ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 32
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Школа – Инженерная школа информационных технологий и робототехники
Направление – Автоматизация технологических процессов и производств
Отделение – Автоматизации и робототехники
Исследовательский проект. Часть 7
Индивидуальное домашнее задание 2
Вариант 10
| Исполнитель: | | ||||
| студент группы | З-8Т91 | | Жавин Андрей Александрович | | |
| | | | | | |
| Руководитель: | | ||||
| преподаватель | | | Воскобойникова Ольга Борисовна | | |
| | | | | | |
Томск - 2023
Часть 2. Комплекс технических средств нижнего уровня
На данном технологическом объекте будут производится измерения перепада давления, температуры, уровня, расхода жидких сред.
-
Для измерения температуры будем использовать преобразователи температуры; -
Для измерения перепада давления будем использовать преобразователи давления; -
Для измерения уровня будем использовать преобразователи уровня; -
Для измерения расхода на технологическом участке будем применять преобразователи расхода.
Преобразователи полевого уровня непосредственно предназначены для преобразования физической величины в унифицированный токовый сигнал в формате ток, напряжение, сопротивление или частота и т.д.
Далее произведем непосредственно подбор преобразователей необходимых для выполнения учета всех технологических величин, согласно тех. карте.
Выбор расходомеров:
При измерении расхода жидкостей будет применяться датчик основанный на методе измерения индукции. Индукционный расходомер подходит для измерения расхода воды, теплоносителей и является дешевым способом измерения. Главное условие при выборе датчика расхода, точность и отказоустойчивость к внешним и внутренним факторам при измерении расхода жидкостей.
На сегодняшний день многие компании могут предложить свои услуги в области АСУТП, рассмотрим основные приведенные в таблице 1.
Для измерения основных потоков и расхода оборотного раствора возможно применить следующие датчики расхода фирм Метран, Rosemount, FLUXUS, E+H. В таблице 1 приведены сравнение расходомеров.
Таблица 1 – Сравнение расходомеров
| Расходомеры | Метран-300 | Е+Н ProlinePromag P 500 | Rosemount 8700 | FLUXUS F808 |
| Давление Измеряемой среды | до 25 МПа | до 40 МПа | до 40 МПа | до 40 МПа |
| Условный проход | 50…2400 | 15…1200 | 4…900 | 10…6500 |
| Температура измеряемой среды | -40…+400 °C | -29…+180 °C | -29…+177 С | -30…+60 °C |
| Температура окружающей среды | -40…+85 °C | -40…+65 °C | -50…+74 °C | -40…+130 °C |
| Выходной сигнал постоянного тока | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Wireless HART | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Profibus PA | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Profibus PA | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Modbus |
| Погрешность измерений | ±0,8 % | ±0,25 % | ±0,25 % | ±1 % |
| Степень защиты | IP68 | IP68 | IP67 | IP68 |
| Цена | от 400 000р | от 800 000р | от 46 820р | от 500 000р |
На основании данных приведенных в таблице 1, выбор был сделан в пользу расходомера Proline Promag P 500.
Расходомер серии Proline Promag P 500– электромагнитный, предназначен для измерения объемного расхода.
Преимущества:
- Точность измерения
- Измерение расхода агрессивных сред
- Низкие потери давления
- Отсутствие движущихся частей
Принцип работы:
Сенсор расхода, представляющий собой трубу из нержавеющей стали с приваренными к ней фланцами, ставится в трубопровод. На трубе, в свою очередь, установлены две катушки возбуждения и два изолированных от трубы электрода.
Рисунок 2.1 – Расходомер Proline Promag P 500
В проводнике, движущимся перпендикулярно направлению магнитного поля, возникает ЭДС, пропорциональная скорости движения проводника (ЭДС перпендикулярно, как к направлению движения проводника, так и к направлению магнитного поля).
Магнитное поле формируется катушками возбуждения. Преобразователем при помощи электродов расходомера измеряется разность потенциалов ЭДС.
Измеренная разность потенциалов преобразователем усиливается и обрабатывается, а далее формируется выходной сигнал расходомера.
Данный тип расходомера соответствует заявленным требованиям к данному датчику.
Выбор датчика температуры:
При измерении температуры в трубопроводах и технологических аппаратах сталкиваемся с выбором контактного метода измерения. Среди выбора между платиновым и медным термометром сопротивления выбор будет сделан в пользу датчика температуры платиновым, так как он обладает высокой линейной зависимостью и классом точности. Для этой цели сравним характеристики датчиков температуры в таблице 2.
