Выбор комплекса технических средств автоматизации процесса выпаривания

Рисунок 3.24

 

Информация  для оформления заказа:

 

Рисунок 3.25

 

(1) Искробезопасная  цепь применяется только в  том случае, если выбран код  опции Е1.

(2) Коды вторичных  выходов не применяются в сочетании  с кодами первичного выхода 5А, 5В, 5С или 5D.

(3) При использовании  вторичных выходов с кодами 1, 2, 3 и 4 в сочетании с кодами 7А, 7В или 8А требуется изолятор.

(4) Не применяется  в сочетании с кодами первичных  выходов 5А, 5В, 5С или 5D.

(5) Не допускается  в сочетании с кодами дисплея  Р, R или T.

Символом "●" обозначаются стандартные опции. При  заказе этих опций обеспечивается стандартный  срок поставки. Прочие опции являются расширенными, срок поставки которых  увеличен.

длязаказа: 5601 AE1 P 5A 0 PE 24SPVNR-2шт.

3.2.5  Датчик концетрации

 

Значение концентрации вещества в выпарном аппарате будем определять при помощи датчика проводимости и концентрацииIET-40.

Преимущества:

Датчик проводимости и концентрацииIET-40

• Мониторинг

Просмотр выхода датчика проводимости. Преобразование значения проводимости с/без температурной компенсации, плюс температуры и какого-нибудь запрограммированного пользователем  параметра, в данном случае % концентрации (Na₂SO₄).

• Настройка

Сохранение и загрузка файла  конфигурации датчика на ПК.

Настройка аналоговых выходов:

Измерение проводимости, концентрации раствора, солёности общего содержания раствора, твёрдости веществ или  температуры

Настройка значений 4 и 20 мА.

Настройка цифрового выхода

Постоянное измерение  проводимости, температуры плюс дополнительного  параметра, такого как концентрация.

Настройка таблицы преобр. особого  диапазона для данных проводимости/концентрации.

• Диагностика

Проверка работы выходов 4-20 мА, с  помощью принудительной установки  фиксированных значений

Это очень полезно при вводе  датчика в эксплуатацию или проверке калибровки устройств подключенных к преобразователю.

Постоянное отображение системных  сообщений и конфигурации датчика

Параметр	Значение
Детали датчика концентрации и  проводимости	ECS/56T с резьбовым креплением 1.5 BSP  ECS/57T с резьбовым креплением 1.5 BSP  ECS/58T Гигиенический – может оснащаться соединением Varivent  ECS/59T Гигиенический - может оснащаться соед-ми: DIN, triclamp, RJT или IDF фланец  Контактирующие со средой части из нерж. стали 316 с уплотнением EPDM
Характеристики датчика
Максимальная постоянная температура	100°C
Кратковременная максимальная температура	до 135°C
Максимальное рабочее давление	100 psi (6.5 бар)
Минимальный размер трубы для установки  датчика	63.5 мм
Температура, давление и состав раствора влияют на срок службы датчика.
Другие характеристики
Диапазоны измерений датчика проводимости	0 - 1000 mS/cm автоматическое переключение  диапазонов от –20 до +150°C или  0 - 272°F
Класс точности	±1%
Выходы преобразователя проводимости	2 x 4-20 мА с изоляцией до 2 кВ  от измер. среды и трубопровода. Нагрузка до 750 Ом (ограничено питанием). Последовательный интерфейс RS485.
Выходные диапазоны (применимо  ко всем выходам)
Проводимость	0 - 1000 mS/cm может быть расширен  до минимального диапазона проводимости 0.2 mS/cm и смещение в диапазоне  измерения.
Концентрация wt/vol.
Хлорид натрия	0 - 30.9%
Соляная кислота	0 - 15.0%
Фосфорная кислота	0 - 25.0%
Морская вода	0 - 41.3 ppt
Гидроксид натрия	0 - 16.2%
Серная кислота	0 - 25.7%
Азотная кислота	0 - 24.6%
Особый пользовательский	0 - 99.9%, можно вводить 2 - 9 точек.
Температура	от –20 до +150°C
Температурная компенсация	Настраиваемая 0 – 20%/°C, основная 20°C или 25°C
Дисплей	Встроенный 3-строчный, 36-символьный ЖК-дисплей  с подсветкой для отображения  измеряемых значений, аналоговых выходов  и сообщений об ошибках
Окружающая температура	–20 to +50°C
Корпус	IP66 Нержавеющая сталь
Напряжение питания преобразователя  концентрации	12 – 30 В DC, 14 – 24 В AC RMS макс. нагрузка 150 мА при 12 В DC
Подключение датчика проводимости	11 контактные винтовые колодки  и 15-ти контактный коннектор  типа-D
Габариты/вес	125 x 125 x 185 мм, около 2 кг.

