipart PS2. Он предназначен для обеспечения соответствия между заданной величиной регулирующего воздействия (4-20 мА) и положением пневматического исполнительного механизма поступательного или поворотного действия. Для установки во взрывоопасных зонах позиционеры Sipart PS2 должны работать в комплекте с активным универсальным барьером искробезопасности, обеспечивающим искробезопасность входных цепей и устанавливаемым вне взрывоопасной зоны.

Искробезопасность входных и выходных цепей обеспечивается барьерами искробезопасности серии РИФ–А5 ПГ «Метран», которые разработаны для использования совместно с системами управления технологическими процессами и состоит из набора компактных модулей барьеров искробезопасности, предназначенных для обработки и согласования входных и выходных сигналов технологической установки.

Сигнал с интеллектуального датчика Метран 281-Ехia (поз. 0-1) через барьер искробезопасности РИФ–А5 (поз. 0-2) подается в контроллер, где он регистрируется. Это значение сравнивается с заранее заданным значением 100 С и при наличии рассогласования система APACS вырабатывает управляющее воздействие на регулирующий клапан КМР–П–101–НЖ–32–4,0 (поз. 0-5) через барьер искробезопасности РИФ–А5 (поз. 0-3) и через электропневматический позиционер Sipart PS2 (поз. 0-4) до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной нулю. В итоге температура целевого продукта в точке А будет поддерживаться на значении

100 С.

Схема 1. САК температуры целевого продукта на выходе из теплообменника Т1.

Текущая температура целевого продукта воспринимается интеллектуальным датчиком Метран-281- Exia НСХ K. Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. Ожидаемое значение 100оC. Погрешность канала измерения составляет 0,5оC. Цифровой сигнал поступает так же на вход ПК, где величина температуры целевого продукта регистрируется в виде графика.

Схема 2. САК температуры хладагента на входе в теплообменник Т1.

Текущая температура хладагента на входе в теплообменник воспринимается интеллектуальным датчиком температуры Метран-286-Exia НСХ Pt 100. Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал датчика поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. Ожидаемое значение 200C. Цифровой сигнал так же поступает на вход ПК, где величина температуры целевого продукта регистрируется в виде графика. Аналоговый выходной сигнал 4-20 mA с интеллектуального датчика воспринимается показывающим и регистрирующим вторичным прибором «Экограф».

Схема 3. САК температуры целевого продукта в сборнике С1.

Температура целевого продукта воспринимается интеллектуальным датчиком Метран-281- Exia НСХ K. Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с

95

интеллектуального датчика поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. Ожидаемое значение 200оC. Погрешность канала измерения составляет 0,5оC. Цифровой сигнал так же поступает на вход ПК, где температура целевого продукта регистрируется в виде графика.

Схема 4. Многоканальный контроль температуры.

Интеллектуальные датчики Метран-281-Exia НСХ K и интеллектуальный датчик Метран-286-Exia НСХ Pt 100 воспринимают контролируемые температуры и результаты в виде аналоговых выходных сигналов (4-20) mA/HART передаются на вторичный прибор ТМ 5103. Кроме того, цифровые сигналы с интеллектуальных датчиков поступают на контроллер РСУ APACS+, где значения температур высвечиваются, а также на вход ПК, где они могут быть распечатаны и использованы по назначению. Так как допустимая погрешность аналогового сигнала составляет 0,5оC (к=0,2%) для Метран-286-Exia НСХ Pt 100, то погрешность этого канала измерения составляет

ε 0, 22 0, 252 0,32%.

Аналогично можно найти погрешности и других каналов измерения.

Схема 5. Контроль температуры целевого продукта в сборнике С1 с использованием бесконтактного инфракрасного датчика.

Интеллектуальный датчик Thermalert TX (модель LT) воспринимает контролируемую температуру (ожидаемое значение 200оC) и формирует результаты в виде выходных сигналов (4-20) mA/HART (аналогового и цифрового). Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где значения температур высвечиваются, а также на вход ПК, где они могут быть распечатаны и использованы по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени).

Схема 6. САР температуры целевого продукта (100оС) на выходе из теплообменника Т1.

Температура целевого продукта на выходе из теплообменника Т1 поддерживается на уровне 100оС изменением подачи хладагента. Текущая температура целевого продукта воспринимается интеллектуальным датчиком Метран- 281-Exia НСХ K. Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где текущее значение температуры целевого продукта высвечивается, затем сравнивается с введенным туда заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан. В результате изменения подачи хладагента будет изменяться и температура целевого продукта, пока ее значение не достигнет заданного значения. Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени). Заданное значение температуры целевого продукта может быть при необходимости изменено с клавиатуры ПК. Погрешность канала измерения составляет 0,5оС.

Схема 7. САР температуры смеси в реакторе Р1 (теплообменник с «рубашкой»).

