- корпус, 2 - фланец станины, 3 -защитная втулка, 4 - масляная ванна, 5 - рабочее колесо, 6 - сальник, 7 - вал, 8 - станина, 9 - шарикоподшипники, 10 - крышка станины, 11 - заглушка, 12 - эластичная соединительная муфта
Рисунок 1.5 - Центробежный насос для перекачивания кислоты
В зависимости от назначения перекачиваемой жидкости кислотные центробежные насосы изготовляют из различных материалов: для кислоты низкой и средней концентрации - из ферросилида, для концентрированной - из высококачественного чугуна, для олеума - из стали.
Помимо центробежных насосов для перекачивания кислоты применяют вертикальные погружные насосы центробежного типа.
Принцип работы вертикального погружного насоса такой же, как у
центробежного. Отличие его в том, что он расположен вертикально и погружен в
сборник с перекачиваемой жидкостью. Поэтому здесь отсутствует необходимость в
сифонах, подводящих кислотопроводах, сальниках. Кроме того, погружной насос
занимает мало места и может быть очень быстро включен, что значительно упрощает
его обслуживание.
- всасывающий патрубок, 2 - нагнетательный патрубок, 3 - патрубок для подвода смазывающей жидкости, 4 - опорная плита, 5 - вал, 6 - стойка
Рисунок 1.6 - Погружной центробежный насос
Для ремонта или смены деталей насос вынимают из сборника при помощи лебедки или специального приспособления и вновь устанавливают на место по окончании ремонта.
Погружной вертикальный насос изображен на рисунке 1.6
.3.2 Емкости для хранения кислоты
На складе серная кислота хранится в баках, размещенных в здании или под навесом, предохраняющим от воздействия атмосферных осадков верхнюю часть баков, где находятся люки, распределительные вентили, сифоны и т. д.
Баки для хранения готовой кислоты это горизонтальные или вертикальные цилиндрические резервуары из листовой стали Обычно устанавливают несколько баков, чтобы при их чистке и ремонте можно было не останавливать завод. Вдоль резервуаров прокладывают железнодорожный путь..
Концентрированную серную кислоту (башенную, контактную) и олеум хранят в стальных нефутерованных баках. Стальные баки для хранения особенно чистой, а также низкоконцентрированной серной кислоты футеруют кислотоупорной керамикой.
Баки-хранилища монтируют выше уровня земли на ленточных фундаментах,
чтобы обеспечить возможность осмотра и ремонта днища. Для удобства обслуживания
баков-хранилищ над ними устанавливают площадки с лестницами. Для опорожнения
самотеком их устанавливают на определенной высоте.
.3.3 Сифоны
В сернокислотном производстве сифоны используются для опорожнения циркуляционных сборников, резервуаров и железнодорожных цистерн с кислотой, а также для присоединения к этим емкостям работающих под наливом центробежных насосов. При этом отпадает необходимость в спускных устройствах и штуцерах, расположенных ниже уровня кислоты, которые часто являются источником течи.
На рисунке 1.7 показана схема подключения центробежного насоса / к циркуляционному сборнику 11 посредством сифона 7 и всасывающего трубопровода 4.
Для зарядки сифона открывают кран 10 на вакуум-линии 6. При
появлении кислоты в смотровом стекле 8 кран 10 закрывают; затем
открывают кран 12, соединяющий сборник 11 с работающим насосом 1,
который опорожняет сборник и подает кислоту в систему сернокислотного
производства.
- центробежный насос; 2 - шланг; 3, 10, 12 - краны; 4 - всасывающий трубопровод: 5 - нагнетательный трубопровод; 6 - вакуум линия; 7 - сифон; 8 - смотровое стекло; 9 - воздушник; 11 - циркуляционный сборник; 13 - лоток для сбора пролива кислоты
Рисунок 1.7 - Схема подключения центробежного насоса к циркуляционному сборнику посредством сифона
Для отключения сифона от вакуум-линии 6 открывают воздушник 9. Чтобы предотвратить выброс кислоты через воздушник, надо предварительно опустить уровень кислоты ниже смотрового стекла 8. Для опорожнения насоса 1 его останавливают и при открытом кране 12 перепускают кислоту из нагнетательной линии 5 в сборник 11 до минимального уровня.
Оставшуюся в насосе кислоту спускают в лоток 13 через ослабленный
сальник насоса при закрытом кране 12. Из лотка кислота шлангом 2 при
открытом кране 3 отсасывается в вакуум-сборник по вакуум-линии 6.
.3.4 Монжусы
Монжусы (монтежю) - герметичные резервуары для перемещения кислоты под
давлением сжатого воздуха. Их выполняют из углеродистой стали (при
необходимости футеруют) или из кислотостойкой стали; рассчитывают на давление
до 4 кгс/см2.
