Автоматизация системы производства газобетона

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Оглавление

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Дозирующий комплекс

1.1.1 Конструкция

1.1.2 Принцип работы дозирующего комплекса

1.2 Резательный комплекс «РК-3»

1.2.1 Принцип работы

1.3 Газобетоносмеситель ГБ-0,85

1.3.1 Устройство газобетоносмесителя ГБ-0,85

1.4 Датчики

1.4.1 Датчики температуры

1.4.2 Датчики давления

1.4.3 Резистивные датчики деформации (РДД)

1.5 Виброгрохот

2. Практическая часть

2.1 Датчики

2.1.1 Датчики температуры

2.1.2 Датчики давления

2.1.3 Датчик деформации типа KG-03

2.2 Станция управления ШЕРП-6000 для станков-качалок

2.3 Общая схема системы перекачки нефти в резервуар

Список используемых источников

Введение

Основными факторами научно-технического развития строительного производства является прогрессивная технология, получение более эффективных и экономически выгодных материалов. Современное строительство все больше старается использовать недорогие, но качественные материалы и изделия.

В последние годы в связи со значительным повышением требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, значительно возрос спрос на изделия из ячеистых бетонов. Одной из немногих разновидностей, из которых возможно возведение теплоэффективных ограждающих конструкций приемлемой толщины (не более 50 см), является газосиликат.

Эффективными строительными материалами, широко используемыми в строительстве, являются автоклавные теплоизоляционные ячеистые бетоны и ячеистые силикаты. Теплоизоляционные ячеистые бетоны предназначены для строительной теплоизоляции: утепления по железобетонным плитам покрытий, полов и чердачных перекрытий, в качестве теплоизоляционного слоя многослойных стеновых конструкций зданий различного назначения. Применяют также теплоизоляционные ячеистые бетоны для теплозащиты поверхностей оборудования и трубопроводов при температуре до 400єС; жаростойкие ячеистые бетоны для теплоизоляции оборудования с температурой поверхности до 700єС.

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85% от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

К способу комплексной поризации, особенно эффективному при получении теплоизоляционного ячеистого бетона, относится газопенная технология — сочетание метода аэрирования и газообразования.

По функциональному назначению выделяют три вида ячеистого бетона: теплоизоляционный средней плотностью до 400 кг/мі; теплоизоляционно-конструкционный средней плотностью 500 — 800 кг/мі, который широко применяют в ограждающих конструкциях жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий и сооружений; конструкционный ячеистый бетон средней плотностью 900 — 1200 кг/мі, который применяют в качестве несущих элементов жилых и сельскохозяйственных зданий.

Наибольшее распространение из ячеистых бетонов получил газосиликатобетон автоклавного твердения на основе известково-кремнеземистого вяжущего с добавлением портландцемента, в качестве второго вяжущего. Широкое применение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород, вызывающий вспучивание.

Производство ячеистых силикатных материалов включает следующие технологические переделы: подготовку сырьевых материалов, приготовление ячеисто-бетонной смеси, формование, гидротермальную обработку и отделку поверхностей изделий.

Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:

— вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

— управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т. п. ;

— автоматически управлять процессами в условиях вредных или опасных для человека.

Решение поставленных задач предусматривает целый комплекс вопросов по проектированию и модернизации существующих и вновь разрабатываемых систем автоматизации технологических процессов и производств.

В данном курсовом проекте рассматривается автоматизация системы производства газобетона. Основная задача данного проекта — попытаться автоматизировать процесс получения конечного продукта.

Первоначальная система производства газобетона состоит из:

1 — Дозирующий Комплекс;

2 — Резательный комплекс «РК-3;

3 — Газобетоносмеситель ГБ-0,85;

4 — Виброгрохот;

5 — Формы для газобетона;

6 — Ленточный транспортер.

1. Теоретическая часть

1.1 Дозирующий комплекс

Рисунок 1 — Дозирующий комплекс

Автоматический Дозирующий Комплекс «АДК-40». Комплекс предназначен для дозирования сырьевых компонентов в процессе производства ячеистых бетонов в автоматическом режиме. Производительность комплекса составляет 40 мі/смену.

Комплекс «АДК-40» — это готовое инженерное решение для предприятий, производящих или планирующих открыть производство пенобетона, полистиролбетона или газобетона.

Отличительной особенностью комплекса АДК-40 является то, что оборудование, входящее в состав комплекса собрано и смонтировано в единый модуль, готовый к работе. Все элементы комплекса отличаются высокой надежностью и зарекомендовали себя в процессе эксплуатации в составе автоматизированных производственных линий.

1.1. 1 Конструкция

В состав комплекса входят: эстакада, 2-х секционный весовой дозатор, щит управления комплексом, участок дозирования воды. Для производства полистиролбетона комплекс дополнительно укомплектовывается объемным дозатором ПВГ-гранул.

Высокая производительность. Обеспечивается скоростью загрузки смесителя водой и сырьевыми компонентами.

Автоматизация процессов управления технологическими операциями. В Комплексе «АДК-40» применяется электронная система управления подачей и дозированием сырьевых материалов. Работой комплекса управляет один оператор.

Стабильность дозирования. Расходные материалы подаются в весовой дозатор с тензодатчиками и весовым контроллером, что позволяет добиться точного взвешивания. Стабильность и точность дозирования воды обеспечивается электронным дозатором ДВ-1700.

1.1. 2 Принцип работы дозирующего комплекса

Принцип работы: перед началом работы, оператор выбирает на щите управления нужную плотность. В пямяти программы может быть заложено несколько рецептур для разных плотностей производимого материала. Изменение плотности осуществляется нажатием одной кнопки. Далее оператор нажимает кнопку «пуск». Вода с помощью насоса поступает в электронный дозатор ДВ-1700 и далее — в смеситель. После загрузки в смеситель необходимого количества воды, подача автоматически прекращается. Сырьевые материалы (цемент, песок или другой заполнитель), с помощью шнекового и ленточного транспортеров поочередно поступают в весовой дозатор, оснащенный тензодатчиками, в соответствии с нормой расхода для выбранной плотности. После завершения дозирования, пневмопривод открывает затвор бункера дозатора, и сырьевые материалы выгружаются в смеситель. Во время приготовления раствора в смесителе, весовой дозатор загружается цементом и песком в автоматическом режиме, и после полной выгрузки цикл повторяется заново.

1.2 Резательный комплекс «РК-3»

Резательный комплекс «РК-3» является универсальным и предназначен для вертикальной распиловки массива пенобетона, полистиролбетона или газобетона на блоки заданных размеров. Для заливки и формования массива используется форма ФМ-0,84 мі, либо ФМ-1,47 мі. Размер массива для распиловки 1198*598*295 мм (либо другие размеры). Блоки, получаемые при распиловке массива, имеют неизменные длину и высоту, а толщина блока задается оператором. Резательная технология позволяет уйти от использования большого количества дорогостоящих кассетных форм, добиться высокой точности размеров блоков и качества их поверхности. Ленточными пилами можно резать блоки практически на любой стадии твердения. Применение резательного комплекса позволяет исключить большое количество ручных операций, увеличить производительность труда, сократить штат рабочих (комплекс обслуживает 1 человек). Резательная технология обеспечивает изготовление блоков с точностью ±1 мм и качеством поверхности, отвечающим требованиям стандартов, что позволяет выполнять кладку с использованием специальных клеев и существенно повышает теплоэффективность наружных стен. Резательный комплекс состоит из приемного стола для укладки массива и вертикального ленточно-пильного станка, который делит массив на блоки заданных размеров.

1.2. 1 Принцип работы

Предназначенный для распиловки массив, специальным захватом, при помощи тельфера или другого подъемного механизма, укладывается на приемный стол. Далее запускается привод ленточной пилы. Оператор перемещает ленточнопильный станок и отпиливает от массива блок заданного размера, после этого станок возвращается в исходное положение. Готовые блоки с приемного стола снимаются и укладываются на поддоны.

1.3 Газобетоносмеситель ГБ-0,85

Газобетоносмеситель ГБ-0. 85 используется для изготовления конструкционно-теплоизоляционных смесей, имеющих массу от 700 до 1000 кг/мі. Также с применением этого оборудования есть возможность приготовления смесей газобетона более низкой объемной массы — от 300 до 600 кг/мі.

1.3. 1 Устройство газобетоносмесителя ГБ-0,85

В модели ГБ-0. 85 компоненты смеси газобетона загружаются внутрь через загрузочный люк. Загрузка составляющих газобетона происходит поочередно. Данное оборудование работает по циклическому принципу. Необходимые компоненты смеси газобетона перемешиваются между собой, благодаря постоянной работе вращающегося ротора на высоких оборотах в емкости смесителя цилиндрической формы. Основание емкости смесителя выполнено в форме усеченного конуса. При вращении ротора происходит отбрасывание порций смеси газобетона к стенкам конуса специальными лопастями. Ротор вращается под действием электродвигателя через клиноременную передачу.

Электродвигатель установлен на раме газобетоносмесителя.

Для безопасной работы с газобетоносмесителем, узел ременной передачи закрыт кожухом.

Газобетоносмеситель является удобным и практичным оборудованием для приготовления качественных смесей.

Рисунок 2- Газобетоносмеситель

1.4 Датчики

1.4. 1 Датчики температуры

Большинство технологических процессов идет сейчас по пути автоматизации. Кроме того, управление многочисленными механизмами и агрегатами, а зачастую и машинами просто немыслимо без точных измерений всевозможных физических величин. Не маловажными являются измерение давления, измерение угловой скорости, а также линейной и многие-многие другие. Но самыми распространенными (около 50%) являются температурные измерения. К примеру, средняя по величине атомная станция располагает приблизительно 1500-ю контрольных (измерительных) точек, а крупное химпроизводство, насчитывает таких уже около 20 тыс.

Так как диапазон измерений и их условия могут сильно отличатся друг от друга, разработаны разные по точности, помехоустойчивости и быстродействию типы датчиков (и первичных преобразователей). Какого бы типа не был температурный датчик, общим для всех является принцип преобразования.

А именно: измеряемая температура преобразуется в электрическую величину (как раз за это и отвечает первичный преобразователь). Это обусловлено тем, что электрический сигнал просто передавать на большие расстояния (высокая скорость приема-передачи), легко обрабатывать (высокая точность измерений) и, наконец, быстродействие.

Виды датчиков температуры, по типу действия

1. Терморезистивные термодатчики

Терморезистивные термодатчики — основаны на принципе изменения электрического сопротивления (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Разработаны они были впервые для океанографических исследований. Основным элементом является терморезистор — элемент изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Несомненные преимущества термодатчиков этого типа это долговременная стабильность, высокая чувствительность, а также простота создания интерфейсных схем.

Рисунок 3 — Терморезистивные термодатчики

В зависимости от материалов используемых для производства терморезистивных датчиков различают:

1. Резистивные детекторы температуры (РДТ). Эти датчики состоят из металла, чаще всего платины. В принципе, любой мета изменяет свое сопротивление при воздействии температуры, но используют платину так как она обладает долговременной стабильностью, прочностью и воспроизводимостью характеристик. Для измерений температур более 600 °C может использоваться также вольфрам. Минусом этих датчиков является высокая стоимость и нелинейность характеристик.

2. Кремневые резистивные датчики. Преимущества этих датчиков — хорошая линейность и высокая долговременная стабильностью. Также эти датчики могут встраиваться прямо в микроструктуры.

3. Термисторы. Эти датчики изготавливаются из металл-оксидных соединений. Датчики измеряет только абсолютную температуру.

Существенным недостатком термисторов является необходимость их калибровки и большой нелинейностью, а также старение, однако при проведении всех необходимых настроек могут использоваться для прецизионных измерений.

2. Полупроводниковые

Рисунок 4 — Полупроводниковый датчик

В качестве примера изображен полупроводниковый датчик температуры LM75A, выпускаемый фирмой NXP Semiconductors. Диапазон измерений этого датчика от -55 до +150.

Полупроводниковые датчики регистрируют изменение характеристик p-n перехода под влиянием температуры. В качестве термодатчиков могут быть использованы любые диоды или биполярные транзисторы. Пропорциональная зависимость напряжения на транзисторах от абсолютной температуры (в Кельвинах) дает возможность реализовать довольно точный датчик.

Достоинства таких датчиков — простота и низкая стоимость, линейность характеристик, маленькая погрешность. Кроме того, эти датчики можно формировать прямо на кремневой подложке. Все это делает полупроводниковые датчики очень востребованными.

3. Термоэлектрические (термопары)

Термоэлектрические преобразователи — иначе, термопары. Они действуют по принципу термоэлектрического эффекта.

Рисунок 5 — Термопара

Диапазон измеряемых с их помощью температур, от -200 до 2200 градусов, и напрямую зависит от используемых в них материалов. Например, термопары из неблагородных металлов — до 1100 °C. Термопары из благородных металлов (платиновая группа) — от 1100 до 1600 градусов. Если необходимо произвести замеры температур свыше этого, используются жаростойкие сплавы (основой служит вольфрам). Как правило используется в комплекте с милливольтметром, а свободный конец (конструктивно выведенный на головку) удален от измеряемой среды с помощью удлиняющего провода. Одним из недостатков термопары является достаточно большая погрешность. Наиболее распространенным способом применения термопар являются электронные термометры.

4. Пирометры

Пирометры — бесконтактные датчики, регистрирующие излучение исходящее от нагретых тел. Основным достоинством пирометров (в отличие от предыдущих температурных датчиков) является отсутствие необходимости помещать датчик непосредственно в контролируемую среду. В результате такого погружения часто происходит искажение исследуемого температурного поля, не говоря уже о снижении стабильности характеристик самого датчика. [10]

1.4.2 Датчики давления

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

Рисунок 6 — Датчик давления

Регистрация сигналов датчиков давления

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременные. В первом случае их спектр лежит в области низких частот.

Для того чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях. Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи. Интегрирующие АЦП выпускают многие зарубежные фирмы (Texas Instruments, Analog Devices и др).

Для измерения переменных давлений применяют датчики с аналоговым выходным сигналом, например, 0−20,4−20 мА и 0−5, 0,4−2 В.

Пьезоэлектрические датчики применяются для измерения быстропеременных процессов в диапазоне частот от единиц Гц до сотен кГц. [10]

1.4.3 Резистивные датчики деформации (РДД)

К таким этому типу датчиков относиться прибор KG-03, показанный на рисунке. Наиболее распространённый, доступный и простой по принципу действия вид датчиков деформации. РДД могут быть представлены в различных конфигурациях, однако в основу их работы всегда положен пьезорезистивный эффект.

Рисунок 7 -Датчики деформации на трубопроводе

Подобно резистивным датчикам давления, этот РДД представляет собой резистор (тензорезистор, пьезорезистор), величина сопротивления которого изменяется в зависимости от формы и размеров, т. е. при его деформации. Согласно зависимости (1), сопротивление участка проводника зависит от его геометрии.

При небольших изменениях R (в пределах 2%) имеет место соотношение (2), из которого видно, что сопротивление фактически линейно зависит от величины относительной деформации e.

R — сопротивление участка проводника

R0 — исходное сопротивление участка проводника

Se — коэффициент тензочувствительности материала (у большинства материалов Se?2)

e — величина относительной деформации участка проводника

Рисунок 8 — Схема работы тензорезистора.

Если жёстко прикрепить такой резистор к поверхности твёрдого тела, любая деформация поверхности приведёт также к деформации резистивного датчика. бетон газопенный термодатчик аэрирование

Это вызовет изменение его сопротивления, которое может быть зафиксировано внешней цепью, например, мостовой схемой Уитстона. В данной конфигурации малейшие изменения сопротивления Rx выводят мост из равновесия, и зафиксированное вольтметром напряжение позволяет судить о величине изменения сопротивления. По этому изменению можно однозначно судить о степени деформации датчика, а значит и тела, к которому он прикреплён.

Рисунок 9 — Мостовая схема Уитстона.

Требования к монтажу датчиков

Для выполнения всех требований, предъявляемых к преобразователям расхода, их следует устанавливать согласно схемам, отработанным в процессе исследований характеристик телосчётчиков и счётчиков-расходомеров в условиях эксплуатации.

Датчики деформации следует устанавливать на горизонтальных, вертикальных или наклонных участках трубопроводов так, чтобы всё измерительное сечение гидравлического канала в рабочих условиях было заполнено измеряемой средой.

Рисунок 10 — Схема установки датчиков

В случае необходимости горизонтальной установки датчиков расхода, их рекомендуется размещать в наиболее низких или наклонных частях трубопроводов, где с наибольшей вероятностью будет заполнено жидкостью все поперечное сечение их гидравлического канала. [10]

Рисунок 11 — Рекомендуемая установка преобразователей расхода при горизонтальном направлении потока измеряемой среды

1.5 Виброгрохот

Рисунок 12 — Виброгрохот для просеивания песка.

Виброгрохот ВГ-1 предназначен для отсеивания засоряющих включений из песка. При необходимости, виброгрохот позволяет рассеивать песок на несколько требуемых фракций. Просеивание песка происходит за счет вибрации сита с высокой амплитудой.

Грохот представляет собой рабочую площадку, установленную на пружины. Рабочая площадка грохота смонтирована на раме и снабжена устройством для крепления сит. Виброгрохот отличается надежностью, простотой в обслуживании и эксплуатации.

2. Практическая часть

2.1 Датчики

2.1.1 Датчики температуры

Полупроводниковые датчики с цифровым выходом типа MSP9808

Рисунок 13 — Датчик температуры типа MSP9808

Технология изготовления полупроводниковых термометров позволяет размещать их на кристаллах интегральных микросхем. Температурные датчики можно встретить в составе микропроцессоров и микроконтроллеров, служебных мониторов микропроцессорных систем, а также в других измерительных устройствах, например датчиках влажности.

