Курсовая работа: Автомазація виробничих процесів підприємства
Широке застосування у цукровій галузі знайшла широке застосування чотирьохкорпусна установка з концентратором, IV корпус і концентратор якої знаходяться під розрідженням.
При автоматизації випарної установки повинно бути передбачено регулювання подачі випарного соку на установку, рівень в випарних апаратах, тиск сокового пару в 1 корпусі, розрідження у IV і в концентраторі, контроль густини соку перед випарною станцією, контроль тиску і рівня в корпусах випарної установки. Основні параметри, які повинні бути передбачені на випарній станції: температура ретурної пари, тиск ретурної пари (1.1-1.2 кгс/см), розрідження в концентраторі (0.5-0.6 кгс/см , розрідження в концентраторі повинно бути більше ніж в IV корпусі).
Стабілізація подачі фільтрованого соку на випарну установку здійснюється слідкуючою системою, де в якості завдання по витраті соку на випарну установку надходить сигнал по рівню від збірника перед випаркою.
Витрата пару на випарювання становить 40-50% до маси переробленого цукрового буряка. В гріючу пару І корпусу випарної установки підводять пар з колектору (ретурну пару), де контролюється її температура і тиск. Оптимальні умови роботи випарної установки забезпечуються шляхом контролю і регулювання по корпусам (I, II, III, IV корпуси) ряду параметрів.
Задана випарна здатність випарної установки досягається за рахунок корисної різниці температур між гріючою та соковою парою по корпусам, що забезпечується шляхом стабілізації перепаду тепла на випарній установці, як різниця між температурою розчину в І корпусі та V (концентраторі). Якщо зазначений перепад витриманий, то тиск по корпусам установлюється автоматично, як на само регульованому об’єкті.
Температура по корпусам різна. В І корпусі приблизно 126-128 С, а температура кипіння соку в концентраторі не повинна бути нижча ніж 60 С.
На кожному випарному корпусі встановлено прилад для вимірювання рівня. Також рівень можна побачити в оглядовому склі. Оптимальні значення рівнів по корпусам (в %,від висоти кип’ятильних труб): І - 20-30%;
ІІ – 30-40 %; ІІІ – 40-50%; IV – 50-60%; V – 60-70%.
Відхилення рівня від норм призводить до порушення технологічного режиму випарювання. Якість роботи випарної станції оцінюють по щільності сиропу на виході з V корпуса (концентратора). При зниженні щільності сиропу витрата пару на випарювання різко збільшується, тому що до випарювання води ведуть у вакуум-апаратах із дворазовим використанням пари, а тривалість уварення утфелю І продукту збільшується. Сироп вище 70% гірше фільтрується і уварюється. Також потрібно слідкувати за тим, щоб розрідження в концентраторі було більше ніж в IV корпусі. Приблизно розрідження в IV корпусі повинно бути 0.4-0.45 кгс/см, а в концентраторі 0.5-06кгс/см. При таких умовах концентратор під дією розрідження буде перетягувати до себе сік, а якщо розрідження буде менше ніж в IV корпусі або однаковим сік не буде перетягуватися і з часом у концентраторі рівень буде 0%.
Отже, щоб підтримувати рівень в умовах, які задовольняють технологічний режим потрібно обов’язково слідкувати за рівнем фільтрованого соку в збірнику перед випарною станцією, температурою та тиском ретурної пари, розрідженням в концентраторі та IV корпусі.
Контроль за відкачкою сиропу с концентратора дозволяє судити про ритмічність роботи випарної установки, а також регулювати її продуктивність із урахуванням роботи наступних ділянок.
Рівень конденсату в збірниках або гідравлічних колонках контролюють із метою запобігання заповнення камер, що гріють, апаратів конденсатом і відводу його в міру надходження на наступний збірник або в ТЕЦ.
В моїй схемі автоматизації IV і V збірник конденсату перекачується насосами в збірник аміачної води, а І, ІІ, ІІІ збірник конденсату в ТЕЦ.
Автоматизація випарної установки підвищує якість введення технологічного процесу й дає економію палива при переробці буряка.
Випарні корпуси розташовують на відстані, достатньому для установки регулюючої арматури з мінімальним числом колін і поворотів для одержання мінімального гідравлічного опору. На соковому потоці застосовують регулювальні клапани нормально – закритого типу, які монтують на байпасних комунікаціях. У випадку здвоювання циркуляційних корпусів перший апарат установлюють на 250-300 мм вище другого, при цьому відвід вторинної пари з корпусів здійснюють трубопроводами з урахуванням гідравлічного опору й навантаження по парі.
Також важливо, щоб збірник після випарки не був пустим та переповненим, тому що від цього залежить величина вмісту сухих речовин в сиропі. Чим більший вміст, тим краще. Надійна робота конденсатного господарства випарної установки досягається шляхом правильного вибору розмірів збірників конденсату й діаметрів регулювальних органів. Розміри збірників конденсату вибирають із умови сепарації пари кипіння конденсату. Вони повинні відповідати не менш чим двоххвилинній витраті конденсату при номінальній продуктивності заводу.
2. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ АТОМАТИЗАЦІЇ
Автоматизація технологічних процесів є найважливішим засобом підвищення продуктивності праці. Впровадження автоматизації призводить до скорочення витрат матеріалів та енергії, покращення якості продукції і підвищення надійності роботи.
