40030

Метрологічний аналіз ІВК «установки каталітичного крекінгу» (автоматизація реакторного блоку) на базі ентропійного коефійієнта

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сучасні ІВК визначаються як автоматизовані засоби вимірювань та обробки інформації, призначених для контролю складних обєктів у вигляді сукупності програмно-керованих технічних засобів (вимірювальних, обчислювальних, допоміжних), та мають блочно-модульну

Украинкский

2014-11-23

2.2 MB

249 чел.

КУРСОВА РОБОТА

Метрологічний аналіз ІВК «установки каталітичного крекінгу» (автоматизація реакторного блоку) на базі ентропійного коефійієнта


ЗМІСТ

[1] КУРСОВА РОБОТА

[2] Метрологічний аналіз ІВК «установки каталітичного крекінгу» (автоматизація реакторного блоку) на базі ентропійного коефійієнта

[3]
ЗМІСТ

[4] 1. Опис установки каталітичного крекінгу с прямоточним реактором

[4.0.1] 3.1 Розрахунок результуючої відносної похибки системи контролю за допомогою ентропійного коефіцієнта.

[4.0.2] 3.1.2 Розрахунок похибки каналу для вимірювання температури-2.

[4.0.3] 3.1.3 Розрахунок похибки каналу для вимірювання тиску-1,2,3.

[5] ВИСНОВОК

[6] СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

[7] Новицкий П. В. Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов


ВСТУП

Незважаючи на значну вартість, інформаційно-вимірювальні комплекси (ІВК) користуються стійким попитом і знаходять широке застосування в різноманітних галузях народного господарства, оскільки є потужним засобом автоматизації випробувань, наукового експерименту та промислового виробництва, у тому числі нафтогазопромислової галузі, технологічні процеси якої характеризуються великою різноманітністю та кількістю контрольованих та керованих параметрів. Дійсно, технологічно та фізико-хімічно процеси, наприклад, буріння чи ректифікації зовсім різні.

Сучасні ІВК визначаються як автоматизовані засоби вимірювань та обробки інформації, призначених для контролю складних об'єктів у вигляді сукупності програмно-керованих технічних засобів (вимірювальних, обчислювальних, допоміжних), та мають блочно-модульну (за функціями та виконанням) структуру, визначену організацію та зв'язки, які забезпечують отримання, перетворення, накопичення, обробку та видачу вимірювальної, командної та іншої інформації у відповідній формі, в тому числі для реалізації керуючої дії. На практиці застосування ІВК на складних об'єктах нафтогазопромислового комплексу розглядають і розв'язують комплексну задачу: а) - створення систем вимірювання та контролю як продукції, так і технологічного процесу випуску цієї продукції в цілому; б) - створення системи керування таким процесом з врахуванням локального та системного підходів. Локальні автоматичні системи регулювання оснащуються, крім давачів та відповідних перетворювачів, регуляторами та виконавчими механізмами, а системи автоматизованого керування також і підсистемами прийняття та реалізації рішень (керуючих дій). У разі використання ЕОМ у контурах контролю, регулювання та управління, забезпечується системний підхід для одержання продукції високої якості із заданими параметрами з мінімальними затратами на виробництво.

1. Опис установки каталітичного крекінгу с прямоточним реактором

Установка включає наступні блоки: гідроочищення сировини - вакуумного дистиляту, кталітичного крекінгу, ректифікації, газофракціонування і стабілізації бензину. Сировина -гідрогенізат, вступник з секції гідроочистки, - насосом 1 подається в змійовик печі 2 і за тим перед входом в реактор 11 змішується з рециркулятом і водяною парою, що подається на розпилення. У нижній зоні прямоточного реактора 11 сировина, контактуючи з гарячим регенерованим каталізатором, випаровується і піддається крекінгу. Основна маса каталізатора відділяється від продуктів реакції в реакторі-сепараторі 10.

Запропоновано різні способи відділення продуктів реакції від каталізатора. Так, на одній з вітчизняних установок верхня частина прямоточного реактора розширена (так званий реактор з форсованим псевдозрідженим шаром). Швидкість потоку газів і парів в ньому становить приблизно2 м / с. За рахунок меншої швидкості в порівнянні зі швидкістю в ліфт-реакторі відбувається відділення основної маси каталізатора від газів і парів, яке завершується в реакторі-сепараторі, а потім в циклонах і електрофільтрах.

Каталізатор, пройшовши зону відпарювання водяною парою, по транспортної лінії 5 надходить в регенератор 6 з псевдозрідженим шаром каталі¬затора, куди одночасним-менно повітродувкою 3 через горизонтальний розподільник подається повітря, необхідно для регенерації каталізатора. Регенероваий каталізатор по трубопроводу 7 опускається в вузол змішування з сировиною. Пари продуктів крекінгу і гази регенерації відокремлюються від каталізаторного пилу у відповідних двохступеневих циклонах і об'єднуються в збірних камерах, розташованих у верхній частині апаратів 6 і 10. Гази регенерації проходять паровий котел-утилізатор 9, де їх тепло використовується для виробітку водяної пари. Потім вони очищаються від залишків пилу в електрофільтрі 8 і виводяться в атмосферу через димову трубу.

Пароподібні продукти крекінгу направляють у нижню відмивочно-сепараційну секцію ректифікаціонної колони 13. Тут продукти крекінгу розділяются. У нижній частині колони від пари відділяється захоплений катализаторний пил, крім того, відбувається конденсація важкої частини пари (за рахунок подачі нижнього зрошення насосом 15). Легкий і важкий газойлі виводяться з відповідних точок колони 13 в отпарную колони 19 і 19 'потім насосами 18 і 22 прокачиваются через теплообмінники 12 і апарати повітряного охолодження 20 і виводяться з установки. Частина важкого газойля подається у вузол змішування з каталізатором (на рециркуляцію). З низу колони 13 насосом 17 суміш важких вуглеводнів з катализаторной пилом відкачується в шламовідділювач 14. Шлам збираєтся з низу апарату 14 насосом 16 і возвра¬щается в реактор, а з верху шламоотделітеля виводиться ароматизований важкий газойль (декантат).

З колони 13 зверху відводяться пари бензину, вуглеводневі гази і водяна пара; вони надходять в апарат повітряного охолодження 20, газовідділювач 21, де газ відокремлюється від конденсату бензину і води. Бензин насосом 23 частково повертається в колону 13 в якості гострого зрошення, а балансове його кількість направляється на стабілізацію (для відділення розчинених газів).

У період пуску установки повітря в регенератор подається через топку 4, в котрій для його нагрівання під тиском спалюється паливо. В теплообмінниках 12 тепло відхідних потоків використовується для нагріву вихідної сировини, що надходить в секцію гідроочищення.
2. РОЗРОБКА СТРУКТУРИ ІВК І ВИБІР ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ

Функціональна схема — основний технічний документ, який визначає функціонально-блочну структуру окремих вузлів автоматичного контролю за протіканням технологічного процесу, а також обладнання об'єкта приладами і засобами контролю та вимірювання. Об'єктом контролю є сукупність основного і додаткового обладнання, яке визначається особливостями технології об'єкта контролю.

При проектуванні функціональних схем технологічних процесів вирішуються наступні завдання:

- отримання первинної інформації про технологічний процес;

- безпосередня інформація про технологічний процес для контролю за його протіканням;

стабілізація технологічних параметрів процесу;

контроль і реєстрація технологічних параметрів процесів і стан технологічного обладнання;

Результатом проектування функціональної схеми є:

- вибір методів вимірювання технологічних параметрів;
-вибір   основних   технічних   засобів,   які   найбільш   повно

відповідають вимогам і умовам роботи об'єкта;

- розміщення засобів і визначення способів представлення
інформації про стан технологічного процесу і обладнання.

На рисунку (лист КР.АКТ-08.00.000.ТС) подано функціональну схему установки для стабілізації нафти.

При розробці ІВК необхідно враховувати, що вони повинні виконувати одну або декілька з наступних функцій:

  1.  прямі, непрямі, сумісні вимірювання фізичних величин;
  2.  керування    процесом    вимірювань    і    дія    на    об'єкт вимірювань;
  3.  відображення     результатів    вимірювань    оператору     в заданому виді.

Для виконання цих функцій ІВК повинні забезпечувати:

  1.  сприйняття, перетворення і обробку електричних сигнал і ввід ПВП;
  2.  керування ЗВТ і технічними компонентами, які входять у склад ІВК;
  3.  формування   нормованих   електричних   сигналів,   які   є вхідними для засобів дії на об'єкт вимірювання;
  4.  оцінку точності  вимірювань і відображення результатів вимірювань, у формах, заданих нормативними документами.

Призначення ІВК - забезпечувати одержання дистиляту із заданим вмістом (концентрацією) в ньому корисного компонента.

Для забезпечення необхідної точності ІВК значну роль відіграє підбір первинних вимірювальних перетворювачів, так як похибка інформаційно-вимірювальних каналів у загальному залежить від похибки первинного перетворювача (давача). Другим фактором, що впливає на вибір первинних перетворювачів, є доступність їх в економічному відношенні.

У розробленій функціональній схемі необхідно вимірювати такі параметри:

  1.  температуру діапазонах:  515-545°С, 490-500°С (у двох точках).;.
  2.  температуру діапазонах:  490-500°С;
  3.  тиск: 0,15-0,20МПа, 0,15-0,20 МПа, 0,20-0,30МПа (у трьох точках).

Керуючись наведеними вимогами до давачів, вибрано:

1. Для вимірювання температури-1 використаємо термометр опору IEC1604-81 (Pt100), що має клас точності 0,3% та границю вимірювання (-200-640)°C ─ у нас (515-545)°C. Вихідний сигнал 0-5 мА.

Вторинним приладом є МІК-51 з класом точності 0,3% і вхідний сигнал 0-5 мА.

2. ) Для вимірювання температури-2 використаємо термометр опору IEC60751 (Pt 100), що має клас точності 0,1% та границю вимірювання (-200-850)°C ─ у нас (490-500)°C. Вихідний сигнал 0-5 мА.

Вторинним приладом є МІК-51 з класом точності 0,3% і вхідний сигнал 0-5 мА.

      3. ) Для вимірювання тиску-1,2,3 використовуємо дифманометр SITRANS PDS 14D, що має клас точності 0,13% та границю вимірювання (0,03-0,9) МПа ─ у нас (0,15-0,20; 0,15-0,20; 0,2-0,3)МПа. Вихідний сигнал 4-20 мА.

Вторинним приладом є МІК-51 з класом точності 0,3% і вхідний сигнал 0-5 мА.

3. МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ІВК

3.1 Розрахунок результуючої відносної похибки системи контролю за допомогою ентропійного коефіцієнта.

3.1.1 Розрахунок похибки каналу для вимірювання температури-1.

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,13

==0,17

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

===0,216

Знаходимо вагову складову:

P===0,619

Знаходимо ексцес:

=3;

=1,8;

=·+6· P·(1- P)+·(1-)==3,955

Знаходимо контр ексцес:

==0,502

Ентропійний коефіцієнт знайдений графічно становить: P=0,619=2,2

Отже новий закон розподілу-трапецеїдальний.

=2,4; =0,645.

Рис. 3.1 - Графік залежності ентропійного коефіцієнта kΣ від співвідношення сумованих складових і їх ентропійних коефіцієнтів

а) крива 1 - відповідає сумуванню двох складових розподілених нормально; крива 2 - рівномірна з нормальною; 3 - дві складові розподілені рівномірно; крива 4 - арксинусоїдальна і рівномірна; крива 5 - два арксинусоїдальних розподіла;

б) криві 1-3 відповідають сумуванню рівномірного, трикутного і нормального розподілу з дискретним двохзначним розподілом; криві 4-6 - сумування нормального розподілу відповідно з арксинусоїдальним, рівномірним і експоненціальним.

