Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica

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


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.


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.


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).


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


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


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.


8/30

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


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


t.e.m Fe-const

t.e.m ideal


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


t.e.m Cr-Al

t.e.m ideal

Poly. (t.e.m Cr-Al)

Poly. (t.e.m ideal)


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


rezistenta Pt-100

rezistenta Pt-100 ideal

Linear (rezistenta Pt-100)

Poly. (rezistenta Pt-100 ideal)


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.


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.


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


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


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


17/30


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


19/30

b) Schema de simulare pentru studiul influentei factorului de amortizare

asupra dinamicii ET de ordin II subamortizat.


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.


21/30

Nr experiment tt Comentarii1 1 13 Factorul creste

iar durataregimului

tranzitoriu creste.

2 2 273 3 36


22/30

L.7.

Acordarea optimala a regulatoarelor

Metoda Ziegler-Nichols

Kp = 0,1

Kp = 0,5


23/30

Kp = 1


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


25/30

Kp = 1,35

Kp = 1,215 TI= 4

Kp = 2,025 TI= 3 TD= 0,5


26/30

Performantele sistemului sunt:

- Durata regimului tranzitoriu tt=43 s

- Valoarea lui y stationar ys=1

- Abaterea stationara ys=0

- Valoarea suprareglarii 39%

-


27/30

L.8.

Simularea sistemelor cu logic fuzzy n Matlab


28/30


29/30


30/30

Documents

Automatizarea Proceselor Din Industria Chimica