Автоматизация экстрактора противоточного типа

    Температуру воды  измеряем термопреобразователем  сопротивления поз. ТЕ-3а. Этот термопреобразователь подключен к модулю аналового  ввода AI 8231-1BD52. Регулирования расхода пара происходит за счет изменения расхода пара регулирующим органом, установленным на трубопроводе подачи пара. Это регулирующий орган оснащен электродвигательным исполнительным механизмом поз.3г с датчиком угла поворота поз. GE-4. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз.3б. Для реализации сигнализации крайних положений  исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода. Для управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. 3в установленная  по месту.

    Температуру экстракта измеряем термопреобразователем  сопротивления поз. ТЕ-5а. Этот термопреобразователь подключен к модулю аналового  ввода AI 8231-1BD52 и вторичному прибору поз. TI - 5б.

    Для измерения расхода экстракта  используем преобразователь разности давления поз. FТ-6б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60.

    Для измерения расхода пара в аппарат 1 используем преобразователь разности давления поз. FТ-7б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60.

    Для измерения уровня в сборнике 3 используем преобразователи  уровня поз. LT-9а. На выходе преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал (4-20)мА. Регулирование осуществляется путем перекрытия  подачи воды регулирующим органом поз. 9г, установленным на трубопроводе подачи воды.  Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода. Для реализации сигнализации крайних положений  исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Для сигнализации предельно допустимых значений давления на щите установлены две сигнальные лампы HL1 и HL2.

    Для измерения давления воды перед теплообменником 1  используем преобразователь давления поз. РТ-10а с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60. Для сигнализации предельно допустимых значений давления на щите установлены две сигнальные лампы HL3 и HL4. Регулирование осуществляется путем перекрытия  подачи пара регулирующим органом поз. 10г, установленным на трубопроводе подачи пара.  Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода. Для реализации сигнализации крайних положений  исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Управление двигателем М1 осуществляется сигналом с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. NS-11а. Включение/отключение двигателя может осуществляться в ручном режиме с помощью кнопочной станции поз. HS-11б либо в автоматическом режиме. В этом случае ЭВМ формирует сигнал отключения двигателя мешалки при отключении воды.

    Для измерения давления воды перед экстрактором 2  используем преобразователь давления поз. РТ-12а с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60. Для сигнализации предельно допустимых значений давления на щите установлены две сигнальные лампы HL5 и HL6.

    Управление  двигателем насоса Н1 осуществляется сигналом с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. NS-13а. Включение/отключение двигателя может осуществляться в ручном режиме с помощью кнопочной станции поз. HS-13б либо в автоматическом режиме. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3 Выбор и обоснование  приборов и средств  автоматизации 
 

    Требования  к качеству работы системы автоматического  контроля включает в себя основные метрологические данные: точность измерения; порог чувствительности; быстродействие системы.

    Основой для выбора чувствительного элемента (датчика) служат характеристика контролируемой среды и диапазон изменения контролируемого параметра. В случае непосредственного контакта чувствительного элемента с контролируемой средой возможно нежелательное влияние пищевых продуктов на конструктивные узлы датчиков - прежде всего коррозионного и эрозионного характера. Поэтому в пищевой промышленности широко применяются конструкции из нержавеющей стали, нанесение на них антикоррозионных покрытий и т.п. При выборе чувствительных элементов необходимо также учитывать возможное влияние материалов, из которых они изготовлены, на качество пищевых продуктов.

    Выбор диапазона измерений должен учитывать  возможные значения контролируемого параметра в условиях нормальной работы, а также при проведении некоторых вспомогательных операций: мойки, стерилизации и т. п. Принято считать, что номинальное значение измеряемого параметра должно составлять примерно 2/3 от шкалы прибора. Однако здесь следует учитывать характер изменения контролируемой величины. Для большинства технологических измерений максимальное значение контролируемой величины может лежать в пределах последней четверти диапазона шкалы.

    1. Для измерения концентрации исходного  и готового продукта  применяем  концентратомер КВЧ – 5М , который предназначен для определения концентрации водных растворов и пульп.

    2.Выбираем термопреобразователь сопротивления для измерения температуры экстракта.

    Исходные  данные: максимальное рабочее значение температуры экстракта воды t=55^оС, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Δ=±1,5^оС. Среда неагрессивная. Термопреобразователь предполагается подключить к модулю аналогового ввода AI 8231-1BD52 контроллера ADAM 8000.

    По  справочному пособию (2) предварительно выбираем термопреобразователь сопротивления платиновый  ТСП Метран-206 с диапазоном измеряемых температур (-50÷ +200)^оС, номинальной статической характеристикой Pt100 и классом допуска С. Термопреобразователь позволяет измерять температуру химически неагрессивных, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры. НСХ Pt100 выбран, поскольку модуль аналогового входа 8231-1BD52рассчитан на входной сигнал от термопреобразователей сопротивления с НСХ Pt100.

    Проверяем, обеспечивает ли данный термопреобразователь требуемую по условию точность измерения. По таблице Г.2 приложения Г (1) определим пре-

дельно  допустимое отклонение от НСХ термопреобразователя сопротивления класса допуска С  и НСХ Pt100: 

Δ_t = ±(0,6+0,008×‌[‌‌‌t]) = ±(0,6+0,008×55) = 1,04^оС.

