75th供热锅炉自控设计.doc

75th供热锅炉自控设计 毕业设计(论文)任务书自动化 系 生产过程自动化技术 专业 班级 1011 班 学号姓名 课题名称75t/h供热锅炉自控设计 目的 为了培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,分析和解决工程实际问题的能力,强化工程计算、工程制图和编制设计文件等能力的训练,使学生对化工自动化工程设计的基本程序有一个较全面、系统的了解,培养和训练学生的工程基本能力、科学研究方法,通过毕业设计,基本上达到生产过程自动化专业技术人员应具备的能力。 工作任务 毕业设计应完成下列文件、图纸和表格: 1、设计文件目录 2、设计说明书 3、自控设备表 4、DCS技术规格书 5、DCS-I/O表 6、仪表回路图 7、控制室平面布置图 8、端子配线图 9、DCS监控数据表 10、带控制点工艺流程图设计要求 要求每个学生独立地完成毕业设计实习、毕业设计(论文)。具体要求参考毕业设计指导书。 主要参考文献 化工装置自控工程设计(HG/T2063620639) 自控专业工程用图形符号和文字代号(HG/T20637.2-98) 自控专业工程设计文件深度的规定(HG/T20638-1998) 自控专业工程设计用典型图表及标准目录(HG/T20639-1998) 化工过程检测、控制系统设计统一规定(HGJ7-87) 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号(HG20505-92) 石油化工自动控制设计手册(第二版) 化工自控设计技术规定(CD50A1A22-84) 自控常用材料器件手册(炼油化工自动化1992增刊)上、下两册 自控安装图册(HG/T 21581) 仪表回路接线图册(TC 50B2)注 意 事 项: 1. 本任务书一式三份。 各项一般应在毕业作业开始前六周由指导教师认真填写,经专业负责人审查报系主任批准后,一份留系备查,一份由指导教师保存,一份下达给学生。 2. 学生应在导师指导下,根据本任务书的要求具体制定实施计划,并积极完成任务。3. 课题内容如有变动,需经指导教师填写毕业设计(论文)课题调整报告报批。指导教师 专业负责人系主任开始日期 完成日期供热锅炉自控设计 【摘要】 随着经济建设的快速发展,城市集中供热的需求也迅速增加,同时也带动了国内集中供热事业的发展。锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务,在于安全可靠,经济有效地把燃料的化学能转化为热能,进而将热能传递给水;以生产热水或蒸汽。主要包括DCS系统的选择、工艺流程图的说明、控制方案的确定、仪表选型、调节阀Cv值计算、仪表供电原理及DCS控制室的设计。本设计主要对锅炉炉膛负压、液包液位、供热蒸汽的控制,采用简单、串级、三冲量等控制系统。主要运用到我们所学课程中的自动检测技术与控制装置、控制系统应用技术过程自动化工程设计等相关内容方面的书籍以及从毕业实习当中获得的重要资料。在设计过程中,本着运行安全性,提高效率,降低污染的目的。 【关键词】锅炉 燃料 仪表选型 控制系统 串级 三冲量 蒸汽 Heating boiler control design 【 abstract 】 along with the rapid development of economic construction, urban centralized heating demand also increases rapidly, and at the same time, also contributed to the domestic development of the cause of the central heating. Boiler is the source of heat. Boiler and boiler room equipment task, is safe and reliable, economic effectively put the energy contained in the fuel into heat energy, and the heat transfer feed; In order to produce hot water or steam. Mainly includes the DCS system selection, process flow diagram of the description, control scheme determination, instrument selection, control valve Cv value calculation, instrument power supply principle and DCS control room design. This design mainly to the boiler furnace negative pressure, liquid package level, heating steam control, using simple, cascade, three impulse control system. Mainly applied to what we have learned in the course of the automatic detection technology and the control device , control system application technology, process automation engineering design and so on the related contents of books and from graduation practice of the important material gain. In the design process, in the operation safety, improve efficiency, reduce pollution purpose.【 key words 】 boilerfuel instrument selection control system cascade three impulse steam目录摘要 3Abstract 4目录 5第一章引言 7第二章 控制系统设计概述 82.1设计目的 82.2设计内容 82.3设计依据及指导思想 82.4设计要求 9第三章 工艺流程简介 103.1.锅炉的产生原理 103.2.循环流化床锅炉燃烧及传热特性 103. 3.主要设备的介绍 113.4.工艺指标一览表 123.5. 循环流化床锅炉技术特点 12第四章 控制系统设 144.1. 控制的目的 144.2控制系统设计144. 2.1 锅炉汽包液位控制系统 144.2.2.饱和蒸汽温度的控制 154.2.3 锅炉炉膛负压控制与相关安全保护系统 16第五章 仪 表 选 型185.1仪表电动、气动型式的选择185.1.1单元组合仪表的选择185.1.2气动单位组合仪表的选用原则 185.1.3电动单元组合仪表选用原则 185.2测量仪表选型 185.2.1.工艺过程的条件 185.2.2操作上的重要性 185.2.3经济性和统一性 195.2.4.仪表的使用和供应情况 195.3.温度测量仪表的选择 195.3.1常用工业温度计的分类如下 195.3.2压力测量仪表的选型 205.3.3流量仪表的选型 215.4.显示仪表的选型 215.4.1.输入 215.4.2测量精度 215.4.3.功能 215.4.4.通讯 215.5电动控制阀的选型 225.5.1调节阀的结构型式 225.5.2调节阀的流量特性 225.5.3调节阀的口径 23第六章仪表供电系统的设计 246.1供电系统设计 246.2供气系统设计 24第七章 DCS系统控制设计 257.1.位置选择 257. 2.环境要求 26第八章 调节阀的计算 278.1 流量系统的定义 278.2 计算步骤 28结 论 30致谢语 31主要参考文献 32附录 1 引言 自动化工程设计毕业时以化工厂中某一典型生产装置或生产工序为对象,以这种行为对象的生产工艺,流程特点,操作条件、设备及管道布置状况等为基础进行的化工自动化工程的模拟设计。这样毕业设计是在课程教学内容基本结束后,对学生所学知识的综合练习与检测,也将学生所学知识转化为能力程度的考察。因此,毕业设计是非常重要的综合实践环节。 实施毕业设计教学的目的是为了培养学生综合运用所学的基本理论和基本技能来分析和解决工程实际问题。强化工程计算、工程制图和编制设计文件等能力的训练,使学生对化工自动化工程设计的基础程序有一个较全面的了解和认识,通过亲自动手做毕业设计后,基本上达到自动化仪表专业技术人员应有的能力。 一般地,一个工程项目的设计应有上级下达的设计任务书,可行性研究报告的指示,上一阶段工作的有关审批文件,要与建设单位,生产单位签订设计合同书,要有初步设计的基本资料和主要的工艺过程原理介绍,工业管理及设备安装布置图、工艺操作指标、对控制的要求等。毕业设计的出发点是从稳定的生产操作、降低生产成本,提高产品质量和效益、改善劳动条件、保证生产安全、保护生态环境、等方面内容。结合设计项目的实际情况加以说明,采用可靠的新技术,减少进口设备的材料,综合利用资源等。 在做毕业设计时,要树立实事求是理论联系实际,一切从实际出发的工作作风,严肃认真,一丝不苟,独立思考,谦虚谨慎的工作态度,要独立完成毕业设计的各项工作,学习编写,设计文件,绘制图纸的方法。要了解党和国家在经济建设方面的基本方针、政策、自觉贯彻执行工程设计标准和技术规范,树立正确的设计思想,为毕业后适应工作的需要打下基础。 2 控制系统设计概述 锅炉是化工、发电、炼油、造纸和制糖等工业部门不可或缺的重要设备,广泛用于工业生产的各个领域。当今,作为重要的动力和热源的锅炉,朝着大容量,高效率发展。但目前在许多的化工企业中所采用自动化水平和管理水平比较低,普遍实行的热效率都难以达到原计划的指标,为确保安全稳定生产,提高锅炉热效率节约能源,所以要进行自动化优化控制设计。2.1设计目的 毕业设计是在课程教学内容基本结束后,对学生所学知识的综合考察。因此,毕业设计是非常重要的综合实践性的教学环节。 实施毕业设计教学的目的是为了培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能、分析和解决工程设计文件等能力的训练, 使学生对化工自动化工程设计的基础程序有更加全面系统的了解和认识,通过亲自动手做毕业设计后,基本上达到自动化仪表专业技术人员应有的能力。2.2设计内容 毕业设计应完成下列文件、图纸和表格: 1、设计文件目录 2、设计说明书 3、自控设备表 4、DCS-I/O表 5、仪表回路图 6、控制室平面布置图 7、端子配线图 8、带控制点工艺流程图2.3设计依据及指导思想 循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起,已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。2.4设计要求 (1)、掌握所分析课题生产装置工艺流程、内部机理、主物料变化和化学变化。 (2)、了解生成原料、能源、成品或半成品的物料的性质及数据。(3)、掌握各种被测量及控制指标,了解各种被测变量的正常值及变化范围、变化情况。 (4)、掌握生成装置现有的自动化水平自动化控制方案,主要采用仪表类型和特点。 (5)、了解现有控制室的设置和仪表安装布置情况。 (6)、了解现场仪表安装装置、管线敷设。 (7)、调查了解仪表安装运行情况。 (8)、拟定初步扩大设计方案,画出带控制点的工艺流程图。 3 工艺流程简介3.1.锅炉的产生原理 锅炉是一种产生蒸汽的换热设备,它通过煤、油、天然气等燃料时放出化学能,通过传热过程将能量传递给水,使水转变成蒸汽,蒸汽直接供给工业生产中所需要的各种形式的能源。例如:75t/h循环流化床锅炉,主要是利用其生产的蒸汽推动汽轮机的转子旋转,将热能转变为机械能。余气在送往公司烧碱等单位供工业产生需要的热能。其他工业如炼煤、纺织、医药、酿造、机械等行业都要用蒸汽来获取热能或动力,由此可见锅炉设备在国民经济中的重要位置。3.2.循环流化床锅炉燃烧及传热特性 循环流化床锅炉属于低温燃烧。燃烧由炉前的给煤系统送入炉膛,送风一般设有一次风和二次风,有的生产厂加设三次风,一次风经过一级风气预热器加热由布风板下部送入燃烧室,主要保证料层流化;二次风经过二级风气预热器加热沿燃烧室高度分级多点送入炉膛内参与燃烧,主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃尽,燃烧室内的物料在一定得流化风速作用下产生剧烈的扰动,部分固体颗粒在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛,其中较大颗粒因为重力作用下沿炉膛内壁向下流动,一些较小的颗粒随烟气飞出炉膛进入旋转分离室,炉膛内形成气固两流向,进入旋转分离室的烟气经过固气分离,被分离下来的颗粒沿分离装置下部的返料装置送回燃烧室,经过分离的烟气通过过热器内的受热面吸热,离开锅炉。同时减温水通过给水泵进入给水调节阀,通过给水调节阀进入省煤器,冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排除的烟气预热,变成温水再进入汽包,在汽包内加热至沸腾产生蒸汽,为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置,蒸汽通过主蒸汽阀输出。当蒸汽温度达到450摄氏度、3.8Mpa。一部分蒸汽送至汽轮机,一部分蒸汽经过减温器降至压力为1.8Mpa,温度380摄氏度送至生产工厂。炉膛内完全燃烧后的煤渣,进过渣管进入冷渣气冷却,然后由皮带输送至贮罐,再用汽车送至用户。电除尘器内的细灰经加水润湿后,皮带输送至细灰坪,再用汽车送至用户。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置,被分离下来的颗粒经过返料器又被送回炉膛,使炉膛炉膛内足够搞的灰浓度,因此循环流化床锅炉不痛于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式,而且还有对流及热传等传热方式,大大提高了炉膛的传导系数,确保锅炉达到额定出力。 3. 3.主要设备的介绍 汽包:汽包是加热、蒸发、过热三个过程的链接枢纽,同时作为一个平衡器,保证水冷壁循环所需要的压头;它存在一定容量的水和汽,具有相当的蓄热量,当锅炉工况变化时,能起到缓冲稳的作用;装有汽水分离装置,保证饱和蒸汽的品质。 炉膛:炉膛又称燃烧室。是燃烧与烟气燃烧的空间。主要由炉墙、炉拱、二次风等组成。炉膛的作用是燃烧在炉中燃烧时保证燃料产生的烟气与空气能得到良好混合,达到室内全燃烧,充分放出热量。病使燃料及烟气放出的热量,能被不知在炉膛四周的辐射受热面(不冷壁管),得以充分的吸收。使高温烟气顺利引致出口,送至对流受热面区域。 旋风分离:旋风分离器设备的主要功能是尽可能出去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴,达到气固液分离,以保证管道以及设备的正常运行。 省煤器:省煤器的主要作用是吸收烟气余热加热锅炉给水,降低排烟温度,提高锅炉热效率。同时提高给水温度,缩小给水与锅炉锅水的温差,可以减小锅炉热应力,利用锅筒等承压部件稳定运行;还能提高给水水温,有利于改善水质,减轻有害气体对锅炉本体的腐蚀,也有利于抑制水垢的生成。 空气预热器:就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片讲进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。它是利用锅炉尾部烟气的余热来加热空气的一种换热装置。把燃料所需要的空气预热成一定温度的热空气,从而提高炉膛温度改善燃料的着火条件和燃烧过程。有利于燃烧挥发分较低或灰分较多的燃料,提高锅炉燃烧效率和传热效率。 过热器:过热器是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸汽的受热面。 除尘器:把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器的阻力损失和除尘效率来表达。 3.4.工艺指标一览表 蒸汽压力 3.43.8MPa 蒸汽流量 4850t/h 蒸汽温度 430450 锅筒液位 50mm 炉膛负压 -3050Pa 沸下温度 850920 分离器回灰温度 90050 旋风筒进口负压 20Pa 点水室温度 900 给水温度 105 一次风机温度120 二次风机温度150 风室风压 900011000Pa3.5. 循环流化床锅炉技术特点 (1)燃料适应性广 在循环流化床锅炉中,燃烧公占床料的3%左右,其余是不可燃的固体颗粒。循环化床锅炉特殊的流体动力特性使得气固和固固混合非常好,因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合,被迅速加热至着火温度,而同时床层温度没有明显降低。