Курсовая работа - Техническое обеспечение системы автоматического регулирования состава отходящих газов в дымовой трубе

Подождите немного. Документ загружается.

Содержание:

1. Введение……………………………………………………..2

2. Описание технологического процесса………………….....3

3. Разработка контура регулирования………………………..7

4. Выбор технических средств автоматизации……………....8

5. Расчет надежности контура регулирования……………...22

6. Расчет надежности контура с резервированием………...24

7. Вывод……..………………………………………………....25

8. Список литературы…………………………………………26

1. Введение.

Автоматизация технологических процессов - это комплекс средств,

позволяющих осуществлять технологические производственные процессы без

непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация

производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению

себестоимости и улучшению качества продукции, повышает надежность и

долговечность машин, уменьшает численность обслуживающего персонала, дает

экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Предприятия нефтяной и газовой промышленности относятся к классу

объектов с повышенной техногенной опасностью, поэтому важнейшим

требованием к системам автоматизации является повышенная надежность (здесь

недопустимы даже мелкие аварии из-за возможного значительного экологического

и материального ущерба). На выполнение этого требования ориентируются при

выборе программно-аппаратных средств, используемых на всех уровнях

автоматизации.

Автоматизированные системы управления отдельными технологическими

процессами предназначены для: повышения эффективности управления и учета

нефтепродуктов; сокращения количества аварийных ситуаций и времени простоя

оборудования для достижения его оптимальной загрузки; снижения затрат на

ремонт оборудования за счет оперативного выявления его неисправностей и

уменьшения трудоемкости эксплуатации оборудования; повышения

производительности и улучшения условий труда персонала, занятого

управлением, сбором и анализом информации; оперативной передачи данных

технологического процесса в экономические процессы организации производства.

Анализ состава веществ, образующихся в ходе технологического процесса,

необходим практически на всех производственных предприятиях. Особо это

важно на предприятиях нефтяного и газового профиля, например, таких как АГПЗ.

В процессе производства на нем образуется большое количество твердых, жидких

и газообразных веществ, которые либо являются желаемыми продуктами (газ,

сера), либо побочными продуктами, которые подлежат выбросу (дымовые газы,

сероводород, диоксид серы и пр.). Химический состав этих веществ будет

показывать качество получаемых продуктов и всего процесса в целом.

В данном проекте описывается система контроля и регулирования

химического состава отходящих газов в дымовой трубе.

2. Описание технологического процесса

Установка предназначена для получения элементарной серы из кислого

газа, выделенного в процессе сероочистки природного газа на установках У172,

У141, установках переработки конденсата, а также газа выветривания с установок

У-122, У-165.

Установка состоит из:

Отделения Клаус, где путем прямого окисления в реакционных печах

сероводорода до элементарной серы и SО

(термическая часть) и дальнейших

реакций Н

S и SO

на слое катализатора (каталитическая часть) получается

основной объем серы. В термической части выход достигает 55%, а в

каталитической части - 40% от общего количества серы.

Отделения Сульфрин, где путем доочистки хвостовых газов на

катализаторе (активированный глинозем высокого качества) достигается в целом

по установке 99,6% извлечения серы из газа.

Печи дожига остаточных газов, где

преобразуются в SO

перед сбросом в атмосферу

все сернистые соединения, имеющиеся на выходе

отделения Сульфрин.

Узла дегазации жидкой серы,

предназначенного для извлечения сероводорода,

абсорбированного в сере, полученной в

отделениях Клаус и Сульфрин.

Производительность установки 2У151

составляет: 79,35 т/ч серы, по кислому газу 95000

/ч - номинальная, 96900м

/час - максимальная.

Продукцией является сера техническая

газовая, соответствующая ГОСТ 127-76.

Дымовая труба D01 предназначена для выброса дымовых газов в

атмосферу, которые образуются в процессе сжигания остаточных газов отделения

Сульфрин в печи F03.

В случае возгорания серы в линии отходящих газов предусмотрена подача

пара VB в двух точках: у PV025 и перед F03. В эту же линию перед F03 вводится

газ дегазации серной ямы Т02.

Температура отходящих газов перед F03 контролируется на щите

операторной поз. TI135. Тепло дымовых газов используется для подогрева газа

регенерации реакторов Сульфрин и Клаус в теплообменнике Е05, перегрева пара

VM в теплообменнике Е07. Теплообменники установлены на потоке дымовых

газов от F03.