    Т.к. пределы Δ_t не превышают по модулю пределов максимально допустимой погрешности измерений Δ=±1,5^оС, то выбранный термопреобразователь сопротивления обеспечивает требуемую точность измерения.

    3. Подбираем преобразователь разности  давлений для измерения расхода экстракта по методу переменного перепада давления.

    Исходные  данные: Для измерения расхода экстракта на технологическом трубопроводе установлена диафрагма с коэффициентом расхода К = 0,231 (т/ч)/Па^0,5. Номинальный расход продукта Q = 1,3 т/ч.

    Определим перепад давлений на диафрагме при расходе продукта Q = 1,3 т/ч:

    Δр = (Q/К)² = (1,3/0,231)² = 32Па=0,032кПа

    Согласно  ГОСТ8.586.1-2005 ГСИ преобразователь  разности давлений должен иметь предел измерения возможно близкий к расчетному значению Δр = 0,032кПа. Выбираем по справочнику (2) преобразователь разности давлений Метран – 100-ДД модель 1410, с верхним пределом измерения 0,04кПа. Данная модель имеет основную погрешность измерения  ± 0,1% от диапазона измерения. Однако необходимо отметить, что основным источником погрешности измерения расхода в данном комплекте является измерительная диафрагма. При выборе средств измерения расхода по методу переменного перепада давления в курсовой работе ограничиваемся предварительным выбором типа стандартного сужающего устройства (без расчета) и подбираем дифманометр с учетом диапазона измерения и точности измерения перепада давления.

    4. Подбираем преобразователь разности  давлений для измерения расхода  пара в аппарат 1 по методу переменного перепада давления.

    Исходные  данные: Для измерения расхода пара на технологическом трубопроводе установлена диафрагма с коэффициентом расхода К = 0,0529 (т/ч)/Па^0,5. Номинальный расход продукта Q = 0,3 т/ч.

    Определим перепад давлений на диафрагме при  расходе продукта Q = 0,3 т/ч:

    Δр = (Q/К)² = (0,3/0,0529)² = 0,032кПа

    Согласно  ГОСТ8.586.1-2005 ГСИ преобразователь  разности давлений должен иметь предел измерения возможно близкий к расчетному значению Δр = 0,032кПа. Выбираем по справочнику (2) преобразователь разности давлений Метран – 100-ДД модель 1410, с верхним пределом измерения 0,04кПа. Данная модель имеет основную погрешность измерения  ± 0,1% от диапазона измерения. Однако необходимо отметить, что основным источником погрешности измерения расхода в данном комплекте является измерительная диафрагма. При выборе средств измерения расхода по методу переменного перепада давления в курсовой работе ограничиваемся предварительным выбором типа стандартного сужающего устройства (без расчета) и подбираем дифманометр с учетом диапазона измерения и точности измерения перепада давления.

    5.Подбираем  преобразователь уровня для измерения  уровня в сборнике 3.

    Исходные  данные: Максимальное значение уровня 4м. Погрешность измерений преобразователя ±10мм. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    Определяем  необходимый верхний предел измерения  таким образом, чтобы максимальное значение измеряемого параметра  лежало в последней четверти диапазона  Lв = 4/(3/4) = 5,33м. Выбираем преобразователь гидростатического давления (уровня) Метран – 100 – ДГ – 1534 с диапазоном измерения 63кПа. Абсолютная погрешность измерения ±0,1. Эта погрешность не превышает максимально допустимой, заданной в исходных данных. Преобразователь формирует унифицированный аналоговый сигнал 4-20мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    6.Выбираем  преобразователь давления для  измерения воды перед теплообменником 1.

      Исходные данные: Давление постоянное. Давление в аппарате 150кПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Δ = ±0,5кПа. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    Определяем  верхний предел измерения преобразователя 150/(3/4)=200кПа. Выбираем по справочнику (2) преобразователь избыточного давления Метран-100-ДИ-1152, применяемый для измерения избыточного давления жидкости, газа, газообразного кислорода и пищевых продуктов. Верхний предел 250кПа. Диапазон измерения  выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее давление составляло примерно 3/4 от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал (4-20)мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    Основная  погрешность данного преобразователя  составляет ±0,1% от диапазона измерения и равна:

    Δр = ±250×0,1/100 = ±0,25кПа.

    Поскольку Δр не превышает максимально допустимую погрешность измерений Δ = ±0,5кПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

    7.Выбираем  преобразователь давления для  измерения давления воды в  экстрактор 2.

      Исходные данные: Давление постоянное. Давление в аппарате 150кПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Δ = ±1,0кПа. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    Определяем  верхний предел измерения преобразователя 150/(3/4)=200кПа. Выбираем по справочнику (2) преобразователь избыточного давления Метран-

    100-ДИ-1152, применяемый для измерения избыточного  давления жидкости, газа, газообразного кислорода и пищевых продуктов. Верхний предел 250кПа. Диапазон измерения  выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее давление составляло примерно 3/4 от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал (4-20)мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

    Основная  погрешность данного преобразователя составляет ±0,1% от диапазона измерения и равна:

    Δр = ±250×0,1/100 = ±0,25кПа.

    Поскольку Δр не превышает максимально допустимую погрешность измерений Δ = ±0,5кПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

    8.Выбираем термопреобразователь сопротивления для измерения температуры воды.