Так как интеллектуальный датчик температуры невозможно установить на стенке теплообменника (мешает рубашка), то регулирование температуры смеси в

96

реакторе Р1 осуществляется косвенным образом. Регулируется температура пара на выходе из рубашки теплообменника Т1 изменением подачи пара на входе в рубашку. Текущая температура пара воспринимается интеллектуальным датчиком Метран-281- Exia НСХ K. Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где текущее значение температуры пара высвечивается, затем сравнивается с введенным туда заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан. В результате изменения подачи пара будет изменяться и температура смеси в реакторе Р1, пока ее значение не достигнет нужного значения. Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени). Заданное значение температуры пара может быть при необходимости изменено с клавиатуры ПК. Погрешность канала измерения составляет 0,5оС.

Схема 8. Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе

Р2.

Регулирование температуры смеси в реакторе Р2 в диапазоне 100-150оC осуществляется включением и выключением ТЭНа. Интеллектуальный датчик Метран-281-Exia НСХ K преобразует текущее значение температуры смеси в сигнал (4-20) mA/HART. Температура показывается и регистрируется вторичным прибором «Экограф». Вход и выход (4-20) mA, k=0,2; имеет двухпозиционное устройство сигнализации с релейными выходами. Если температура смеси выходит за установленные пределы 100-150оС, то загораются соответствующие лампы сигнализации. Аналоговый сигнал о текущей температуре поступает на контроллер APACS+, где значение температуры высвечивается. Контроллер в соответствии с заложенной в нем программой вырабатывает дискретное регулирующее воздействие на включение или выключение магнитного пускателя, который, в свою очередь, включает или выключает ТЭН. В итоге температура смеси будет поддерживаться в заданном диапазоне. Общая погрешность канала измерения составляет:

ε 0, 22 0,52 0,53%.

Аналоговый сигнал с выхода вторичного прибора «Экограф» поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени). Заданное значение диапазона регулирования температуры смеси может быть при необходимости изменено с клавиатуры ПК.

Схема 9. САР температуры целевого продукта в трубопроводе на выходе из теплообменника.

Здесь имеет место «пассивное» охлаждение. Основная часть целевого продукта проходит через теплообменник. Заданного значения температуры (70оС) целевого продукта в трубопроводе на выходе из теплообменника добиваемся изменением расхода целевого потока на линии байпаса. Интеллектуальный датчик Метран-281- Exia НСХ Pt 100 преобразует текущее значение температуры целевого потока в сигнал 4-20 mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где текущее значение температуры целевого продукта высвечивается, затем сравнивается с введенным туда заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан. В результате изменения подачи целевого потока на линии байпаса будет

97

изменяться и температура основной части целевого продукта в месте установки интеллектуального датчика, пока ее значение не достигнет заданного значения. Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени). Значение заданной величины температуры целевого продукта при необходимости может быть изменено с клавиатуры ПК. Погрешность канала измерения составляет 0,5оС.

Схема 10. САР температурной депрессии (разности температур) на входе в аппарат.

Заданной депрессии (400оС – 300оС) = 100оС добиваемся изменением подачи хладагента (теплоагента). Значения температур входящего в аппарат компонента и выходящего из аппарата него продукта преобразуются интеллектуальными датчиками Метран-281- Exd НСХ K в сигналы 4-20 mA/HART. Контроллер APACS+ высвечивает их значения и определяет их разницу. При наличии рассогласования со значением 100оС контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде 4-20 мА подается на исполнительное устройство, расположенное на линии подачи хладагента (теплоагента). В результате депрессия температуры будет поддерживаться 100оС. Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения величины депрессии во времени). Величина заданного значения депрессии при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность аналогово канала измерения составляет 2,5оC, цифрового 2оC.

Схема 11. Защитное воздействие при превышении температуры смеси в реакторе.

При превышении температуры смеси в реакторе значения 400оС (при аварийной ситуации) перекроется приток компонента А в реактор, а содержимое реактора сольется в аварийную емкость (аварийный чан). Интеллектуальный датчик Метран-281- Exd НСХ K преобразует текущее значение температуры смеси в сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер ПАЗа QUADLOG, где текущее значение температуры целевого продукта высвечивается и сравнивается с введенным туда значением 400оС. При превышении температуры смеси в реакторе этого значения дискретное защитное воздействие с контроллера включает магнитный пускатель. В результате перекроется приток компонента А в реактор, а содержимое реактора сольется в аварийную емкость (аварийный чан). Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения величины температуры). Величина предельного значения температуры при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность цифрового канала измерения составляет 2,0оC.

Схема 12. САР температуры и влажности в термокамере.

Температура в термокамере воспринимается сухим и влажным (мокрым) термометрами сопротивления, которые передают сигнал о текущей величине параметров на регулятор температуры и влажности МПР-51. При отклонении параметров от заданных величин регулятор передает дискретные регулирующие воздействия на магнитные пускатели и исполнительные устройства. Возможно протоколирование данных при помощи ЭВМ.

98

Схема 13. Двухпозиционное регулирование температуры жидкости в емкости.

Датчик-реле ТУДЭ позволяет поддерживать температуру в емкости в заданном диапазоне. При отклонении параметра от заданной величины открывается или закрывается клапан притока обогревающей жидкости.

Схема 14. Беспроводной многоканальный контроль температуры.