Возможен и противоположный вариант — добавления различных элементов к датчикам.

Примером подобных изделий могут служить датчики температуры с цифровым выходом. В отличие от аналоговых вариантов, эти устройства содержат встроенный АЦП и формирователь сигналов какого-либо стандартного интерфейса. Наибольшую популярность получили интерфейсы SPI.

Использование термометров с цифровым выходом значительно упрощает схемотехнику измерительного устройства, при незначительном увеличении стоимости относительно аналоговых вариантов. Также использование стандартных интерфейсов позволяет интегрировать датчики в различные системы управления или подключать несколько датчиков на одну шину. Программирование протокола обмена с большинством датчиков не представляется сложной задачей, что обусловило огромную популярность применения этих элементов в любительской практике и мелкосерийном производстве. [10]

Таблица 1 — Технические характеристики датчиков температуры

Модель

Диапазон

Точность

Разрешение

Интерфейс

Производитель

LM 75

от -55°С до+125°С

±3°С

9 бит

I2C

National Semiconductor

LM76

от -55°С до+150°С

±1. 5°С

13 бит

I2C

National Semiconductor

DS18B20

от -55°С до+125°С

±2°С

9−12 бит

1-Wire

MAXIM

DS1621

от -55°С до+125°С

±1°С

9 бит

I2C

MAXIM

DS1722

от -55°С до+120°С

±2°С

12 бит

SPI

Dallas Semiconduction

MCP9800

от -55°С до+125°С

±3°С

12 бит

I2C

Microchip

MSP9808

от -40°С до+125°С

±1°С

12 бит

I2C

Microchip

ADT7320

от -40°С до+150°С

±0. 25°С

16 бит

SPI

Analog Devices

2.1.2 Датчики давления

Двухпроводный радарный датчик уровня Rosemount 5400

Серия Rosemount 5400 представляет собой двухпроводные радарные датчики уровня, обладающие высокими характеристиками для широкого диапазона применений. Серия 5400 состоит из двух моделей: 5401 (рабочая частота ~6 ГГц) и 5402 (рабочая частота ~ 26 ГГц).

Рисунок 14- Радарный датчик уровня Rosemount 5400

Каждая из них может быть оснащена целым набором антенн для достижения максимальной гибкости применения.

— Великолепная надежность измерений благодаря технологии двойных портов.

— Благодаря специальной антенне волновод датчика менее чувствителен к отложениям конденсата на ней.

— Благодаря круговой поляризации сигнала уменьшается количество эхо-сигналов от препятствий или стенок резервуара.

— Простота конфигурирования и поддержка «Measure-and-Learn» («Измерить-и-Обучиться») в программном обеспечении Rosemount Radar Master.

Датчик серии 5400 используется для измерений уровня жидкостей, имеющих различные значения температуры и давления, а также в парогазовых смесях. Благодаря способности тщательного отслеживания поверхности датчик может обнаружить и оценить все отраженные сигналы внутри резервуара.

Датчики серии Rosemount 5400 легко конфигурируются для широкого диапазона применений и условий технологического процесса. Кроме того, они включают в себя усовершенствованные функции обработки сигнала и интеллектуальные способности слежения за отраженными сигналами.

Рисунок 15 — Схема размещения датчика

Уровень жидкости измеряется короткими импульсами радара, которые передаются от антенны, находящейся в верхней части резервуара, по направлению к этой жидкости. Когда импульс радара достигает среды с иной диэлектрической постоянной, часть энергии отражается обратно к датчику. Разница во времени между переданным и отраженным импульсом пропорциональна расстоянию, от которого рассчитывается уровень.

Наличие двух частот дает пользователю возможность выбрать модель, наиболее подходящую для его применения. Используйте модель 5401 в применениях, где имеется турбулентность, тяжелый пар, пена или там, где существует риск отложения осадка на антенне. Используйте модель 5402 с ее более узким лучом радара в установках, имеющих высокие или узкие патрубки; там, где патрубок расположен близко к стенке резервуара; там, где необходимо уклониться от мешающих предметов в резервуаре.

Примеры применения радарного датчика уровня серии 5400

1. Технологические резервуары

Высокая способность слежения за поверхностью позволяет датчику работать в сложных условиях технологического процесса. Поверхность в технологических резервуарах может быть возмущенной из-за мешалок или насадок. Также в резервуарах могут присутствовать парообразные или пенистые вещества.

2. Успокоительные трубы

Установка успокоительных труб рекомендуется при чрезвычайно возмущенных (турбулентных) условиях, особенно для веществ с низкой диэлектрической постоянной. Использование успокоительной трубы уменьшает вспенивание и турбулентность, а также увеличивает отражение от поверхности. Установка успокоительной трубы целесообразна для резервуаров со сжиженным газом, где иногда наблюдается закипание поверхности.

3. Технология двойного порта

Технология двойного порта означает, что имеются два порта для передачи и приема сигналов. Это уменьшает шум и дает меньшую потерю сигнала.

Даже при слабом отраженном сигнале датчик будет в состоянии непременно обнаружить его. Датчик с технологией двойного порта может отраженный сигнал с энергией меньше на 50%, чем стандартный 2-проводный датчик, и при этом обладать такой же или лучшей способностью слежения за поверхностью. Стандартные 2-проводные радарные датчики уровня используют только один порт на микроволновом генерационном модуле для пересылки и приема сигналов. Это вносит значительные потери при генерации микроволнового сигнала.

4. Антенна, устойчивая к конденсату

Уплотнение резервуара является частью волновода, который защищает датчик от влияния атмосферы процесса. Серия Rosemount 5400 имеет большую защитную поверхность в направлении резервуара, что делает датчик менее чувствительным к загрязнению и образованию конденсата.

5. Дисплей

Данные можно считывать с опционного встроенного дисплея или дистанционно, используя 5-разрядный жидкокристаллический дисплей полевого индикатора сигналов Rosemount 751 (см. документ № 813−0100−4378, Лист Технических Данных для Модели 751). [10]

Рисунок 16 — Полная схема работы датчика в системе

Таблица 2 — Технические характеристики датчика давления

Общие параметры

Описание изделия

Радарный датчик уровня серии Rosemount 5400

Принцип измерения

Импульсный радар со свободно распространяющимся сигналом

5401: ~6 ГГц

5402: ~26 ГГц

Излучаемая мощность

<1 мВт

Таблица 3 — Рабочие характеристики измерений

Диапазон измерений

30 м от фланца

Инструментальная погрешность при опорных условиях

5401: ± 10 мм

5402: ± 3 мм

Мертвая зона

150 мм от нижнего конца антенны

Расстояние зоны индукции

0.4 м от нижнего конца антенны

Погрешность зоны индукции

5401: ± 30 мм. 5402: ± 15 мм.

Разрешающая способность

1 мм

Повторяемость

1 мм на расстоянии 5 м

Температурный сдвиг

0. 05%/10 К в диапазоне температур от -40єС до 80є

Интервал обновления

1 в секунду

Максимальный расход уровня

40 мм/сек. по умолчанию, можно настроить до 200 мм/сек.

Таблица 4 — Дисплей/Конфигурация

Встроенный дисплей

5-разрядный встроенный дисплей. Могут быть представлены переменные процесса. Если выбрано более одной переменной, используется карусельная прокрутка данных. Дисплей также отображает информацию по диагностике и ошибкам.

Переменные выходного сигнала

Уровень, расстояние, объем, расход, сила сигнала, внутренняя температура, выходной ток и % от диапазона.

Единицы измерения выходного сигнала

Уровень и расстояние: футы, дюймы, м, см или мм. Объем: футы 3, дюймы 3, галлоны США, англ. галлоны, баррели, ярды 3, метры 3, литры.

Инструменты конфигурирования

HART: Rosemount Radar Master, портативный коммуникатор 275/375, программа AMS.

Таблица 5 — Электрические параметры

Источник питания

16−42,4 В пост. тока (16−30 В пост. тока в искробезопасных применениях, 20−42,4 В пост. тока во взрывобезопасных/пожаробезопасных применениях).

Внутренняя потребляемая мощность

< 50 мВт при нормальном режиме работы

Выход

HART ® 4−20 мА токовый контур

Уровень аварийного сигнала

Стандартный: низкий=3,75 мА, высокий=21,75 мА

(конфигурируем)

NAMUR NE43: высокий=22,5 мА

Уровни насыщения

Стандартный: низкий=3,9 мА, высокий=20,8 мА

NAMUR NE43: высокий=20,5 мА

Искробезопасные параметры

См. раздел «Сертификация изделий» на стр. 14

Кабельный ввод

Ѕ NPT или, по выбору, адаптер М 20×1. 5

Выходные кабели

Витые экранированные пары сечением 24−12 AWG

Таблица 6 — Механические параметры

Материал, контактирующий с атмосферой резервуара

Антенна, соединение с резервуаром (фланец и уплотнение): 316/316L нержавеющая сталь (EN 1/4404), тефлон (PTFE) и материал уплотнительного кольца (см. «Информацию для оформления заказа» на стр. 16 и 18.

Корпус/обшивка

Алюминий с полиуретановым покрытием

Вес, включая фланец и антенну

2,0 кг (4,4 фунта)

2.1.3 Датчик деформации типа KG-03

Рисунок 17 — Датчик деформации KG-03

Датчик данного типа будет использоваться в данной системе. Выбор пал на него потому, что он обладает высокой степенью защиты и отлично подходит к данной системе.

Достоинства:

— Относительно низкая стоимость

— Относительная простота устройства

— Приемлемая точность в большинстве нетребовательных приложений

Недостатки:

— Чувствительность к температуре (может быть скомпенсирована)

— Чувствительность к ЭМ-излучению

— Недостаточная чувствительность для некоторых прецизионных приложений.

Параметры, на которые следует обратить внимание при выборе датчиков деформации

— Диапазон измерения. Этот параметр накладывает ограничение на максимальную величину деформации, которую способен зафиксировать датчик. Выход из допустимого диапазона измерения в некоторых случаях может привести к разрушению прибора.

— Разрешение. Основной параметр, характеризующий точность датчиков деформации.

— Чем выше разрешение датчика, тем, как правило, уже его диапазон измерения и выше его цена. У РДД в качестве параметра оценки точности также может быть использованы сведения о процентной погрешности измерения.

— Напряжение выходного сигнала. Необходимо знать величину выходного напряжения для того, чтобы правильно согласовать экстензометр (датчики деформации) с блоками обработки данных, системами контроля и другими устройствами.

— Способ установки. Как правило, экстензометры устанавливаются на поверхность твёрдых тел, для этого их конструкция может иметь специальные приспособления и крепёж. В некоторых случаях (например, ВОДД) чувствительный участок датчика может быть погружен в объём твёрдого тела (например, забетонирован) с целью определения параметров деформации строительных конструкций.

— Степень защиты. Поскольку экстензометры могут использоваться в неблагоприятных и агрессивных условиях, необходимо обратить внимание на параметры их защиты.

— Это может быть индекс IP/IK коды или другие характеристики, указывающие на меру защищённости датчика деформации от внешних воздействий (влаги, давления и пр.).

— Температурный диапазон. Выход за границы температурного диапазона приводит к увеличению погрешности измерения и может послужить причиной выхода измерительного прибора из строя. [8]

Таблица 7 — Основные характеристики резистивного датчика давления KG-03

Диапазон измерения, мм

±0,6

Погрешность, %

1…2

Напряжение питания, В

5…10

Рабочая температура, °С

-40…+80

Степень защиты

Высокая

2.2 Станция управления ШЕРП-6000 для станков-качалок

Станция управления штанговыми глубинно-насосными установками (СУШГНУ) любых типов. Предназначена для управления приводным электродвигателем станка-качалки, автоматического регулирования режима работы и защиты приводного и технологического оборудования ШГНУ. Основана на базе преобразователя частоты РЭН 2Н. Мощность 5,5 — 75 кВт.

