2.3 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации для АСУ ТП дистилляции тетрахлорида германия

Выбор датчиков и преобразователей для систем автоматического контроля и регулирования определяется:

пределами и необходимой точностью измерений;

условиями работы (запыленностью, наличие агрессивных сред и т.д.);

экономическими обоснованиями.

Для измерения температуры в кубе-испарителе используем термопреобразователь ТСМУ 205 [5] Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом предназначены для преобразования значения температуры различных (как нейтральных, так и агрессивных) сред в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20мА, 0-5 мА. Чувствительный элемент первичного термопреобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь (ИП), в виде герметичной "таблетки", преобразует измеряемую температуру в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения систем АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Технические характеристики датчика:

диапазон измеряемых температур от минус 50 до 150°С;

класс точности 0,25 и 0,5;

защитная арматура, контактирующая с измеряемой средой сталь 12х18н10т;

вид климатического исполнения по ГОСТ 12997 - С4;

рабочая температура окружающей среды от минус 50 до 70°С.

ТСМУ 205 показан на рисунке 2.2.

Для измерения мощности нагревателя применяем тиристорный преобразователь напряжения ПН ТТЕ-250 [6]. Преобразователи переменного напряжения тиристорные ПН-ТТ предназначены для регулирования напряжения на активной, активно-индуктивной и индуктивной нагрузках. Преобразователи также предназначены для работы в режиме "включено-выключено" с плавным стартом на заранее установленный уровень напряжения. ПН-ТТ применяется как регулируемый источник электропитания для обеспечения заданной температуры электропечей сопротивления, а также для других потребителей, требующих регулируемое входное напряжение.

Преобразователи обеспечивают при включении плавное нарастание выходного напряжения в течении 0,2 или 1,4 с.

Технические характеристики преобразователя:

номинальный ток 250 А;

номинальное напряжение питающей сети 380 В;

номинальное выходное напряжение 340 В;

номинальная выходная частота 50 ±2,5 Гц;

внешние управляющие сигналы: ток 0-5 мА, напряжение 0-10 В.

Преобразователь имеет следующие защиты:

от перегрева тиристоров;

от перегрузки по току;

защита тиристоров от короткого замыкания.

ПН ТТЕ-250 представлен на рисунке 2.3.

Для измерения уровня в кубе-испарителе, емкости накопителе ТХГ, в напорной емкости, в холодильнике и приемной емкости применяем ультразвуковой уровнемер Rosemount 3101 [7]. Ультразвуковые уровнемеры Rosemount серии 3101 предназначены для обеспечения непрерывного измерения уровня жидкости и расстояния до поверхности жидкости.

Технические характеристики уровнемера:

измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, водные растворы, сжиженный газ, кислоты, щелочи, растворители, алкогольные напитки и др.);

диапазон измерений: от 0,3 до 8 м;

наличие взрывозащищенного исполнения;

погрешность измерения ± 5 мм;

обновление показаний: 1 раз в секунду;

заземление не требуется;

выходной сигнал аналоговый 4-20 мА.

Его особенностью являются:

недорогое и надёжное решение для непрерывного измерения уровня;

простой ввод в эксплуатацию и использование;

отсутствие движущихся частей и частей, контактирующих со средой;

минимальное время простоев;

наличие встроенного дисплея и кнопок для конфигурирования в стандартной комплектации.

Rosemount 3101 показан на рисунке 2.4.

Для измерения расхода ТХГ в емкость накопитель, расхода ТХГ очищенного и расхода хлора в куб-испаритель применяем ультразвуковой счетчик-расходомер Расход-7 [8]. Он предназначен для измерения мгновенного и суммарного расходов воды, а также других однофазных жидкостей (нефти, нефтепродуктов, бензина, кислот, щелочей и т.п.). Расход-7 не имеет подвижных изнашивающихся частей, не перекрывает сечения трубопровода, мгновенно реагирует на изменение расхода, имеет высокие метрологические показатели, надежен и удобен в эксплуатации, имеет различные выходные сигналы, легко сопрягаемые с современной вычислительной техникой. Счетчик снабжен устройством автономного контроля сбоя в работе прибора. Его показания не зависят от параметров измеряемой среды. Счетчик состоит из прибора измерительного и преобразователя расхода.

Техническая характеристика расходомера:

условные диаметры трубопровода 10-1400мм;

максимальная допустимая погрешность при кратности диапазона расхода 1: 10 не более 1 %;

максимальная допустимая погрешность при кратности диапазона расхода 1: 2 не более 0,5 %;

температура измеряемой жидкости от 40 до 80°С;

исполнение искробезопасное;

масса не более 10 кг;

потребляемая мощность не более 50 Вт;

выходной сигнал аналоговый 0-5 мА (не нормирован).

Расход-7 показан на рисунке 2.5.

Для измерения расхода оборотной воды поступающей на охлаждение головок электрода и в холодильник выбираем камерную диафрагму ДКС 0,6-50 диаметром 50 мм на условное давление 0,6 МПа (рисунок 2.6), которая работает вместе с измерительным преобразователем расхода Метран 49-ДД (рисунок 2.7), на выходе которого формируется выходной унифицированный сигнал 0-5мА.

В качестве исполнительного механизма выбираем МЭО 16/25, где 16 - номинальный крутящий момент на выходном валу, Н·м; 25 - номинальное время полного хода выходного вала.

В качестве пускателя выбираем ПБР-2М, так как в соответствии с документацией к выбранному исполнительному механизму МЭО 16/25 рекомендуемым управляющим устройством является ПБР-2М. У данного пускателя питание осуществляется однофазной сетью переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Максимальный коммутируемый ток составляет 4 А, потребляемая мощность - 10 В·А. Входной сигнал постоянного тока 246 В; входное сопротивление пускателя не менее 752 Ом.

В качестве регулирующего клапана выбираем КМР-50. Конструкция клапана превосходит основные типы устаревших клапанов по ряду показателей:

точности и плавности регулирования;

отсутствию перепада давления на направляющей втулке;

высокой устойчивостью к загрязненных средам;

расширенному диапазону регулирования;

устойчивостью к автоколебаниям

возможностью монтажа клапана в любом положении относительно вертикали и др.