Рисунок 1.8 - Монжусы:
а - горизонтальный; б - вертикальный; 1 - штуцера для указания уровня; 2
- штуцер подачи сжатого воздуха; 3 - подача кислоты; 4 - штуцер для установки
предохренитльного клапана; 5 - перелив; 6 - спуск остатков кислоты.
.3.5 Цистерны для перевозки кислоты
В соответствии с нуждами и запросами потребителей серную кислоту разливают в тару различной вместимости. На дальние расстояния ее большей частью перевозят в железнодорожных цистернах грузоподъемностью до 75 т. При отправке небольших партий серной кислоты местным потребителям пользуются автоцистернами, контейнерами, стальными бочками вместимостью 100- 250 л, стеклянными бутылями вместимостью 30 л, аккумуляторную и реактивную кислоту разливают также в стеклянные бутыли вместимостью до 1 л.
Железнодорожная цистерна представляет собой сварной цилиндрический
резервуар, укрепленный на раме вагона. На случай возможного увеличения объема
кислоты (при повышении температуры) в верхней части цистерны есть купол. Там же
находится люк для осмотра, промывки и ремонта цистерны. Цистерна имеет
соответствующие устройства для подачи в нее воздуха и кислоты, а также для
слива кислоты. Цистерны разгружают при помощи сифона или сжатого воздуха. В
последнем случае верхний штуцер цистерны соединяют с источником сжатого
воздуха; кислота выливается из цистерны по трубе, доходящей до дна цистерны.
Рисунок 1.9 - Ж/д цистерна для перевозки серной кислоты.
Загрязненные цистерны перед наливом кислоты промывают водой, остатки которой должны быть удалены. Резервуары из-под нефтепродуктов перед наливом в них серной кислоты подвергают специальной очистке и продувают воздухом. При попадании в цистерну влаги серная кислота разбавляется и становится коррозионно-активной. Поэтому все люки и краны на цистернах должны быть герметично закрыты. Металл для изготовления цистерн должен быть, возможно, более однородным во избежание образования гальванических пар, действие которых вызывает коррозию.
В обычных стальных железнодорожных цистернах перевозят олеум,
концентрированную контактную кислоту, башенную кислоту и меланж. Для
аккумуляторной и улучшенных сортов серной кислоты применяют цистерны из
кислотостойкой стали; менее концентрированную серную кислоту перевозят в
стальных цистернах, освинцованных или футерованных изнутри кислотоупорными
материалами (полиизобутиленом, винипластом и др.). Цистерны для перевозки
олеума снаружи покрывают теплоизоляцией во избежание его замерзания в пути.
.4 Анализ задач управления
В качестве управляющего устройства использован контроллер CJ1M фирмы Omron. Шкаф контроллера располагается в отдельном помещении на складе серной кислоты, что позволяет оградить его от воздействия вредных испарений кислоты.
Система управления должна обеспечивать следующие функции:
открытие/закрытие клапан подачи воздуха в ж/д цистерну
контроль наличия кислоты в трубопроводах наполнения емкостей хранения
контроль верхнего (крайнего) уровня в емкостях хранения кислоты
открытие/закрытие клапана сброса давления из транспортной емкости.
контроль открытия/закрытия клапана сброса давления из транспортной емкости
открытие/закрытие клапана нагнетания давления в транспортную емкость.
контроль открытия/закрытия клапана нагнетания давления в транспортную емкость
открытие/закрытие клапана наполнения транспортной емкости.
контроль открытия/закрытия клапана наполнения транспортной емкости.
контроль уровня в транспортной емкости
контроль времени наполнения/опорожнения транспортной емкости
контроль уровня в буферной емкости
опрос кнопок пульта управления
индикация состояния системы
подача аварийного сигнала
В проектируемом варианте системы управления планируется следующие решения:
С целью повышения надёжности системы управления в качестве устройства управления планируется использовать промышленный контроллер, имеющий соответствующее исполнение и приспособленный для работы в условиях возможности распространения паров серной кислоты.
- С целью точного контроля уровня в емкостях хранения кислоты планируется установка ультразвуковых датчиков.
- С целью повышения удобства работы со складом планируется изготовления двух шкафов электроавтоматики. В одном из них будет находиться ПЛК и пульт управления складом. Второй шкаф будет расположен в здании основного производства, откуда операторы смогут следить за состоянием склад и, в случае необходимости, остановить процесс закачки или транспортирования.
- С целью повышения безопасности оба шкафа управления оснащены звуковой и световой аварийной сигнализацией.
- С целью выяснения причин возникновения аварийной ситуации планируется на программном уровне вести особый журнал ошибок, где будет хранится дата, время, а так же код аварийной ситуации.
