ВВЕДЕНИЕ 8
1 Описание объекта исследования 9
1.1 Общие сведения об обратном осмосе 9
1.2 Характеристика объекта исследования 10
1.3 Анализ проблем узла обратного осмоса 11
2 Выбор технических средств автоматизации 14
2.1 Выбор датчика давления 14
2.2 Выбор датчика температуры 15
2.3 Выбор датчика расхода 16
2.4 Выбор кондуктометра 18
2.5 Выбор датчика уровня 19
2.6 Выбор частотного преобразователя 20
2.7 Выбор программируемого логического контроллера 21
3 Синтез регулятора давления линии нагнетания установки обратного осмоса
и разработка алгоритма управления насосом 24
3.1 Разработка функциональной схемы системы автоматического
регулирования давления линии нагнетания 24
3.2 Синтез регулятора давления линии нагнетания установки обратного
осмоса 25
3.2.1 Расчет передаточной функции преобразователя частоты 27
3.2.2 Расчет передаточной функции асинхронного двигателя 28
3.2.3 Расчет передаточной функции насоса 28
3.2.4 Расчет передаточной функции трубопровода и датчика давления 29
3.2.5 Расчет передаточной функции регулятора давления линии нагнетания 29
3.3 Разработка алгоритма управления насосом на линии нагнетания узла обратного осмоса 31
4 Разработка верхнего уровня автоматизации 32
4.1 Разработка структуры АСУ ТП 32
4.2 Выбор SCADA-системы
5 Расчет затрат на проект автоматизации
6 Безопасность жизнедеятельности и охрана труда при эксплуатации узла обратного осмоса 37 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
40
Узел обратного осмоса оценивается с точки зрения управления, как малоэффективный и не информативный, так как находится на ручном управлении. В бурно развивающемся мире ручное управление уходит в прошлое. На смену ему приходит автоматизированное.
Автоматизация узла обратного осмоса производится для того, чтобы:
- Повысить срок службы оборудования;
- Повысить качество пермеата и избежать солевых отложений на теплообменном оборудовании;
- Снизить риск аварийных ситуаций;
- Исключить человеческий фактор из технологического процесса, чтобы повысить безопасность производства.
Все выше сказанное и определяет актуальность данной темы.
Узел обратного осмоса имеет ряд проблем:
- Данные присутствуют локально по месту самого объекта управления;
- Отсутствует полный контроль давления линии нагнетания узла обратного осмоса, что сильно влияет на качество продукта.
Исходя из данных проблем, целью работы является: Разработка автоматизированной системы управления установкой обратного осмоса для повышения качества пермеата.
Для достижения поставленной цели ВКР нужно решить ряд задач:
- Исследовать технологический процесс узла обратного осмоса;
- Определить основные требования к элементам автоматизации;
- Выполнить выбор оборудования для модернизации узла обратного осмоса ПАО «Метафракс»;
- Выполнить синтез регулятора давления насоса линии нагнетания пожаро-хозяйственной воды и разработать алгоритм управления насосом;
- Разработать верхний уровень автоматизации со SCADA-системой
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- Исследован технологический процесс узла обратного осмоса;
- Рассмотрены проблемы узла обратного осмоса;
- Представлены технологическая и функциональная схемы;
- Рассмотрено влияние различных технологических параметров на работу установки;
- Выбраны технические средства для модернизации узла;
- Было решено, что контур регулирования давления линии нагнетания узла обратного осмоса является одним из самых важных, и ему следует уделить особое внимание с точки зрения регулирования;
- Выполнен синтез регулятора давления линии нагнетания с настройкой на модульный оптимум и представлены графики переходных процессов в среде моделирования Matlab Simulink;
- Также разработан алгоритм управления насосом с реализацией защиты насоса от «сухого хода»;
- Представлена структура АСУ ТП и разработана SCADA-система в программном продукте TraceMode 6 от Adastra;
- Выполнен расчет капитальных затрат проекта по автоматизации узла обратного осмоса.
Таким образом, в результате проделанной работы была произведена модернизация узла обратного осмоса, чтобы обезопасить производство, исключив исключить человеческий фактор из технологического процесса, и улучшено качество пермеата, за счет компенсации изменений температуры входной воды давлением нагнетания.