 

Рисунок 3.26

 

Датчики концентрации IET40. Обозначения при  заказе

Модель	Артикул
Комплект для программирования датчиков IET40	Communicationkitnr. 6164
Преобразователь проводимости и концентрации IET40, 2 x 4...20 mA, RS485, ModBUS RTU, соединение хомут 2", настройка через ПО	IET40 + ECS-59T-L(2'')
Преобразователь проводимости и концентрации IET40, 2 x 4...20 mA, RS485, ModBUS RTU, соединение DIN-гайка  Ду50, настройка через ПО	IET40 + ECS-59T-M(50)
Преобразователь проводимости и концентрации IET40, 2 x 4...20 mA, RS485, ModBUS RTU, соединение SMS-гайка 2", настройка через ПО	IET40 + ECS-59T-SMS(2'')
Преобразователь проводимости и концентрации IET40, 2 x 4...20 mA, RS485, ModBUS RTU, соединение Varivent, настройка через ПО	IET40 + ECS-59T-X4

Бланк заказа:IET40 + ECS-59T-X4

Рассчитаем  отклонение для концентрации исходного  раствора. Допустимое отклонение составляет 1%мол.:

 

Данный  датчик концентрации удовлетворяет  нашему условию.

 

Рассчитаем  отклонение для концентрации конечного  раствора. Допустимое отклонение составляет 0.5% мол.:

 

Данный  датчик концентрации удовлетворяет  нашему условию.

2. Выбор дополнительного  оборудования

3.3.1 Разветвитель сигналов

 

В связи с необходимостью индикации и регистрации регулируемых параметров, необходимо, чтобы сигнал с датчика, либо преобразователя  поступал одновременно на регулятор  и индикатор-самописец, что легко  реализуется при помощи разветвителя сигналов с гальванической развязкой  Е875 компании Алекта.

Технические характеристики:

Рисунок 3.27

 

Рисунок 3.28

 

Схема подключения:

Рисунок 3.29

Ключ заказа:

Рисунок 3.30

 

Бланк заказа:

Преобразователь    Е875ВВВ2  ТУ 4218-001-49501860-99 – 7 шт.

3.3.2  Выбор регистратора

 

Для регистрации и индикации  параметров будем использовать видеографический безбумажный регистратор серии МетранA910.

Технические характеристики:

Рисунок 3.31

Рисунок 3.32

 

Рисунок 3.33

 

Рисунок 3.34

 

Схемы подключения

Рисунок 3.35

3.3.3   Выбор блоков  питания

 

Все элементы управления технологическим процессом  подбирались с учетом упрощения  обеспечения их питанием

Для питания  всей аппаратуры используется напряжение AC24V либо DC24V. AC24V обеспечим при помощи понижающего трансформатора, а DC24V – при помощи блока питания БПД96.

 

Блоки  питания  БПД96  (БП)  предназначены  для преобразования  переменного  напряжения  220  Вв стабилизированное  напряжение  24  В  или  36  В  и  питания  измерительных  преобразователей  сунифицированным выходным сигналом.БП  предусматривает  одно-,  двух-  и  четырехканальное исполнение.  Все  каналы  имеют  независимую  защиту  от перегрузки и короткого  замыкания.Номинальный  ток  нагрузки  каждого  канала  с  выходным напряжением 24 В – до 100 мА и канала с выходным напряжением 36 В – до 50 мА.В  БП  используется  импульсный преобразователь  напряжения,  что  позволяетсохранять  параметры выходного  напряжения  при  колебаниях  входного  напряжения  в диапазоне от 150 до 246 В. Корпус прибора  обеспечивает его установку на DIN-рейке.

Схема подключения:

Рисунок 3.36

 

Рисунок 3.37

 

Бланк заказа:БПД 96 – 24/4

3.3.4   Выбор  автоматического выключателя

 

Автоматические  выключатели одновременно выполняют  функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого  замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в  цепи и осуществляют управление участками  электроцепей.

Автоматические  выключатели  выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырех-полюсные.