因此所有煤种均可在其中稳定高效燃烧。运行中变换煤种时,燃烧设备和锅炉本体不作任何修改也可取的较高的燃烧效率。 (2)燃烧效率高 循环流化床锅炉与其他种类锅炉的根本区别在于燃烧系统。循环流化床锅炉的燃烧系统是由燃烧室、物料收集器和返料器组成。高温物料在气流的家带下进入物料收集器,被收集下来的物料进入返料器,再经返料器送回燃烧室,进行多次循环燃烧,因此燃烧效率很高。 (3)负荷调节范围大、负荷调节快 锅炉运行中会出现负荷的变化,当负荷降到70%以下时,其他类型锅炉燃烧效率及热效率会明显降低且燃烧很不稳定,又是甚至不能维持正常的燃烧。而循环流化床锅炉只需调节给煤量,空气量和返料循环量,故而其负荷可在30?110%之间调节。此外由于截面风速和吸热控制容易,循环流化床锅炉负荷调节速率也很快,一般可达每分钟4%。 (4)洁净的燃烧技术 循环流化床锅炉在炉内加入石灰,可在炉内进行简单脱硫,当钙硫摩尔比为2时,脱硫效率可达到80%以上。由于运行中采用分级送风和低温燃烧,故NOx生成量极低。因此大大减轻SO2与NO2排放量,有益于大气与环境质量。 (5)易于实现灰渣的综合利用 循环流化床锅炉属于低温燃烧,同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含碳量低,属于低温烧透,易于实现综合利用。4 控制系统设计4.1. 控制的目的 锅炉控制的目标主要是为了保证蒸汽的品质,维持系统的安全生产运行。对锅炉的控制大体上可以分为汽包控制和釜内温度的控制。汽包控制的主要任务是控制汽包的水位在正常范围内,蒸汽温度稳定在设定值上,由汽包水位控制系统和蒸汽温度控制系统等来完成。燃烧控制系统的主要任务就是在保证安全燃烧的基础上控制蒸汽压力稳定在设定值上并获得最佳燃烧效率、最低排污量、减少污染,节约能源,该系统有蒸汽压力控制、炉膛负压控制、料层差压控制、燃烧控制等构成。4.2控制系统设计4. 2.1 锅炉汽包液位控制系统 汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数,水位过高,会破坏汽水分离装置的正常,严重时会导致蒸汽带水增多,增加在管壁上的结垢,同时会影响蒸汽的质量。水位过低,则会破坏数循环,引起水冷管壁的破裂,严重时会造成干锅,烧坏汽包。所以其水位过高过低都可能会造成重大的生产和安全事故。 锅炉汽包水位的主动调节,是根据汽包水位的动态特征来设计的。引起水位变更的因素很多,单重要是给水量和蒸发量的阶跃变更,调节器就是根据水位信号、蒸汽流量和给水流量的偏差信号进行调节的。为保证锅炉运行平安,给水主动调节系统应选可靠性较高的仪表和主动调节系统。20t/h以上的蒸汽锅炉,一般采用三冲量锅炉汽包给水主动调节系统。三冲量锅炉汽包给水主动调节系统是以汽包水位为主调节信号,蒸汽流量为调节器的前馈信号,给水流量为调节器的反馈信号组成的调节系统。由于采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈调节,克服外扰影响,用给水流量信号作为反馈信号,克服内扰影响,使给水调节质量波动幅度得到大大进步。装有三冲量给水主动调节装置的锅炉在运行时,由于引进了蒸汽流量和给水流量的调节信号,调节信号动作及时,抗干扰能力强,当蒸汽负荷忽然产生变更,蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确的方向运作,即如蒸汽流量增加,给水调节阀开大。抵消了由于虚假水位引起的反向运作,减少了给水流量的波动幅度,假如给谁流量减少,则调节器立即根据给水流量减少的信号开大给水阀门,使给水流量保持不变。图4-1锅炉汽包液位控制系统4.2.2.饱和蒸汽温度的控制 饱和蒸汽从汽包出来后,经过低过器,再经面式减温器,再进入高温过热器,出来后则直接送给汽轮机发电厂和钛白厂。在这一工艺过程中,蒸汽的出口温度是需要控制好的,当蒸汽从高过热器出口时,其工艺要求温度为450,过高或过低都会造成不良后果,温度太高则会对汽轮机造成损坏,温度太低则其热利用率降低浪费能源。因此必须蒸汽温度控制在450左右为最佳状态。