Таблиця 3.1. Параметри законів розподілу

Знаходимо ймовірність і похибку нашого вимірювання температури:

==2,20,216=0,43%

Довірча ймовірність:

=0,899+=0,899+=0,982

3.1.2 Розрахунок похибки каналу для вимірювання температури-2.

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,0435

==0,17

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,176

Знаходимо вагову складову:

P==0,97

Знаходимо ексцес:

==2,045

Знаходимо контр ексцес:

==0,699

Ентропійний коефіцієнт знайдений графічно становить: P=0,97=1,83

Отже новий закон розподілу-трапецеїдальний.

=1,9; =0,745.

Рис. 3.2 - Графік залежності ентропійного коефіцієнта kΣ від співвідношення сумованих складових і їх ентропійних коефіцієнтів

Знаходимо ймовірність і похибку нашого вимірювання температури:

=1,830,176=0,32%

Довірча ймовірність:

=0,899+=0,99

3.1.3 Розрахунок похибки каналу для вимірювання тиску-1,2,3.

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,056

==0,17

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,178

Знаходимо вагову складову:

P==0,912

Знаходимо ексцес:

==2,48

Знаходимо контр ексцес:

==0,635

Ентропійний коефіцієнт знайдений графічно становить: P=0,912=1,94

Отже новий закон розподілу-трапецеїдальний.

=2,016; =0,745.

Рис. 3.3 - Графік залежності ентропійного коефіцієнта kΣ від співвідношення сумованих складових і їх ентропійних коефіцієнтів

Знаходимо ймовірність і похибку нашого вимірювання температури:

=0,178=0,34%

Довірча ймовірність:

=0,899+=0,989

3.2 Сумування похибок

3.2.1 Сумарна похибка каналів для вимірювання температури Т1 та Т2:

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,18

==0,184

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,257

Знаходимо вагову складову:

=0,512

Знаходимо ексцес:

==3,89

Знаходимо контр ексцес:

==0,5

Знаходимо ймовірність і сумарну похибку каналів для вимірювання температури Т1 та Т2:

=0,257=0,519%

Довірча ймовірність:

==0,945

3.2.2 Сумарна похибка  каналів для вимірювання температури Т1,Т2 та тиску Р1:

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,225

==0,196

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,298

Знаходимо вагову складову:

=0,432

Знаходимо ексцес:

==3,87

Знаходимо контр ексцес:

==0,5

Знаходимо ймовірність і сумарну похибку каналів для вимірювання температури Т1,Т2 та тиску Р1:

=0,298=0,6%

Довірча ймовірність:

==0,945

3.2.3 Сумарна похибка  каналів для вимірювання температури Т1,Т2 та тиску Р1,Р2:

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,26

==0,196

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,325

Знаходимо вагову складову:

=0,363

Знаходимо ексцес:

==2,903

Знаходимо контр ексцес:

==0,586

Знаходимо ймовірність і сумарну похибку каналів для вимірювання температури Т1,Т2 та тиску Р1,Р2:

=0,325=0,656%

Довірча ймовірність:

==0,961

3.2.4 Сумарна похибка  ІВК:

Переходимо від одиниць вимірювання до безпосередньої величини вводячи СКВ:

==0,289

==0,196

Знаходимо СКВ похибки вимірювання нашої температури:

==0,345

Знаходимо вагову складову:

=0,322

Знаходимо ексцес:

==3,7

Знаходимо контр ексцес:

==0,519

Знаходимо ймовірність і сумарну похибку каналів для вимірювання температури Т1,Т2 та тиску Р1,Р2,Р3:

=0,345=0,696%

Довірча ймовірність:

==0,948

ВИСНОВОК

На основі аналізу побудована функціональна схема, проведено порівняльний аналіз і вибрані ЗВТ (для контролю температури  - термометр опору IEC1604-81 (Pt100),  використаємо термометр опору IEC60751 (Pt 100); тиску – дифманометр SITRANS PDS 14D, а для контролю за ходом технологічного процесу – контролер МІК-51.