Автоматы  имеют защитные (спусковые) устройства двух типов: тепловое реле с выдержкой  времени для защиты от перегрузки и электромагнитное реле для защиты от короткого замыкания.

Основные конструктивные узлы автоматических выключателей: главная контактная система, дугогасительная система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты. Расцепители представляют собой реле прямого действия, служащее для отключения автоматического выключателя (без выдержки времени или с выдержкой) через механизм свободного расцепления, который в свою очередь состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин.

Выбираются автоматические выключатели по номинальному току, напряжению и по условиям эксплуатации (исходя из типа исполнения). Если необходимо выбрать автомат для подключения известных нагрузок необходимо рассчитать ток. Автоматический выключатель также должен отключить напряжение при коротком замыкании.

Согласно  данным стандартам защитные устройства могут быть трех характеристик срабатывания:

• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания B рекомендуется применять преимущественно для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (как правило, цепи освещения и розеток)
• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания C рекомендуется применять  для защиты оборудования,  кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения и розеток), а также для защиты цепей с потребителями, обладающими большим пусковым током (группы ламп, электродвигатели и т.д.)
• Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания D преимущественно применяются для защиты кабелей и цепей с потребителями с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Согласно стандарту DIN VDE 0100 часть 430/11.91 и его приложений (для устройств  защиты кабелей и электрических  цепей от перегрузки), защита от чрезмерного  нагрева (тепловая защита) в случае перегрузки обеспечивается, если выполняются  следующие условия:

• Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib<=In<=Iz)
• Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In<=1,45*Iz)

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка; Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля; In – номинальный или заданный ток  устройств защиты от чрезмерного  тока.

Рисунок 3.38 Характеристики автоматических выключателей

Для выбора автоматического выключателя необходимо рассчитать, какую нагрузку потребляет вся система в целом.

В системе  имеются следующие активные потребители:

1. Датчики давления, 3 шт.:

Imax=3*4mA=12mA

2. Уровнемер-2шт:

Imax=200mA*=400 mA

3. Расходомер-2шт:

Imax=250mA*2=500 mA

4. Регуляторы, 6 шт.:

Imax=5*1000mA=6000mA

5. Регулирующие органы, 6 шт.:

Imax=5*1200mA=7200mA

6. Регистратор:

Imax=150mA

7. Разветвители сигналов 6щт:

Imax=5*100mA=600 mA

Суммарныйток:

Ib=12+400+500+6000+7200+150+600=14862mA=15A

Выберем автоматический выключатель  с номинальным током 15А.

Подходящим выключателем является автомат компании Siemens:

5SX2115-6

400V, 6kA, B, 1 P, 15A

15A

Рисунок 3.39

 

3. Выбор рабочих  органов

 

Управляющие клапаны используются в качестве смесительных или 2-ходовых  клапанов. Они снабжены магнитным  приводом, оборудованным электроникой, обеспечивающей управление положением и обратную связь по положению.

Малое время срабатывания, высокие  пределы изменений регулировок  и высокое разрешение делают эти  клапаны идеальными для плавного регулирования.

Таблица 6 технические характеристики

Рисунок 3.40

 

Электронный модуль преобразует управляющий  сигнал в фазовый сигнал, который  создает магнитное поле в катушке. В результате чего шток изменяет свое положение в соответствии с действующими на него силами (магнитного поля, контрпружины, гидравлики). Шток быстро реагирует  на любое изменение сигнала, передавая  соответствующее перемещение непосредственно  на плунжер, допуская быстрые изменения  в загрузке, чтобы обеспечить быстроту и точность.

Положение штока клапана постоянно  измеряется (индуктивным методом). Внутренний контроллер положения быстро компенсирует любые нарушения (помехи) в системе  и обеспечивает обратную связь по положению. Ход штока пропорционален позиционирующему сигналу

Рисунок 3.41схема подключенияMXF461

 

 

3. Расчет системы автоматического  регулирования

 

Исполнительный  механизм должен отвечать требованиям, выявленным при анализе принятого  закона регулирования или управления системы, а также требованиям, определяющим совместную работу с выбранным регулирующим органам, т.е. должен удовлетворять  требованиям заданных динамических и статических характеристик  исполнительного устройства. Выбор  исполнительного механизма производится на стадии проектирования системы регулирования  в соответствии с конкретными  условиями его работы. При этом исполнительный механизм должен: