В данной статье рассмотрен технологический процесс подготовки воды для охлаждения генератора питания ТПЧ, который, является химическим процессом. Каждый химический агрегат современного химического завода, не в состоянии работать без необходимых технических приборов контроля и регулирующей аппаратуры. Внедрение автоматизации приводит к сокращению участия рабочей силы в их управлении. Благодаря автоматизации появляется возможность увеличить производительность агрегата и снизить себестоимость продукции, за счет своевременного регулирования и управления технологическими процессами.
Процесс предназначен для охлаждения генератора, используемого для питания устройств индукционного нагрева типа ТПЧ деионизованной водой с высоким электрическим сопротивлением, циркулирующей в замкнутой системе и передающей отводимое ею тепло технической воде.
Объектом автоматического регулирования выбирается теплообменник (поз. 2), при помощи которого происходит охлаждение деионизованной воды (-1.7-). Теплообменник (поз. 2) выбран в качестве основного объекта управления, так как от температуры деионизованной воды (-1.7-), зависит качество технического процесса. Температура деионизованной воды (-1.7-) зависит от количества подаваемой охлаждающей воды (-1.21-).
Рисунок 2.1 – Схема управления температуры деионизованной воды
При увеличении расхода охлаждающей воды (-1.21-), уменьшается температура деионизованной воды (-1.7-). Если охлаждение деионизованной воды (-1.7-) не произойдет, то охлаждение генераторов ТПЧ не произойдет или будет недостаточным, и генераторы могут выйти из строя.
За последние десять лет в уровне и масштабах автоматизации технологические производств и процессов наблюдаются существенные изменения. Отмечается применение и распространение новейших технических, а также измерительных систем и средств управления, использующих электронную основу [2, с. 8].
Тем не менее, необходимо оценивать и понимать, что производственная автоматизация не всегда выступает в роли простого насыщения автоматическими устройствами и контрольно-измерительными приборами проектируемых или уже действующих процессов производства. Стремительное развитие индустрии, создание и проектирование новых аппаратов большой единичной мощности и непрерывных процессов является одной из главных причин решения проблем автоматизации и технологии, решение которых полностью взаимосвязано [5].
Анализируемые и рассматриваемый процесс необходим для охлаждения генератора, который используется для питания устройств индукционного нагрева типа ТПЧ деионизированной водой с высоким электрическим сопротивлением, передающей отводимое ею тепло – технической воде и циркулирующей в замкнутой системе [1, с. 17].
Изучаемая схема имеет два контура циркуляции деионизированной воды: через фильтр ионообменного типа и через тиристорные преобразователи генератора для поддержания на необходимо уровне электрического сопротивления с общим теплообменником и насосом циркуляционного вида (рисунок 1) [4].
Рисунок 1 – Характеристика технологической схемы процесса подготовки воды
(1 – баллон содержащий азот; 2 – теплообменник; 3 – дистиллятор электронный; 4 – циркуляционный насос; 5 – ТЭН; 6,9 –фильтры ионообменного типа; 7 — накопительный бак; 8 – расширительный бак; 10 – генератор)
На рисунке – схеме мы наглядно отобразили основные элементы, которые задействованы в технологическом процессе подготовки водной массы для охлаждения генератора питания серии ТПЧ. Хотелось бы обратить внимание на то, что при разработке аппаратурно-технологической схемы процесса была тщательно изучена возможность выбора средств автоматизации, указанных в таблице 1 [3, с. 6].
Таблица 1
Основные элементы средств автоматизации
|
Порядковый № |
Наименование |
Технические характеристики |
|
1 |
ПЛК REGUL 400 |
Разрешение экрана 800 х 480 px Поддержка до 255 крейтов расширения Объем ОЗУ 2 Гб; объем ПЗУ 4 Гб; Диапазон напряжения питания 18…36 vdc Диапазон рабочих температур -20…+60 °С |
|
2 |
Датчики давления Метран-150 |
Диапазон измерения – 32кПа…1600кПа; Погрешность – от ±0,075% до 0,2%; Напряжение питания – 18…36 В. Выходной сигнал – 4…20 мА Наличие моделей с поддержкой HART-протокола; |
|
3 |
Датчик расхода серии Метран — 350 |
Измеряемые среды: жидкость, газ, пар Температура измеряемой среды: -40…400°С Избыточное давление до 25 МПа Динамический диапазон 8:1, 14:1 Выходной сигнал 4-20 мА/HART Напряжение питания: 12-36В |
|
4 |
Преобразователь уровня NivoCap |
Исполнение зонда: штырьевое; Диапазон измерения: 0,2…20м; Температура продукта: -30…+130С; Температура окружающей среды: -25…+70С; Выходной сигнал: 4…20мА; Питание прибора: 12…36В |
|
5 |
Датчик электропроводимости AnaCONT LCK |
Диапазон 1 мкСм/см — 2000 мкСм/см Выходной сигнал: 4…20мА; Питание прибора: 12…36В Температура окружающей среды: 0…+70С |
|
6 |
Преобразователь температуры серии Метран – 280 |
Диапазон измерения: -50…+500С; НСХ: Pt100; Выходной сигнал: 4-20мА; Напряжение питания: 18-36В; Погрешность: 0,15% |
|
7 |
Устройство плавного пуска ОВЕН УПП1- 7К5-В |
Пусковой крутящий момент 0…85 % Мном Время разгона 0,4…10 сек Время торможения 0,4…10 сек Управляющее напряжение 24…480В Сетевое напряжение 480 В Мощность 7,5 кВт Максимальный ток двигателя 15А |
Описанные в таблице 1 элементы позволяют нам прийти к следующему выводу о том, что процесс разработки системы был оснащен использованием современных и эффективных датчиков, а также микропроцессорных средств автоматизации. Нами было выбрано устройство плавного пуска насоса, которое позволяет достигнуть наибольшего экономического эффекта, а также уменьшить износ двигателя.
