Элементы и устройства автоматики

	Введение:	2
1	Описание технологического процесса и работы технологической установки.	4
2	По описанию работы технологической  установки начертите ее принципиальную схему с указанием точек контроля.	13
3	На основания принципиальной схемы выполнить функциональную схему автоматизации.	14
4	Описать в виде таблицы  системы контроля и регулирования, показанные на функциональной схеме, с указанием позиций на  схеме.	15
5	Описать принцип работы каждого  использованного в схеме прибора.	16
6	Составить систему автоматического управления (САУ) параметров заданных в варианте.	20
	Заключение	21
	Список использованной литературы.	22

Содержание

 

Введение

 

Целью курсовой работы является рассмотрение типовых элементов  автоматики, их принципа действия, а  также составление функциональных схем автоматизации с замкнутым  контуром.

 

Автоматикой называется отрасль  науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения автоматических систем и устройств, выполняющих  свои основные функции без непосредственного  участия человека.

 

Классификация систем автоматики:

 
1. Автоматические системы контроля, которые могут иметь разновидности в виде автоматических систем измерения (АСИ) и автоматически систем сигнализации (АСС). 
2. Автоматические системы управления (АСУ). Частным случаем АСУ является автоматическая система регулирования (АСР).

Структурные схемы систем автоматики.

Автоматическая  система контроля.

АСК служит для осуществления  автоматического контроля одного или  нескольких параметров производственного  процесса и включает в себя контролируемый объект, датчик, сравнительное устройство, задающее устройство, воспроизводящее устройство. 

Системы управления:

 
а) разомкнутая система автоматического управления служит для автоматического управления состоянием, работой и др. функциями управляемого объекта без отображения результатов или при отсутствии результатов управляющего воздействия. 
 
б) замкнутая система автоматического управления (система автоматического регулирования). Отличается от разомкнутой цепи наличием обратной связи, которая подводит через датчик текущие значения параметра объекта регулирования к сравнивающему устройству, где происходит его сравнение с эталонным значением параметра, вырабатываемым ЗУ. 
 
Элементы автоматики делятся на: 
 
1. Датчики – это элемент автоматики, функционально преобразующий 
входную физическую величину в сигнал, удобный для измерения и дальнейшей обработки. 
 
2. Регулятор - это устройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторы используются в системах автоматического регулирования. Они следят за отклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируют управляющие сигналы для минимизации этого отклонения. 
 
3. Исполнительные устройства – это элементы автоматики приводящие в действие регулирующие органы объектов регулирования (электродвигатели, электромагнитные муфты, электромагниты).

 

4. Регулирующий орган -  как элемент АСР представляет собой пропорциональное ( безынерционное) звено. Он не вносит в систему никаких динамических отклонений. На результате работы системы, на качестве процесса регулирования отражается только величин.

 

 

 

1. Описание технологического процесса и работы технологической установки

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О  РЕКТИФИКАЦИОННЫХ И АБСОРБЦИОННЫХ  АППАРАТАХ

СУЩНОСТЬ  ПРОЦЕССОВ РЕТИФИКАЦИИ И АБСОРБЦИИ

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, различающиеся температурой кипения.

Различают смеси  из двух компонентов (бинарные), многокомпонентные и сложные (непрерывные). К сложным смесям относятся нефть и ее фракции.

Физическая сущность процесса ректификации заключается  в двустороннем массо- и теплообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. В результате массообмена пар обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При определенном числе контактов можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, а жидкость — из высококипящих компонентов.

На практике ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости, что обеспечивает различие температур и неравновесность составов встречных потоков. Жидкое орошение при ректификации паров создается путем конденсации части парового потока в верхней части колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости — путем испарения части жидкости в нижней части колонны.

Абсорбция —  это процесс разделения газовых  смесей путем избирательного поглощения отдельных компонентов смеси жидким поглотителем — абсорбентом. Физическая сущность процесса абсорбции заключается в молекулярной и конвективной диффузии вещества из газовой фазы в жидкую вследствие разности парциальных давлений извлекаемого компонента в контактирующих фазах. Различие парциальных давлений компонентов во встречных фазах обеспечивается противоточным движением газа и жидкости.

Когда парциальное  давление компонента в газе становится меньше, чем в жидкости, начинается выделение его из жидкости, т. е. диффузия вещества из жидкой фазы в газовую. Такой процесс называется десорбцией.

В связи с тем что газовые смеси можно разделить как при помощи абсорбции, так и при помощи ректификации (после ожижения газовых смесей), выбор способа разделения определяется в основном технико-экономическим анализом конкретной схемы процесса.

Процессы ректификации и абсорбции осуществляются в  аппаратах, технологическая схема которых зависит от назначения аппарата и давления в нем, а конструкция—от способа организации контакта фаз. Наиболее простое конструктивное оформление ректификационных и абсорбционных аппаратов применяется при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести. В этом случае контактные устройства (тарелки) располагаются одно над другим и разделительный аппарат выполняется в виде вертикальной колонны. В промышленной практике известны также разделительные аппараты, выполненные в виде горизонтальной емкости. Подачу жидкости от одной ступени контакта к другой и отделение жидкости от пара или газа после контакта в этих аппаратах осуществляют при помощи вращающихся деталей, приводимых в движение от двигателя.