Дымовые газы, пройдя теплообменники Е05, Е07, охлаждаются до 350

(поз.TI142) и направляются в дымовую трубу Д01. Температура дымовых газов

(TI142) поддерживается регулятором ТRС077, клапан которого TV077 установлен

на байпасе Е07/1(1-ступень пароперегревателя).

Проходя по трубе Д01, дымовые газы охлаждаются, отдавая тепло стенкам

трубы и выбрасываются в атмосферу. Температура дымовых газов по высоте

трубы контролируется в операторной поз. TI076 и TI143. Температура на выходе

из трубы регистрируется в операторной поз.ТR075.

В потоке дымовых газов перед входом их в боров трубы Д01 установлен

поточный газоанализатор, который измеряет содержание кислорода и содержание

в дымовых газах.

Полученные данные регистрируются в операторной.

4.3.2.2. Топливный газ поступает к F03 по 6" трубопроводу от границы

установки. Расход топливного газа измеряется датчиком расхода FТ029 с

регистрацией в операторной FR029 и индикацией по месту FI029. Давление

топливного газа контролируется по месту техническим манометром РI028,

сигнализация по низкому давлению (3,5 кг/см

) выведена на щит операторной поз.

51PAL076 и блокировка PALL077 (3,0кг/см

) останавливает печь F03 и,

соответственно, всю установку.

Топливный газ сжигается в топке F03 в потоке воздуха, подаваемого

воздуходувками К02А/В, К12, на трех горелках, расположенных на фасаде печи.

Каждая горелка снабжена основной горелкой, пилотной горелкой, датчиком

наличия пламени, электрозапальником. На пилотные горелки газ подается через

клапан - отсекатель UV043 и редуцирующий клапан РСV088. На основные горелки

газ поступает через отсекатель UV034 и регулирующий клапан ТV081. Каждая

горелка снабжена сигнализацией наличия пламени ВАL004, ВАL005, ВАL006. На

каждую горелку для охлаждения датчика наличия пламени через расходную

шайбу FО073Х/075Х/077Х постоянно подается воздух КИП.

В случае погасания какой-либо горелки соответствующий датчик наличия

пламени выдает сигнал на остановку печи. При этом закрываются отсекатели на

линии пилотных и основных горелок UV043 и UV034 и открывается UV057, на

щите операторной и на местном щите включается сигнализация BAL004/005/006 и

BAL004/005/006.

Розжиг пилотных горелок осуществляется нажатием на кнопку HS148а на

пульте у горелок. При этом через систему автоматически открывается UV043 и в

районе подачи газа на запальник зажигается электрическая дуга. Каждая горелка

снабжена ключом "байпас детектора наличия пламени" HS280, HS281, HS282,

который позволяет работать печи F03 при малых нагрузках на установку с одной

или двумя отключенными горелками.

Каждая горелка снабжена ручным шаровым краном, причем краны

основных горелок имеют 1/2" байпас с расходной шайбой FО091Х, FО092Х,

FО093Х для аккуратного розжига. Для обдува запальников через расходные

шайбы FО074Х/076Х/078Х подается технологический воздух.

Давление в топке F03 контролируется по месту манометрами РI032, РI086.

Температура в топке печи 520-600

С (ТI083) поддерживается регулятором

ТRС081, сигнал от которого воздействует на клапан TV081 на линии топливного

газа к основным горелкам.

В случае понижения температуры в топке ниже 520

C в операторной

включается предупредительный сигнал ТAL081, в случае повышения

температуры выше 600

C включается сигнализация ТАН081 и TАН084.

При дальнейшем повышении температуры выше 650

C автоматически

останавливается печь F03 по блокировке TSH082, при этом в операторной

включается сигнал ТАН082.

Температура дымовых газов после Е05 контролируется датчиком TI080.

4.3.2.3. Воздух для питания F03 подается тремя воздуходувками К02А,

К02В, К12, две из которых в работе, одна в резерве. Воздух поступает по 36"

трубопроводу, на котором установлен регулирующий клапан FV019.

Расход воздуха измеряется "анюбаром" FТ019 и поддерживается

регулятором FRС019 через блок соотношения FF029 в зависимости от расхода

топливного газа FТ029. Соотношение воздух/топливный газ поддерживается в

пределах 10-15 (18,2-27,25кг/кг). При уменьшении соотношения до 13,2 кг/кг реле

FF029 через систему автоматически останавливает печь F03. При этом в

операторной включается сигнализация FFAL029 и закрываются UV034, UV043,

ТV081, открывается UV057.