对此我们的控制方案是将高热器进口温度作为副被控变量,而减量温器出口温度作为主被控变量,设计成温串级控制系统,从而使出口蒸汽温度很好的控制在工艺要求范围内。图4-2饱和蒸汽温度的控制4.2.3 锅炉炉膛负压控制与相关安全保护系统 在锅炉燃烧系统中炉膛负压的控制是至关重要的。若炉膛负压太小、甚至为正,则炉膛内热烟气冒出,影响设备和工作人员,反之,炉膛负压过大,会使大量的冷空气漏入炉内,从而会使热量损失增加,降低燃烧率。一般炉膛负压应维持在-20-80Pa.还应注意“烧嘴背压太高时,可能使燃料流速过高而脱火,烧嘴背压太低时又可能回火”。因此,为满足燃料燃烧时所产生的热量,适应蒸汽负荷的需要,保证燃烧的经济性和锅炉的安全性。使炉膛负压保持在一定的范围内,本次毕业设计中我们采用以下选择控制系统进行控制。 下图是锅炉燃烧过程控制系统,用该方案来说明炉膛负压控制与相关安全保护性控制系统。 图4-3锅炉炉膛内压力系统的控制 (1)控制炉膛负压在一定得范围,保证生产安全:它主要是通过调节引风机的引风量来实现。当燃料和送风量增加时,炉膛的负压势必会向负压的方向增大,这是就应该先减少引风量。 (2)控制炉膛内氧的含量:主要是通过调节送风量和燃料是输入一定比例来实现。一般情况下,燃料增加时,燃料的耗氧量要增加,为了保证含氧量不至于过低,就必须相应的增加一定比例的送风量;燃料减少时,燃料的耗氧量要减少,为了保证含氧量不至于过高,就必须相应的减少一定比例的送风量。 (3)控制住蒸汽的压力恒定,以满足“负荷流量”所需的压力:主要通过调节输入的燃料量和送风量的多少来实现。当“负荷流量”增加时,压力会下降,为了保证流量的供应,必须提高压力,使其返回到额定值,因此调节手段主要是增加燃料输入量和送风量;当“负荷流量”下降时,压力会上升,为了保证流量的供应,必须降低压力,使其返回到额定值,因此调节手段主要是减少燃料的输入量和送风量;当“负荷流量”不变时,保持额定值不变。 5 仪 表 选 型5.1仪表电动、气动型式的选择5.1.1单元组合仪表的选择 从工厂的实际情况出发,或具体到设计课题中的某个调节系统,究竟选用何种仪表,应从以下几个方面进行分析比较。 安全方面,防爆性能和等级,停电时间,气源故障灯因素,几种操作的程度。 是否与计算机连接。 响应速度的要求。 经济性,包括设备费、安装费。 可靠性和使用。维修难易程度。 技术力量方面 互换性5.1.2气动单位组合仪表的选用原则 传送距离在150米以内。 要求设置在易燃易爆及较潮湿的场合。 要求仪表投以少的场合。 从安全、经济、可靠、易维修等优点出发,一般中小企业宜选用气动仪表。 大型工厂中现场就地调节回路最好选用气动仪表。5.1.3电动单元组合仪表选用原则 传送距离超过150米的控制对象。 大型企业,要求高度集中管理和控制的场合。 考虑配备数据处理,使用计算机的场合。5.2测量仪表选型5.2.1.工艺过程的条件 工艺过程的温度、压力、流量、黏度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件,它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。5.2.2操作上的重要性 各监测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控灯功能选定依据。一般来说,对工艺过程影响大,但是需要经常监视的变量,可选指示型;对需要经常了解变化趋势的重要变量,应选用记录式;而一些对工艺影响较大的,又需随时监控的变量,应设控制;对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量,宜设积算;一些可能影响生产或安全的变量,宜设报警。5.2.3经济性和统一性 仪表的选型也决定于投资的规模,应在满足工艺和自控的要求前提下,进行必要的经济核算,取得适宜的性能和价格比。为便于仪表的维修和管理,在选型时也要注意到仪表的统一性。尽量选用统一系列、同一规模。及同一生产厂家的产品。 5.2.4.仪表的使用和供应情况 选用的仪表应是较为成熟的产品,经现场使用证明性能可靠的;同时注意到选用的仪表应当是货源供应充沛,不会形象功臣的施工进度。5.3.温度测量仪表的选择5.3.1常用工业温度计的分类如下: 接触式:热膨胀、热电阻、热电偶。 非接触式:热辐射 就地温度仪表的选择 双金属温度计:在满足测量范围、工作压力和精度要求时,应优先选用。 