Рисунок 18 — Станция управления типа ШЕРП

Впервые в технологии нефтедобычи возможность качественного улучшения экономических, технологических и эксплуатационных показателей предприятий, использующих штанговые глубинно насосные установки.

Увеличение нефтедобычи до полной (или — целесообразной) реализации добычных возможностей скважины. Рост продуктивности обеспечивается увеличением заполнения плунжера пластовой жидкостью до максимального значения путем автоматического формирования оптимального закона изменения частоты качания в пределах цикла при автоматически устанавливаемой частоте качания,

а также за счет увеличения коэффициента подачи насоса на 5ё6%. Коэффициент заполнения достигает 75ё90% против существующего 40ё50%.

Исключение аварий наземного и подземного скважинного оборудования — наличие полной информации о режиме работы оборудования позволяет максимально быстро реагировать на превышение нагрузки на балансире, зависание штанг, обрыв штанг в нижней части колонны, изменение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве, возникновение парафиновых пробок в НКТ, а также защищать приводное оборудование ШГНУ от любых нештатных ситуаций.

Увеличение срока службы механического оборудования скважины за счет автоматического снижения динамической составляющей и ограничения суммарной нагрузки на балансире, как следствие, нагрузки узлов и механизмов скважинного оборудования, исключение многих потенциальных аварий; исключения ударов в механическом оборудовании при каждом пуске и самозапуске двигателя и при проведении пуско-наладочных работ.

Снижение удельного энергопотребления — до 40% и более за счет увеличения общего КПД ШГНУ при увеличении коэффициента заполнения насоса, а также полного отсутствия потребления реактивной мощности из питающей сети при любой нагрузке на электродвигатель, что, к тому же, позволит отказаться от использования косинусных конденсаторных батарей компенсации cosц.

Упрощение и снижение объема эксплуатационных и ремонтных работ нефтедобывающих предприятий на скважинном оборудовании за счет значительного упрощения монтажных и пусконаладочных работ, исключения или значительного сокращения потребности в обследованиях, резкого уменьшения объема работ по контролю и настройке режимов работы ШГНУ в процессе эксплуатации скважины с остановкой работающего оборудования, исключение необходимости в регулярном выезде бригад осмотра и контроля — в случае установки в РЭН 2Н канала передачи данных, что в совокупности обеспечивает сокращение эксплуатационных затрат на 30ё50%.

Любой уровень автоматизации — от наиболее простых (для одной скважины) вплоть до организации АСУТП нефтепромыслов по радиоканалу.

Таблица 8 — Сравнение станций управления ШГНУ по функциональным возможностям

Параметр сравнения

Стандартная станция управления станком-качалкой без преобразователя частоты;

Станция управления с общепромышленным преобразователем частоты;

Станция управления ШЕРП-6000 со специализированным преобразователем частоты

Диапазон мощностей приводных двигателей, кВт

5,5… 55

5,5… 55

5.5… 55

Диапазон изменения частоты вращения приводного двигателя, %

нет

10… 100

5… 200

Вид торможения в течение одного цикла качания

нет

динамическое

рекуперация в сеть

Типы входных/выходных сигналов и интерфейсов

нет, релейные

аналоговые,

RS-232/485,

релейные

аналоговые,

RS-232/485,

релейные

Конструктивное исполнение / степень защиты Станции Управления

УХЛ 1/IP54

УХЛ 1/IP43

УХЛ 1/IP54

Диапазон рабочих температур преобразователя частоты

нет

0. +40 °С

(макс. -10. +50 °С)

-60…+60 °С

Таблица 9 — Сравнение станций управления ШГНУ по диагностическим функциям

Ваттметрирование

нет

есть

есть

Динамометрирование

нет

есть

есть

Определение изменения динамического уровня

нет

есть

есть

Определение момента редуктора

нет

нет

есть

Определение заполнения насоса

нет

нет

есть

Определение коэффициента хода насоса

нет

нет

есть

Определение деформации штанг

нет

нет

есть

Определение неуравновешенности

нет

есть

есть

Таблица 10 — Сравнение станций управления ШГНУ по технологическим функциям

Автоматическая самонастройка

нет

нет

есть

Снижение динамических усилий в механизме станка

нет

есть

есть

Плавный пуск/стоп и каждый самозапуск

нет

есть

есть

Плавное изменение частоты качания

нет

есть

есть

Дистанционное управление ШГНУ

нет

есть

есть

Автоматизированное управление по ваттметрограмме

нет

нет

есть

Управление по технологическому параметру

нет

есть

есть

Управление по совокупности технологических параметров

нет

нет

есть

Доступность точной балансировки механизма станкакачалки

нет

есть

есть

Наращивание функциональных возможностей

нет

нет

есть

Таблица 11 — Сравнение станций управления ШГНУ по защитным функциям

От зависания штанг

нет

нет

есть

От обрыва штанг у насоса

нет

нет

есть

От обрыва подвески штанг

нет

есть

есть

От обрыва ремней

нет

есть

есть

От обрыва шатуна

нет

есть

есть

От заклинивания штанг

нет

есть

есть

От превышения давления

есть

есть

есть

От перегрева ЭД 4 и станции управления

нет

есть 4

есть

От короткого замыкания в нагрузке

нет

есть

есть

От обрыва/перекоса фаз в нагрузке

нет

есть

есть

Максимально-токовая от перегрузки приводного ЭД

есть

есть

есть

Функциональные возможности.