Беспроводной измерительный преобразователь температуры Rosemount 648 предназначен для преобразования сигналов, поступающих от термопреобразователей сопротивления (ТС), термоэлектрических преобразователей омических и милливольтовых устройств постоянного тока в радиосигнал частотой 2,4 ГГц. Rosemount 648 может быть установлен в труднодоступных местах непосредственно в точке измерения или удаленно, обеспечивая надежную передачу данных диагностики и измерений в информационную систему беспроводного шлюза 1420. Подключение преобразователя к персональному компьютеру осуществляется через Hart-модем или беспроводной шлюз 1420.

Беспроводной шлюз 1420 обеспечивает сбор данных от беспроводных полевых приборов и последующую интеграцию этих данных в систему верхнего уровня, используя стандартные протоколы обмена данными. Беспроводной шлюз 1420 является главным узлом самоорганизующейся беспроводной сети. Он отвечает за управление сетью, безопасность передачи данных и интеграцию их в систему верхнего уровня. Шлюз является точкой входа для передачи данных от беспроводных приборов, которые затем преобразуются в формат, совместимый с различными системами управления. Прием и передача данных беспроводной сети осуществляется по радиосигналу на рабочей частоте 2,4-2,5 ГГц по HART-протоколу. Беспроводной шлюз 1420 поддерживает одновременное подключение до 100 беспроводных измерительных преобразователей.

Схема 15. Регулирование температуры плит пресса.

Регулирование температур плит пресса осуществляется при помощи программного регулятора «ИМАГО». При отклонении температур от заданных значений происходит включение/выключение ТЭНов.

Схема 16. Регулирование температуры воздуха в помещении в системах отопления с приточной вентиляцией.

К входам 1, 2, 3 подключаются интеллектуальные датчики температуры: Тн. – температуры наружного воздуха; Тобр. – температуры обратной воды в контуре теплоносителя; Тприт. – температуры приточного воздуха.

По результатам измерений температур (опроса входных датчиков), а также измерения конечной температуры в помещении, контроллер управляет работой вентилятора и жалюзи, а также положением запорно-регулирующего клапана (КЗР) для поддержания заданной температуры в системе отопления.

Схема 17. Регулирование по времени температуры смеси в реакторе (теплообменник с «рубашкой»).

В процессе регулирования по времени температуры смеси в реакторе необходимо первые 2 часа поддерживать температуру смеси на уровне 70°С, затем 3 часа - на уровне 25°С.

Оператор нажатием пусковой кнопки через магнитный пускатель включает в работу реле времени, настроенное на данные временные интервалы. В результате,

99

первые 2 часа поддерживается температура смеси 70°С, затем 3 часа – температура смеси 25°С. Температуры смеси на уровне 70°С и 25°С заданы в РСУ в качестве заданий.

Схема 20. Двухпозиционное регулирование давления в аппарате.

Используется реле избыточного давления. Диапазон уставок, кПа: 400 – 1600. Пределы допускаемой основной погрешности срабатывания реле избыточного давления – не более ±1% от верхнего предела диапазона уставок. В результате двухпозиционного регулирования избыточное давление в аппарате будет изменяться в указанных пределах.

Схема 21. САК разности избыточных давлений. Ожидаемое значение разности избыточных давлений 1 МПа.

Интеллектуальный датчик разности давлений Метран-100-ДД (модель 1460, код МП2, Вн.) воспринимает значения давлений компонентов А и В и преобразует величину их разности в сигнал 4-20 mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер APACS+, где значение разности давлений высвечивается. Цифровой сигнал поступает также на вход ПК, где значение разности давлений может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения этой величины). Величина ожидаемой разности при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность цифрового канала измерения составляет 0,1%.

Схема 22. САР избыточного давления газа (жидкости) в заданном диапазоне значений в сборнике (двухпозиционное регулирование давления).

Заданный диапазон давлений газа (жидкости) в сборнике С4 реализуется работой электромагнитного клапана на линии подачи компонента А. Интеллектуальный датчик избыточного давления Метран –100-ДИ (Модель1162, Код МП 2, Вн); выходной сигнал 4-20 mA/HART; диапазон измеряемых давлений (1,0-16 МПа) преобразует измеренное значение давления газа (жидкости) в сборнике в сигнал 4-20 mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где текущее значение давления газа (жидкости) высвечивается, затем сравнивается с введенным туда заданным диапазоном значений. При отклонении измеренного значения давления от заданного диапазона контроллер РСУ вырабатывает дискретное регулирующее воздействие, которое через магнитный пускатель открывает или закрывает электромагнитный клапан на линии подачи компонента А. В результате заданный диапазон давлений газа (жидкости) в сборнике С4 будет реализован. Цифровой сигнал поступает также на вход ПК, где значение давления может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика). Величина заданного диапазон давлений в РСУ при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность цифрового канала измерения составляет 0,1%.

Схема 23. Сброс давления газа из сборника при превышении установочного значения давления.

При превышении установочного значения давления газа в сборнике С4 величины, например, 5 МПа, срабатывает предохранительный клапан ИПУ (серия 39 MPV). В результате происходит частичный сброс газа и давление газа в сборнике С4 вернется к норме.

100