压力式温度计:对于?80摄氏度以下低温、无法近距离观察、有振动及精确度要求不高的情况的场合。 玻璃温度计:由于泵害,一般不推荐使用。温度检测元件的选择 热电偶使用一般场合,热电阻适用于无振动场合,热敏电阻适用一要求测量反应速度快的场合。根据适用的环境条件选择温度计接线盒 普通式:条件较好的场所:防溅式、防水式:潮湿或露天的场所; 图5-1热电偶 隔爆式:易燃易爆的场所; 插座式:仅适用于特殊场合。 连接的方式不同 一般情况下可选用螺纹连接方式,下列场合应用法兰连接方式: a在设备、衬里管道和有色金属管道上安装; b结晶、结疤、堵塞和强腐蚀性介质 c易燃易爆和剧毒介质 特殊场合下温度计的选择: a温度大于870摄氏度、氢含量大于5%的还原性气体、惰性气体及真空场合,选用坞热电偶或吹气热电偶 b设备、管道外壁和转体表面温度,选用耐磨热电偶 c 在同一个检测元件保护套管中,要求多点测温时,选用多支热电偶。5.3.2压力测量仪表的选型 图5-2压力表 液柱式压力机 优点:简单可靠;精度和灵敏度均较高;可采用不同密度的工作液;使用低需适当搭配。 弹簧管压力表 优点:结垢简单,廉价;量程范围大;精度高;产品成熟。缺点:对冲击,振动敏感;正、反程有滞回现象。 膜片压力表 优点:超载性能好;线性;适用测量绝压;尺寸小,价格适中;可适用粘稠浆液的测量。 缺点:抗振、抗冲击性能不好;测量压力较低;维修困难。 波纹管压力表 优点:输出推力大;在低、中压范围内适用好;适于绝压,差压测量;价格适中;缺点:需要环境温度补偿;不能用于高压测量;需要靠弹簧来精细调整特性;对金属材料的选择有限制。5.3.3流量仪表的选型 不同类型的流量仪表性能和特点各异,选型时必须从仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素等方面进行综合考虑。仪表性能:精确度,重复性,线性度,范围度,压力损失。上、下限流量,信号输出特性,响应时间等。5.4.显示仪表的选型图5-3涡轮流量计智能数字显示仪表和模拟显示仪表相比,在技术性能上有如下区别:5.4.1.输入 模拟显示仪表和模拟仪表一台表智能用一种输入信号,测量范围不能变化。智能数字显示仪表可有多种输入信号,可同时测量直流毫伏、伏、毫安与热电偶、热电阻等多种信号,并可设定测量范围。5.4.2测量精度 数字仪表的读书方便,无视差。智能数字显示仪表的精度能够达到满量程的0.05%+2个字,记录精度为满量程的0.1%,而模拟显示仪表一般仅为满量程的.5%。5.4.3.功能 智能数字显示仪表既有模拟记录仪的趋势记录,又有表格式记录,还具有记录曲线零点迁移、分区记录、放大、缩小记录等功能,测量和记录速度很高,各通道记录取消在时间上可以一致,走纸速度而已达到1mm/s。而模拟记录仪的功能单一,智能记录趋势曲线,记录相应速度也慢。除四则运算外,还有开方、绝对值、平均值、逻辑值运算。以及异常情况自动显示记录,有的还能进行批PID运算调节。所有的这些都是模拟显示仪表无法比拟的。5.4.4.通讯 智能显示仪表可以通过接口和计算机通讯联系,从而将记录纳入计算机管理系统。而模拟显示仪智能单台使用。无纸记录仪又称电子记录仪,它是近年来快速发展起来的一种产品。这种仪表没有记录纸,也没有记录笔,二十用彩色的液晶显示器或用VGA监视器显示和记录被测参数。这种仪表的特点是无纸无墨水,无一切机械转动邮件;以微处理器为核心部件,精度高,功能强,可显示趋势曲线、暑假、报表、实时棒图等;输入信号种类多,有直流电压、不同分度号的热电阻和热电偶,测量范围可自己改变;有大容量的芯片可存放测量测量数据,并可用半导体储存器或软磁盘转存;存放的数据可以同过人机界面进行各种处理,可靠性搞,使用方便,符合现代信息化要求5.5电动控制阀的选型 5.5.1调节阀的结构型式 调节阀结构形式的选择,应根据实际生产中工艺条件(温度、压力、流量等)、工艺介质的性质(如粘度、腐蚀性、有毒有害等)以及调节系统的要求(调节范围、泄露量、噪音)等因素综合加以考虑。 5.5.2调节阀的流量特性 应能满足系统特性进行合理性补偿。调节阀的流量特性是指介质流过阀的相对流量与阀杆相对位移间的关系,数学表达式:Q/QF(1/L),式中Q/Q为相对流量,为调节阀在某一开度时流量Q与全开流量Q之比;1/L为相对位移,调节阀在某一开度时阀芯位移1与全开位移L之比。 