При ступенчатом  осуществлении процесса ректификации или абсорбции в колонных аппаратах  контакт пара и жидкости может  происходить в противотоке (например, на тарелках провального типа), в  перекрестном токе (например, на колпачковых тарелках) и в прямотоке (например, на струйных тарелках). Если процесс ректификации или абсорбции осуществляется непрерывно во всем объеме колонного аппарата, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке (например, в слое насадки).

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  СХЕМЫ АППАРАТА

Современные ректификационнные и абсорбционные аппараты можно классифицировать в зависимости от технологического назначения, давления и внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между паром и жидкостью.

По технологическому назначению ректификационные аппараты подразделяются на колонны атмосферно-вакуумных  установок, термического и каталитического крекингов, вторичной перегонки нефтепродуктов, а также на колонны для ректификации газов, стабилизации легких нефтяных фракций и т. д.

В зависимости  от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением.

В зависимости  от внутреннего устройства различают  аппараты тарельчатые, насадочные, пленочные  и роторные (с вращающимися деталями). В нефтяной, нефтехимической и  газовой промышленностях в настоящее время наиболее широко распространены тарельчатые и насадочные колонны, в связи с чем в данной книге рассматривается расчет и конструирование только тарельчатых и насадочных колонн.

К современным  ректификационным и абсорбционным  аппаратам предъявляются следующие  требования: высокая разделительная способность и производительность, достаточная надежность и гибкость в работе, низкие эксплуатационные расходы, небольшой вес и, наконец, простота и технологичность конструкции. Последние требования не менее важны, чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затраты, но и в значительной мере влияют на величину эксплуатационных расходов, обеспечивают легкость и удобство изготовления аппарата (особенно при серийном изготовлении), монтажа и демонтажа, ремонта, контроля, испытания, а также безопасность эксплуатации и пр.

В настоящее время особенно важное значение приобретает надежность работы ректификационных и абсорбционных аппаратов остановок, производящих сырье для нефтехимических процессов, в связи с тем, что указанные установки стоят во главе целого нефтехимического комплекса, стоимость которого во много раз превышает стоимость самих установок. Кроме того, установки, производящие сырье для нефтехимических комплексов (например, этиленовые установки), строятся в начале и до освоения остальных комплексов работают не на полную мощность. Таким образом, оборудование указанных производств должно работать надежно в широком диапазоне изменения нагрузок—сначала при малых и затем при полных проектных нагрузках.

Кроме перечисленных  выше требований ректификационные и  абсорбционные аппараты должны отвечать также требованиям государственных стандартов, ведомственных нормалей и инспекции Госгортехнадзора.

Технологическая схема аппарата зависит от состава  разделяемой смеси, требований к качеству получаемых продуктов, от возможностей уменьшения энергетических затрат, назначения аппарата, его места в технологической цепочке всей установки и от многих других факторов, учесть которые для однозначной рекомендации по выбору технологической схемы аппарата просто невозможно. Выбор технологической схемы зачастую производится интуитивно или на основе опыта промышленной эксплуатации, например, при разделении сложных смесей. Однако в большинстве случаев при выборе технологической схемы аппарата определяющими являются перечисленные выше факторы. Учитываются также известные схемы ведущих аппаратов различных установок. Это позволяет более обоснованно подойти к выбору технологической схемы вновь проектируемой колонны хотя бы в первом приближении. Следует отметить также, что правильный выбор технологической схемы вновь проектируемого аппарата или улучшение существующей схемы в целом ряде случаев позволяет получить более заметный эффект (улучшение качества продуктов, увеличение производительности аппарата, снижение энергетических затрат) по

сравнению с тем, который дает применение новых конструкций  внутренних устройств.

Для заданного  разделения любой исходной смеси  на две части применяется схема  полной ректификационной колонны (простая

колонна) (рис. 1-1, а). В таком аппарате сырье подается в середину колонны, дистиллят, обогащенный низкокипящими компонентами или фракциями,

отбирается сверху, а остаток, обогащенный высококипящими компонентами или фракциями, — снизу колонны. Для создания жидкостного и парового орошений колонна имеет конденсатор вверху и кипятильник внизу.

Секция колонны, расположенная  выше ввода сырья, называется концентрационной, или укрепляющей; секция, расположенная ниже ввода сырья, — отгонной, или исчерпывающей. Верхняя тарелка отгонной секции колонны, на которую поступает жидкая часть сырья, называется тарелкой питания.

Для выделения небольшого количества высококипящих или легкокипящих компонентов или фракций применяют  неполные ректификационные колонны, укрепляющие и отгонные (рис. 1-1,6, в). В укрепляющую колонну сырье подается в паровой фазе под нижнюю тарелку, в отгонную — в жидкой фазе на верхнюю тарелку колонны.

В полных ректификационных колоннах или в отпарных колоннах наряду с подогревом или вместо него' в низ колонны подается водяной пар или инертный газ. В вакуумных и отпарных колоннах (рис. 1-2, а, в) водяной пар снижает парциальное давление паров продукта и способствует отпарке