Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Разработка устройства автоматического изменения уровня жидкости в резервуаре

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………… 3

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………………………………….. 6

1.1 Техническое задание
на проектирование………………………………………….. 6

1.1.1 Назначение и
область применения………………………………………………. 6

1.1.2 Условия
эксплуатации………………………………………………………………… 6

1.1.3 Технические
параметры системы…………………………………………………. 6

1.2 Технологический
процесс производства аммиака……………………………… 6

1.3 Характеристика
измеряемой среды………………………………………………….. 9

1.4 Обзор уровнемеров………………………………………………………………………. 11

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………… 14

2.1 Схема электрическая
структурная системы автоматического контроля уровня жидкости в резервуаре……………………………………………………………………….. 14

2.2 Выбор элементной
базы………………………………………………………………… 16

2.2.1 Блок обработки
сигналов………………………………………………………….. 16

2.2.2 Уровнемер………………………………………………………………………………. 18

2.2.3 Блок питания……………………………………………………………………………. 20

2.3 Монтаж уровнемера……………………………………………………………………… 21

2.4 Программирование
уровнемера…………………………………………………….. 24

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………… 28

3.1 Себестоимость
опытно-конструкторской работы…………………………….. 28

3.2 Себестоимость
внедрения результатов проектирования…………………… 36

4 МЕРОПРИЯТИЯ ПО
БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНЕ ТРУДА………………………………………………………………………………………………… 37

4.1 Опасные и вредные
факторы производства аммиака……………………….. 37

4.2 Меры защиты от
возможного воздействия опасных и вредных факторов производства аммиака………………………………………………………………………… 39

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 42

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………… 43

Введение:

Общей
экономической задачей каждого химического предприятия является получение химических
веществ высокого качества и в достаточном количестве, чтобы их реализация приносила
прибыль. С этим связано требование, чтобы все ресурсы использовались как можно более
эффективно.

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической
промышленности, ежегодное его мировое производство достигает 150 млн тонн.
В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат
и сульфат аммония, мочевина),
взрывчатых веществ и полимеров,
азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической
промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.

В медицине 10 %-й
раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при
обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также
наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки рук хирурга.
При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае
приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в
высокой концентрации).

Также аммиак применяется в холодильной технике в
качестве холодильного
агента и в строительстве в качестве противоморозной добавки для сухих
строительных растворов, относящаяся к ускорителям.

Производство аммиака отличается большой энергоемкостью.
Историю развития производства аммиака можно рассматривать как борьбу за
повышение полезного использования электрической, тепловой, и механической
энергии. На первых установках производства аммиака к. п. д. на превышал 10-11%.
Использование природного газа в производстве аммиака увеличило общий
энергетический к. п. д. до 40%.

Современные энерготехнологические агрегаты аммиака
практически автономны и имеют производительность 450-500 тыс. т. в год и общий
энергетический к.п.д. 50-52%. Это обеспечено достижениями химической
технологии, химического и энергетического машиностроения, металлургической и
приборостроительной промышленности, а также высокой квалификацией строителей,
монтажников, эксплуатационников.

Однако анализ опыта
работы в различных отраслях показывает, что существуют определенные
мероприятия, направленные на экономию топлива и энергии и повышение
эффективности их использования. К ним относятся:

— внедрение новых
энергосберегающих технологических процессов и схем, установок и машин, обеспечивающих
высокий технический и экономический уровень производства при минимальных
затратах энергетических ресурсов,

— более полное
использование вторичных топливно-энергетических ресурсов,

— снижение потерь
топлива и энергии при транспортировании и потреблении.

Первый пункт
обуславливает также внедрение современных цифровых измерительных систем во все
стадии химического производства, следовательно, тема разработки устройства
автоматического изменения уровня жидкости в резервуаре является достаточно актуальной.

Целью дипломного проекта является проектирование структуры, и
разработка алгоритма работы устройства автоматического измерения уровня
жидкости в резервуаре.

Установленная цель обуславливает следующие задачи:

— анализ задач устройства;

— разработка структуры устройства;

— обоснование и выбор средств реализации устройства;

— разработка электрической структурной схемы устройства;

— разработка алгоритма работы устройства.

Объектом исследования является устройство автоматического
измерения уровня жидкости в резервуаре.

Предметом исследования является процесс измерения уровня
жидкости в резервуаре.

В результате разработки планируется получить комплект
документов для производства устройства автоматического измерения уровня
жидкости в резервуаре.

В результате внедрения разработанного устройства планируется
получить экономический эффект от его использования при замене устаревших
датчиков уровня на разработанный, который может стать составной частью
информационно-управляющей сети технологического процесса производства аммиака.

Заключение:

В результате дипломного проектирования было разработано
устройство автоматического измерения уровня жидкости в резервуаре. Измеряемой
средой выступал жидкий аммиак. Жиапазон измерения уровня составля 10-100см с
предельной погрешностью 0,5%.

В ходе разработки были выполнены следующие задачи:

— анализ задач устройства;

— разработка структуры устройства;

— обоснование и выбор средств реализации устройства;

— разработка электрической структурной схемы устройства;

— разработка алгоритма работы устройства.

Также была расситана  себестоимость
опытно-конструкторской работы и описаны мероприятия по безопасности
жизнедеятельности и охране труда на химическом производстве.

В результате внедрения разработанное устройство может заменить
собой устаревшие датчики уровня, а также стать составной частью
информационно-управляющей сети технологического процесса производства аммиака,
передавая ей результаты измерений и сигнализируя о выходе измеряемой величины
за указанный диапазон.

Фрагмент текста работы:

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Техническое задание на проектирование

1.1.1 Назначение и область применения

Устройство измерения предназначено для автоматического
измерения уровня жидкого аммиака в резервуаре.

Устройство может использоваться в технологическом процессе изготовления
жидкого аммиака. 1.1.2 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха от 0 до + 40 °С.

Относительная влажность
воздуха не более 95% при температуре плюс 25°С.

Механические вибрации и удары в процессе эксплуатации
отсутствуют.

Источник питания 220В переменного напряжения с частотой
50Гц. 1.1.3 Технические параметры системы

Измеряемая среда: аммиак.

Диапазон измерения уровня жидкости: 10 — 100 см.

Предельная погрешность измерения £ 0.5 %. 1.2 Технологический процесс производства аммиака

В основе технологии синтеза аммиака лежит изобретённый ещё в
начале 20 столетия способ [1], заключающийся в соединении азота и водорода при
определённых условиях. Процесс производства происходит при высоких температурах
и давлении с использованием специальных катализаторов. Выделяют несколько стадий
технологического процесса производства аммиака.

На первой стадии нужно получить исходные газы. Сырьё для их
выработки не является дефицитом. Азот в большом количестве содержится в
воздухе, а водород входит в состав природного газа. Существует множество
химических способов выделения нужных элементов из сырья, но для промышленного
производства подходят только наиболее энергоэффективные из них. Чаще всего
водород получают из метана и водяного пара методом восстановления в присутствии
катализатора при температуре 750 °С и давлении около 30 атм. В результате получается смесь
необходимого газа с монооксидом углерода.

На следующей стадии к полученному соединению добавляют
воздух. Под действием кислорода часть водорода сгорает, образуя пар, а ядовитый
монооксид превращается в углекислый газ, который удаляется из смеси при помощи
специальных щелочных реагентов и используется в дальнейшем для производства
минеральных удобрений.

В полученной субстанции содержится приблизительно 25% азота
и 74% водорода. С помощью компрессоров смесь сжимают, при этом её давление
возрастает до 200 атм.

Наконец, сырьё поступает в колонну синтеза или конвертер.
Здесь при температуре свыше 400 °С в присутствии железного катализатора происходит
реакция выделения аммиака. В получившейся газовой смеси доля полезного вещества
обычно составляет не более 15%. Его сжижают, а непрореагировавшие компоненты
возвращают обратно.

Технологическая схема производства аммиака представлена на
рис. 1.1 [2].

Свежий газ (азотоводородная смесь)
и не прореагировавшие циркуляционные газы поступают сначала в фильтр 1, где они очищаются от посторонних
примесей, затем в межтрубное пространство конденсационной колонны 2, где предварительно охлаждается до
5-10°С за счёт теплообмена с газом, идущим по трубкам теплообменника в колонну
синтеза. Из колонны 2 газовая смесь поступает на дополнительное охлаждение в
испаритель 3, где за счёт испарения жидкого аммиака в межтрубном пространстве
происходит дальнейшее охлаждение газовой смеси до минус 10-15°С. При этом
происходит дополнительная конденсация аммиака из газовой смеси.