Анализ объекта автоматизации и опасных факторов. Выбор и обоснование методов измерения технологических параметров. Установка датчиков расхода и уровня. Расчет максимальной длины линии связи между измерительным прибором и барьером искробезопасности.
Без грамотного построения измерительного канала невозможно построить систему автоматического регулирования и управления технологическим процессом (АСУТП). Данный курсовой проект дает возможность не только в теории, но на практике познать сущность проблемы проектирования измерительных каналов. В данном курсовом проекте необходимо: 1) разработать каналы для измерения уровня и расхода в резервуаре сырой нефти, поскольку резервуары применяются в различных отраслях нефтепромышленности;Диаметр трубопровода d = 200 мм, давление в трубопроводе P = 0,4 МПА, расход нефти в трубопроводе G = 100 м3/ч. В данном курсовом проекте разрабатываются измерительные каналы АСУТП для резервуара сырой нефти. Нефть - природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом , состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Нефть - легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от-35[3] до 121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворенных газов).Для измерения уровня выбран метод непрерывной частотно-модулируемой волны (FMCW).Принцип действия такого уровнемера заключается в следующем. Микроволновый генератор датчика уровня формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону - линейный частотно-модулированный сигнал. Излученный и отраженный сигналы смешиваются в датчике уровня, и в результате образуется сигнал, частота которого равна разности частот принятого и излученного сигналов F и, соответственно, расстоянию от антенны до измеряемого продукта (рис.1). Дальнейшая обработка сигнала осуществляется микропроцессорной системой датчика уровня и заключается в точном определении частоты результирующего сигнала и пересчете ее значения в значение уровня наполнения резервуара. Для повышения точности измерений нужно защитить трубки и места их креплений от механических и химических воздействий контролируемой среды.
План
Содержание работы: 1. Анализ объекта автоматизации и опасных факторов;
2. Выбор и обоснование методов измерения технологических параметров;
Введение
Без грамотного построения измерительного канала невозможно построить систему автоматического регулирования и управления технологическим процессом (АСУТП). Данный курсовой проект дает возможность не только в теории, но на практике познать сущность проблемы проектирования измерительных каналов. А точнее разобраться во всем многообразии измерительных и регистрирующих устройств и подобрать наиболее выгодную их комплектацию, обеспечивающую необходимую точность, быстродействие, эргономичность при минимальных денежных затратах.
Основной задачей курсового проекта является разработка измерительных каналов АСУТП.
В данном курсовом проекте необходимо: 1) разработать каналы для измерения уровня и расхода в резервуаре сырой нефти, поскольку резервуары применяются в различных отраслях нефтепромышленности;
2) проанализировать объект автоматизации и изучить все особенности процесса происходящего в резервуаре, а также выявить опасные факторы, связанные с ним.
3) необходимо выбрать метод, учитывающий особенности процесса, измерения технологических параметров: уровень и расход;
4) необходимо разработать блок-схемы измерительных каналов;
5) описать способ и место установки измерительных каналов, и особенность монтажа;
6) рассчитать максимальную длину линии связи между прибором и барьером искробезопасности.
7) провести метрологический расчет измерительных каналов.
Список литературы
При использовании активного барьера и указанных выше условий максимальная длина линии связи составляет примерно 2250м. Основным ограничением для линии стала ее емкость. При этом внутреннее сопротивление вторичного прибора не влияет на длину линии связи, максимальное сопротивление которой для БИС-А-201-Ех составляет 25 Ом.
2. Датчик уровня SMARTLINE RM70
Исходные электрические характеристики датчика представлены в приложении 6.
Безопасные параметры внешней цепи: Смах= 90 НФ, Lmax= 3.5 МКГН.
Полное сопротивление линии связи: Rv = N*Rk*2
Так как ток короткого замыкания (максимальный ток) для барьера БИС-А-201 составляет 120МА, тогда Rv = (V0-Vmin )/0.02= N*Rk*2
N= (21.6-10.5)/(0.04*0.11)= 2523 м.
Проверим условия безопасности для емкости и индуктивности по условиям EXIBLLC: Cmax>Ck*N C1 , откуда N< 2250 м - условие не выполняется.
Lmax>Lk*N L1 , откуда N< 3485 м - условие выполняется.
Вывод: При использовании активного барьера и указанных выше условий максимальная длина линии связи составляет примерно 2250м. Основным ограничением для линии стала ее емкость. При этом внутреннее сопротивление вторичного прибора не влияет на длину линии связи, максимальное сопротивление которой для БИС-А-201-Ех составляет 25 Ом.
6. Метрологический расчет измерительных каналов
Для канала измерения расхода.
Погрешность данной измерительной системы складывается из погрешностей, вносимых датчиком для измерения температуры и барьером искрозащиты. На данный момент производители кабелей и интерфейсов передачи данных практически свели к нулю погрешность, вносимую линией связи, следовательно, ее при расчетах не учитывают, тогда предел допускаемой погрешности измерительного канала определится как:
Для канала измерения уровня.
Погрешность данной измерительной системы складывается из погрешностей, вносимых радарной антенной, нормирующим преобразователем, барьером искрозащиты, линией связи. Погрешности нормирующего преобразователя и чувствительного элемента также определены фирмой производителем прибора. Предел допускаемой погрешности измерительного канала определится как:
Точность процесса измерения технологических параметров может быть понижена за счет влияния систематической погрешности (неточно установлен ноль, неправильно установлен/смонтирован прибор, засор в импульсной линии и др.). При монтаже и эксплуатации измерительных каналов следует учесть все возможные варианты внесения погрешностей или попытаться исключить их.
Заключение
В данной курсовой работе разработано два измерительных канала АСУТП для измерения уровня и расхода в резервуаре сырой нефти.
В рамках данного проекта проведены следующие работы: 1) проанализирован объект автоматизации и выявлены основные опасные факторы;
2) выбраны и обоснованы оптимальные методы измерения технологических параметров;
3) разработаны блок-схемы измерительных каналов;
4) проанализирована продукция фирм Honeywell International Inc. и Yokogawa Electric CIS, выбраны необходимые технические средства;.
5) рассмотрены и описаны способы, места установки и особенности монтажа элементов измерительных каналов;
6) рассчитана максимальная длина линии связи между измерительным прибором и барьером искробезопасности;