Проведено метрологічний аналіз інформаційно-вимірювальних каналів даної установки та розраховано результуючу  відносну похибку системи контролю за допомогою ентропійного коефіцієнта, в результаті розрахунку похибки всієї схеми, ми отримали значення 0,696%.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1.  Вощинський    B.C.,    Когутяк    М.І.,    Бербець    Т.О.. Методичні    вказівки   для    виконання    курсової   роботи    з дисциплін  "Мікропроцесорні      та      програмні      засоби автоматизації   в    нафтовій    і    газовій   промисловості"   та "Інформаційно-вимірювальні комплекси", частина ПІЛ, Івано-Франківськ, 1998р.
  2.  Емельянов   А.   И.,   Капник   О.   В.   Проектирование автоматизированньїх   систем   управлення   технологическими процессами. - М.: "Знергия", 1974. - 500 с.
  3.  Когутяк   М.І.   Методичні   вказівки   для   самостійної роботи при виконанні курсових робіт і проектів з дисциплін: 'Технічні      засоби      автоматизації"      та      "Автоматизація технологічних процесів у нафтовій і газрвій промисловості", Івано-Франківськ, 1995 р.
  4.  Контроллерьі      малоканальньїе     микропроцессорньїе Ремиконтьі Р-130. їехническое описание и инструкция  по експлуатации 2.399.000 ТО.
  5.  Клюев   А.   С,   Б.   В.   Глазов,   А.   X.   Дубровский, А. А.    Клюев.    Проектирование    систем    автоматизации технологических    процессов:    Справочное    пособие.    М.: Знергоатомиздат, 1990. - 464 с.
  6.  Кулаков М.В. Технологические измерения и приборьі для  химических    производств:    Учебник    для    вузов    по специальности «Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических   процессов».   Л.: Машиностроение /Ленингр. отд-ние/. 1975. -776с.

Новицкий П. В. Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56502. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ ТЭЦ-5 Г.ОМСКА НА АТМОСФЕРУ 527.96 KB
  Повсеместное загрязнение окружающей среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезную опасность для нашего здоровья и благополучия будущих поколений...
56504. Організація навчальних тренінгів у системі внутрішньошкільної методичної роботи 49 KB
  МЕТА: знайомити учасників тренінгу із активними формами роботи з педагогічними працівниками використовуючи інтерактивні методи навчання. ОБЛАДНАННЯ: ватмани маркери плакат із правилами роботи в групах липкі...
56505. Тренінг як форма групової роботи з учнями 45.5 KB
  Пропоную тренінг який можна провести у 4 класі на уроці основ здоровя як узагальнення знань або на годині спілкування. Тренінг Здоровя людини найцінніший скарб Прийняття правил. Що це за скарб Здоровя.
56506. Здоров’я молоді в Україні. ВІЛ, СНІД, ІПСШ: шляхи передачі й методи захисту 47.5 KB
  Націлити учнів на убезпечення від ВІЛ-інфікування; учити дітей гуманному толерантному ставленню до ВІЛінфікованих і хворих на СНІД; навчати дітей протидії стигмі й дискримінації ВІЛінфікованих...
56507. Імідж як форма життєтворчості лідера 55.5 KB
  Мета: ознайомити учасників з поняттям «імідж»; стимулювати уяву школярів в пошуках власного розуміння іміджу лідера учнівського самоврядування; сприяти розвитку в учнів навичок самопізнання та саморегуляції
56508. Пізнаємо себе і світ 76 KB
  Мета:розвиток емоційної сфери дитини; розвиток її як особистості; розкриття позитивних здібностей дитини; формування знань про особистість та спілкування; формування в класі дружніх відносин, взаєморозуміння та взаємоповаги.
56509. Выставки-ярмарки как инструмент продвижения товара ОАО «Савушкин продукт» 241.72 KB
  Проанализировать основные показатели хозяйственной деятельности ОАО «Савушкин продукт» за 2011-2012г. Провести анализ организационно-экономических характеристик ОАО «Савушкин продукт». Рассказать об средствах рекламы ОАО «Савушкин продукт».