В сучасних випарних установках теплотехнічний контроль за роботою устаткування здійснюється за допомогою різних контрольно-вимірювальних приладів. Вони призначені для автоматичного відновлення заданого режиму всієї станції випарювання. По показах цих приладів ведуть оптимальний експлуатаційний режим роботи випарних агрегатів, їх випробування й налагодження, а також стежать за надійністю і економічністю роботи установки. Контрольно-вимірювальні прилади мають винятково важливе значення для нормальної роботи процесу видалення надлишку води, тому що являються надійним засобом відтворення та обробки інформації про технологічні й теплотехнічні процеси, що протікають у випарній установці.
Для нормального протікання технологічного процесу випарювання дифузійного соку в випарній установці обов’язковою умовою є дотримання заданих параметрів рівня по корпусам випарної станції. В разі пониження рівня в корпусі можливе закипання кип’ятильних трубок, що є недопустимим. При перевищенні рівня є ймовірність потрапляння сиропу на турбіну. У зв’язку з цим, до точності підтримки заданого значення рівня пред’являються дуже високі вимоги і від якості регулювання рівня залежить якість роботи випарної станції. Система автоматизації дає можливість точного контролю та регулювання рівня шляхом впливу на подачу соку та забезпечує захист та блокування від переповнення. Для вимірювання рівня можна використати такі засоби автоматизації, як УБ-ЭМ (буйковий рівнемір електричний), УБ-П (буйковий рівнемір пневматичний), кундоктометричний рівнемір та інші. В залежності від тиску всередині випарної установки, габаритності та зовнішніх умов.
Випарна установка є основним споживачем пари на цукровому заводі і від того як вона використовується залежить її економічна ефективність. Для вимірювання тиску пари, яка подається на випарну станцію можна використати такі засоби, як манометр, датчик тиску Aplisens РС-28, САПФИР, Метран та інші.
Температура є одним з найважливіших параметрів в технологічному режимі роботи випарної установки і має чітко встановлені значення, дотримання яких забезпечує швидкість та якість процессу випарювання. В разі підвищення температури відбувається дегідратування цукрози з утворенням темнокольорових карамелей і вона піддається лужному розкладанню. Також відбувається інтенсифікація процесу утворення накипу на кип’ятильних трубах. В разі пониження температури значно уповільнюється та порушується технологічний режим роботи випарної установки. Пониження температури також призводить до порушення роботи інших станцій заводу (вакуум – апаратів, дифузії), так як вторинна пара з випарної установки використовується для їхньої роботи. Для вимірювання температури використовуються такі засоби автоматизації, як термометр розширення, термоперетворювач опору, термопари різних градуїровок.
В випарній установці ретурна пара подається лише в перший корпус, а гріючим середовищем наступних є соковита пара (пара яка утворюється під час випаровування надлишку води з соку), який переходить з корпуса в гріючу камеру наступного корпусу. Цим забезпечується економія умовного палива. Але така пара буде з меншим потенціалом менша температура і тиск. Ось чому по корпусам випарної установки різний тиск. Впровадження системи автоматизації для даного параметру забезпечить надійність технологічного режиму.
Регулювання розрідження на випарній установці відбувається в концентраторі. Якщо розрідження знаходиться в заданих межах то випарна установка працює без перебоїв, відбувається нормальне перетікання соку по корпусам та нормальний температурний режим. Система автоматизації дає можливість точного контролю та регулювання розрідження на випарній установці. Для вимірювання розрідження використовуються такі засоби автоматизації, як манометр, датчик тиску Aplisens РС-28, Метран, та інші.
Для нормального теплового режиму роботи випарної установки необхідно своєчасно відводити конденсат з випарних камер. Це відбувається шляхом відкачки через конденсатні колонки в збірники конденсату.
Сигналізація роботи випарної установки необхідна, тому що оператор не в силах встежити за всіма параметрами функціонуючого об’єкта. Внаслідок цього може виникнути аварійна ситуація. Сигналізація служить для попередження обслуговуючого персоналу про відхилення параметрів від норми або про аварійний стан устаткування.
Система автоматизації повинна забезпечити надійність й економічність роботи випарного агрегату, звести до мінімуму втрати фізичної праці й значно знизити чисельність обслуговуючого персонали. В сучасній автоматизації використовують мікропроцесорну техніку та персональнї електронно-обчислювальнї машини. В харчовій промисловості постійно вдосконалюється техніка і технологія виробництва шляхом впровадження прогресивних технологічних схем нового виду обладнання, передового досвіду.
Тому, враховуючи вище зазначені особливості випарної установки, необхідно з особливою увагою підходити до питання його автоматизації, а саме вибір засобів автоматизації, з урахуванням економічного ефекту.
3. ОСНОВНІ РІШЕННЯ ПО АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Процес випарювання в цукровому виробництві призначений для підвищення концентрації цукру в розчині шляхом видалення з нього води в вигляді пари. Процес проводиться в умовах атмосферного або надлишкового тиску або під вакуумом. Зниження витрат виникає внаслідок того, що при випарюванні під вакуумом знижується температура кипіння розчину, тому може бути використана пара низького тиску.
Випарна установка цукрового заводу є важливим об’єктом автоматизації так як при установці автоматичних приладів контролю і регулювання відбувається:
- значна економія теплоенергоносіїв;
- економія палива;
- покращується стабільність роботи;
- покращується якість цукру;
- збільшуються об’єми переробки;
- підвищується вихід цукру.
При автоматизації випарної станції цукрового заводу повинно бути передбачено: контроль і регулювання подачі випарюваного соку на установку, рівня в корпусах випарної установки, тиску сокової пари в корпусах і розрідження в п’ятому корпусі, продуктивності корпусів, концентрації сиропу, контроль густини соку перед випарною станцією та сиропу після випарної установки.
Даний проект передбачає автоматизацію наступних параметрів:
- регулювання тиску в корпусах випарної станції;