Post on 02-Jun-2018
transcript
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
1/30
Universitatea Tehnica Gh. Asachi Iasi
Facultatea de Inginerie Chimica si Protectia Mediului
Specializare : Stiinta si Ingineria Polimerilor
Automatizarea Proceselor din
Industria Chimica
Profesor : Diaconescu Rodica
Student :
Grupa : 2306
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
2/30
L.1.
Norme de protectia muncii
Pentru a preveni accidentele n laboratorul de chimie, se vor respecta
urmtoarele reguli generale de tehnica securitii muncii:
Intrarea n laboratorul de chimie se face abia dup terminarea pauzei.
Este interzis alergatul n laborator.
Persoanele cu prul lung i-l vor strnge la spate n timpul efecturii
experimentelor chimice.
Nu se consum butur sau mncare n laboratorul de chimie.
Avnd rol de protecie a pielii i mbrcmintei, purtarea halatului este
obligatorie pentru orice persoan care lucreaz n laborator. Halatul trebuie sfie alb, curat, confecionat din pnz de bumbac.
Se va pstra ordinea i curenia pe mesele de lucru ale elevilor.
Pentru evitarea unor reacii secundare vesela i aparatura de laborator se
utilizeaz doar n stare perfect de curenie.
Lucrrile de laborator se vor efectua cu cantitile de substane indicate n
instruciuni, cu vase i aparatur adecvate lucrrilor, dup verificarea
prealabil a aparaturii respective.
Este strict interzis folosirea reactivilor din ambalaje fr etichet.
Se interzice categoric gustarea i chiar contactul cu pielea a substanelorchimice.
Mirosirea substanelor se va face cu grij, prin inerea vasului la distan i
apropierea vaporilor care se degaj prin micarea minii deasupra acestuia.
Manipularea reactivilor solizi se face cu linguri sau spatule curate.
Soluiile de reactivi pentru analiz nu se vor scoate cu pipeta direct din
flacon ci mai nti se toarn cantitatea necesar ntr-un pahar curat, din care
apoi se face pipetarea. Se va avea n vedere ca la transvazarea lichidelor s se
in borcanul cu eticheta spre palm pentru a evita deteriorarea acesteia.
Dup terminarea lucrrilor de laborator, mesele de lucru se vor elibera
complet, aezndu-se la locul lor ntreaga aparatur, ustensilele i reactivii
necesari lucrrii de laborator.
La plecarea din laboratorul de chimie se va avea n vedere verificarea
instalaiilor electrice, de gaz i de ap.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
3/30
L.2.
Masurarea debitului
1.Scopul lucrarii: studierea etalonarii si utilizarii diferitelor tipuri de
traductoare de debit (debitmetre): electromagnetice, cu strangulare si de obturare.
Clasificarea debitmetrelor dupa principiul de functionare:
Debitmetre cu strangulare sau pe principiul caderii variabile dee presiune
(diafragme,tub Venturi);
Debitmetre de obturatie (rotametre,debitmetre cu piston,etc);
Debitmetre bazate pe masurarea volumului;
Debitmetre electrice si electronice.
Debitmetrul electromagnetic-lucreaza pe principiul inductiei electromagnetice,
el fiind compus dintr-un traductor electromagnetic de debit si un sistem de
masurare.Traductorul de debit lucreaza ca un generator de curent alternativ, in
care, deplasarea unui conductor electric intr-un camp magnetic dezvolta in
conductor o tensiune electromotoare.
Daca un element de lichid, bun conducator de electricitate, de lungime l se
deplaseaza cu viteza v perpendicular pe liniile unui camp magnetic de inductie B,
in acest element se induce o tensiune electromotoare e proportional cu vitaza de
curgere a lichidului:
e=B
Debitmetre cu strangulare-in general, dispozitivul pentru masurarea debitului
pe baza diferentei de presiune creata de o strangulare, se compune din:
-dispositive de strangulare montate intre doua flanse ale conductei prin care
trece fluidul al carui debit se masoara;
-conducte de legatura ;- aparat de masura a presiunii diferentiale (manometru diferential).