При снижении расхода воздуха в печь до 50% в операторной срабатывает

сигнализация 59FAL019. При дальнейшем снижении расхода ниже 40% контактор

59FSLL017 останавливает печь F03, при этом в операторной включается

сигнализация FАLL017.

Температура воздуха контролируется по прибору 59TI024 в операторной,

давление по манометру РI063 по месту.

При режимах работы установки с малой производительностью, расход

воздуха в печь дожига может оказаться ниже расхода помпажа воздуходувок. Для

этого случая предусмотрена антипомпажная линия с клапаном FV008Х, который

управляется автоматически регулятором FRС008 или вручную из операторной

ручным регулятором ограничения антипомпажа НIС183. Антипомпажная линия

сбрасывает избыток воздуха непосредственно в зону горения топки F03.

Расход воздуха измеряется расходомером FЕ008, установленным на

общем коллекторе воздуходувок К02А/В, К12. На величину расхода воздуха,

определяемого регулятором FRС007, вводится коррекция по температуре ТЕ020 и

давлению РТ052. Изменение одного из этих параметров изменяет величину

сигнала на регулятор FRС008. В результате регулятор изменяет величину

открытия клапана FV008Х, поддерживая требуемый расход воздуха. При

понижении давления воздуха в коллекторе до 0,05кгс/см

сигнал от датчика

давления РТ052 через пороговое реле РU052 воздействует непосредственно на

регулятор FRС008, который прикрывает антипомпажный клапан FV008 и

повышает давление в системе. Низкое давление в системе сигнализируется в

операторной поз. РАL052.

Значение измеряемых параметров

до 1% об. SО

0,07 - 0,1% об.

Характеристика дымовых газов приведена в таблице:

Наименование параметров

1. Номинальный расход дымовых газов 312456,4 кг/ч

2. Температура дымовых газов 350

3. Молекулярный вес 27,03

4. Максимальный расход

выброса через дымовую трубу

У151

SО

203,2 г/сек 5852,2 т/год

СО

374,87 г/сек 10796,3 т/год

NО

3,66 г/сек 105,2 т/год

у/в 1,773 г/сек 51,0 т/год

бензопирен 0,00000206 г/сек 0,00006 т/год

3. Разработка контура регулирования

Необходимость измерения содержания SO

(сернистый ангидрид) и O

дымовой трубе обуславливается тем, что сернистый ангидрид является вредным

веществом, и его чрезмерный выброс может привести к тяжелым экологическим

последствиям. Его воздействие заключается в сильном раздражающем действии

на органы дыхания. При острых отравлениях раздражение слизистых, верхних

дыхательных путей, бронхов. Смерть может наступить от удушья до развития

симптомов отравления. Поэтому необходимо вести тщательный контроль за

содержанием этого компонента в выбрасываемых газах.

Для обеспечения системы регулирования содержания сернистого

ангидрида и кислорода в дымовой трубе выберем оборудование:

1. Газоанализатор, измеряющий содержание SO

и O

в линии подачи

дымовых газов от печи F03 и экономайзера E07 к дымовой трубе D01.

2. Регулятор, который сопоставляет измеренное значение с задающим, и

формирующий управляющий сигнал.

3. Электропневматический преобразователь – преобразует электрический

сигнал в пневматический для исполнительного устройства

4. Исполнительное устройство – регулирующий клапан на линии подачи

воздуха в печь F03. Увеличение подачи кислорода в камеру сгорания

будет способствовать более полному сгоранию и, следовательно,

уменьшению содержания SO

в отходящих дымовых газах.

5. Линии связи.

4. Выбор технических средств автоматизации

Газоанализатор

Многофункциональный газоанализатор многокомпонентных смесей

Гамма-100

Назначение и область применения.

Многокомпонентный стационарный газоанализатор ГАММА-100 предназначен

для непрерывного автоматического измерения от 1-го до 3-х компонентов из

следующего набора газов СО, СО

, SО

, H

, N

, CН

, NO, О

при контроле различных

технологических процессов.

Газоанализатор ГАММА-100 изготавливается, как в трех-, двухкомпонентном,

так и в однокомпонентном варианте и используется в составе

автоматизированных систем управления технологическими процессами в черной ,

цветной металлургии,нефтяной и газовой промышленности, цементной и

стекольной промышленности, предприятиях производства кирпича и керамики, в

химической и нефтехимической промышленности, ТЭЦ, ГРЭС, котельных и т.д.

