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

248 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

54959. Пусть всегда будет солнце 62.5 KB
  Вид урока Комбинированный Тип урока Комплексный урок Государственный социальный заказ Во исполнение Закона Российской Федерации Об образовании; Закона О развитии образования в городе Москве; Конвенции о правах ребенка;...
54960. ВЫРЕЗАНИЕ ИЗ БУМАГИ 69 KB
  Цели: Обучающая: Способствовать формированию представления о таком виде декоративно прикладного искусства как вырезание из бумаги. Слайды 18 Сейчас вы можете назвать мне тему нашего урока ответы детей Правильно вырезание из бумаги слайд 9 Но давайте нашему уроку придумаем красивое название...
54961. Материки и океаны 65.5 KB
  План урока Этапы урока Задачи этапов Деятельность учителя Деятельность учащихся Методы и приемы Формы работы Средства обучения Самоопределение в деятельности Настрой учащихся на работу активизация познавательных мотивов учащихся создание психологического комфорта в классе...
54962. Конспект урока на тему баскетбол 41.5 KB
  Прыжки и их разновидности: на двух ногах на правой ноге на левой ноге 1мин 5 мин 3мин 2мин Обратить внимание на внешний вид занимающихся Плечи чуть наклонены вперед Темп движения быстрый руки согнуты ноги не соединять Руки на поясе...
54963. Национальный и религиозный состав населения России 60.1 KB
  Цели: познакомить обучающихся с особенностями национального и религиозного состава населения России. Задачи: образовательные: изучить особенности национального и религиозного состава населения страны языковые семьи и группы; познакомить с национальным составом населения Республики Коми; развивающие: продолжить работу над развитием умения анализировать статистический материал работать с дополнительными источниками; воспитательные: воспитывать гражданственность...
54964. Разработки уроков по информатике 2.39 MB
  Планконспект урока Презентация к уроку Дополнительный материал 2 2 Информация Теория Практика Понятие информации свойства информации единицы измерения объема информации. Планконспект урока Презентация к уроку Дополнительный материал 3 3 Кодирование информации в компьютере Теория Практика Кодирование и декодирование. Планконспект урока Презентация к уроку Дополнительный материал 4 4 Информационная деятельность человека Теория Практика Сбор обработка передача хранение поиск и защита информации. Планконспект урока Презентация к уроку...
54965. Алфавит 64.5 KB
  Буквы значки как бойцы на парад в строгом порядке построены в ряд. Подумайте почему мы прописали именно эти две буквы Первая и последняя буквы алфавита С новой строки пишем соединения букв ал лф фа ав ви ит. С новой строки с маленькой буквы пишем слово алфавит. Беседа Алфавит или азбука это все буквы расположенные в определенном строгом порядке.
54966. Поделка из бумаги. Летящая бабочка 50 KB
  Ход урока Описание урока Комментарии 1 этап Организационный момент Учитель: Долгожданный дан звонок начинается урок. 2 этап Постановка учебной задачи Учитель: Какой праздник приближается 8 марта Что принято совершать в этот день Дарить подарки Кто может предположить что мы будем делать сегодня на уроке...
54967. Учимся лепить из пластелина 39.5 KB
  Итак начнём. И также не забывайте что он горячий и одно неосторожное обращение приведёт к ожогу. самостоятельная работа учащихся при работе звучит тихая лёгкая музыка У: Молодцы Вы очень постарались получилось очень красиво а давайте мы сделаем так зверюшек которых сделали в начале урока...