Таблица 2 – Сравнение датчиков температур
| Датчики температур | Rosemount 0065 | ТХАУ Метран-271 | WIKA R10-F | KOBOLD TTL |
| Диапазон измерений | -50…+450 °C | -40…+600 °C | -200…+600 °C | -200...+1600 °C |
| Тип сенсора | Pt100 | Pt100 | Pt100 | Pt100 |
| Температура окружающей среды | -40…+85 °C | -40…+65 °C | -60…+80 °C | -40…+80 °C |
| Выходной сигнал постоянного тока | 4-20 мА /HART, Foundation Fieldbus, WirelessHART | 4-20 мА | 4-20 мА /HART, | 4-20 мА /HART, Foundation Fieldbus, Profibus |
| Погрешность измерений | ±0,5 % | ±0,5 % | ±0,25 % | ±1 % |
| Степень защиты | IP68 | IP66 | IP68 | IP66 |
| Цена | от 21 000р | от 4000р | от 5000р | от 50000р |
Исходя из основных характеристик представленных в таблице 2 выбор был сделан в пользу датчика WIKA R10-F.
Данный тип термометра соответствует заявленным требованиям к данному датчику. Обладая высокой линейностью термопреобразователь более чувствителен к изменению температуры.
Принцип измерения основан на зависимости сопротивления металлической проволоки, либо пленки на диэлектрической подложке от температуры.
Датчик может быть изготовлен в различных исполнениях:
- Измерительный элемент – Pt100, Pt1000
- 2-проводный, 3-проводный, 4проводный
Pt100 – обозначение термометра сопротивления, где 100 – это 100 Ом при температуре 0°C, а Pt – изготовлен из платины.
В нашем случае Pt100 по четырехпроводной схеме подключения обеспечит бесперебойное измерение температуры. На рисунке 2.2 представлен данный преобразователь температуры.
.Рисунок 2.2 – Термопреобразователь WIKA TR10-F
Выбор датчика перепада давления:
В таблице 3 произведем сравнение основных характеристик датчиков веса известных фирм производителей.
Таблица 3 – Сравнение датчиков давления
| Датчики давления | Метран-150 | Rosemount 2090F | Элемер-100 |
| Диапазон измерений | От -1 до 160 бар | От -1 до 160 бар | От -1 до 160 бар |
| Температура окружающей среды | -50…+85 °C | -40…+90 °C | -40…+85 °C |
| Выходной сигнал постоянного тока | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Wireless HART | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Wirеless HART | 4-20мА /HART, Foundation Fieldbus, Wireless HART |
| Погрешность измерений | ±0,25 % | ±0,25 % | ±0,5 % |
| Степень защиты | IP68 | IP68 | IP68 |
| Цена | от 80 000р | от 70 000р | от 50 000р |
В качестве датчика давления будет применяться преобразователь давления, основанный на тензодатчике. Данный тип прибора показывает очень высокие показатели надежности и точности работы. В процессе измерения давления в технологических аппаратах, трубопроводах может возникнуть засорение отбора и выхода из строя датчика давления. Для этой цели преобразователь давления будет применяться в комплекте с разделительной мембраной для отделения технологического раствора от датчика. Мембрана воспринимая давление передает его на чувствительный элемент.
В качестве датчика давления преобразователь давления Метран-150 на рисунке 2.3 представлен данный преобразователь давления.
Преобразователь давления Метран-150 разработан специально для нефтегазовой промышленности. Технологические соединения преобразователя соответствуют всем промышленным стандартам и не требуют специального крепежа для подключения к фитингам. Кроме того, этот преобразователь соответствует требованиям санитарных норм 3-A, что позволяет ему отвечать самым жестким технологическим требованиям.
Рисунок 2.3 - Преобразователь давления Метран-150
В качестве мембраны для защиты прибора применяется система выносных разделительных мембран РМ5320 фирмы Теплоприбор. Система выносных разделительных мембран РМ защищает преобразователь от холодной или горячей, коррозионно-активной или абразивной рабочей среды. В систему входят различные решения, в том числе специальные разделительные мембраны для сложных процессов. Система имеет сертификат функциональной безопасности, не требует специального оборудования для монтажа и может использоваться для удаленного и надежного измерения давления в широком диапазоне применений. На рисунке 2.4 изображена система выносных разделительных мембран РМ5320.
Рисунок 2.4 - Система выносных разделительных мембран РМ5320
Выбор уровнемера:
Среди контактного и бесконтактного метода измерения уровня, выбор будет сделан в пользу бесконтактного метода измерения уровня. В данных условиях, а именно из-за агрессивных сред применения контактного метода измерения уровня не возможен. В таблице 4 приведено сравнение уровнемеров. Выбор сделан в пользу Micropilot FMR60, так как является микроволновым уровнемером, измеряет уровень бесконтактным методом измерения. На рисунке 2.5 предоставлен данный уровнемер.