Методы измерения

В отличие от большинства существующих приборов в данном газоанализаторе

используются несколько высокоточных и высоконадежных методов измерения.

В основе работы инфракрасного канала использован оптико-акустический метод

анализа газа, основанный на измерении поглощения энергии в инфракрасной

области оптического спектра. Каждый газ, молекулы которого состоят как

минимум из двух разноэлементных атомов, поглощает инфракрасные излучения в

определенной, свойственной ему области спектра, что позволяет проводить

измерения концентрации газов (СО, СО

, SО

, CН

, NO) оптико-акустическим

методом.

Для измерения концентрации О

используется термомагнитный метод

измерения, который основан на использовании парамагнитных свойств кислорода

и зависимости их от температуры. При наличии в среде кислорода, градиента

температуры и градиента магнитного поля возникает термомагнитная конвекция.

Соприкасаясь с нагретым термосопротивлением (чувствительным элементом),

парамагнитный газ нагревается, теряя при этом частично свои магнитные

свойства и выталкивается из магнитного поля более холодным. Конвективные

потоки, возникшие вокруг чувствительного элемента, приводят к его охлаждению,

что в свою очередь изменяет его сопротивление. Это и служит мерой содержания

кислорода в газовой смеси.

Прекрасно зарекомендовал себя для измерения концентрации газов Н

, СО

, N

в различных средах термокондуктометрический датчик. В основу

измерения положена зависимость теплопроводности анализируемой газовой

смеси от содержания в ней измеряемого компонента, так как теплопроводность

выше приведенных газов значительно отличается от теплопроводности

остальных компонентов анализируемой газовой пробы.

Достоинства газоанализатора ГАММА-100:

 возможность одновременного измерения до 3-х компонентов;

 единое максимально допустимое влагосодержание и расход пробы для

всех типов датчиков, что позволяет упростить систему пробоподготовки;

 введение термо- и влагокомпенсации, что значительно повышает

стабильность показаний;

 увеличение межкалибровочного интервала для термокондуктометрического

и инфракрасного датчика до 30 суток; для термомагнитного до 6 месяцев

(для ряда шкал);

 учет взаимных влияний измеряемых компонентов (для многоканальных

приборов);

 возможность использования дополнительной оболочки со степенью защиты

IР54 и подогревом;

 цифровая обработка сигнала;

 удобное меню пользователя;

 самодиагностика с выдачей результатов на дисплей;

 два программируемых порога (на превышение или понижение);

 мощные пороговые реле 250 В, 2,5 А;

 наличие звуковой сигнализации;

 цифровые выходы RS 232 и RS 485;

Условия эксплуатации газоанализатора:

Параметры Значение

Диапазон температуры окружающей

среды и анализируемой среды

от 5 до 45 °С

Диапазон температуры окружающей

среды при работе в дополнительной

оболочке

от -40 до 45 °С

Относительная влажность окружающей

среды при температуре 25 °С

до 80 %

Влажность анализируемой газовой среды

не более 5 г/м

Массовая концентрация пыли в

анализируемой среде

не более 1 г/м

Производственная вибрация: частота

амплитуда

не более 25 Гц не более

0,1 мм

Функциональные возможности:

Газоанализатор выполняет следующие функции:

1. Цифровая индикация концентрации измеряемого компонента по каждому

измерительному каналу;

2. Выдача унифицированного выходного токового сигнала, пропорционального

концентрации определяемого компонента;

3. Выдача световой индикации зеленого цвета при включении

газоанализатора;

4. Выдача непрерывной световой, красного цвета и звуковой сигнализации,

свидетельствующей о превышении или принижении концентрации определяемого

компонента порогового значения;

5. Коммутация внешних цепей двумя группами переключающихся контактов

реле («сухой контакт») для автоматического включения (отключения)

исполнительных устройств при срабатывании сигнализации, свидетельствующей

о достижении измеряемым компонентом установленных пороговых

значений (превышения или принижения);

6. Выдачу информации о концентрации измеряемых компонентах в цифровом

виде по RS 232 или RS 485.

Кроме возможности считывания концентраций по основным каналам в

газоанализаторе реализована возможность управления по каналу связи RS 232

(RS 485), а именно:

 корректировка начала шкалы;

 корректировка конца шкалы;

 задание порогов.