— плавный безударный запуск приводного электродвигателя станка-качалки с программируемым временем разгона;

— плавный безударный самозапуск с программируемым временем задержки самозапуска после пропадания напряжения;

— бесступенчатое изменение числа качаний станка-качалки в автоматическом и ручном режиме от 0 до 200% номинального числа качаний;

— автоматическая самонастройка режима откачки с обеспечением максимального заполнения плунжерного насоса;

— регулирование скорости движения штанговой колонны от цикла к циклу и внутри цикла по любому заданному закону;

— автоматическая стабилизация динамического уровня скважины;

— автоматическое ограничение динамических усилий в станке-качалке и штанговой колонне;

— регулятор (ограничитель) нагрузки на балансире с широкими возможностями настройки;

— возможность реализации автоматической системы управления каждой ШГНУ, замкнутой по любому технологическому параметру (или по их совокупности);

— возможность точной балансировки (уравновешивания) кривошипно-балансирного механизма станка-качалки;

— возможность дистанционного управления режимом работы ШГНУ;

— обеспечение энергосберегающих функций;

— повышение энергетических показателей приводного оборудования (повышение cosj);

— возможность установки электродвигателя любого типа (в том числе высокоскоростных, с повышенным скольжением);

— возможность значительного снижения установленной мощности устанавливаемого электродвигателя;

— наращивание функциональности станции управления путем установки датчиков технологического параметра и смены программного обеспечения.

Защитные функции СУШГНУ.

Станция управления ШЕРП-6000 обладает наиболее широким набором защитных функций:

— максимальная токовая защита;

— защита от короткого замыкания в нагрузке;

— защита от обрыва/перекоса фаз питающего напряжения;

— защита от перегрева двигателя и станции управления;

— защита от обрыва или проскальзывания ремней;

— защита от превышения давления в выкидном трубопроводе;

— защита от заклинивания редуктора;

— защита от обрыва штанговой подвески;

— защита от обрыва штанг, в том числе в нижней части колонны;

— защита от зависания штанг (исключение зависания штанг);

— защита от недопустимого снижения динамического уровня.

Диагностические возможности.

Во время работы СУШГНУ ШЕРП-6000 доступна следующая информация о состоянии и режиме работы ШГНУ:

— состояние ШГНУ (работает/не работает);

— частота (длительность цикла) качания;

— текущий ток электродвигателя станка-качалки;

— текущая мощность электродвигателя станка-качалки;

— потребление электроэнергии за заданный период времени;

— текущий момент на валу кривошипа;

— текущая нагрузка на балансире (динамограмма);

— текущая коэффициент заполнения и хода насоса;

— текущее значение подачи штангового насоса (расчетное);

— определение неуравновешенности станка-качалки (коэффициент неуравновешенности).

Опционально в ШЕРП-6000 может быть установлен канал передачи данных (проводной или радиоканал). При этом появляется возможность использования ШЕРП-6000 в качестве нижнего звена АСУ ТП, что делает доступным всю информацию удаленным пользователям.

Коммуникационные возможности:

1. Входные сигналы пользователя:

— дискретные 0. 24 В, гальванически развязанные — 8 шт. ;

— аналоговые 0(4)… ±20 мА, 0. ±10 В, гальванически развязанные — 2 шт.

2. Выходные сигналы пользователя:

— дискретные 0. 24 В, гальванически развязанные — 4 шт. ;

— аналоговые 0(4). ±20 мА, 0. ±10 В, гальванически развязанные — 2 шт.

Цифровые сигналы:

— RS232, стандартный СОМ-порт, гальванически развязанные — 2 канала;

— RS485, шинная реализация, гальванически развязанные — 3 канала, интерфейс Modbus RTU;

— CAN (опционально).

Таблица 12 — Технические характеристики станции управления станками-качалками ШЕРП-6000

Ряд номинальных мощностей

5. 5, 7. 5, 11, 15, 22, 37, 55 и 75 кВт

Номинальное входное напряжение питающей сети

трехфазное регулируемое 380 В, 50 (60)Гц

Выходное напряжение

трехфазное 0… 380 В, 0… 100Гц

Допустимые отклонения амплитуды входного напряжения

от -25%Uн до +15%Uн

Допустимые отклонения частоты входного напряжения

от -5 Гц до +10 Гц

Допустимая кратность перегрузки по выходному току

2Iн

Форма выходного тока

синусоидальная

Коэффициент полезного действия

не ниже 0. 97

Входной коэффициент мощности

не ниже 0. 96

Режим работы

длительный, непрерывный

Алгоритм управления приводным двигателем

векторное управление

Группа механических воздействий по ГОСТ 17 516. 1−90

М 2, М 6

Климатические исполнения по ГОСТ 15 150–69

У, УХЛ, ХЛ, Т

Категория размещения по ГОСТ 15 150–69

1

Конструктивное исполнение по ГОСТ 14 254–80

герметичный шкаф IP54

Конструктивные особенности.

Станция управления ШЕРП-6000 конструктивно выполнена в виде шкафа (оболочки) напольного размещения. Шкаф ШЕРП-6000 разделен на два независимых отсека — коммутационный и силовой. В коммутационном отсеке размещается контакторная и коммутационная силовая аппаратура, токоограничивающий реактор (при необходимости). В силовом отсеке расположен преобразователь частоты, система управления и модуль контроля климата СУШГНУ.

Конструктивно составляющие силового отсека выполнены в виде съемных блоков. Во время замены блоков силового отсека двигатель станка-качалки может работать в нерегулируемом режиме с ручным управлением, выполняя все функции стандартного нерегулируемого блока управления. Места подключения штатных датчиков и проводной стыковки с АСУТП расположены в нижней части коммутационного отсека. Органы управления ШЕРП-6000 (кнопки, разъемы стыковки с ПК, разъемы подключения диагностического оборудования) и сигнализации (индикаторные лампы) вынесены на внешнюю часть двери силового отсека.

