Разработка системы автоматизированного управления узлом активации на производстве катализаторов

ВВЕДЕНИЕ 4
1. Краткая характеристика производства 7
1.1 Структура производства 7
1.2 Описание технологического процесса 8
1.3 Обоснование выбора технических и программных средств автоматизации 12
1.4 Патентная проработка 17
2 Расчетно-исследовательская часть 22
2.1 Многокритериальная оптимизация технологического процесса активации катализатора 22
2.2 Начальные условия расчета 22
2.3 Минимизация по правильному симплексу 34
2.4 Минимизация методом Нелдера-Мида 44
2.5 Результат оптимизации 51
3 Основные технические решения по автоматизации установки выпаривания электролитической щелочи 54
3.1 Выбор приборов и средств автоматизации 54
3.2 Система технологической сигнализации и блокировки 69
3.3 Программное обеспечение проекта автоматической системы на базе интегрированной системы проектирования и управления 71
3.4 Питание системы автоматизации: описание схем электропитания 76
3.5 Особенности выполнения работ по монтажу систем автоматизации 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 83
Приложение А 88
Приложение Б 89
Приложение В 90
Приложение Г 91
Приложение Д 92
Приложение Е 93
Приложение Ж 94

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использованием агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам, а также с необходимостью производства продуктов высокого качества на действующих предприятиях.
Рассмотрим действующую существующую систему управления на различных уровнях автоматизации:
– на нижнем уровне установлены преобразователи, используются морально-устаревшие приборы, срок эксплуатации которых превысил паспортные данные. Кроме того, по результатам проведения поверки приборов, часть устройств признаны не годными и превышающими относительную погрешность, указанную заводом-изготовителем.
– действующий средний уровень автоматизации базируется на релейных схемах управления с применением большого количества компонентов типа реле времени, промежуточные реле, одноконтурные и многоконтурные регуляторы, что исключает возможности удобного и безопасного ведения технологического процесса, а также при появлении неисправности в схеме управления вызывает долгий простой оборудования, что несёт за собой экономические потери, в виду отсутствия явной причины неисправности. Применение в данном случае программируемого промышленного контроллера позволит оперативно выявлять причину неисправности и сократить технологические простои.
– в роли верхнего операторного уровня выступает щитовая панель, на которой разрозненно располагаются регуляторы, регистраторы, светосигнальные лампы и кнопки управления. Данное исполнение является не удобным, при необходимости добавления преобразователя приходится дополнительно устанавливать вторичный прибор в свободном месте, не всегда удобном для операторов и аппаратчиков. В данном случае применение централизованного рабочего места оператора со SCADA-системой позволит оперативно решать поставленные задачи и полноценно контролировать, и управлять технологическим процессом с компьютера. Именно поэтому на современном уровне автоматизация управления узла активации катализатора технологической линии производства является актуальной задачей. Автоматизированные системы призваны обеспечить более высокое качество выпускаемой продукции, снижение производственных затрат, повышать рентабельность предприятия, а также обезвредить и минимизировать отходы в этой отрасли. В химической промышленности могут быть использованы различные средства автоматизации, и их выбор чаще всего обосновывается не только на предпочтениях руководства, но и на вопросах повышения эффективности и рентабельности выпускаемой продукции.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Краткая характеристика производства
1.1 Структура производства
Узел активации катализатора технологической линии производства катализаторов состоит из:
– фильтра;
– воздуходувки;
– топки печи;
– активатора;
– элеватора.
Физико-химические основы производства
Физико-химические характеристики катализаторов ИМ-2201С, ИМ-2201П приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Требования и нормы по физико-химическим показателям катализатора ИМ-2201
Наименование показателя Норма ИМ-2201С Норма ИМ-2201П
Внешний вид Порошок серо-зеленого цвета Порошок темно-зеленого цвета
Насыпная плотность, г/см3 1,0-1,4 1,0-1,4
Фракционный состав, % масс., не более:
– фракции более 500 мкм - 2,0
– фракции менее 71 мкм 35,0 55,0
Механическая прочность, %, не менее 75 85
Удельная поверхность, м2/г 40-60 100-140
Каталитические свойства:
– выход непредельных углеводородов С4на пропущенный изобутан, %, не менее 45 48
– выход непредельных углеводородов С4на разложенный изобутан, %, не менее 85 88
Массовая доля шестивалентного хрома Cr+6в пересчете на оксид шестивалентного хрома CrO3, % 1,2-1,5 не более 2,0
В состав катализатора входят компоненты в следующем массовом соотношении:
Fe203- 66,0 %:
Се2(СОз)3- 5 %;
Мо03- 1 %;
К2С03- 19%;
MgO- 2 %;
Портландцемент- 7 %.
Основным недостатком катализатора ИМ-2201 является его низкая механическая прочность. Катализатор легко истирается, и катализаторная пыль выносится из системы потоком углеводородов. Расход катализатора составляет 15-20 кг на тонну продукта дегидрирования. Поэтому в первую очередь необходимо было понять причины такой низкой износоустойчивости катализатора.

Весь текст будет доступен после покупки

1. GE Sensing MV80 от компании ПЕРГАМ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.pergam.ru/catalog/pci/vortex-meter/MV80.htm.
2. Modicon M340 | Schneider Electric [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.se.com/ru/ru/product-range-presentation/1468-modicon-m340/.
3. Аверченков В. И. Автоматизация проектирования технологических процессов [Электронный ресурс] : учебное пособие для вузов / В. И. Аверченков, Ю. М. Казаков. - 2-е изд., стереотип. - Москва : Флинта, 2011. - 229 с.
4. Акулович Л. М. Основы автоматизированного проектирования технологических процессов в машиностроении [Электронный ресурс]: учебное пособие / Л. М. Акулович, В. К. Шелег.– Москва : ИНФРА-М; Минск : Нов. знание, 2016. – 488 с.
5. Варфоломеева А. О. Информационные системы предприятия [Электронный ресурс] : учебное пособие / А. О. Варфоломеева, А. В. Коряковский, В. П. Романов. - Москва : ИНФРА-М, 2013. - 283 с.
6. Вдовенко Л. А. Информационная система предприятия [Электронный ресурс] : учебное пособие / Л. А. Вдовенко. – Москва : Вузовский учебник: ИНФРА-М, 2015. – 304 с.
7. Гагарина Л. Г. Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем [Электронный ресурс]: учебное пособие / Л. Г. Гагарина. – Москва : ФОРУМ : Инфра-М, 2013. – 384 с.
8. Гагарина Л. Г. Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем [Электронный ресурс]: учебное пособие / Л. Г. Гагарина. – Москва : ФОРУМ : Инфра-М, 2013. – 384 с.
9. Гайдук, А.Р. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB. [Электронный ресурс] / А.Р. Гайдук, В.Е. Беляев, Т.А. Пьявченко. - Электрон. дан. - СПб. : Лань, 2016. - 464 с.
10. Гвоздева В. А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы [Электронный ресурс]: учебник / В. А. Гвоздева. - Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2015. - 544 с.
11. Гвоздева В. А. Основы построения автоматизированных информационных систем [Электронный ресурс] : учебник / В. А. Гвоздева, И. Ю. Лаврентьева. – Москва : ФОРУМ : Инфра-М, 2013. – 320 с.
12. Голубева Н. В. Математическое моделирование систем и процессов [Электронный ресурс] : учебное пособие / Н. В. Голубева. – Санкт-Петербург : Лань, 2016. – 192 с.

Весь текст будет доступен после покупки