Из водопровода происходит подача воды в накопительный бак ,расход воды контролируется датчиком расхода ,ЭМИС-ВИХРЬ 200. Уровень в накопительном баке контролируется датчиком уровня ,ОВЕН ПДУ-И.
В накопительном баке водопроводная вода поступает в испаритель и нагревается до кипения. Нагревательный элемент включается командой с контроллера СПК-110.
Образующийся пар попадает на стенки конденсатора охлаждаемого снаружи водопроводной водой и, конденсируясь, вытекает в виде дистиллированной воды в водосборник (накопительный бак) .Температура после конденсатора контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС-015М, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, находится на линии подачи охлаждающей воды в конденсатор .
Уровень в накопительном баке контролируется датчиком уровня , ОВЕН ПДУ-И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в накопительным бак. Давление в накопительном баке контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И.
Далее за счёт перепада уровня жидкости в баках (накопительный бак расположен над расширительным происходит перетекание воды через ионообменный фильтр, в котором происходит понижение удельной электрической проводимости воды. По окончании слива клапан закрывается, производится заполнение накопительного бака заново.
Температура в расширительном баке контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС015М. Уровень в расширительном баке контролируется датчиком уровня , ОВЕН ПДУ-И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в расширительный бак . Давление в расширительном баке контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи азота в расширительный бак .
С целью защиты деионизованной воды от контакта с кислородом воздуха и поднятия уровня деионизованной воды на высоту тиристорных преобразователей (1-3м) используется газообразный азот. С этой целью азот из баллона подаётся в расширительный бак , где поддерживается избыточное давления 0,7 кг/см2. Давление в баллоне контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И.
Вода из расширительного бака засасывается циркуляционным насосом , направляется в теплообменник , где охлаждается технической водой, которая поступает из градирен с температурой не выше 33 ºС. Давление в трубопроводе после расширительного бака контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И, регулируется с помощью мощности циркуляционного . Температура воды после теплообменника контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС015М, регулирующий клапан ,ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в теплообменник .
Основной поток затем направляется в охлаждаемые генераторы ), проходит через тиристорные преобразователи и их каналы охлаждения и возвращается через ионообменный фильтр в расширительный бак . Расход воды в охлаждаемые генераторы контролируется датчиком расхода , ЭМИС-ВИХРЬ 200. Контроль электропроводимости воды до и после охлаждаемых генераторов (поз. 10) контролируется датчиками электропроводимости .
Список использованных источников
- Алексеев Л.С. Контроль качества воды, учебник, 3-е изд. перераб. и доп. / Л.С. Алексеев. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 154 с.
- Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание 2-е, перераб. и доп. Учебное пособие / М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова. – М.: Издательство АСВ, 2003. – 288 с.
- Очков В.Ф., Чудова Ю.В. Новые информационные технологии для водоподготовки. С.О.К. / В.Ф. Очков, Ю.В. Чудова // Сантехника и водоснабжение. — 2008. — № 8. – С. 5 – 7
- Технологический регламент [Электронный ресурс]. –URL: https://infogost.com/slovar-terminov/tehnologicheskiy-reglament.html (Дата обращения 11.01.2020)
- Энциклопедия АСУ ТП [Электронный ресурс]. –URL: http://www.bookasutp.ru/ (Дата обращения 11.01.2020)
- Alekseev L. S. aquam quale Imperium artem, 3rd ed. Rev. / L. S. Alekseev. – M.: INFRA-M, 2004. 154 p
- Zhurba M. G., Sokolov L. I., Govorova Zh. M. Aqua. Cogitans ratio structurae: 2nd edition, recognitum. et add. artem / M. G. Zhurba, L. I. Sokolov, Zh. M. Govorova. – Moscow: ASV Publishing casam, 2003. – 288 p.
- Ochkov V. F., Chudova Yu. V. Novum notitia vitae enim aqua curatio. S. O. C. / V. F. Ochkov, V. Chudova // Plumbing et aquae copia. — 2008. — No. 8. – S. 5 – 7
- Technicae ordinationes, [Electronic resource]. –URL: https://infogost.com/slovar-terminov/tehnologicheskiy-reglament.html (accessed 11.01.2020)
- Encyclopedia of APCS [Electronic resource]. –URL: http://www.bookasutp.ru/ (accessed 11.01.2020)