Rotametrul-metoda bazata pe functionarea acestui tip de debitmetru presupune
realizarea unei sectiuni de trecere a fluidului variabila,proportionala cu debitul si
cu o cadere de presiune constanta.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
4/30
2.Mod de lucru: etalonarea debitmetrului electromagnetic (caracteristica
statica)
Caracteristica static a unui system reprezinta dependent dintre marimea de
iesire y si marimea de intrare u in regimuri stationare y=f(u).
Pentru obtinerea caracteristicii statice a acestuia se procedeaza astfel:
Se deschide alimentarea cu aer comprimat a robinetului de reglare
pneumatic (ventilului) din instalatie;
Se pune sub tensiune pompa si panoul de comanda;
Se verifica, pe panoul regulatorului, pozitia comutatorului pentru modul de
lucru (trebuie sa fie pe pozitia manual);
Se fixeaza, prin rotirea butonului de comanda manuala, acul indicator al
pozitiei robinetului de reglare;
Se pozitioneaza acul indicator la valoarea 10%, iar dupa stabilirea regimuluistationar (~15s), se noteaza curentul indicat de miliampermetru;
Se cronometreaza timpul de trecere a unui volum prestabilit V prin conducta
(V=100 l);
Se repetacitirile prin pozitionarea succesiva a acului indicator la valorile
20%,30%........100%.
Datele obtinute vor fi tabelate:
Tabel 1.Date prelucrate experimentalPozitie ventil Volum, m3 Timp, sec. Debit, kg/s Curent,mA
10
100
325 0.2840 0.99
20 216 0.4629 2.1
30 149 0.6711 3.15
40 108 0.9259 4.45
50 85 1.1764 5.7
60 71 1.4084 6.9
70 64 1.5625 7.8
80 62 1.6129 8.35
90 58 1.7241 8.6
100 58 1.7241 8.7
Caracteristica statica pentru debitmetrul electromagnetic,se va obtine prin
reprezentarea grafica a functiei I=f(Qv).
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
5/30
Fig.1
y = 5.2998x - 0.4484
R = 0.9985
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1 1.5 2
C
n
m
A
Debit kg/s
Etalonare debitmetru electromagnetic
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
6/30
Fig.2
Fig.3
y = 0.0551x2
+ 5.1845x - 0.4032R = 0.9985
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1 1.5 2
Curent,mA
Debit,kg/s
Etalonare debitmetru
electromagnetic
y = 4.4601ln(x) + 5.6678
R = 0.9495
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1 1.5 2
Curent,mA
Debit,kg/s
Etalonare debitmetru
electromagnetic
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
7/30
3.Concluzii:
In cazul primului grafic, functia I=F(Qv) este liniara.Se constata astfel
ca in urma aplicarii acestei functii este redat cel mai bine variatia
intensitatii curentului functie de debitul de lichid ce trece prin
conducta.
In graficul urmator functia I=F(Qv) este polinomiala de ordin
2.Rezultatul acesteia este bun,cu singura eroare care apare in primul
punct.
In al treilea caz,curba s-a obtinut utilizand functia
logaritmica,constatandu-se ca aceasta nu este potrivita pentru variatia
noastra.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
8/30
L.3.