Таблица 13 — Габаритно-установочные размеры СУШГНУ ШЕРП-6000

ШЕРП-6000,по мощности

5. 5, 7. 5, 11 кВт

15, 22, 37 кВт

55, 75 кВт

Высота шкафа, мм

1550

1800

2060

Длина шкафа, мм

800

800

900

Глубина шкафа, мм

480

540

620

В комплект поставки СУШГНУ ШЕРП-6000 входит:

— Шкаф СУШГНУ ШЕРП-6000 соответствующего типоразмера;

— Датчик положения ротора и кривошипа; Динамограф (1 шт. на партию 10−20 шт.);

— Переносное устройство управления (1 шт. на партию 10−20 шт.);

— Комплект программного обеспечения для платформы Windows;

— Комплект документации на ШЕРП-6000;

Рисунок 19- Станция управления типа ШЕРП

Процесс монтажа ШЕРП-6000 аналогичен монтажу стандартного блока управления без регулируемого электропривода. Процесс наладки максимально автоматизирован — производится автоматически средствами станции управления перед вводом в эксплуатацию на протяжении 10−15 минут. При выходе из строя модуля силовой части или системы управления замена на новый модуль может быть произведена на протяжении 20−30 минут силами неквалифицированного обслуживающего персонала.

Увеличение нефтедобычи до полной (или — целесообразной) реализации добычных возможностей скважины. Рост продуктивности обеспечивается увеличением заполнения плунжера пластовой жидкостью до максимального значения путем автоматического формирования оптимального закона изменения частоты качания в пределах цикла при автоматически устанавливаемой частоте качания, а также за счет увеличения коэффициента подачи насоса на 5−6%. Коэффициент заполнения достигает 75−90% против существующего 40−50%.

Исключение аварий наземного и подземного скважинного оборудования — наличие полной информации о режиме работы оборудования позволяет максимально быстро реагировать на превышение нагрузки на балансире, зависание штанг, обрыв штанг в нижней части колонны, изменение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве, возникновение парафиновых пробок в НКТ, а также защищать приводное оборудование ШГНУ от любых нештатных ситуаций

Увеличение срока службы механического оборудования скважины за счет автоматического снижения динамической составляющей и ограничения суммарной нагрузки на балансире.

Как следствие, нагрузки узлов и механизмов скважинного оборудования, исключение многих потенциальных аварий; исключения ударов в механическом оборудовании при каждом пуске и самозапуске двигателя и при проведении пуско-наладочных работ.

Снижение удельного энергопотребления — до 40% и более за счет увеличения общего КПД ШГНУ при увеличении коэффициента заполнения насоса, а также полного отсутствия потребления реактивной мощности из питающей сети при любой нагрузке на электродвигатель, что, к тому же, позволит отказаться от использования косинусных конденсаторных батарей компенсации cos (f)

Упрощение и снижение объема эксплуатационных и ремонтных работ нефтедобывающих предприятий на скважинном оборудовании за счет значительного упрощения монтажных и пусконаладочных работ, исключения или значительного сокращения потребности в обследованиях, резкого уменьшения объема работ по контролю и настройке режимов работы ШГНУ в процессе эксплуатации скважины с остановкой работающего оборудования, исключение необходимости в регулярном выезде бригад осмотра и контроля — в случае установки в РЭН 2Н канала передачи данных, что в совокупности обеспечивает сокращение эксплуатационных затрат на 30−50%.

Любой уровень автоматизации — от наиболее простых (для одной скважины) вплоть до организации АСУТП нефтепромыслов по радиоканалу. 7]

2.3 Общая схема системы перекачки нефти в резервуар

Работа данного комплекта оборудования основана на конвейерной технологии, связанной с использованием подвижного смесителя ГБС-250, приготавливающего раствор плотностью 200−1600 кг/мі.

Улучшить технико-экономические показатели линии для производства газобетонных блоков позволяет ее оснащение рельсовой системой, формами, пилой для снятия горбушки и резки массива, виброситом, парогенератором, водонагревателем и дозатором воды с насосом. Последнее представляет собой автоматизированную систему, выполненную в форме бункерной каретки и обеспечивающую своевременную подачу определенного количества жидкого компонента.

Рисунок 20 — Общая схема производства

Перемешивание в смесителе

На производственной площадке в резервуар смесителя объемом 250 литров засыпают цемент, просеянный песок и добавки (пластификаторы, наполнители). Для обработки материалов электронный дозатор жидкости отмеряет в резервуар подогретый объем воды (температура 40−50 С). Включается перемешивание.

За счет вращения сырья в образовавшейся турбулентной воронке, происходит интенсивная и тщательная концентрация однородного раствора. На практике вертикальные бетоносмесители ГБС-250 показывают прекрасные результаты при гомогенизации сыпучей среды в вязко-текучую консистенцию.

Формование и резка газобетона

Переместив газобетоносмеситель по рельсам, агрегат располагают вблизи поддона формы. В нее через шланг сливают готовый газобетон для дальнейшей обработки. За время подъема смеси в одной форме, поочередно наполняются последующие.

Затем комплектной пилой срезается разбухший верх горбушки, отсоединяются борта, и пластичный массив по шаблону раскраивают на строительные блоки. Полученные изделия накрывают теплоизолирующим колпаком и пропаривают для их ускоренного отвердевания. Свободная форма очищается, снабжается бортами, смазывается и пускается в новый рабочий цикл. Это приводит к увеличению производительности и снижению капиталовложений на единицу продукции, а также позволяет получать более эффективную отдачу от оборудования.

Рисунок 21- Компьютерная модель производства

Список используемых источников

1. ГОСТ 25 485– — 89. Бетоны ячеистые. Технические условия.

2. Строительные материалы: Справочник/ Под ред. А. С Болдырева и П. П. Золотова. — М.: Стройиздат, 1989. — 567 с.

3. Бауман, Клушанцев Б. В., Мартынов В. Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М.: Машиностроение, 1981.

4. Горлов, Меркин А. П., Устенко А. А. Технология теплоизоляционных материалов: Учебник для вузов. — М.: Стройиздат, 1980. — 399 с., ил.

5. Комар, Баженов Ю. М., Сулименко Л. М. Технология производства строительных материалов. — М.: Высшая школа, 1990. — 446 с., ил.

6. http: //metembeton. ru/component/jshopping/product/view/7/86.

7. Силаш А. П. — Добыча и транспорт нефти и газа (2 тома), 1980.

8. Молчанов, В. Л. Чичеров — Нефтепромысловые машины и механизмы. Учебник для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп., 1983.

9. Коннова — Оборудование производства газобетона, 2006.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой