Автоматизація технологічних процесів

Автоматизація технологічних процесів

1. Введення 

 Управління  будь-яким технологічним процесом  або об'єктом у формі ручного  або автоматичного впливу можливе  лише за наявності вимірювальної  інформації про окремі параметри,  що характеризують процес або  стан об'єкта. Параметри ці досить своєрідні. До них відносяться електричні (сила струму, напруга, опір, потужність та інші), механічні (сила, момент сили, швидкість) та технологічні (температура, тиск, витрата, рівень та інші) параметри, а також параметри характеризують властивості і склад речовин (щільність, в'язкість, електрична провідність, оптичні характеристики, кількість речовини і т.д.). Вимірювання параметрів здійснюється за допомогою найрізноманітніших технічних засобів, що мають нормованими метрологічними властивостями. Технологічні вимірювання і вимірювальні прилади використовуються при управлінні (ручному або автоматичному) багатьма технологічними процесами в різних галузях народного господарства.

 Засоби  вимірювань відіграють важливу  роль при побудові сучасних автоматичних систем регулювання окремих технологічних параметрів і процесів (АСР) і особливо автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУТП), які вимагають подання великої кількості необхідної вимірювальної інформації у формі, зручній для збору, подальшого перетворення, обробки і представлення її, а в ряді випадків для дистанційної передачі у вище нижче стоять рівні ієрархічної структури управління різними виробництвами.

 В основі  вимірювання параметрів і фізичних  величин лежать різні фізичні явища та закономірності. Вимірювальні схеми з використанням сучасних досягнень мікроелектронної техніки: мікропроцесорних схем, твердих або напівпровідникових електрохімічних елементів та інші.

2. Короткий  опис технологічного процесу

 В свеклоперерабативающем  відділенні здійснюється вилучення  цукру з рослинної сировини. Цукровий  буряк, що поступає з мийного  відділення, подрібнюють в стружку  за допомогою свеклорезок і  падають в дифузійний апарат. Тут в процесі взаємодії бурякової  стружки з водою, цукор вимивається з стружки і переходить у воду. Отриманий цукровий розчин, званий дифузійним соком, відкачують насосами на подальшу переробку. Обессахаренная стружка, звана жомом, віддаляється з апарату. Віджимання з жому вода, називається жомопрессовой водою, повертається в апарат.

 В свеклоперерабативающем  відділенні крім дифузійного  апарата розміщено різне допоміжне  обладнання: апарати для підготовки  та подачі води, бурякорізка, підігрівачі,  збірка дифузійного соку, транспортери  та інше. Дифузійні апарати є основним обладнанням, що визначає роботу всього свеклоперерабативающего відділення.

 Ефективність  роботи дифузійного апарату характеризується  вихідними параметрами, до яких  відносяться вміст цукру в  дифузійному соку і віддаленому  і віддаленому з апарату жомом. Характер протікання процесу обессахаріванія, розподілу концентрації цукру в різних тиках апарату і отже, вихідні параметри залежать від багатьох факторів.

 До них  відносяться: витрата бурякової  стружки і води, їх якість і  температура, витрата що гріє апарату, частота обертання транспортують органів, питома навантаження апаратів, рівень і температура сокостужной суміші та ряд інших, вплив яких важко врахувати.

 Для  забезпечення найкращих умов  протікання процесу вилучення  цукру важливе значення має: автоматичне дозування води подається в апарат, автоматичне керування нагрівом сокостужной суміші та завантаженням апарату. Нестача води привід до підвищеного вмісту цукру в жомі, а надлишок - до разжіжженію дифузійного соку. При недогріву циркулюючого соку і сокостужной суміші значний час витрачається на ошпаріваніе, а час і швидкість активної дифузії скорочується. При перегрів значно зменшується якість дифузійного соку, важко переміщення стружки і протікання води. Недовантаження або перевантаження апарату стружкою викликає погане змивання стружки соком. Час активної дифузії та продуктивності апарату визначаються тривалість контакту бурякової стружки із соком і умовами її переміщення. У процесі діффузірованія вказані параметри можна побічно виміряти за рівнем сокостружечной суміші і навантаження електродвигунів приводу волів.

 На підставі  розглянутих особливостей функціонування  дифузійних апаратів можна сформулювати  основні вимоги до їх автоматизації. 

3. Опис схеми автоматизації  з обгрунтуванням вибору приладів  і технічних засобів 

 За каналу автоматичного  регулювання концентрації дифузійного  соку в похилому дифузійному  апараті відстань між тикой  вимірювання вихідний величини  і тикой введення регулюючого впливу - зміна витрати води становить майже 20 хвилин. У результаті цього час чистового запізнювання визначається часом подоланням водою визначеної відстані, заповненого що рухається назустріч їй стружці, досягає 20-ти хвилин, а постійна часу об'єкта з цього каналу перевищує 20 хвилин. Ефективне автоматичне регулювання об'єктів з несприятливими динамічними властивостями можливо лише шляхом побудови багатоконтурною систем регулювання з використанням додаткової оперативної інформації про хід процесу обессахаріванія стружки.

 Продуктивність дифузійних  апаратів і повнота вилучення  цукру з стружки в значній  мірою визначаються швидкістю  переміщення стружки та її  масою, що припадає на одиницю  об'єму корпусу, що називається  питомою навантаженням. Безпосереднє  регулювання цих параметрів, тобто швидкості переміщення стружки і питомою навантаження, в даний час не представляється можливим через відсутність вимірювальних приладів, тому для стабілізації приймають непрямі способи. Питому навантаження оцінюють за величиною струму електродвигуна приводів транспортують органів і регулюють шляхом зміни частоти їх обертання або витрати бурякової стружки. Час чистого запізнювання і інерційність похилого дифузійного апарату по каналу регулювання питомого навантаження сумірною з їх значеннями в каналі стабілізації концентрації дифузійного соку.

 Завдання підтримки температурного  режиму ускладнюється великою  масою обігрівається сокостружечной  суміші. Чисте запізнювання тут  складає 10-15 хвилин, а постійна  часу до 30 хвилин. На вході об'єкта часто виникають глибокі обурення по витраті стружки.

 Розглянемо схему автоматизації  ротаційного дифузійного апарату  А1-ПДС-20.

 Автоматичне  регулювання питомого навантаження  апарату здійснюються шляхом  зміни частоти обертання, а  отже, і продуктивності однієї з свеклорезок. Величина питомого навантаження апарату характеризується Моком електродвигунів хвостових половин транспортують шнеків. Токи електродвигунів вимірюються за допомогою каліброваних пунктів 2б та 2в типу 75 ШС автоматичними потемціометсекціямі, які з достатньою для практики точністю можна представити як об'єкти з зосередженими параметрами. До кожної із секцій підводиться гріючий пар. Температуру сокоструйной суміші регулюють окремо в кожній з перших п'яти секцій шляхом впливу на витрату що гріє пара.

 Датчиками  температури служать мідні термометри  опору 8а, 9а, 10а, 11а і 12а типу  ТСМ-50Н. Вторинні прилади - автоматичні  мости 8б, 9б, 10б, 11б і 12б типу  КСМ-3 сприймають сигнал про зміну  температури у відповідних секціях  апарату і перетворюють їх за допомогою вбудованих пневматичних пропорційно-інтегральних регулюючих блоків. Під дією вихідних сигналів регулюючих блоків клапани 8д, 9д, 10д, 11д і 12д типу 25430 НЖ змінюють витрата пари, підводиться відповідно до п'ятої, четвертої, третій, друге і перше секціях. Позіціометри 8г, 9г, 10г, 11г і 12г типу ПР10-100 збільшують швидкодію і визначають статичні характеристики регулюючих клапанів.

 Необхідна  тривалість контакту бурякової  стружки із соком досягається  шляхом автоматичної стабілізації рівня соку в головній частині похилого дифузійного апарату. Рівень вимірюється пьезометріческім способом за допомогою діфемонометра 7е типу ДС-П. Пневматичний сигнал, що характеризує рівень соку, надходить від датчика 7е на вторинний прилад 7З типу ПВ10.1Е і статичний регулюючий блок 7і типу ПР 2.8. Застосування пропорційного закону регулювання обумовлено динамічними властивостями об'єкта, що по каналу «витрата соку-рівень» є інтегруючим ланкою. Регулюючий вплив-зміна витрати дифузійного соку, відібраного з апарату, вводиться за допомогою регулюючого клапана 7я типу 25ч30НЖ, встановленого на трубопроводі відкачки дифузійного соку.