Masurarea temperaturii
1.Scopul lucrarii: studierea constructiei, functionrii si performantelor principalelor
tipuri de traductoare de temperatur utilizate n industrie si laborator. Tipuri de
traductoare termoelectrice ( termocupluri) :
a) Termocuplul FeConstantan;
b) Termocuplul CromelAlumel;
c) Termocuplul PtPt, Rh;
d) termocuplul W,Re 3% - W,Re 25%, (Re = Rhenium)
Pentru obtinerea caracteristicii statice se completeaz tabelul de date:
Temp. Reala t.e.m. Fe-const t.e.m ideal
10 0.52
20 1.05
21,6 0.05
23 0.1
24 0.1525,5 0.2
30 1.58
32 0.54
34 0.67
37 0.88
40 1.02 2.11
43 1.14
50 2.65
60 3.19
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
9/30
Temp. Reala t.e.m. Cr.-Al. t.e.m ideal
10 0.397
20 0.798
21,6 0.05
23 0.08
24 0.11
25,5 0.18
30 0.35 1
32 0.44
34 0.54
37 0.69
40 0.82 2
43 0.92
50 2
60 2
y = 0.0531x - 1.1253R = 0.9963
y = 0.0534x - 0.018R = 1
-1
-0.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 50 100
t
e
m
temp reala
Masurarea temperaturii
t.e.m Fe-const
t.e.m ideal
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
10/30
Temp. Reala Rezistenta Pt. 100 Rezistenta ideal
10 103.9
20 107.79
21,6 107.6
23 108.1
24 108.4
25,5 109.1
30 110.7 111.67
32 111.7
34 112.8
37 113.8
40 113.9 115.54
43 114.7
50 119.4
60 123.24
y = 0.0002x2+ 0.0294x - 0.7003
R = 0.9975
y = 2E-05x2+ 0.0395x - 0.0003
R = 1
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 20 40 60 80
t
e
m
C
A
temperatura
Masurarea temperaturii
t.e.m Cr-Al
t.e.m ideal
Poly. (t.e.m Cr-Al)
Poly. (t.e.m ideal)
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
11/30
3.Concluzii:
In aproximativ toate graficele functia cea mai exacta este functia liniara
y = 0.3525x + 100.15
R = 0.977
y = -6E-05x2+ 0.391x + 99.995
R = 1
100
105
110
115
120
125
0 20 40 60 80
rezistentaPt-100
temperatura
Masurarea temperaturii
rezistenta Pt-100
rezistenta Pt-100 ideal
Linear (rezistenta Pt-100)
Poly. (rezistenta Pt-100 ideal)
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
12/30
L.4.
Analiza automat electric a compozitiei amestecului
de gaze arse la instalatiile termice
Obiectivul lucrrii l constitue prezentarea principiilor de functionare a unor
analizoare de gaze automate n flux, ct si lucrul practic cu analizoare de gaze
din dotarea laboratorului.
Arderea combustibilului
Arderea este ansamblul reacsiilor chimice de combinare cu oxigenul din aer a
elementelor combustibile sau a compusilor acestora dintr-un material
combustibil.
Cantitatea de aer necesar arderii unittii de mas de combustibil, L, secalculeaz cu relatia L = L0* unde: L0cantitatea de aer necesar arderii
complete a unitii de mas de combustibil [Nm3] iar coeficient de exces de
aer.
Analizorul de gaze pentru O2
Se bazeaz pe capacitatea diferit de magnetizare ale componentelor gazoase
supuse analizei.
Capacitatea de magnetizare a gazelor di a altor substanye slab magnetizabile
se exprim prin susceptibilitatea magnetic, , definit prin relatia = M/ Bo*V
unde : Mmomentul magnetic suplimentar produs de substana considerat; Boinducia magnetic creat de un magnet permanent iar V volumul substanei.
Analizorul de gaz pentru CO2
Functioneaz pe baza comparrii conductibilittii termice a amestecului de
gaze cu conductibilitatea termic a aerului.
Analizorul de CO + H2Const n msurarea cantittii de cldur dezvoltat la arderea CO si H2.
Se conecteaz instalatia la tensiune electric. Se deschide accesul apei la
pompele de introdicere a aerului n analizoarele de CO2si de CO + H2si se aduce
la zero. Se deschide accesul aerului si al gazului natural si se regleaz debitele:Qgaz = 30 l/h
Qaer = 400 l/h
Se comand aprinderea amestecului de gaze n cuptor. Se modific treptat
debitul de aer pstrnd constant debitul de gaz natural. si se repet pn ce
compozitia amestecului aer + CH4nu permite arderea. Se reprezint variatia
coeficientului de exces de aer funcie de raportul debit de aer i debit de gaz.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
13/30
L.5.