选择总体原则是调节阀流量特性应与调节对象特性及调节器特性相反,这样可使调节系统的综合特性接近于线性。选择流量特性通常在工艺系统要求下进行,但还要考虑以下情况: 等百分比特性对数 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系,在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比,流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时,流量变化小,流量大时,则流量变化大,也就是在不同开度上,具有相同的调节精。 线性特性线性 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时,流量相对值变化小,流量小时,则流量相对值变化大。 抛物线特性 流量按行程的二方成比例变化,大体具有线性和等百分比特性的中间特性。 (4)直线流量特性流量特性范围 直线特性的阀门在小开度工作时,流量相对变化太大,调节作用太强,易产生超调,引起振荡;而在大开度工作时,流量相对变化小,调节太弱,不够及时。 (5)以上一般采用直线流量特性和等百分比多一些。 5.5.3调节阀的口径 应满足工艺上的对流量的要求。根据已知条件,计算出必要的Kv值,选择合适的调节阀的口径。 在选择调节阀时,应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素,但必须防止过多地考虑余量,使阀口径选大;否则,不仅会造成经济损失、系统能耗大,而且阀处小开度工作,使可调比减小,调节性能变坏,严重时还会引起振荡,使阀的寿命缩短,特别是高压调节阀,更要注意。还要注意主要的流体的成分、温度、密度、黏度、材料和安装方面的内容。 在本次设计中,我们选用的是电动调节阀,采用220V电源,主要考虑的是动作敏,信号传递快,传送距离远,无滞后,精度高。6 仪表供电系统的设计 自动控制系统工作中,需要能源为其提供能量,能源质量是自动控制系统正常工作的保证,能源质量的好坏趋势影响自动控制系统的控制质量,因此能源系统的设计是非常重要的。 6.1供电系统设计 自动化工程对电源的要求可以归纳为一下几点: 电源电压的允许偏差。 交流电源:22010% 直流电源:24V(?5+10%) 48V10% 对于电源电压要求较高的自控设备可以采用较稳电源供电。 电源频率:50HZ1HZ )按所有容量的总和1.21.5倍计算供电容量,采用不间隔的电源装置及配套蓄电池组的容量按负荷的100%考虑。 供电方式采用三纳式供电。 )电箱内配线,一般采用聚氯乙稀绝缘的铜芯线。其截面积为1.0平方毫米,线型宜采用铜芯线聚氯乙稀绝缘线,采用穿管敷设。 6.2供气系统设计 (1.)电源装置 为仪表供电的气源,操作压力下的露点应比供气系统工作环境最低温度10摄氏度,净化后的气体中,含尘粒不应大于31CM。 (2.)材质与规格 清净塔直通阀上游册的配管采用镀锌煤水管 (3.)口径选择 按化工自动化自控设计表4?6选择 7 DCS系统控制室设计 控制室是操作人员借助仪表、电气及计算机等自动化工具,对生产过程实行集中监视、控制的核心操作岗位,也直接反应自动化水平高低的一个缩影。同时,也是一个企业的对外形象的窗口。所以,控制室的设计具有一定艺术性的工作,需呀与土建、工艺、系统专业协调一起搞好控制室设计。7.1.位置选择 控制室位置应位于安全区域内,选择在接近现场和方便操作的地方。允许开创的中央控制室的坐向宜坐北朝南,其次是朝北或朝东,不宜朝西,如不能及时避免,应采取遮阳措施。对于高压和易燃的生产装置,宜背向装置。要避免接近振动和电磁干扰的场所。对易燃、易爆和有毒及腐蚀性介质的生产装置,控制室应在主导风向的上风向,或选在全年下风向概率最小的一侧。 中央控制室宜单独设置,当组成综合建筑物时,中央控制室宜设在一层的平面,并且应为相对独立的单元,与其他单元之间不应有直接的通道。控制室不宜与高压配置室布置,如与高压配电室相邻,应采取屏蔽措施。中央控制室不宜靠近厂区的交通主要干道,如不能避免时,控制室最外边轴线距中心主干道的距离不小于20m。 7. 2.环境要求 (1.)DCS控制室的温度、湿度及变化率要求如下 DCS温度:(203) (冬季),(