Автоматизация склада серной кислоты представляет собой комплексное решение, принятие и реализацию которого можно разбить на следующие этапы:
1) Изучение специфики производства;
2) Выбор комплекта необходимых технических средств (приборов, датчиков, исполнительных механизмов, средств сбора и обработки информации, средств для реализации человеко-машинного интерфейса);
) Разработку проектной документации (схемы автоматизации, электрических принципиальных схем и схем соединений, схем компоновки оборудования, описания базы данных системы, алгоритмов управления);
) Разработку программ, реализующих алгоритмы управления технологическим оборудованием (нижний уровень управления) и алгоритмы сбора и обработки информации (верхний уровень управления);
) Поставку оборудования и его монтаж;
) Проведение пуско-наладочных работ.
.5 Техническое задание на проект системы управления
.5.1 Наименование и область применения
Проектируемая автоматизированная система управления технологическими
процессами предназначена для автоматизации процесса закачки и транспортирования
серной кислоты. Разработанная автоматизированная система управления
предназначена для выполнения функций управления данными процессами. Управление
включает в себя получение информации о ходе протекания операций закачки и
транспортирования при помощи датчиков, а также генерацию управляющих
воздействий на исполнительные механизмы.
1.5.2 Основания для разработки
Основанием для разработки служит задание кафедры автоматизации
производственных процессов Курганского государственного университета,
утвержденное приказом по университету, на разработку дипломного проекта на тему
"Проект АСУТП предприятия ООО «Саф-Нева»".
.5.3 Цель и назначение разработки
Проектируемая система управления предназначена для автоматизации закачки кислоты из ж/д цистерны в емкости хранения и передачи кислоты в цех ферментации.
Целью разработки является система управления процессами передачи и
закачки кислоты.
.5.4 Источники разработки
Источниками разработки являются учебная и справочная литература,
указанные в соответствующем разделе, а также материалы, затрагивающие данную
тематику, полученные из сети Internet, специализированных журналов. А также
документация, полученная на предприятии ООО «Саф-Нева»
.5.5 Режимы работы
Процесс закачки может осуществляться в двух режимах:
) Автоматический. Контроллер управляет подачей сжатого воздуха в ж/д цистерну и следит за наполнением емкостей хранения. В случае если уровень кислоты в наполняемой емкости достигает верхнего датчика, закачка прекращается.
) Ручной. Подачей сжатого воздуха в ж/д цистерну управляет оператор.
Наличие персонала требуется при обоих режимах работы.
Процесс передачи кислоты так же может осуществляться в двух режимах:
) Автоматический. Котроллер следит за уровнями в буферной и транспортной емкости, а так же управляет клапанами наполнения транспортной емкости, нагнетания и сброса давления. В случае опорожнения транспортной емкости, происходит наполнение. В случае опорожнения буферной емкости до среднего уровня происходит процесс передачи. Процессы наполнения/опорожнения емкостей, а так же время переключения клапанов контролируются контрольными таймерами.
) Ручной. Клапанами наполнения транспортной емкости, нагнетания и сброса давления управляет оператор.
Наличие персонала требуется при ручном режиме работы
При всех режимах работы информация о состоянии объекта выводится на пульт
оператора.
.5.6 Условия эксплуатации
Система управления должна нормально функционировать в условиях производственного цеха умеренного климата. Все оборудование, установленное на линии, должно иметь соответствующее исполнение, и соответствующую маркировку.
Также оборудование, устанавливаемое на гальваническую линию, должно сохранять работоспособность при работе в агрессивной среде.
Условия эксплуатации:
температура окружающего воздуха:от 0 0С до 45 0С;
относительная влажность воздуха:от 10 до 80 %;
атмосферное давление:от 84 до 107 кПа;
напряжение питания:220В±10%;
частота питающей сети:50±2 Гц.
1.5.7 Технические требования
Система должна удовлетворять требованиям надежности компонентов,
обеспечивать надежность связи между элементами системы. Система должна
удовлетворять требованиям СНиП 1.02.01-85, иметь инструкцию по типовому
проектированию СН 227-82. Устройство и эксплуатация системы должны
соответствовать ГОСТ 12.2.003 -74 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие
требования безопасности». Требования по обеспечению пожарной безопасности
должны соответствовать ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие
требования».
.5.8 Стадии и этапы разработки
Разработка дипломного проекта должна осуществляться в сроки, предусмотренные заданием на дипломное проектирование.
Разработку дипломного проекта можно разбить на следующие этапы:
- выбор темы дипломного проекта;
- изучение исходной документации на склад серной кислоты
- изучение технологического процесса закачки и транспортирования серной кислоты.
- разработка структурной схемы склада;
- выбор устройства управления;
- выбор технических решений и оборудования проектируемой линии