Studiul dinamicii elementelor tipice ( ET ) de ordinul I
Simulare pe calculator
Exemplul 1.Studiul influentei constantei de timp (T) asupra comportrii
dinamice a elementului de ordinul I, periodic stabil.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
14/30
Nr
experiment
K T y(0) ys tt Comentarii
1 2
1 0 2 4 Crestereaconstanteide timpduce lacresteradurateiregimuluitranzitoriu.
2 0 2 9
3 0 2 13
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
15/30
Exemplul 2.Studiul influentei factorilor de amplificare.
Nr.experiment K T Y(0) Yt Kt Comentarii
1
1 0 1 4 Crestereaconstanteide timpduce la
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
16/30
22 1 0 2 4 cresterea
durateiregimuluitranzitoriu.
3 1 0 3 4
L.6.
Studiul dinamicii elementelor tipice de ordin II.
Simulare pe calculator
Exemplul 1.Studiul influentei modificrilor factorului de amortizare asupra
dinamicii elementului de ordinul II, lund valorile:
K = 1
T = 2 = 0 ET - conservativ
Dac 0 < < 1 atunci ET - subamortizat ( = 0.2 )
= 1 ET - amortizat critic > 1 ET - supraamortizat ( =3 )
Pentru elementele subamortizate, amortizate critic si supraamortizate se
detaliaz studiul influientei factorului lund n considerare valorile:
Elementul subamortizat, { Elementul supraamortizat si amortizat critic, ={
Intrarea n treapta unitar, u (t) = 1 (t)
a) Schema de simulare pentru studiul influentei factorului de amortizare
asupra tipului de element de ordinul II .
Scrile coordonatelor de afisare vor fi: Amplitudine: (0,+2)
Timp : 0-50
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
17/30
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
18/30
Cazul Tipulregimuluitranzitoriu
tt Tipul ETordinul II
Comentarii
1 0 Oscilantintretinut
- Elementconservative
-pentru =0, durata
regimului
tranzitoriu
este .
2 0.2 Oscilantamortizant
42 Elementsubamortizat
3 1 Aperiodic
stabil cudurata
minima
12 Element
amortizat tipic
4 3 Aperiodic
stabil
48 Element
supraamortizat
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
19/30
b) Schema de simulare pentru studiul influentei factorului de amortizare
asupra dinamicii ET de ordin II subamortizat.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
20/30
Nr.experiment A/B A/C p tc tt Comentarii1 0.2 0.5 3.13 12 3 34 Factorul
creste iardurata
regimuluitranzitoriu
scade.
2 0.3 0.37 12.3 13 3.5 223 0.4 0.22 22 14 4 17
c) Schema de simulare pentru studiul influentei factorului de amortizare
asupra dinamicii ET de ordin II supraamortizat si amortizat critic.
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
21/30
Nr experiment tt Comentarii1 1 13 Factorul creste
iar durataregimului
tranzitoriu creste.
2 2 273 3 36
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
22/30
L.7.
Acordarea optimala a regulatoarelor
Metoda Ziegler-Nichols
Kp = 0,1
Kp = 0,5
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
23/30
Kp = 1
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
24/30
Kp = 2,7
Tip reg. KP TI TD
P 0.5 *KP crit 0
PI 0.45 *KP crit 0.8 *TCritic 0
PID 0.75 *KP crit 0.6 *TCritic 0.1 *Tcritic
Tip reg. KP TI TD
P 1.35 0
PI 1.215 4 0
PID 2.025 3 0.5
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
25/30
Kp = 1,35
Kp = 1,215 TI= 4
Kp = 2,025 TI= 3 TD= 0,5
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
26/30
Performantele sistemului sunt:
- Durata regimului tranzitoriu tt=43 s
- Valoarea lui y stationar ys=1
- Abaterea stationara ys=0
- Valoarea suprareglarii 39%
-
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
27/30
L.8.
Simularea sistemelor cu logic fuzzy n Matlab
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
28/30
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
29/30
8/10/2019 Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica
30/30